示波器的RIS模式和Roll模式

一、RIS模式

去年在介绍力科示波器家族时,我常说力科公司可以提供100MHz—100GHz的示波器，现在我介绍时会说力科公司可以提供60MHz—100GHz的示波器。我们的产品线在向低带宽示波器市场延伸，但同时我们保持了世界上最高带宽的示波器—100GHz的示波器。 T公司或A公司的示波器最高带宽才80GHz。 这时候很多工程师会瞪大眼睛: 这么高的带宽？ 怎么采样？其实我们知道，100GHz的带宽的示波器是采样示波器，采样示波器的基本采样原理和我们今天要介绍的RIS模式下的采样原理类似。（关于采样示波器和实时示波器的区别我们另文介绍。）

RIS模式即随机内插采样模式(Random Interleaved Sampling Mode)，我们的友商称之为ET模式。该模式下的基本原理如图一所示。它只能用于稳定触发的周期性重复性的波形。在RIS模式下，通过多次捕获的波形重组成一个完整的波形，为此，需要测量第一个采样点和触发点的时间，并以此为依据按等时间间隔的延迟产生下次捕获的下一组采样点。这样多次采样能使得等效的采样率增加，譬如利用500 MS/s 采样率的100 次单次采样，使用RIS，可以达到50 GS/s 的最大采样率，则采集得到的数据之间的定位间隔大约为20 ps。采集这些数据的间隔和满足时限的过程是随机的。ADC 采样之间的相对时间是变化的，事件触发提供了必要的偏差，由时基以很小的分辨率测量。示波器要求有多个触发来完成采样。触发的数量取决于采样率：采样率越高，就需要越多的触发。示波器将这些数据段进行内插，填充时间间隔，这些时间间隔是最大单次采样率的倍数,从而形成波形。但是，设备收集波形数据的实时间隔是非常长的，并且依赖于触发速率和所需要内插的总量。示波器具有每秒捕获大约40,000 个RIS 数据段的能力。

图一 RIS模式的工作原理

启动RIS模式需要在TimeBase的菜单下选择RIS按钮。 在我们第一周发送的Howard的文章中，这位专家用到了RIS模式来做阶跃响应实验的。但在工程师的实践中用到这种模式的场合并不多，毕竟，周期性重复性的信号是不多的。关于RIS模式，其实看了上面的那张原理图就一目了然了，我能说得也不多。但我查找之前的文档，居然发现伟大的Peter为这个RIS模式写过很长的文章,请参阅:http://www.lecroy.com.cn/websys/up_img/UploadFiles/2008526155019841.doc。

二、Roll模式

Roll(滚动)模式主要用于低速信号。象电源多路输出的上电时序测量，电机转速的监控，光盘驱动的控制等都需要用到滚动模式。在该工作模式下，当采样率低于示波器显示的刷新率时，我们将采样到的每一个采样点都显示到屏幕上，这就消除了在实时模式下波形刷新之间的死区时间。滚动模式下的显示就如皮带轮的移动，随着采样的进行，采样点从左边逐渐移动到右边。有的示波器随着调节时基增加会自动进入滚动模式。但有些示波器的滚动模式不是自动选择的，每次要激活滚动模式时，必须设置好采样率和时基，从时基对话框中手动选择滚动模式。

图二 Roll模式的工作原理

在Roll模式下的采样率会降低到最大10MS/s甚至更低。Roll模式下的最大采样率和示波器的存储深度有关，存储深度越高，最大采样率越大，但最大采样率只有10MS/s。 利用滚动模式无死区地观察长时间的波形变化轨迹，这种感觉其实很好的! 所以，虽然这种模式下的采样率之低使得看到的波形失真，但很多工程师为能看到这“大概”的过程也是满足的。有必要提醒的一点是，当您购买的示波器有足够的存储深度，譬如现在的WaveRunner Xi、WaveRunner MXi系列的标配有25MS，能在100MS/s的采样率下捕获到250ms的波形。250ms比绝大多数的电源软启动时间都长得多了，对有些很大功率的UPS，变频器产品也足够了。 重要的是，用单次触发方式看电源的软启动过程，不只是看直流的电压和电流，还可以不失真地观察到PWM信号的细节。