第十一講 示波器基礎(chǔ)之RIS模式和Roll模式

中心議題： RIS模式和Roll模式的工作原理 RIS模式只能用于穩(wěn)定觸發(fā)的周期性重復(fù)性的波形 Roll模式主要用于低速信號 RIS模式
RIS模式即隨機內(nèi)插采樣模式(Random Interleaved Sampling Mode)，也稱ET模式。該模式下的基本原理如圖一所示。它只能用于穩(wěn)定觸發(fā)的周期性重復(fù)性的波形。

在RIS模式下，通過多次捕獲的波形重組成一個完整的波形。為此，需要測量第一個采樣點和觸發(fā)點的時間，并以此為依據(jù)按等時間間隔的延遲產(chǎn)生下次捕獲的下一組采樣點。這樣多次采樣能使得等效的采樣率增加，譬如利用500 MS/s 采樣率的100 次單次采樣，使用RIS，可以達(dá)到50 GS/s 的最大采樣率，則采集得到的數(shù)據(jù)之間的定位間隔大約為20 ps。

采集這些數(shù)據(jù)的間隔和滿足時限的過程是隨機的。ADC 采樣之間的相對時間是變化的，事件觸發(fā)提供了必要的偏差，由時基以很小的分辨率測量。示波器要求有多個觸發(fā)來完成采樣。觸發(fā)的數(shù)量取決于采樣率：采樣率越高，就需要越多的觸發(fā)。示波器將這些數(shù)據(jù)段進行內(nèi)插，填充時間間隔，這些時間間隔是最大單次采樣率的倍數(shù),從而形成波形。但是，設(shè)備收集波形數(shù)據(jù)的實時間隔是非常長的，并且依賴于觸發(fā)速率和所需要內(nèi)插的總量。示波器具有每秒捕獲大約40,000 個RIS 數(shù)據(jù)段的能力。

圖一 RIS模式的工作原理
啟動RIS模式需要在TimeBase的菜單下選擇RIS按鈕。RIS模式可用來做階躍響應(yīng)實驗的，但在工程師的實踐中用到這種模式的場合并不多，畢竟，周期性重復(fù)性的信號是不多的。有興趣的朋友可詳細(xì)閱讀附件資料。
Roll模式
Roll(滾動)模式主要用于低速信號。像電源多路輸出的上電時序測量，電機轉(zhuǎn)速的監(jiān)控，光盤驅(qū)動的控制等都需要用到滾動模式。

在該工作模式下，當(dāng)采樣率低于示波器顯示的刷新率時，我們將采樣到的每一個采樣點都顯示到屏幕上，這就消除了在實時模式下波形刷新之間的死區(qū)時間。滾動模式下的顯示就如皮帶輪的移動，隨著采樣的進行，采樣點從左邊逐漸移動到右邊。有的示波器隨著調(diào)節(jié)時基增加會自動進入滾動模式。但有些示波器的滾動模式不是自動選擇的，每次要激活滾動模式時，必須設(shè)置好采樣率和時基，從時基對話框中手動選擇滾動模式。圖二 Roll模式的工作原理
在Roll模式下的采樣率會降低到最大10MS/s甚至更低。Roll模式下的最大采樣率與示波器的存儲深度有關(guān)。存儲深度越高，最大采樣率越大，但最大采樣率只有10MS/s。 所以，雖然這種模式下的采樣率之低使得看到的波形失真，但很多工程師為能看到這“大概”的過程也是滿足的。

有必要提醒的一點是，當(dāng)您購買的示波器有足夠的存儲深度，譬如現(xiàn)在的WaveRunner Xi、WaveRunner MXi系列的標(biāo)配有25MS，能在100MS/s的采樣率下捕獲到250ms的波形。250ms比絕大多數(shù)的電源軟啟動時間都長得多了，對有些很大功率的UPS，變頻器產(chǎn)品也足夠了。重要的是，用單次觸發(fā)方式看電源的軟啟動過程，不只是看直流的電壓和電流，還可以不失真地觀察到PWM信號的細(xì)節(jié)。