示波器最重要的三個參數(shù)

示波器的三個重要參數(shù)是：帶寬、采樣率、存儲深度。

1，帶寬

示波器帶寬的定義沒有變，就是輸入一個正弦波，保持幅度不變，增加信號頻率，當示波器上顯示的信號是實際信號幅度的70.7%(即3dB衰減)的時候，該對應的頻率就等于示波器帶寬。100MHz的帶寬在測量100MHz的正弦波時，幅度會下降到原來的0.7，但是100mhz帶寬的示波器不能測100mhz的方波，因為方波由基波和奇次諧波組成，5次以下的諧波對方波波形影響很大，所有要較好的看清楚方波，示波器帶寬至少要比待測波形頻率大5倍。

2.采樣率

每秒采樣多少個樣點。根據(jù)香農(nóng)定理，為了避免波形混疊，采樣率應該大于波形頻率的2倍。一般來說采樣率是帶寬的5倍即可，比如200M帶寬的示波器，配1G采樣率就可以了。追求更高的采樣率無非為了抓小毛刺，但是這些高頻毛刺在帶寬層已經(jīng)被濾掉了，更高的采樣率并不能帶來很好的收益。

3.存儲深度

表示示波器可以保存的采樣點的個數(shù)。存儲深度=采樣率*采樣時間。我一直執(zhí)著地將它稱為示波器中的第一關(guān)系式，因為很多工程師在使用示波器過程中因為忘記這個關(guān)系式而產(chǎn)生錯誤。如下圖為鼎陽科技SDS3000示波器的顯示界面。右下方紅色方框中，右邊兩個數(shù)值50MS/s和20ms/div相乘，再乘以10，就等于左邊的數(shù)10MS。當前采樣率為50MS/s，當前時基為20ms/div，因為水平軸是10格（有些示波器是12格或14格），因此采樣時間為200ms, 50MS/s * 200ms = 10MS。就是說以50MS/s的采樣率捕獲200ms的波形，需要示波器的存儲深度是10MS。

下面的示意圖也清晰地演繹了這個關(guān)系式的重要性。第一個圖形表明在采樣率足夠的前提下觀察多個周期的樣本，需要的存儲深度深度很長，圖示中需要36個采樣點。第二個圖形采樣率依然保持不變，但存儲深度變小，只有9個采樣點，因此只能采樣一個周期多點的波形。第三個波形仍然是存儲深度很小，只有9個采樣點，但仍然要采樣和第一個圖形一樣多個周期的波形，其結(jié)果是采樣率變小，測量得到的波形就會失真。

假如存儲深度是“1千萬個采樣點”，示波器廠商寫作10Mpts,10MS或10M的都有。這里，pts可以理解為points的縮寫，S理解為Samples的意思。存儲器保存滿了，達到存儲深度的極限之后怎么辦？我們可以將示波器的存儲器理解為環(huán)形存儲器。示波器不斷采樣得到新的采樣點會填充進來，老的采樣點會自動地溢出，這樣周而復始的過程直到示波器被“觸發(fā)信號”“叫?！被蛘唛g隔一定長的時間被強迫“叫停”為止?！敖型！币淮?，示波器就將存儲器中保存的這些采樣點“搬移”到示波器的屏幕上顯示。這兩次“搬移”之間等待的時間相對于采樣的時間極其漫長，被稱為“死區(qū)時間”。

對于高端示波器，存儲器芯片一直是核心技術(shù)，對于里面的技術(shù)細節(jié)筆者知之甚少。示波器中的ADC速率太快，普通的存儲介質(zhì)根本來不及在這么短的時間內(nèi)“吞吐”那么大量的數(shù)據(jù)量。還是用具體的數(shù)字來理解高速ADC的超大數(shù)據(jù)量對存儲器“吞吐量”提出的要求。譬如ADC的采樣率是20GS/s，也就是說每秒鐘要采樣20G個點，而每個點是由8個0和1組成。如果ADC的輸出是完全按照串行數(shù)據(jù)的傳輸?shù)酱鎯ζ髦校敲磦鬏斔俾示褪?60Gbps。這是什么概念？現(xiàn)在的PCI-Express 3.0的速率是 8Gbps，最高速的高速芯片在單板上傳輸速率能達到25Gbps，但還不成熟，也沒有用到示波器上。高速ADC的采樣點怎么傳輸?shù)酱鎯ζ髦?，這是一個難題! 其實這么高速的ADC也不可能是單芯片設(shè)計的，內(nèi)部是由很多2.5GS/s或1.25GS/s，250MS/s的“小的”ADC“交織拼接”實現(xiàn)的。既然不完全是串行的方式實現(xiàn)，采用并行傳輸之后，傳輸?shù)酱鎯ζ鞯臄?shù)據(jù)又怎么校準、對齊，再通過觸發(fā)機制規(guī)整地顯示到示波器屏幕上呢？這是示波器廠商的一點點小秘密。示波器發(fā)展到今天這方面門檻談不上多高,但還是有那么一點點的。一個示波器的帶寬是40Mhz，40MHZ是指示波器能測量標準正弦波的能力.但因為平時用示波器測試時基本不是正弦波,所以我們在考慮示波器帶寬時,通常會按被測信號頻率的三倍來考慮,更高倍當然最好.所以一定要注意,不是40 MHZ的示波器就能測40MHZ的所有信號.如果是數(shù)字示波器要，注意存儲深度、采樣率等都是很重要的。