01 混叠波形

  这是一个起跑线驱动模块。使用示波器观察输出功率MOS管栅极电压波形。设计栅极驱动PWM 信号频率为 300kHz。但是在数字示波器观察到的信号中存在着一种诡异的现象。大家可以看一下这个波形，是否能够找出哪有里不太对劲？

▲ 图1.1  示波器观察到栅极电压波形

一、欠采样

  将这个波形记录在这里，主要想应用于信号与系统课程中的示例。大家自己观察示波器的波形，其中有三点会令人感到奇怪。在这里等大家五秒钟，看是否观察到了具体示波器波形究竟那三点非常奇怪？第一点，就是信号没有触发同步。通常情况下，示波器在显示信号的时候，会对信号的上升沿或者下降沿进行同步。可是现在显示的信号的上升沿并没有同步锁定在示波器的屏幕中心； 

▲ 图1.1.1  频率混叠现象

  第二个奇怪的现象就是信号频率非常低。现在水平时间间隔为每格 20毫秒。测量相邻两个脉冲之间的时间，为 96毫秒，对应的频率远远低于 实际信号300kHz的频率。第三个诡异的现象是波形的长相太奇怪了。我敢说，任何一个电子工程师都没有观察到这种波形。为什么呢？现在将信号左右颠倒，这个波形才恢复正常。也就是说，MOS管栅极电压有充电上升过程，以及放电下降过程。刚才实际观察到的奇怪波形似乎说明现在的示波器的水平时间轴反向了。

  那么为什么数字示波器在观察信号的时候会出现这么奇怪的现象呢？下面让我们加快示波器水平扫描的速度。可以看到，当水平扫描速度达到 每格 一微秒之后，一切都回复正常了。

  在数字示波器中，看似观察到的连续信号波形，实际上是示波器通过信号采样之后绘制在液晶显示屏上。刚才观察到的三个奇怪现象，都是与信号欠采样 有关系。具体为什么欠采样会出现以上三个诡异现象。具体理论分析，都会在本科信号分析课程中得到解释。今天只是将这个现象记录在这里，以便今后供班上的同学了解。

※ 总  结 ※

  本文展示了数字示波器观察信号中有可能因为欠采样所产生的诡异波形。需要说明的是，欠采样不一定总会同时出现这三种诡异现象。有的时候只会出现某几种现象，也有的时候会出现波形混乱的现象。使用传统的模拟示波器则会避免出现上述诡异的波形。