深存儲(chǔ)示波器有什么好處

示波器廠(chǎng)商通常將存儲(chǔ)深度視為示波器最重要的指標(biāo)之一。它是指采集到存儲(chǔ)器中的采樣點(diǎn)數(shù)。存儲(chǔ)深度通常是按通道標(biāo)示的。有些示波器采用了交叉存取存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的示波器，當(dāng)所有通道都打開(kāi)時(shí)，存儲(chǔ)深度是某個(gè)特定值；當(dāng)只用一半通道時(shí)，存儲(chǔ)深度會(huì)增加一倍。

存儲(chǔ)深度有兩種指標(biāo)，一種是標(biāo)配，另外一種是選件。雖然客戶(hù)在購(gòu)買(mǎi)示波器時(shí)將采集存儲(chǔ)器深度當(dāng)成一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)來(lái)考慮，但深度理解存儲(chǔ)器的優(yōu)缺點(diǎn)有助于客戶(hù)物盡其用。深存儲(chǔ)器會(huì)在三個(gè)方面給使用者帶來(lái)價(jià)值：

●更長(zhǎng)的波形捕獲時(shí)間

深存儲(chǔ)器最明顯的優(yōu)點(diǎn)是在固定采樣率下，能夠捕獲更長(zhǎng)時(shí)間的波形。例如，對(duì)于因果事件間隔很長(zhǎng)時(shí)間的波形，就需要很深的存儲(chǔ)深度才能將因和果一次全抓下來(lái)，讓用戶(hù)一次獲取全部信息，否則，可能永遠(yuǎn)無(wú)法得到需要的信息，或需要花很長(zhǎng)時(shí)間找到“果”和“因”之間的關(guān)聯(lián)。

上圖顯示的是，在每通道的存儲(chǔ)深度是1Mpts的設(shè)置下，示波器可以10GSa/s采樣率捕獲1ms波形。

下圖顯示的是，同一示波器，但每通道的存儲(chǔ)深度是100Mpts的設(shè)置，那么在采樣率相同的條件下可捕獲10ms波形。

深存儲(chǔ)可實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間的信號(hào)捕獲，這對(duì)很多應(yīng)用，尤其是側(cè)重于數(shù)據(jù)后處理的應(yīng)用是需要的。深存儲(chǔ)可為工程師們提供更大的靈活性，不需要時(shí)，就設(shè)置成淺存儲(chǔ)，需要時(shí)，可設(shè)置成深存儲(chǔ)，有備無(wú)患。

對(duì)高端示波器，大部分示波器廠(chǎng)家都提供一種使用模式，允許將存儲(chǔ)器劃分成很多段，及分段存儲(chǔ)器。用戶(hù)可指定將存儲(chǔ)器劃分成多少個(gè)等長(zhǎng)度的分段。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)觸發(fā)事件滿(mǎn)足時(shí)，示波器會(huì)存儲(chǔ)采樣點(diǎn)，填滿(mǎn)采集存儲(chǔ)器的第一個(gè)分段，接著開(kāi)始等待下一個(gè)觸發(fā)事件，條件滿(mǎn)足，示波器將波形存儲(chǔ)到下一個(gè)分段。如此下去，直到所有分段都填滿(mǎn)，在這期間，用戶(hù)也可以中斷示波器停止等待觸發(fā)事件，顯示已經(jīng)捕獲了的波形。對(duì)占空比很小的猝發(fā)信號(hào)，分段模式尤其有效。許多串行總線(xiàn)、光纖和通信信號(hào)都屬于此類(lèi)。通過(guò)使用分段存儲(chǔ)器，示波器可以保持快速的采樣率，捕獲長(zhǎng)達(dá)幾秒、幾小時(shí)甚至幾天的波形。

深度存儲(chǔ)示波器會(huì)讓分段存儲(chǔ)功能變得更加強(qiáng)大，首先用戶(hù)可以獲得更多的分段數(shù)，讓測(cè)量和分析有足夠的樣本，具有足夠的統(tǒng)計(jì)意義，有助分析問(wèn)題產(chǎn)生的根本原因。在分段數(shù)固定的情況下，每個(gè)分段的存儲(chǔ)深度增加了，從而能夠查看每個(gè)觸發(fā)點(diǎn)周?chē)嗟男盘?hào)活動(dòng)。

●保持更快的采樣率 ( 假設(shè)捕獲時(shí)間長(zhǎng)度不變 )

深存儲(chǔ)的另一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是它能夠在不同時(shí)基設(shè)置下保持快速采樣率。工程師們傾向于將示波器指標(biāo)視為恒定值，與示波器功能設(shè)置無(wú)關(guān)，可事實(shí)并非如此。讓我們簡(jiǎn)單地了解一下當(dāng)用戶(hù)更改示波器的水平時(shí)基時(shí)，存儲(chǔ)深度對(duì)示波器的采樣率和總體帶寬有什么影響。大多數(shù)示波器用戶(hù)沒(méi)考慮過(guò)存儲(chǔ)深度這個(gè)問(wèn)題，可事實(shí)上，它對(duì)保證示波器保持其它關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)影響非常大，包括采樣率和有效帶寬。

舉例說(shuō)明，工程師選擇了標(biāo)配每通道10Mpts存儲(chǔ)器和10GSa/s最大采樣率的4GHz帶寬示波器。這些技術(shù)指標(biāo)看上去很好，工程師開(kāi)始使用此示波器，工程師選擇了較快的10ns/格實(shí)際設(shè)置。示波器只使用1kpts存儲(chǔ)器以10GSa/s的采樣率進(jìn)行采樣。整個(gè)4GHz有效帶寬都按照工程師的預(yù)期得到了保證。如果工程師需要在屏幕上查看更長(zhǎng)時(shí)間的波形，然后將水平時(shí)基調(diào)諧為較慢的設(shè)置；他選擇了200μs/格。為了以10GSa/s采樣率進(jìn)行10個(gè)水平格的采樣，示波器需要配備20Mpts的存儲(chǔ)器，所以示波器將采樣率自動(dòng)降低到原來(lái)的二分之一即5GSa/s?，F(xiàn)在，示波器可以采集10Mpts的波形數(shù)據(jù)，填滿(mǎn)10個(gè)水平格。工程師需要查看更長(zhǎng)的時(shí)間窗口，于是將示波器時(shí)基改成1ms/格。由于示波器僅配有10Mpts的采集存儲(chǔ)器，要想捕獲10ms波形活動(dòng)，采樣率被迫降低至1GSa/s。因此，可以得出結(jié)論，當(dāng)用戶(hù)改變時(shí)基設(shè)置時(shí)，存儲(chǔ)深度不足會(huì)導(dǎo)致示波器的采樣率下降，這也意味著示波器有效帶寬變小了。

在固定存儲(chǔ)深度設(shè)置下改變水平時(shí)基控制，示波器會(huì)自動(dòng)降低采樣率，與此同時(shí)總體有效帶寬也降低了。示波器的前端仍然允許高達(dá)4GHz的頻率分量通過(guò)。不過(guò)，降低了采樣率的示波器現(xiàn)在容易出現(xiàn)混疊問(wèn)題，因?yàn)樗牟蓸铀俣炔蛔阋灾С滞ㄟ^(guò)前端的高頻分量。由于改變時(shí)基設(shè)置，導(dǎo)致采樣率從10GSa/s降到1GSa/s，示波器的有效帶寬也從4GHz降低到400MHz。若示波器最大存儲(chǔ)深度僅為10Mpts，就會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象，導(dǎo)致測(cè)量誤差。

如果示波器配備1Gpts存儲(chǔ)器而不是10Mpts會(huì)怎樣？在10ns/格的較慢時(shí)基設(shè)置下，示波器將保持10GSa/s的最大采樣率，從而在高達(dá)4GHz的示波器額定帶寬中不會(huì)發(fā)生波形失真。在1ms/格乃至高達(dá)5ms/格的較慢掃描速度下，示波器仍能以10GSa/s的采樣率進(jìn)行捕獲，從而在不同時(shí)基設(shè)置下，保證4GHz帶寬。您或許相信或許不相信，當(dāng)改變水平時(shí)基設(shè)置時(shí)，存儲(chǔ)深度確實(shí)與示波器的有效帶寬息息相關(guān)。具有較深存儲(chǔ)深度的示波器不僅可在快時(shí)基設(shè)置下保證采樣率和有效帶寬，而且在慢時(shí)基設(shè)置下，也可保持很高的采樣率，從而保證有效帶寬。

●獲得更出色的測(cè)量和分析結(jié)果

深存儲(chǔ)的第三大價(jià)值是卓越的測(cè)量質(zhì)量。示波器使用多少存儲(chǔ)器進(jìn)行分析需要進(jìn)行權(quán)衡。如果存儲(chǔ)深度設(shè)置得過(guò)低，那么示波器很難提供具有實(shí)際意義的分析。例如，當(dāng)進(jìn)行眼圖恢復(fù)和抖動(dòng)分析時(shí)，如果存儲(chǔ)器設(shè)置得過(guò)低，那么示波器由于無(wú)法看到足夠的邊沿，所以不能進(jìn)行PLL時(shí)鐘恢復(fù)。此外，淺存儲(chǔ)器還會(huì)妨礙統(tǒng)計(jì)分析，例如FFT和直方圖，因?yàn)檫@些功能沒(méi)有足夠的點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算。如果存儲(chǔ)器設(shè)置得過(guò)高，那么代價(jià)就是分析處理時(shí)間顯著增加，進(jìn)而示波器的響應(yīng)變慢。

采用深存儲(chǔ)器的缺點(diǎn)是什么？深存儲(chǔ)設(shè)置會(huì)降低波形捕獲率，因?yàn)槭静ㄆ鞅仨毾忍幚頂?shù)據(jù)相關(guān)信息，然后才能在屏幕上顯示結(jié)果。深存儲(chǔ)設(shè)置會(huì)降低此任務(wù)的執(zhí)行速度，增加示波器兩次觸發(fā)捕獲波形之間的時(shí)延，使用戶(hù)的操作變慢，需要借助雙窗口才能同時(shí)顯示信號(hào)細(xì)節(jié)。不同廠(chǎng)商的示波器在采用深存儲(chǔ)器時(shí)的波形捕獲率差異極大。

●結(jié)論

在選擇示波器時(shí)，最好選擇具有足夠帶寬，能夠滿(mǎn)足未來(lái)需求的示波器。當(dāng)然有時(shí)候可能不想讓深存儲(chǔ)器始終打開(kāi)，因?yàn)槟菢涌赡軐?dǎo)致波形捕獲率下降，但深存儲(chǔ)示波器的價(jià)值在于，當(dāng)需要的時(shí)候，可以將它設(shè)置成深存儲(chǔ)，以滿(mǎn)足調(diào)試和測(cè)試需求。

深存儲(chǔ)提供以下優(yōu)勢(shì)：在固定的采樣率下，可捕獲更長(zhǎng)的時(shí)間窗口，在捕獲更長(zhǎng)時(shí)間窗口的同時(shí)保持更快的采樣率和示波器有效帶寬。此外，較深的存儲(chǔ)器可幫助用戶(hù)的示波器獲得更出色的測(cè)量和分析結(jié)果。分段存儲(chǔ)器使示波器可以更好地利用采集存儲(chǔ)器，并適用于捕獲占空比小的猝發(fā)信號(hào)。

深存儲(chǔ)器的主要缺點(diǎn)是導(dǎo)致波形捕獲率變慢，當(dāng)啟用了深存儲(chǔ)器之后，不同廠(chǎng)商示波器的波形捕獲率相差很大。如果用戶(hù)的應(yīng)用是偏向調(diào)試和故障實(shí)時(shí)分析，深存儲(chǔ)就不重要，如果用戶(hù)的應(yīng)用偏向后處理分析，則深存儲(chǔ)可提供更多的好處。