有一位朋友復購了一臺示波器,但是他表示這臺新購的示波器有問題,原因是他測量一個同樣的信號和之前的示波器很不一樣,方波失真比較嚴重。如下圖所示是他用新購的示波器測量的信號,可以看到確實方波有點變成了梯形。
![poYBAGHmXkyAJq2DAACeUc5Jqbo925.jpg](https://file.elecfans.com/web2/M00/2D/AF/poYBAGHmXkyAJq2DAACeUc5Jqbo925.jpg)
而他之前使用老的那臺示波器測出來的效果是這樣的,可以看到確實差別很大,那么真的是這臺復購的示波器有問題嗎?
![pYYBAGHmXkyAGL2mAACkSHpI9vo759.jpg](https://file.elecfans.com/web2/M00/2D/B6/pYYBAGHmXkyAGL2mAACkSHpI9vo759.jpg)
我們注意觀察到,第一張圖中示波器的當前采樣率是500KSa/s,而第二張圖示波器的當前采樣率是500MSa/s,足足差了一千倍!雖然測量的信號是同一個信號,但是測量的條件顯然不同。
這個時候有人就要問了,同樣的示波器,采樣率怎么不一樣了?很多新人第一次選擇示波器的時候,往往只會關注示波器的帶寬和采樣率,很多示波器廠家也會把這兩項指標放在最前面,這并沒有什么錯誤,但是很多新手并不知道,示波器的采樣率并不是一個固定不變的值,它會隨著存儲深度大小的設置以及采集時間的變化而改變。我們之前的文章《不同采樣率對波形的影響-示波器實測案例分析》也以實際案例演示的方式說明了這一點。
![poYBAGHFXx2AQfbzAAMI3lkc5bQ686.jpg](https://file.elecfans.com/web2/M00/28/E2/poYBAGHFXx2AQfbzAAMI3lkc5bQ686.jpg)
存儲深度是一個數(shù)字示波器才有的概念,模擬示波器是不存在這個參數(shù)的。進入數(shù)字示波器的信號經(jīng)過前端放大器,再經(jīng)過模數(shù)轉換器,通過觸發(fā)系統(tǒng)將采集到的信號存入存儲器中,最后對這些數(shù)據(jù)進行處理顯示在屏幕上。這個過程中存儲器的容量就是表現(xiàn)數(shù)字示波器存儲深度大小的物理介質(zhì)。
存儲深度(memory depth)同時也叫記錄長度(record depth),一般指標寫作28Mpts,代表有二千八百萬個采樣點(pts=points)。存儲深度和采樣率以及波形記錄時長,滿足如下公式:采樣率 = 存儲深度 ÷ 波形記錄時長
由此可見,示波器要想保證長時基記錄下采樣率不減小,就必須有足夠的存儲深度。而采樣率也是保證信號不失真的重要指標之一。那么,什么時候需要大的存儲深度呢?顯然是需要長時間記錄一段波形的時候,比如電源紋波和電源噪聲的測量、信號的FFT分析、擴頻時鐘分析等,還有發(fā)現(xiàn)隨機或罕見的信號也可以用長時基的方式來解決。
那么,存儲深度是不是越大就越好呢?顯然不是,示波器的存儲深度選擇有一個自動模式,在這個模式下示波器會保證采樣率足夠的前提下,盡量的選最小的存儲深度。比如當示波器記錄140ms波形,采樣率要保證2GSa/s,那么存儲深度就必須是280M;但如果只記錄14ms的波形,那么28M存儲深度就可以滿足2GSa/s的采樣率了。這個時候,即使我們設置280M的存儲深度,采樣率也不會改變,因為示波器的最大采樣率也是固定的。示波器記錄的波形點越多,那么運算的壓力也就越大,這會影響示波器的性能,比較明顯的結果就是波形捕獲率的降低,存儲深度自動模式會在存儲深度和運行性能上找到一個平衡點,盡量保證波形不失真,又不影響示波器運行性能。
![pYYBAGHmXkyAVghPAACFVdnsTrs747.jpg](https://file.elecfans.com/web2/M00/2D/B6/pYYBAGHmXkyAVghPAACFVdnsTrs747.jpg)
因此當我們選擇示波器的時候,還要觀察示波器在大存儲深度下的運行性能,是否依然流暢,采集是否依然實時。筆者遇到過比較夸張的示波器,存儲深度調(diào)大以后,示波器采集一屏幕的波形要等待10幾分鐘甚至半小時,這顯然不是我們期待的結果。
當然,示波器大存儲深度的好處,除了記錄長時間的波形以外,還可以配合分段存儲功能,在足夠的采樣率下捕獲多個波形事件,以便進行有效的分析,幫助測試者捕獲偶發(fā)信號和更優(yōu)化地保存和顯示所需的數(shù)據(jù)。
![poYBAGHmXkyARpNVAADR5S2ha7I982.jpg](https://file.elecfans.com/web2/M00/2D/AF/poYBAGHmXkyARpNVAADR5S2ha7I982.jpg)
當我們測量一個信號的時候,可能有很大一部分是無用信息,我們根本不需要記錄。但是這段信息卻會占用存儲深度。分段存儲的功能就是幫助我們?nèi)コ恍枰吹牟ㄐ纹危槐A粑覀冃枰吹牟ㄐ纹?,以此最大化的利用存儲深度,具體的操作可以參考我們之前的文章《數(shù)字示波器分段存儲功能的作用和用法》。
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