引言

內插是當前數字示波器中的一項重要功能。DSO的主要用途是分析和查看模擬波形。為此，DSO以某種有限采樣率對波形采樣，相對於時間生成電壓矢量。由於這個矢量代表著一個樣點集(而不是實際平滑的模擬波形)
，因yin此ci通tong常chang需xu要yao在zai實shi際ji采cai集ji點dian之zhi間jian生sheng成cheng預yu測ce的de樣yang點dian，來lai修xiu改gai采cai集ji的de波bo形xing。在zai實shi際ji波bo形xing樣yang點dian之zhi間jian生sheng成cheng樣yang點dian的de過guo程cheng稱cheng為wei內nei插cha。在zai正zheng常chang操cao作zuo時shi，內nei插cha可ke以yi得de到dao一yi個ge采cai樣yang率lv較jiao高gao的de、更接近被分析模擬波形近似值的波形。

benwenjiangtaolunliangzhongzuiliuxingdeneichafangfa
，jieshiqijibengongzuofangshi。ranhou
，benwenjiangjieshaozenyangbaozhenglianghaodeneichajieguojizenyangquedingshenmeshihoushihecaiyongneicha。benwenshiyongbufenjiandandeshiyan，bijiaolesanzhonggaoduanshiboqideneichaxingneng。zuihou，benwenbijiaoleneichacaozuodechayi。

線性內插

zuijiandandeneichaxingshishixianxingneicha。xianxingneichajiasheyitiaozhixianbameigeboxingyangdianlianjieqilai，zheshiyizhongfeichangjiandaneryouzirandefangfa，tigongdejieguoyouxian。

注：來自Merriam-Webster字典2003年的定義


線性內插可以視為使用三角形窗口過采樣的波形的卷積。

通過生成高1.0、寬為采樣周期兩倍的三角形
，構成三角形窗口。

隨著窗口滑到右麵，通過把窗口值之和乘以窗口和樣點相交時的實際樣點值，得到內插點。內插的樣點放在窗口頂點時間上。

窗chuang口kou寬kuan度du定ding義yi了le其qi存cun儲chu器qi，即ji實shi際ji樣yang點dian影ying響xiang內nei插cha樣yang點dian的de時shi間jian。由you於yu窗chuang口kou寬kuan度du是shi采cai樣yang周zhou期qi的de兩liang倍bei，隻zhi有you落luo入ru內nei插cha樣yang點dian時shi間jian內nei的de樣yang點dian才cai影ying響xiang著zhe內nei插cha值zhi。



通過使用過采樣排列的數字濾波器，也可以實現這種卷積。圖中所示的排列是一個5點過采樣器。在這一排列中，每個新樣點都生成5個新樣點。濾波器輸出僅與新輸入和最後一個輸入有關。濾波係數通過對窗口采樣生成。

通過考察這些圖
，可以很容易看出建立濾波係數的模式。

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SinX/X內插

流行的、比較複雜的內插形式稱為SinX/X (也稱為Sync或簡稱為SinX內插)。SinX內插的名字來自於卷積使用的窗口函數眾所周知的形狀。與線性內插的窄尖三角不同，SinX內插窗口在理論上是一個從未結束的減幅正弦波。


[圖示內容：]
point 0：點0
point 1：點1
point 2：點2
point 3：點3
point 4：點4

這(zhe)個(ge)窗(chuang)口(kou)形(xing)狀(zhuang)源(yuan)自(zi)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)假(jia)設(she)
，即(ji)在(zai)原(yuan)始(shi)波(bo)形(xing)采(cai)樣(yang)中(zhong)遵(zun)循(xun)內(nei)奎(kui)斯(si)特(te)標(biao)準(zhun)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，它(ta)假(jia)設(she)采(cai)樣(yang)的(de)模(mo)擬(ni)波(bo)形(xing)中(zhong)的(de)所(suo)有(you)頻(pin)率(lv)成(cheng)分(fen)都(dou)位(wei)於(yu)波(bo)形(xing)采(cai)樣(yang)的(de)采(cai)樣(yang)率(lv)一(yi)半(ban)以(yi)下(xia)，這(zhe)種(zhong)假(jia)設(she)是(shi)合(he)理(li)的(de)。在(zai)進(jin)行(xing)這(zhe)一(yi)假(jia)設(she)，並(bing)對(dui)這(zhe)一(yi)假(jia)設(she)的(de)頻(pin)譜(pu)進(jin)行(xing)反(fan)向(xiang)傅(fu)立(li)葉(ye)變(bian)換(huan)時(shi)
，可(ke)以(yi)得(de)到(dao)這(zhe)個(ge)眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi)的(de)函(han)數(shu)。

一般來說，這個假設是可以做出的最好的假設，但我們將看到

，這並總是正確的假設。結果
，SinX內nei插cha實shi際ji上shang是shi最zui有you效xiao的de內nei插cha方fang法fa。通tong過guo考kao察cha內nei奎kui斯si特te標biao準zhun的de意yi義yi，可ke以yi了le解jie這zhe一yi點dian。內nei奎kui斯si特te聲sheng稱cheng，在zai信xin號hao的de所suo有you頻pin率lv成cheng分fen低di於yu采cai樣yang率lv的de一yi半ban時shi
，可ke以yi從cong采cai樣yang的de點dian中zhong全quan麵mian確que定ding連lian續xu的de模mo擬ni信xin號hao。SinX內插是獲得連續模擬信號的技術。

SinX內插受到某些數學技術和實用技術的影響，使得這種方法不可能完美無缺。首先，Sync函(han)數(shu)無(wu)窮(qiong)大(da)，必(bi)須(xu)在(zai)截(jie)短(duan)誤(wu)差(cha)低(di)到(dao)可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)的(de)水(shui)平(ping)的(de)點(dian)上(shang)截(jie)短(duan)這(zhe)個(ge)函(han)數(shu)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)真(zhen)正(zheng)帶(dai)寬(kuan)受(shou)限(xian)的(de)信(xin)號(hao)必(bi)須(xu)有(you)無(wu)窮(qiong)大(da)的(de)長(chang)度(du)，意(yi)味(wei)著(zhe)必(bi)須(xu)一(yi)直(zhi)知(zhi)道(dao)所(suo)有(you)樣(yang)點(dian)。事(shi)實(shi)證(zheng)明(ming)，離(li)內(nei)插(cha)點(dian)越(yue)來(lai)越(yue)遠(yuan)的(de)點(dian)的(de)影(ying)響(xiang)會(hui)迅(xun)速(su)下(xia)降(jiang)，截(jie)短(duan)提(ti)供(gong)了(le)高(gao)度(du)可(ke)接(jie)受(shou)的(de)結(jie)果(guo)。另(ling)一(yi)個(ge)缺(que)點(dian)是(shi)在(zai)被(bei)采(cai)樣(yang)的(de)係(xi)統(tong)中(zhong)，由(you)於(yu)DSO結構(如通道複用)產生的噪聲和假信號會混合到信號中
，導致超出內奎斯特極限的噪聲和失真。其導致的誤差可以保持在可以接受的較低水平上。

什麼時候適合使用內插

zaichunshuxueyunsuanzhong，zheliangzhongneichafangfadoushiwuxiaode。liru，xianxingneichayaoqiushiyongzhixianbaboxingyangdianlianjieqilai，jinjindaikuanxianzhiyixiang，jiushizhezaijishushangshibukenengde。ruqiansuoshu，SinX內插隻在滿足內奎斯特標準時才有效，不僅如此，波形還需要無限長。

可以說
，內插在很大程度上是有效的。如果您不能適應這種概念，那麼應考慮數字示波器的用途是用來查看、分析、測量及判斷模擬信號。內插的有效性本身與模擬波形隻能使用不理想數字表示的概念有關。我們知道
，根據帶寬、采樣率
、信號保真度等指標
，我們可以在數字示波器中對模擬波形作出較好的假設，因此我們也可以說，內插是整體上一種很好的方法。

在使用內插時，最重要的兩件事是：
1.設置DSO進行采集
，以便內插所需的假設盡可能有效。
2.同環境下內插方法的有效程度。
可以毫不誇張地說，在正確有效地使用DSO時
，必需了解這兩件事
，這是不能避免的。

設置DSO，加強SinX內插的有效性

 

在(zai)采(cai)樣(yang)率(lv)與(yu)帶(dai)寬(kuan)之(zhi)比(bi)提(ti)高(gao)時(shi)，所(suo)有(you)內(nei)插(cha)方(fang)法(fa)的(de)有(you)效(xiao)性(xing)會(hui)提(ti)高(gao)。內(nei)插(cha)會(hui)隨(sui)著(zhe)采(cai)樣(yang)率(lv)的(de)提(ti)高(gao)而(er)改(gai)善(shan)。它(ta)適(shi)用(yong)於(yu)某(mou)些(xie)經(jing)驗(yan)法(fa)則(ze)。隻(zhi)有(you)在(zai)采(cai)樣(yang)率(lv)與(yu)最(zui)高(gao)頻(pin)率(lv)成(cheng)分(fen)之(zhi)比(bi)不(bu)低(di)於(yu)10:1時
，線性內插才能很好地運行。隻有這一比率大於2:1 - 3:1時，SinX內插才能很好地運行，SinX內插在4:1時通常會接近於理想狀態。

以力科WaveMaster 8620A為例
，SinX內插在20 GS/s的最高通道采樣率時幾乎可以達到理想狀態。這是因為示波器的帶寬為6 GHz
，其響應急劇下跌，導致信號在7 GHz以上時大大衰減。由於20 GS/s時的內奎斯特速率是10 GHz，因此它滿足了內奎斯特標準，SinX內插高度有效。事實上，示波器的帶寬限製保證了內插在20 GS/s時一直有效。

在較低的采樣率上，如果想使用SinX內插，那麼必須確定輸入信號中的最高頻率。另一個實用的經驗法則是帶寬*上升時間乘數。在力科WaveMaster DSO上，帶寬和上升時間的關係是：

帶寬×上升時間=0.45

這意味著上升時間在90 ps以上的信號的帶寬要求要低於5 GHz。盡管帶寬點並不是最高頻率成分時的點，而是成分下跌到DC成分以下3 dB時的點
，但它可以實用地估計頻率成分，因此可以估計出內插有效運行要求的采樣率。例如，上升時間為150 ps的信號的帶寬為3 GHz
，使SinX內插在10 GS/s時的運行狀況非常好。

確定SinX內插的有效性

最好的一條消息是可以確定SinX內(nei)插(cha)的(de)有(you)效(xiao)性(xing)。不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)以(yi)定(ding)性(xing)方(fang)式(shi)確(que)定(ding)其(qi)有(you)效(xiao)性(xing)，還(hai)可(ke)以(yi)以(yi)定(ding)量(liang)方(fang)式(shi)確(que)定(ding)其(qi)有(you)效(xiao)性(xing)。不(bu)僅(jin)如(ru)此(ci)
，還(hai)可(ke)以(yi)在(zai)最(zui)小(xiao)的(de)傅(fu)立(li)葉(ye)變(bian)換(huan)位(wei)及(ji)沒(mei)有(you)紙(zhi)筆(bi)或(huo)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)確(que)定(ding)其(qi)有(you)效(xiao)性(xing)。您(nin)所(suo)需(xu)的(de)隻(zhi)是(shi)示(shi)波(bo)器(qi)和(he)一(yi)個(ge)重(zhong)複(fu)信(xin)號(hao)。

shiboqifeichangjianbian，zhiyouzaitedingshiboqishangcainengjinxingfenxi，zheshiyinweixuduobutongchangshangzhizaodeshiboqizhijiancunzaixuduoteshuchayi，ceshizhinengtigongshiboqizhuanyongjieguo。

重複波形可能不太容易，對實時DSO，tongchangshiyongzhongfuboxingfenxiboxingsuishijianbianhuadetedian，dantongchangkeyizhaodaomouzhongtujing，liru，ruguoninzhiyouyigesuijishujumaxing，nameshizhepailieshuruxinhao，yibianzaimougemaxingshangzhongfuchufacaiji，huoshizheshixitongshengchengyigezhongfudehengdingmaxing。weikaochaneichadeyouxiaoxing，zhixuyaozhongfudeboxing。

簡(jian)單(dan)地(di)設(she)置(zhi)示(shi)波(bo)器(qi)，重(zhong)複(fu)觸(chu)發(fa)波(bo)形(xing)，建(jian)立(li)波(bo)形(xing)的(de)餘(yu)輝(hui)地(di)圖(tu)
，保(bao)證(zheng)波(bo)形(xing)是(shi)重(zhong)複(fu)的(de)。在(zai)這(zhe)一(yi)步(bu)時(shi)一(yi)定(ding)要(yao)關(guan)閉(bi)內(nei)插(cha)。如(ru)果(guo)波(bo)形(xing)是(shi)重(zhong)複(fu)的(de)，它(ta)將(jiang)建(jian)立(li)一(yi)張(zhang)很(hen)緊(jin)的(de)餘(yu)輝(hui)地(di)圖(tu)。然(ran)後(hou)，在(zai)確(que)定(ding)了(le)重(zhong)複(fu)性(xing)之(zhi)後(hou)，您(nin)需(xu)要(yao)高(gao)效(xiao)的(de)采(cai)樣(yang)率(lv)，作(zuo)為(wei)參(can)考(kao)給(gei)出(chu)波(bo)形(xing)。大(da)多(duo)數(shu)高(gao)端(duan)DSO提供了一種等效時間模式(力科示波器上稱為RIS)，可以使用這種模式采集參考曲線。力科DSO還(hai)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)處(chu)理(li)函(han)數(shu)，稱(cheng)為(wei)餘(yu)輝(hui)曲(qu)線(xian)中(zhong)間(jian)值(zhi)，它(ta)從(cong)餘(yu)輝(hui)地(di)圖(tu)中(zhong)提(ti)取(qu)中(zhong)間(jian)波(bo)形(xing)。保(bao)存(cun)參(can)考(kao)波(bo)形(xing)，以(yi)備(bei)以(yi)後(hou)比(bi)較(jiao)。如(ru)果(guo)不(bu)能(neng)確(que)定(ding)怎(zen)樣(yang)保(bao)存(cun)參(can)考(kao)波(bo)形(xing)，可(ke)以(yi)打(da)印(yin)餘(yu)輝(hui)視(shi)圖(tu)，以(yi)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)。

然後啟動SinX內插，重複觸發波形，建立一個新的餘輝地圖。測試標準非常簡單，新餘輝地圖與參考波形(或原來的餘輝地圖)匹配的程度決定著內插方法的有效程度。

下麵是在WaveMaster 8620A上應用這一測試的實例：


這張圖片說明了在WaveMaster示波器中怎樣測試SinX內插的有效性。在這種情況下，它把重複的信號應用到通道2，啟動餘輝，使SinX內插失效。F1定義為通道2的餘輝曲線中間值。隨著時間推移，餘輝曲線被填充，Ptrace中間值函數生成輸入模擬波形的清楚圖片。F1保存到存儲器M1中
，成為參考曲線。


M1留在屏幕上作為參考，F1關閉，通道2上啟動SinX內插。示波器重複觸發，生成重複采集的波形及內插樣點的新餘輝曲線。由於新餘輝地圖在本質上是參考源的確切複現(幾乎看不到，位於餘輝曲線的中心)，測試結果表明
，在這些情況下，適合使用SinX內插。同時，由於應用的邊沿非常快，可以得出結論
，在以20 GS/s最大采樣率運行時，WaveMaster 8620A將一直提供適當的SinX內插，而不管應用的輸入信號是什麼。
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為什麼要做這種簡單的測試工作？

如果認真考察一下在DSO重複觸發重複信號時采集的樣點，您將看到采樣相位變化。采樣相位是實際采樣點距觸發位置的變化。

某mou個ge采cai集ji的de采cai樣yang相xiang位wei取qu決jue於yu觸chu發fa時shi間jian與yu內nei部bu示shi波bo器qi采cai樣yang時shi鍾zhong之zhi間jian的de關guan係xi。由you於yu輸shu入ru波bo形xing和he示shi波bo器qi采cai樣yang時shi鍾zhong不bu相xiang關guan，除chu非fei常chang在zai特te殊shu情qing況kuang下xia，否fou則ze采cai樣yang相xiang位wei實shi際ji上shang是shi隨sui機ji的de。如ru果guo想xiang繪hui製zhi從cong觸chu發fa到dao第di一yi個ge樣yang點dian之zhi間jian的de時shi間jian的de直zhi方fang圖tu，您nin會hui發fa現xian它ta在zai0個采樣周期與1個采樣周期之間構成了均勻分布。

由(you)於(yu)采(cai)樣(yang)周(zhou)期(qi)是(shi)隨(sui)機(ji)的(de)，因(yin)此(ci)重(zhong)複(fu)觸(chu)發(fa)餘(yu)輝(hui)中(zhong)的(de)波(bo)形(xing)將(jiang)導(dao)致(zhi)示(shi)波(bo)器(qi)在(zai)測(ce)量(liang)期(qi)間(jian)對(dui)波(bo)形(xing)中(zhong)所(suo)有(you)可(ke)能(neng)的(de)位(wei)置(zhi)采(cai)樣(yang)。隻(zhi)要(yao)填(tian)充(chong)餘(yu)輝(hui)曲(qu)線(xian)的(de)點(dian)是(shi)實(shi)際(ji)樣(yang)點(dian)，那(na)麼(me)示(shi)波(bo)器(qi)將(jiang)生(sheng)成(cheng)實(shi)際(ji)模(mo)擬(ni)波(bo)形(xing)隨(sui)時(shi)間(jian)變(bian)化(hua)的(de)圖(tu)片(pian)。我(wo)們(men)以(yi)此(ci)為(wei)參(can)考(kao)。

對(dui)每(mei)次(ci)采(cai)集(ji)提(ti)供(gong)的(de)樣(yang)點(dian)，示(shi)波(bo)器(qi)把(ba)內(nei)插(cha)的(de)點(dian)放(fang)在(zai)實(shi)際(ji)模(mo)擬(ni)波(bo)形(xing)上(shang)的(de)能(neng)力(li)決(jue)定(ding)著(zhe)內(nei)插(cha)的(de)有(you)效(xiao)性(xing)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，在(zai)任(ren)何(he)給(gei)定(ding)的(de)采(cai)集(ji)上(shang)，內(nei)插(cha)的(de)點(dian)應(ying)落(luo)在(zai)實(shi)際(ji)模(mo)擬(ni)波(bo)形(xing)上(shang)，而(er)不(bu)管(guan)采(cai)樣(yang)相(xiang)位(wei)如(ru)何(he)。

這是使用MathCAD電子表格的應用的測試圖片。連續波形的線性度與特定設備有關，上升沿跳變時間為100 ps，采樣率為10 GS/s。它以10個不同的采樣相位采樣連續波形，通過SinX內插把連續波形擴大10倍(bei)。重(zhong)疊(die)的(de)曲(qu)線(xian)顯(xian)示(shi)了(le)預(yu)計(ji)的(de)劣(lie)化(hua)。通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)此(ci)類(lei)技(ji)術(shu)，可(ke)以(yi)以(yi)數(shu)學(xue)方(fang)式(shi)確(que)定(ding)內(nei)插(cha)的(de)效(xiao)果(guo)。此(ci)外(wai)
，可(ke)以(yi)確(que)定(ding)這(zhe)一(yi)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)測(ce)量(liang)效(xiao)應(ying)。例(li)如(ru)，通(tong)過(guo)繪(hui)製(zhi)50%交叉時間的直方圖，可以以量化方式確定抖動劣化。

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部分簡單的試驗

我們使用三種競爭的DSO進行簡單的試驗，其分別是力科Wavemaster 8620A

、泰克6604和安捷倫54855A。這三種示波器的帶寬指標都是6 GHz，最大采樣率是20 GS/s。我們使用六種不同的信號和采樣率組合，說明SinX內插算法的性能。


試驗：
以20 GS/s采樣率應用31 ps脈衝

力科WaveMaster 8620A，使用SinX內插        泰克6604，使用SinX內插
泰克6604，使用線性內插                               安捷倫54855A，使用SinX內插

備注：
所有示波器在使用SinX內插時都展現很緊的餘輝曲線
，與沒有內插時生成的餘輝曲線匹配。由於31 ps邊沿提供了示波器看到的任何邊沿中最大的頻率成分，這一結果表明對所有示波器，SinX內插在20 GS/s的最大采樣率時最有效，而不管應用的信號如何。

安捷倫示波器在下衝中存在一定的信號保真度問題，與是否啟動Sinx內插無關。

圖中顯示了泰克示波器的線性內插，展現了部分劣化。泰克示波器默認采用SinX內插，高速信號不應使用線性內插。

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試驗：
以10 GS/s采樣率應用31 ps脈衝


力科WaveMaster 8620A

，使用SinX內插         泰克6604，使用SinX內插
安捷倫54855A
，關閉內插                               安捷倫54855A，使用SinX內插

備注：
由於邊沿的頻率成分超過5 GHz的內奎斯特速率，力科和泰克示波器在SinX內插中展現出預計的劣化。

應該指出的是，在力科示波器上，在默認情況下會使SinX內插失效，因此用戶不得不明確啟動SinX
，才能獲得這個結果。在泰克示波器上，這個行為是默認的行為。在泰克示波器上，避免這一行為的唯一途徑是在顯示設置中選擇"intensified samples"。

安捷倫示波器顯示了令人混淆的結果。首先，10 GS響應與前麵顯示的20 GS響應完全不同。其次，內插SinX的響應顯示了另一個完全不同的響應。在內插方麵，令人驚奇的是，安捷倫示波器在啟動SinX內插時可以生成很緊的餘輝地圖，而不管邊沿是否包含超過5 GHz內奎斯特速率的頻率成分。
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試驗：
以10 GS/s采樣率應用3 GHz正弦曲線

力科WaveMaster 8620A
，使用SinX內插       泰克6604，使用SinX內插
安捷倫54855A
，關閉內插                             安捷倫54855A，使用SinX內插

備注：
力科和泰克示波器沒有展現預計的劣化，因為3 GHz正弦曲線遠遠低於5 GHz的內奎斯特速率。盡管泰克示波器在餘輝曲線中顯示了多條曲線
，這被視為由於觸發性能差而導致的，而不是內插導致的。

安捷倫示波器演示了完全不正確的操作，演示了錯誤應用內插。3 GHz波形大大衰減，應視為錯誤結果。解決方案是避免SinX內插，或一直以20 GS/s運行這一示波器。

試驗：
以10 GS/s采樣率應用4 GHz正弦曲線

力科WaveMaster 8620A，使用SinX內插        泰克6604
，使用SinX內插
安捷倫54855A

，關閉內插                              安捷倫54855A，使用SinX內插

備注：
力科和泰克示波器展現出預計的可預測的劣化，因為4 GHz正弦曲線接近5 GHz的內奎斯特速率。在這個頻率上，泰克示波器很難生成穩定的觸發。

安捷倫示波器演示了SinX算法完全失敗。內插完全破壞了4 GHz波形。解決方案是避免SinX內插，或一直以20 GS/s運行這一示波器。
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試驗：
以10 GS/s采樣率應用6 GHz正弦曲線


力科WaveMaster 8620A，使用SinX內插 泰克6604
，使用SinX內插

備注：
這一試驗不符合邏輯
，因為6 GHz超過5 GHz的內奎斯特速率
，但我們使用這一試驗說明在SinX內插中止時會發生的情況。

隻有力科和安捷倫示波器能夠觸發這一波形，但有一定難度，泰克示波器會自動觸發。

likehetaikeshiboqizaisuanfazhongzhanxianlekeyucedefenleijieguo。anjielunshiboqizhinengdedaoyitiaozhixian。zhebushiyujidexingwei。zheshiyizhonghuangmiudeqingkuang

，bulunruhedouyingbimianzhezhongqingkuang。

安捷倫54855A，使用SinX內插

試驗：
20 GS/s時的6 GHz正弦曲線


力科WaveMaster 8620A，使用SinX內插 泰克6604，使用SinX內插

備注：
隻有力科和安捷倫示波器能夠觸發這一波形，但有一定難度
，泰克示波器會自動觸發。

由於高采樣率，力科和安捷倫示波器展現了預計的完美SinXneichaxingneng。taikeshiboqizaijieguozhongxianshilebufenfudutiaozhi，danzhemeiyoubeishiweineichajieguo，ershitongdaofuyongxingneng。ruguomeiyoushengchengwendingchufa，hennanquedingzheyiliehuadelaiyuan。

安捷倫54855A，使用SinX內插
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高端DSO中的內插實現方案差異

womenshejileshangyijiezhongyingyongdeshiyan，yanshileneichayouxiaoxingyuxinhaopinlvchengfenheshiboqicaiyanglvxiangguan

，danfumianxiaoyingjinyibuyanshileneichasuanfashixianfanganzhongdezhongyaochayi。

示波器之間的其它重要差異是內插規則。

所有力科DSO都提供了SinX內插模式。在力科全係列X-Stream DSO上，可以通過通道設置菜單控製內插
，每條通道支持不同的內插選擇。在以前的力科示波器型號上，則通過演算曲線提供SinX內插。

WaveMaster在通道設置菜單中提供了兩種內插選擇：Linear或SinX。這種描述的用詞實際上是不恰當的，因為選擇線性內插實際上是沒有內插。選擇SinX內插會導致示波器在采集的每個實際樣點之間生成9個額外的點，從而使采樣率提高10倍。在默認狀態下會選擇線性(或無)內插。力科的策略是在不知道輸入信號時，在默認狀態下應關閉內插，示波器應默認隻使用采集的波形點。

顯xian示shi畫hua麵mian可ke以yi設she置zhi成cheng隻zhi顯xian示shi點dian或huo直zhi線xian。在zai選xuan擇ze點dian時shi，將jiang隻zhi顯xian示shi波bo形xing點dian，包bao括kuo任ren何he內nei插cha的de點dian。在zai選xuan擇ze直zhi線xian時shi，會hui在zai每mei個ge波bo形xing點dian之zhi間jian畫hua一yi條tiao直zhi線xian
，僅jin包bao括kuo顯xian示shi畫hua麵mian上shang內nei插cha的de點dian。

下表詳細介紹了在WaveMaster上怎樣應用內插及怎樣顯示波形的規則。


安捷倫和泰克的內插功能明顯不同。

泰克示波器提供了兩種波形內插選項：Linear和SinX，但與力科實現方案不同，線性內插會實際內插額外的點。在默認情況下會啟動SinXneicha。zaiboxingshengchengzhongshifoushijishiyongneichaqujueyushijishezhiheqingqiudedianshu。jibenshang，taikebacaijishijianzhouqichuyicaiyangzhouqi，ruguozhegeshuzhixiaoyuqingqiudedianshu，nametahuineicha，shengchengqingqiudeshuliang。buguanboxingzhongshifouneichadian，taikeshiboqisihudouzaineibuceliangzhongshiyongSinX內插。泰克提供三種顯示樣式：點
、矢量(直線)和放大的樣點。在波形生成中
，唯一使內插失效的方式是使用放大樣點顯示模式。

安捷倫允許關閉或打開SinX內插，允許在顯示模式中使用點或直線。與泰克一樣，安捷倫的判斷基於是否內插時基設置，在低於500 ps/div的時間/格設置時內插最多16個額外的點，在高於50 ns/div時(shi)不(bu)內(nei)插(cha)額(e)外(wai)的(de)點(dian)。如(ru)果(guo)顯(xian)示(shi)樣(yang)式(shi)選(xuan)擇(ze)直(zhi)線(xian)
，那(na)麼(me)將(jiang)在(zai)各(ge)點(dian)之(zhi)間(jian)劃(hua)直(zhi)線(xian)
，甚(shen)至(zhi)包(bao)括(kuo)內(nei)插(cha)的(de)點(dian)。這(zhe)與(yu)力(li)科(ke)實(shi)現(xian)方(fang)案(an)類(lei)似(si)，但(dan)這(zhe)些(xie)直(zhi)線(xian)也(ye)出(chu)現(xian)在(zai)餘(yu)輝(hui)曲(qu)線(xian)中(zhong)

，力(li)科(ke)從(cong)不(bu)會(hui)把(ba)直(zhi)線(xian)放(fang)在(zai)餘(yu)輝(hui)曲(qu)線(xian)中(zhong)。



下表比較了示波器的行為：

xianzai，duzheyinggaihenxiangzhidaobutongcaozuodeyuanyin。wocaixiangbufenyuanyinkenengshishiboqizhijiandeyingjianxianzhi。ciwai

，youyuneichaduichulibumingan
，yinciyourenshituzaidadeboxingzhongjiangdineichalinggengxinsulvxiajiangdeyingxiang，zhejinyibutigaolecanyujingzhengdeshiboqidefuzachengdu。
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注1 部分專用測量采用線性內插之外的內插技術

在這方麵，力科WaveMaster之所以能夠實現簡單操作

，是因為其X-Stream™架構是為異常高效地處理大量的數據設計的。WaveMaster有效使用2.53 GHz工作頻率的Pentium 4處理器，這是示波器中使用的最強大的處理引擎。

功能差異的另一個原因源自力科和其它示波器廠商的基本理念差異。安捷倫和泰克主要根據time/div設she置zhi改gai變bian內nei插cha行xing為wei。在zai采cai集ji時shi間jian周zhou期qi變bian大da時shi，這zhe兩liang種zhong競jing爭zheng的de示shi波bo器qi都dou抵di製zhi內nei插cha。換huan句ju話hua說shuo
，在zai采cai樣yang時shi間jian周zhou期qi變bian大da時shi，內nei插cha改gai善shan的de采cai樣yang率lv會hui下xia降jiang。由you於yu較jiao大da的detime/div設置一般會降低用戶獲得的波形特點信息，因此除非使用放大
，否則這一行為傳達的基本信息是：除非要查看精細的特性，否則波形采集中不需要更高的分辨率和精度。力科嚴肅地看待這類儀器行為。我們認為，波形分析中的測量結果不應依賴於目前在屏幕上看到的東西。

這裏，time/div設置成2.5 ns/div，點數設置成500。泰克示波器確定不需要使用內插。但如果放大波形，它會在很大程度上內插放大曲線。

顯然

，泰克示波器對內部測量采用SinX內插，而不管使用的示波器設置是什麼。

安捷倫示波器，20 GS/s
、100 ps/div、啟動SinX內插。正弦波看上去很好，測量精度很高。

時基設置成200 ns/div，以采集大量的樣點。由於采集時間較長
，屏幕上的正弦波視圖是模糊的。在這種設置下
，測量中顯示了?，表示示波器不能進行正確測量。隻有設置縮放演算曲線顯示了問題來源：示波器已經停止內插。示波器確定在較長的時間采集中不需要內插。

小結

在使用DSO時
，波形點內插是一種重要實用的算法。可以采用兩種內插算法
，即SinX內插和實用程度較低的線性內插。

在采樣率是最高頻率信號成分的10倍時
，線性內插的效果非常好。在采樣率至少是最高頻率成分的三倍時，SinX內插的效果非常好。

有(you)一(yi)種(zhong)簡(jian)單(dan)的(de)方(fang)法(fa)
，確(que)定(ding)采(cai)用(yong)的(de)內(nei)插(cha)策(ce)略(lve)的(de)有(you)效(xiao)性(xing)。在(zai)不(bu)同(tong)示(shi)波(bo)器(qi)廠(chang)商(shang)之(zhi)間(jian)，示(shi)波(bo)器(qi)的(de)內(nei)插(cha)性(xing)能(neng)差(cha)異(yi)很(hen)大(da)。在(zai)各(ge)種(zhong)示(shi)波(bo)器(qi)運(yun)行(xing)條(tiao)件(jian)下(xia)，示(shi)波(bo)器(qi)在(zai)什(shen)麼(me)時(shi)候(hou)執(zhi)行(xing)內(nei)插(cha)及(ji)內(nei)插(cha)效(xiao)果(guo)有(you)著(zhe)很(hen)大(da)的(de)差(cha)異(yi)。

力科WaveMaster示波器提供了最簡單、最一致的內插性能
，SinX內插使采樣率有效改善了10倍。

力科WaveMaster DSO體現了示波器用戶應明確指定SinX內插的原則
，在默認狀態下，SinX內插是關閉的，在指定SinX內插時，示波器會在實際樣點之間一直內插9個額外的樣點，而不管其它示波器設置如何
，如time/div。

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