示波器使用時，環(huán)境中電磁干擾產生的噪聲不可避免會影響到波形采集效果，傳統(tǒng)示波器只有20M帶寬限制，缺乏靈活性，是德HD3系列集成了硬件FIR濾波器，可以更好解決噪聲干擾問題。

實際測試環(huán)境中，會有這樣那樣的電磁干擾，這些會通過探頭或者其他什么途徑進入到示波器中，最后導致我們無法準確測量出自己關心的信號。這種情況怎么辦呢，有一個很自然而然的想法，就是濾波。從頻域上，把高頻的信號去掉，把有用的信號保留下來。

傳統(tǒng)示波器都會有一個20M帶寬限制功能，但很多時候20M濾波器并不能滿足所有場合，因為噪聲頻率并不會根據示波器里預設的模擬濾波器的截止頻率來產生。所以我們需要一種更靈活的濾波器。針對這一場景，我們推出了FIR濾波器功能，讓示波器有更靈活的噪聲抑制能力。

FIR濾波器：有限長沖擊響應濾波器，其本質是通過數字信號處理的方式來實現(xiàn)濾波器的功能。為了讓大家更好理解，我們簡單對其原理進行分享。我們先看一個最基本的滑塊濾波器代碼。

這就是一種廣義上的FIR濾波器。為什么這么說呢？我們現(xiàn)在來看一下FIR的核心公式：

FIR濾波器實際上就是把ADC采集到的數據x(n)與一個長度為M的序列h(k)進行卷積。

我們常用的滑塊濾波其實就是這種形式，只不過h(k)中所有的數值都是1/M，也就是上面代碼中的1/4。這種濾波器與標準FIR濾波器的差別在于h[k]這個序列不同。而這個h[k]序列，其實就是目標濾波器的沖擊響應。所以說FIR濾波器與滑塊濾波器沒有本質上的區(qū)別，只是他們的目標濾波器形狀不同而已。標準FIR濾波器的形狀是接近理想濾波器的。

熟悉傅里葉的同學可以很容易理解，時域相卷就是頻域相乘，這個序列h[k]其實就是特定頻域曲線的逆傅里葉變換。不熟悉傅里葉也沒關系，知道他是一個濾波器的沖激響應就可以了。

那么FIR在示波器上具體是什么效果呢？

圖1 大噪聲下的信號

圖2  硬件FIR效果展示

圖1為一個耦合了高頻噪聲的正弦波。圖2為應用硬件FIR濾波器之后的效果?？梢钥吹?，F(xiàn)IR已經將噪聲過濾掉了。而一般示波器的軟件FIR的效果，如圖3所示。

圖3  軟件FIR效果展示

可以看到它的效果很差，這是因為軟件濾波器是由CPU進行計算的，而CPU不能流水線式工作，只能對數據一幀一幀的處理，所以數據量不能太大，會有一個抽點的過程，導致最終結果不準確。而最前端的穩(wěn)定時間會出現(xiàn)在每一幀波形里，無法處理。而FGPA是流水線作業(yè)的。穩(wěn)定時間只存在與波形采集的一開始，后面就不會再出現(xiàn)了。

FIR另一個比較實用的場景是電源紋波測量。我們知道，由于電磁場的特性，當我們使用接地夾進行紋波時，不可避免的會有一部分開關噪聲耦合進入示波器。所以通常的建議是采用接地彈簧進行測量。但是這很不方便，而且很多高壓場合也做到不到用彈簧測量。

圖4  探頭感容耦合示意圖

圖5  彈簧接地示意圖

通過我們的FIR功能，可以有效的過濾到噪聲信號，甚至不需要用接地彈簧，直接用接地夾進行測量就可以。如將截止頻率設置為開關頻率的10倍以上，就可以無損的測量電源紋波信號了。

圖6  被噪聲干擾的電源文波信號 

圖7  濾波噪聲后的電源紋波信號 

另一常見的情況是這樣的，波形不是標準的一個波形，而是有很多諧波分量，這就導致觸發(fā)不穩(wěn)定，因為一個周期里有多個上升沿，就造成波形看上去會一直抖。如圖8所示。 

圖8  觸發(fā)不穩(wěn)場景 

但是這個信號確實是真實的信號，又不能過濾掉，怎么能讓他觸發(fā)穩(wěn)定的？我們可以將FIR的結果不作為顯示源，而只作為觸發(fā)源，設置合適的截止頻率將諧波過濾掉，從而讓觸發(fā)穩(wěn)定，又不影響波形原來的樣子，如圖9所示。 

圖9  觸發(fā)穩(wěn)定場景 

是德HD3系列系列示波器，具有強大的硬件FIR功能，截止頻率可以靈活配置，具有實時性，準確性等特點，同時配備12位垂直分辨率，讓您可以輕松的從大噪聲環(huán)境下獲取準確的真實信號，并且具有很好的精度和準確度。

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