2019年12月12日 | 深存储示波器有什么好处

示波器厂商通常将存储深度视为示波器最重要的指标之一。它是指采集到存储器中的采样点数。存储深度通常是按通道标示的。有些示波器采用了交叉存取存储体系结构，对于这种结构的示波器，当所有通道都打开时，存储深度是某个特定值；当只用一半通道时，存储深度会增加一倍。

存储深度有两种指标，一种是标配，另外一种是选件。虽然客户在购买示波器时将采集存储器深度当成一个关键指标来考虑，但深度理解存储器的优缺点有助于客户物尽其用。深存储器会在三个方面给使用者带来价值：

●更长的波形捕获时间

深存储器最明显的优点是在固定采样率下，能够捕获更长时间的波形。例如，对于因果事件间隔很长时间的波形，就需要很深的存储深度才能将因和果一次全抓下来，让用户一次获取全部信息，否则，可能永远无法得到需要的信息，或需要花很长时间找到“果”和“因”之间的关联。

上图显示的是，在每通道的存储深度是1Mpts的设置下，示波器可以10GSa/s采样率捕获1ms波形。

下图显示的是，同一示波器，但每通道的存储深度是100Mpts的设置，那么在采样率相同的条件下可捕获10ms波形。

深存储可实现更长时间的信号捕获，这对很多应用，尤其是侧重于数据后处理的应用是需要的。深存储可为工程师们提供更大的灵活性，不需要时，就设置成浅存储，需要时，可设置成深存储，有备无患。

对高端示波器，大部分示波器厂家都提供一种使用模式，允许将存储器划分成很多段，及分段存储器。用户可指定将存储器划分成多少个等长度的分段。当第一个触发事件满足时，示波器会存储采样点，填满采集存储器的第一个分段，接着开始等待下一个触发事件，条件满足，示波器将波形存储到下一个分段。如此下去，直到所有分段都填满，在这期间，用户也可以中断示波器停止等待触发事件，显示已经捕获了的波形。对占空比很小的猝发信号，分段模式尤其有效。许多串行总线、光纤和通信信号都属于此类。通过使用分段存储器，示波器可以保持快速的采样率，捕获长达几秒、几小时甚至几天的波形。

深度存储示波器会让分段存储功能变得更加强大，首先用户可以获得更多的分段数，让测量和分析有足够的样本，具有足够的统计意义，有助分析问题产生的根本原因。在分段数固定的情况下，每个分段的存储深度增加了，从而能够查看每个触发点周围更多的信号活动。

●保持更快的采样率 ( 假设捕获时间长度不变 )

深存储的另一个主要优势是它能够在不同时基设置下保持快速采样率。工程师们倾向于将示波器指标视为恒定值，与示波器功能设置无关，可事实并非如此。让我们简单地了解一下当用户更改示波器的水平时基时，存储深度对示波器的采样率和总体带宽有什么影响。大多数示波器用户没考虑过存储深度这个问题，可事实上，它对保证示波器保持其它关键技术指标影响非常大，包括采样率和有效带宽。

举例说明，工程师选择了标配每通道10Mpts存储器和10GSa/s最大采样率的4GHz带宽示波器。这些技术指标看上去很好，工程师开始使用此示波器，工程师选择了较快的10ns/格实际设置。示波器只使用1kpts存储器以10GSa/s的采样率进行采样。整个4GHz有效带宽都按照工程师的预期得到了保证。如果工程师需要在屏幕上查看更长时间的波形，然后将水平时基调谐为较慢的设置；他选择了200μs/格。为了以10GSa/s采样率进行10个水平格的采样，示波器需要配备20Mpts的存储器，所以示波器将采样率自动降低到原来的二分之一即5GSa/s。现在，示波器可以采集10Mpts的波形数据，填满10个水平格。工程师需要查看更长的时间窗口，于是将示波器时基改成1ms/格。由于示波器仅配有10Mpts的采集存储器，要想捕获10ms波形活动，采样率被迫降低至1GSa/s。因此，可以得出结论，当用户改变时基设置时，存储深度不足会导致示波器的采样率下降，这也意味着示波器有效带宽变小了。

在固定存储深度设置下改变水平时基控制，示波器会自动降低采样率，与此同时总体有效带宽也降低了。示波器的前端仍然允许高达4GHz的频率分量通过。不过，降低了采样率的示波器现在容易出现混叠问题，因为它的采样速度不足以支持通过前端的高频分量。由于改变时基设置，导致采样率从10GSa/s降到1GSa/s，示波器的有效带宽也从4GHz降低到400MHz。若示波器最大存储深度仅为10Mpts，就会产生这种现象，导致测量误差。

如果示波器配备1Gpts存储器而不是10Mpts会怎样？在10ns/格的较慢时基设置下，示波器将保持10GSa/s的最大采样率，从而在高达4GHz的示波器额定带宽中不会发生波形失真。在1ms/格乃至高达5ms/格的较慢扫描速度下，示波器仍能以10GSa/s的采样率进行捕获，从而在不同时基设置下，保证4GHz带宽。您或许相信或许不相信，当改变水平时基设置时，存储深度确实与示波器的有效带宽息息相关。具有较深存储深度的示波器不仅可在快时基设置下保证采样率和有效带宽，而且在慢时基设置下，也可保持很高的采样率，从而保证有效带宽。

●获得更出色的测量和分析结果

深存储的第三大价值是卓越的测量质量。示波器使用多少存储器进行分析需要进行权衡。如果存储深度设置得过低，那么示波器很难提供具有实际意义的分析。例如，当进行眼图恢复和抖动分析时，如果存储器设置得过低，那么示波器由于无法看到足够的边沿，所以不能进行PLL时钟恢复。此外，浅存储器还会妨碍统计分析，例如FFT和直方图，因为这些功能没有足够的点进行运算。如果存储器设置得过高，那么代价就是分析处理时间显著增加，进而示波器的响应变慢。

采用深存储器的缺点是什么？深存储设置会降低波形捕获率，因为示波器必须先处理数据相关信息，然后才能在屏幕上显示结果。深存储设置会降低此任务的执行速度，增加示波器两次触发捕获波形之间的时延，使用户的操作变慢，需要借助双窗口才能同时显示信号细节。不同厂商的示波器在采用深存储器时的波形捕获率差异极大。

●结论

在选择示波器时，最好选择具有足够带宽，能够满足未来需求的示波器。当然有时候可能不想让深存储器始终打开，因为那样可能导致波形捕获率下降，但深存储示波器的价值在于，当需要的时候，可以将它设置成深存储，以满足调试和测试需求。

深存储提供以下优势：在固定的采样率下，可捕获更长的时间窗口，在捕获更长时间窗口的同时保持更快的采样率和示波器有效带宽。此外，较深的存储器可帮助用户的示波器获得更出色的测量和分析结果。分段存储器使示波器可以更好地利用采集存储器，并适用于捕获占空比小的猝发信号。

深存储器的主要缺点是导致波形捕获率变慢，当启用了深存储器之后，不同厂商示波器的波形捕获率相差很大。如果用户的应用是偏向调试和故障实时分析，深存储就不重要，如果用户的应用偏向后处理分析，则深存储可提供更多的好处。