有时，我们只想分析那些符合特定条件或在采集过程中特定时间发生的信号分量。对于单次采集来说，这并非难事，但如果你想获取这些测量事件的平均值，该怎么办呢？这时，示波器中的一个看似无关的功能便可以协同工作，获取所需的数据。
考虑一个应用场景：设备产生周期性射频脉冲串，如图1所示。
图1：被测设备产生周期性的射频脉冲串，测试目标是获取并平均特定幅度的脉冲串。来源：Arthur Pini
测试的目标是仅采集并平均具有特定幅度的脉冲，在本例中，是指峰值为300mV的脉冲。可以使用示波器的“Pass/Fail”测试功能来验证信号，从而完成所需的测量。Pass/Fail测试允许用户基于参数测量(例如幅度)对波形进行测试，并根据测量波形是否符合预设限值来判断其通过或未通过，或者，也可以通过将波形与波罩进行比较来确定波形是在波罩范围内还是范围外来进行测试。根据测试结果，可以采取多种措施，例如停止采集、将采集到的波形存储到内存或文件中、发出声音警报或发射脉冲。
选择性平均使用“Pass/Fail”来测试，根据脉冲幅度或与波罩的一致性来隔离所需的脉冲串，符合“Pass/Fail”标准的信号将存储在内部存储器中。平均器被设置为使用该存储器作为其数据源，将传输到存储器中符合条件的信号添加到平均中。
测试基于峰峰值幅度，使用测量参数P1。测量设置接受或通过标称峰峰值幅度为300mV的脉冲串，其范围为标称值±50mV。测试限值设置在测试条件Q1中(图2)。
图2：初始设置，仅捕获并平均幅度为300±50mV的脉冲。来源：Arthur Pini
示波器的时基设置为捕获单个脉冲串，在本例中为每格100ns。这一点很重要，因为只有单个串才应该被添加到平均值中计算。已经采集到一个串，其峰峰值幅度为334mV，如参数P1中所示。Pass/Fail测试设置Q1用于检测测试信号幅度是否在标称300mV幅度的±50mV范围内，这些限值可由用户调整，以采集任意幅度的脉冲串。
进行了一次采集，采集到一个338mV脉冲，该脉冲显示在顶部网格中，符合Pass/Fail测试标准，信号被存储在存储器M1中(图3)。
图3：采集符合接受标准的信号后，会在存储器M1(中间网格)中添加该信号的副本，并将其添加到平均器中(下方网格)。来源：Arthur Pini
存储器的内容被添加到平均值中，显示波形计数为1。“Pass/Fail”设置的“Actions”选项卡显示，如果采集的信号通过接受标准，则会被传输到存储器中。波形存储操作(即哪条迹线存储在哪个内存中)在“文件”下拉菜单下的“保存波形”中单独设置。
如果采集的脉冲不符合测试标准会发生什么？如图4所示。
图4：采集到247mV串脉冲不满足Q1条件。在这种情况下，信号未存储到M1，也不会添加到平均值中。来源：Arthur Pini
采集到的波形峰峰值幅度为247mV，超出测试限值。未满足Q1 (显示为红色)，测试操作未发生，这个低幅度信号未被添加到平均值中。
选择性平均也可以基于波罩测试。波罩可以根据采集的波形创建，也可以使用示波器制造商提供的软件程序创建自定义波罩并下载到示波器中。本例使用的是基于采集信号的波罩(图5)。
图5：示波器根据标称幅度信号创建一个波罩。如果所有波形样本都在波罩范围内，则采集信号通过测试。来源：Arthur Pini
波罩是通过在源波形的水平和垂直方向上添加增量差值而创建的，所有点都必须位于波罩内，采集的信号才能通过。与上一种情况一样，如果信号通过，则会将其存储在存储器中并添加到平均值中(图6)。
图6：如果采集到的信号完全位于波罩范围内，则将其传输至存储器M1并加到平均值中。来源：Arthur Pini
如果采集的信号有点超出波罩范围，则数据失效，并且信号不会传输到内存或平均值中(图7)。
图7：波罩测试失败示例，圆圈内的点位于波罩外部。此波形未被计入平均值。来源：Arthur Pini
该技术还可应用在具有门控信号(例如片选信号)的多路复用总线上的信号(图8)。
图8：Pass/Fail测试可用于仅选择与门控信号(例如片选信号)时间一致的信号。来源：Arthur Pini
门控信号或片选信号在单独的采集通道上采集。本例中使用了通道3(C3)，当所需信号可用时，门控信号为正。为了仅添加与门控信号一致的信号，Pass/Fail测试验证是否存在正门控信号。测试C3的最大值是否大于100mV，可验证门控信号是否处于高电平状态，如果是则测试通过。示波器设置为将通过测试的C1数据存储在存储器M1中，并将其添加到平均值中(图9)。
图9：基于与门控正极信号状态一致的波形的平均值。来源：Arthur Pini
如果所分析信号的各段距离较近，无法使用标准时基(1、2、5步进)刻度进行分离，则可以对采集信号进行水平(缩放)扩展，以选择所需的信号段部分。可变缩放刻度可提供非常精细的水平步进，缩放轨迹可替代采集通道使用，而平均源即为缩放轨。
基于“Pass/Fail”测试的选择性平均功能是示波器中相互补充的关联功能的一个例子，为用户提供了更广泛的测量范围。平均功能是选定的分析工具，但它也可以用快速傅里叶变换(FFT)或直方图代替。另外，本例中使用的示波器是Teledyne LeCroy HDO 6034B。
(原文刊登于EDN美国版，参考链接：Selective averaging in an oscilloscope，由Ricardo Xie编译)
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