[经验]

你关注过示波器的重要硬性参数—采集内存吗？

安泰Agitek

2019-12-13 10:46:50

1926 示波器

要高速，更要持久！真相是......

你是否关注过示波器的重要隐形参数——采集内存？

提到示波器参数，大家一定会首先想到两个：采样率带宽

采样率，通常用xx S/s来标识，带宽通常用xx Hz来表示。对，就是你看到的印在示波器上非常显眼的参数。

带宽的定义很简单，问下度娘就知道，这个参数代表了示波器的上限频率(正弦波，测试某频率处时衰减为3db)。

示波器的带宽是不是越高越好？回答“是”的同学，我们做朋友好吗？因为你一定非常不！差！钱！要知道带宽越高，示波器越贵啊~~

但实际上如果你测试的信号只有KHz级，却用上了GHz级带宽的示波器，除了引入更多的噪声之外，对测试并没有其它的好处；相反，在测试较弱信号时，为了去除杂乱高频噪声的影响，还需要使用滤波（带宽限制）的手段，来人工降低带宽！

采样率呢，定义也很明确，那就是每秒钟采样的点数。如果单位时间内采样的点数太少，就会出现令人烦恼的欠采样现象。

欠采样现象

违反Nyquist 定理而产生的捕捉波形与真实波形有差异的现象。Nyquist定理的原意是：如果要从相等时间间隔取得的采样点中，毫无失真地重建模拟信号波形，则采样频率必须大于或等于模拟信号中最高频率成份的两倍。因而对于一个最大信号频率为 fMAX的模拟信号 fa，其最小采样频率 fs 必须大于或等于 2×fMAX 。

fs ≥ 2 fMAX

违反了Nyquist 定理，就会出现以下的情况：

信号本来长这样：

欠采样下的波形：

那么问题来了，如果示波器标识的采样率是1GS/s，在我们实际测试中，是不是就会以每秒钟1G的速度进行采样呢？为什么有时候我们使用G级别高速采样率的示波器，采集K级别频率的信号，也会出现欠采样现象呢？

因为标识的采样率，是指示波器硬件AD所能达到的最高采集速度，而我们在使用示波器进行波形采集所使用的真实采样率，往往并不是这个最高速度！！！

那么真实的采样率到底由什么来决定？

真相，只有一个！

主角登场！！

采样率“fs”、采集内存“L”、测量时间“T” 的关系，用力敲黑板——这是本文中心思想！

fs=L/T

一个测试过程所需要的时间是客观决定的，要测2秒，是万万不能掐头去尾只取中间1秒的。那么根据公式，采样率（fs）的高低，只取决于采集内存（L）的大小。这就是为什么我们要特别关心这个非常低调的参数。

采集内存这个参数，恰如数码相机的像素，其性能的扩展，并不仅仅是缓存器件单独性能的体现，而是需要全部处理、运算、显示系统性能的协同提升。因此，只有选择长存储的示波器，才能成就我们既要高速更要持久的愿望。

横河DL系列是长存储示波器的鼻祖，先后推出了一系列广受好评的长存储示波器。DLM3000，更是标配了一流的125M大容量采集内存，通过选件还可以将这个重要参数扩展到500M。这意味着即使我们使用2.5G的高采样，也能够测试200ms的时间。具体到实际应用，如果测试500kHz波特率的高速CAN信号，为了正确识别与捕捉高低电平信号，采用不高不低正好恰当的5MHz采样率，也可以测试100秒的时间。