數位示波器的Acquire按鈕就是擷取資料的意思，它用來設定波形如何被取樣以及顯示在螢幕上。只是不管怎麼選，似乎都能夠顯示波形，所以Acquire到底用來做甚麼? 現在就讓我來為各位說明吧。
Acquire裡面通常有三個選項Sample/Peak detect/Average, 有些機種甚至還有High resolution的選項，這些選項在不同量測需求上會顯現出很大的差異，我會依序解釋首先來講講 Sample Acquisition 。
Sample Acquisition
當我們觀察低頻波形的時候，通常不會用到示波器的最高能力取樣率，而會採用較低的取樣率，實際的取樣率會根據你設定的time base而自動改變。因為低頻訊號若還用高取樣率，會抓到非常非常多的點，除了意義不大之外，示波器的記憶體也是有限的。
以下圖來說明，假設螢幕顯示用的取樣率為1倍，但實際最高取樣率能夠到5倍，意思就是當示波器抓到5個點時，其實只有1個點能顯示在螢幕上，另外4個點丟棄，這種取點的方式就稱為Sample acquisition，是最常使用的取樣方法，因此也稱為Normal acquisition。
以我手上這台2G sample/sec的scope來說，若為了觀察60Hz的訊號，將timebase設定為5ms，此時示波器自動採用的取樣率是125KS/s，並不是2G S/s。
優點
簡單明瞭直觀，適用於一般的測試環境。
缺點
若有Glitch(超短的脈衝)發生，可能會觀察不到(如上圖)，因為Glitch發生的時間點可能剛好發生在丟掉的四個點當中，因此無法顯示在螢幕上。
另一個缺點則是Aliasing，當取樣頻率與訊號頻率很接近甚至低於訊號頻率的時候，就會發生失真的現象。
Aliasing 混頻
各位在電影中應該看過不少車子正在往前走，但是輪子看起來卻是往後轉的現象，這就是Aliasing。Aliasing是來自通訊的取樣理論，訊號頻譜由於取樣的關係，取樣之後的頻譜會不斷重複。若取樣頻率太低，頻譜可能甚至會重疊，稱為Aliasing，所以也稱為混頻。
訊號被取樣之後的time domain與frequency domain我以理論公式寫在下面，我只是覺得這樣寫比較清楚，就算你跳過公式也不會影響你後面的理解。
\(x_{s}(t)=x(t)\cdot \sum_{n=-\infty }^{\infty}\delta (t-nT)\) ,時域
\(X_{s}(f)=X(f)\otimes \sum_{n=-\infty }^{\infty}\delta (f-nf_{s})\) ,頻域
\(x(t)\)原始訊號、\(x_{s}(t)\)取樣後的訊號、\(\delta(t)\)取樣脈衝、T是取樣週期。
Aliasing的解釋如下圖，當取樣的頻率與待測訊號的頻率很接近的時候，就會出現混頻。如下圖，灰色是實際的待測訊號，紅色是取樣點，但是由於取樣的時間點非常接近訊號的週期，所以每次取樣的時間都會偏一些，紅點的取樣值都會差一點點，隨著時間累積，取樣值也越差越多，當我們把所有紅色的取樣點相連時，這個”取樣”得來的訊號明顯不是待測訊號原來的樣子，這個現象稱為混頻Aliasing。如果你的示波器取樣頻率與待測訊號很接近，就會出現這種現象，我會在下一段示範。
在其他領域，例如影片拍攝它也是一格一格取樣的概念，於是就經常出現Aliasing的現象，以下的影片給各位參考：
1. 螺旋槳的Aliasing 變形的螺旋槳
2. 汽車輪子的Aliasing 向後轉的輪子
另外現在手機拍攝很普遍，而LED燈都不是直流供電而是脈波供電，因此會造成LED閃爍，雖然眼睛不會發現這種閃爍的現象，但若你在LED燈的照射下用手機拍照或是攝影，你會發現在某些快門設定下就會看到黑色條紋，這就是Aliasing的效果，這就表示手機快門的速度與LED脈波的頻率非常接近。
實機操作
我接下來用示波器刻意產生Aliasing的現象，可以讓各位知道設定錯誤會導致讀值不正確，將訊號產生器設定為f=20.2MHz，接入示波器之後用兩種不同的time base觀察波形，左邊是100ns、右邊是10ms，很明顯左邊的頻率讀值才是正確的，右邊的頻率讀值為155Hz是錯誤的。
這裡是實機操作的影片，各位可以看到Aliasing的波形慢慢形成，相信大家會更有感覺。
Sample acquisition是定時規律的取樣，萬一在取樣點之外的時間冷不防冒出一個突波Glitch，可能就會錯過它。那該怎麼抓突波呢? 這時就要靠Peak Detect這個選項了。
Peak Detect Acquisition-抓突波
Peak detect的取樣方式，根據Tektronix的文件說明，是將相鄰的兩個sample interval重複取點，得到最大值與最小值並同時顯示在螢幕上，為了說明方便我用單一sample interval取極值的方式來作圖。如下圖所示，採用Peak detect取樣方式的波形，看起來會比較粗，而且比較有雜訊，因為它同時有兩條trace在螢幕上，只是在正常狀況之下，這兩條幾乎是重疊在一起，但若有Glitch發生，示波器可以輕易的抓到它，這也就是幾乎所有的是波器都以突波的圖案當作選單Icon的原因。
優點
- 可以看到波型的所有細節
- Aliasing發生時不會產生錯誤波型，導致誤判量測值
缺點
- 波形看起來會比較粗，因為有max與min兩條trace同時出現
實機操作
為了觀察peak detect與sample模式的差異，我沿用sample mode的Aliasing範例來做說明。在sample acq的Aliasing範例中由於time base過慢導致我們誤認待測訊號頻率為155Hz，實際上它是20.2MHz。
若此時把acquisition mode改為peak detect，你會發現一個帶狀的波形出現在螢幕上，因為訊號頻率太高全都擠在螢幕上。雖然太擠而無法計算頻率，但是起碼你能夠觀察到現在的time base是不適當的，它太慢了，應該要設定得快一些。
Peak detect雖然可以免除Aliasing的困擾，但是波形卻會看起來比較粗一些些，不仔細看還看不出來呢，這件事會發生在當波形的比例放很大的時候，我們來看一下實例吧。
只是波形上總是有些許的雜訊跳動，若要將降低雜訊，可以將示波器資料擷取設定在average acquisition，這樣就能讓波形看起來”稍微”清楚一些。
Average Acquisition-降低雜訊
不知各位是否有測量過漣波DC ripple，由DC to DC電路產生的雜訊通常會嚴重影響輸出電壓的品質，若我們要測量ripple的峰值電壓，又不希望被忽大忽小的雜訊干擾，此時Average acquisition是個不錯的選擇。
下圖是個範例，針對波形做多次擷取，以下圖為例它擷取了4次，會得到相同的訊號波形，但雜訊每次都會不同，透過Average可以將擷取的多條波形相加求平均值，可以有效地消除雜訊，讓你看到清楚的訊號的原本樣貌，Average越多次訊號越平滑，但是相對螢幕更新率也越慢。
優點
它能夠有效消除顯示的雜訊，讓你更清楚的觀察訊號。
缺點
注意! 由於是每次trigger的波形它都會拿來平均，所以它只能用在週期訊號，只有週期訊號每次trigger出現的波形才會一樣。若timebase過慢，導致波形全擠在一起，互相平均的結果就是波形震幅會有失真的現象，振福看起來會變小甚至消失。
移動平均/算術平均
有讀者很細心，提到trace的平均到底是移動平均Moving average還是算術平均Arithmetic average? 這要分辨很容易，只要拿示波器本身產生的1KHz方波測試一下就會知道。
若為移動平均，它是將同一批擷取資料的最近N個點做平均，因此在波形的上升緣與下降緣的地方會形成一條斜線，而不是方波原本的陡峭邊緣。但我認為若採用移動平均會造成相位差，這對量測來說是有問題的。
若為算術平均，如上開的圖，它是將最近N個取樣trace做平均，因此波形在呈現上仍舊是陡峭的方波邊緣，但若以單點point(相同取樣位置)來說，某個point在N次取樣的時間軸上，它是移動平均。
我們直接來做個實驗，若將N調大一些，當我把訊號接上或移除的那幾秒鐘，螢幕上的方波會緩升或緩降。經過實驗，我這台示波器的acq Avg是採用算術平均。
當然，要儲存N條trace的資料，需要記憶體，我想最近這幾年的記憶體很便宜，應該不是問題。
實機操作
下面的影片顯示了平均次數越多，就越能消除雜訊。若Zoom out過頭讓波形都擠在一起，trace會看起來像一條沒有訊號的線，那是因為zoom out範圍太大，而記憶體有限，所以取樣率必須要下降，所以無法每次都剛好取到peak值，波形的波動程度就會變小，再搭配average的效果，又更平坦了。
所以太極端的設定會讓我們看到失真的波形，適當的time base與acquisition設定才能看到正確的波形振福。
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