示波器的存储深度大简单来说有什么好处?

发布网友 发布时间:2022-04-25 21:03

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热心网友 时间:2022-06-17 11:08

存储深度的理论可能说了以后还有点迷惑,直接给个实例:

有位深圳福田华强北的工程师是专门研发生产屏幕的,需要用示波器测量出苹果平板电脑 ipad 给屏幕上电时的一串脉冲信号,示波器捕捉下来后,他就可以对照着模拟出这段信号。但是这位朋友测了好几次都不成功,或者对捕捉到的信号不满意

首先他演示了一遍他的测量方法,他一共需要测量三路信号,分别连接了示波器的三个通道。当通道三上电产生一个直流电时,通道一和通道二就会分别产生一段脉冲正负间隔并且脉宽有差异的信号,而他需要观察的就是通道一的脉冲变化规律,以此作为依据做出模拟。

通道三产生的直流电在二点几伏,通道一和通道二的脉冲在±500mV 以内。因此他把通道一和通道二的垂直档位设置为了 200mV/div,通道三的垂直档位设置为了 1V/div。接着他把示波器的时基打到了 500ms,也就是一屏幕记录 500*14ms 的波形,既时长 7 秒的信号。

接着他将信号分别接入三个通道,然后进行上电,示波器在 500ms 时基下进入了滚屏模式,因此他可以实时看到信号的变化,当捕捉完一屏幕信号后,他按下暂停键,然后调节时基展开信号,观察通道一脉冲密集处的信号。可是展开以后看到的波形却令他大失所望,因为预期的方波都变成了锯齿波。甚至还丢失了部分脉冲信号。

其实他的操作并没有问题,问题出在他的操作必须要求示波器有很大的存储深度,这样在时基打大的时候,采样率就不会降低太多。他这个脉冲信号一个周期实际上是在 1us 左右,也就是 1M 的频率,此时示波器的带宽还是满足测量条件的,但是采样率受到存储深度所限,已经下降太多。理想的测量采样率应该是在 5M/s-20M/s 左右。

这里和分享一个基本的知识点,就是示波器的实时采样率是 = 示波器存储深度 ÷ 波形记录时长,由这个公式可见,由于示波器的存储深度是固定的,因此波形记录时长越长,示波器的实时采样率就越低。我们购买示波器的时候总是会看到示波器标注采样率 1G/s 或者 2G/s,往往忽略了存储深度这个指标,实际上在测量的过程中,如果示波器的存储深度太低,示波器是无法保持这个标注的采样率的。

找到了问题所在,解决起来也就容易了。首先,我们把示波器的存储深度调到最大 28Mpts,默认是自动的。由于示波器打开了三个通道,因此每个通道分到 7Mpts。

然后通过对之前捕捉信号的整体观察,我们将时基打到 1ms,将触发方式设为边沿上升触发,触发电平上移到 292mV,然后点击 Single SEQ,打算采用单次触发的方式来捕捉信号。设置好以后,进行上电,然后示波器就捕捉到了如下图所示的信号。

然后,我们停止信号,调节时基再将信号展开,就可以清晰地看到通道一的每个脉冲,以及那个脉宽比较大的脉冲。用户比较好奇,为什么脉冲信号上方有比较明显的突起,也就是过冲。实际上是因为他的接地线太长了导致的,开启低通滤波也可以缓解这种显示情况。

热心网友 时间:2022-06-17 11:08

存储深度大简单来说就是测长时基波形不变形。

如下图所示可以看到方波有点变成了梯形。

这是同样信号的另一张波形图,可以看到就是很稳的方波

我们注意观察到,第一张图中示波器的当前采样率是500KSa/s,而第二张图示波器的当前采样率是500MSa/s,足足差了一千倍!虽然测量的信号是同一个信号,但是测量的条件显然不同。

这个时候有人就要问了,同样的示波器,采样率怎么不一样了?很多新人第一次选择示波器的时候,往往只会关注示波器的带宽和采样率,很多示波器厂家也会把这两项指标放在最前面,这并没有什么错误,但是很多新手并不知道,示波器的采样率并不是一个固定不变的值,它会随着存储深度大小的设置以及采集时间的变化而改变。

存储深度(memory depth)同时也叫记录长度(record depth),一般指标写作28Mpts,代表有二千八百万个采样点(pts=points)。存储深度和采样率以及波形记录时长,满足如下公式:采样率 = 存储深度 ÷ 波形记录时长

由此可见,示波器要想保证长时基记录下采样率不减小,就必须有足够的存储深度。而采样率也是保证信号不失真的重要指标之一。那么,什么时候需要大的存储深度呢?显然是需要长时间记录一段波形的时候,比如电源纹波和电源噪声的测量、信号的FFT分析、扩频时钟分析等,还有发现随机或罕见的信号也可以用长时基的方式来解决。

那么,存储深度是不是越大就越好呢?显然不是,示波器的存储深度选择有一个自动模式,在这个模式下示波器会保证采样率足够的前提下,尽量的选最小的存储深度。比如当示波器记录140ms波形,采样率要保证2GSa/s,那么存储深度就必须是280M;但如果只记录14ms的波形,那么28M存储深度就可以满足2GSa/s的采样率了。这个时候,即使我们设置280M的存储深度,采样率也不会改变,因为示波器的最大采样率也是固定的。示波器记录的波形点越多,那么运算的压力也就越大,这会影响示波器的性能,比较明显的结果就是波形捕获率的降低,存储深度自动模式会在存储深度和运行性能上找到一个平衡点,尽量保证波形不失真,又不影响示波器运行性能。

因此当我们选择示波器的时候,还要观察示波器在大存储深度下的运行性能,是否依然流畅,采集是否依然实时。笔者遇到过比较夸张的示波器,存储深度调大以后,示波器采集一屏幕的波形要等待10几分钟甚至半小时,这显然不是我们期待的结果。

当然,示波器大存储深度的好处,除了记录长时间的波形以外,还可以配合分段存储功能,在足够的采样率下捕获多个波形事件,以便进行有效的分析,帮助测试者捕获偶发信号和更优化地保存和显示所需的数据。

当我们测量一个信号的时候,可能有很大一部分是无用信息,我们根本不需要记录。但是这段信息却会占用存储深度。分段存储的功能就是帮助我们去除不需要看的波形片段,只保留我们需要看的波形片段,以此最大化的利用存储深度。

热心网友 时间:2022-06-17 11:09

2M?存储深度可以推算的,你可以去推一下看是不是真实数据。
存储深度是示波器的一个特殊指标,不需要它的看都不用看,需要它的就必须考虑。简单来说,存储深度就代表了示波器能够一次性存储在机器内部的波形长度/点数。
打个比方,我现在想保存一段信号波形,时间约50s。那我把示波器水平档位打到最大,比如2s/div,那我存储后发现,我只存下来大概20来秒的波形。其他的波形数据被后来的数据顶替,覆盖掉了。而如果存储深度较大的示波器就可以存下来。
另一个说法:我存一个正弦波信号,把水平档位打到最大,波形非常密集后,触发,按STOP键停止波形,然后水平档位打小直至可以看到波形,如果存储深度不够,你会发现变成三角波锯齿波了;如果存储深度够,基本上还是保持了正弦波的样子。为什么?因为存储深度不够,又要存那么多点,分配到一个周期的点数就不够了,原本用20个点来绘制1个周期波形,现在只能分5个甚至3个点给1个周期,波形当然变锯齿了

热心网友 时间:2022-06-17 11:10

大的存储深度简单来说:好处就是在受硬件的采样率*下,既能保证很高的采样率,同时又能记录长时间的信号长度。存储深度(距离)=采样率(速度)×记录长度(时间),由此可以看出存储深度跟记录长度是正比的,所以这就产生为什么要记录长时间的信号就需要大的存储深度(注意:示波器的时基跟采样率是联动反比的,即S/div越大采样率越小),所以这个时长存储就可以同时保证高采样率又能保证记录长度,至于现象楼上已经说得很明白了。
但是有一点,太大的长存储会导致示波器死区时间相对过长,表现刷新率相对要慢,除非你示波器采用独创的技术很好平衡这些参数,之前测试鼎阳SDS1102CM示波器具有的长存储倒是很好解决这些矛盾,在店里实际对比几家示波器后对长存储才真正的有所了解

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