關(guān)于示波器的存儲(chǔ)深度

圖2 鼎陽(yáng)科技SDS3000的顯示界面

這個(gè)第一關(guān)系式被示波器廠商用很多美妙的比喻來(lái)強(qiáng)化。其中最經(jīng)典的一個(gè)比方和“蒙娜麗莎那迷人的微笑”有關(guān)：當(dāng)存儲(chǔ)深度太低的時(shí)候，也就相當(dāng)于數(shù)碼相機(jī)的像素太低，拍攝這個(gè)名畫(huà)的照片就無(wú)法生動(dòng)復(fù)現(xiàn)蒙娜麗莎那迷人的微笑，但是卻能夠逼真地拍攝出蒙娜麗莎那俏麗的鼻子，因?yàn)榕臄z迷人的微笑需要拍攝完整的面部，需要更高的像素，而鼻子只是局部，像素的要求并不高。

圖3的示意圖也清晰地演繹了這個(gè)關(guān)系式的重要性。第一個(gè)圖形表明在采樣率足夠的前提下觀察多個(gè)周期的樣本，需要的存儲(chǔ)深度深度很長(zhǎng)，圖示中需要36個(gè)采樣點(diǎn)。第二個(gè)圖形采樣率依然保持不變，但存儲(chǔ)深度變小，只有9個(gè)采樣點(diǎn)，因此只能采樣一個(gè)周期多點(diǎn)的波形。第三個(gè)波形仍然是存儲(chǔ)深度很小，只有9個(gè)采樣點(diǎn)，但仍然要采樣和第一個(gè)圖形一樣多個(gè)周期的波形，其結(jié)果是采樣率變小，測(cè)量得到的波形就會(huì)失真。

圖3 采樣率和存儲(chǔ)深度之間關(guān)系的演繹

　　
4，最大存儲(chǔ)深度，當(dāng)前設(shè)置的最大存儲(chǔ)深度，存儲(chǔ)深度的疊加使用，可顯示的存儲(chǔ)深度，可分析存儲(chǔ)深度，每臺(tái)示波器標(biāo)配的最大存儲(chǔ)深度和加了選件之后的最大存儲(chǔ)深度可能不一樣。 每臺(tái)示波器的最大存儲(chǔ)深度受到物理介質(zhì)限制。 已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)的示波器最大存儲(chǔ)深度需要在菜單中設(shè)置。示波器廠商為了追求操作體驗(yàn)，出廠默認(rèn)的存儲(chǔ)深度往往并不是這臺(tái)示波器可達(dá)到的最大存儲(chǔ)深度。

一旦設(shè)置好當(dāng)前的最大存儲(chǔ)深度之后，調(diào)節(jié)水平時(shí)基，隨著采樣時(shí)間的增加，示波器的存儲(chǔ)深度會(huì)自動(dòng)增加，這個(gè)過(guò)程中采樣率保持不變; 存儲(chǔ)深度隨采樣時(shí)間增加到當(dāng)前設(shè)置的最大存儲(chǔ)深度后，如果繼續(xù)增加采樣時(shí)間，采樣率會(huì)自動(dòng)下降，存儲(chǔ)深度保持不變。但是，有些情況下，因?yàn)椴蓸勇屎筒蓸訒r(shí)間的步進(jìn)是在固定的若干個(gè)檔位下跳變，并不是連續(xù)細(xì)調(diào)的，兩者相乘不一定和最大存儲(chǔ)深度的數(shù)值相同，這時(shí)候示波器可能會(huì)自動(dòng)調(diào)整當(dāng)前的采樣率或存儲(chǔ)深度，使得它們?nèi)邼M足乘積關(guān)系。如圖4所示用具體數(shù)值演繹了這三者之間的乘積關(guān)系。

圖4 存儲(chǔ)深度、采樣率、采樣時(shí)間（水平時(shí)基）之間的關(guān)系

示波器多個(gè)通道同時(shí)工作時(shí),采樣率和存儲(chǔ)深度可以工作在疊加模式。多數(shù)示波器是2個(gè)通道疊加，也有的是4個(gè)通道疊加。如圖5所示表示兩個(gè)通道疊加使用的工作原理示意圖。通道1和通道2交替采樣，一個(gè)通道延遲1/2的采樣周期使得采樣率加倍，示波器在采樣過(guò)程中交替讀取存儲(chǔ)器中的采樣點(diǎn)，整體存儲(chǔ)深度也相應(yīng)加倍。因此，為了獲得最大的采樣率和存儲(chǔ)深度，在只使用兩個(gè)通道進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)于兩兩疊加的模式，建議只打開(kāi)1、2通道中的一個(gè)，3、4通道中的一個(gè)。

圖5 示波器兩個(gè)通道工作在疊加模式示意圖

現(xiàn)代示波器的存儲(chǔ)深度雖然很高，動(dòng)輒捕獲成千上萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)樣本，可是示波器的顯示屏在水平方向上的圖像分辨率往往只有1280個(gè)甚至更少的像素。示波器是如何將那么多的點(diǎn)擠在這么小的屏幕上顯示出來(lái)的呢? 顯示的壓縮算法解決了這個(gè)問(wèn)題。壓縮算法將捕獲的大量數(shù)據(jù)樣本分成很多小段,每一段只抽取最大值和最大值的數(shù)據(jù)點(diǎn)顯示在屏幕上，如圖6所示，顯示屏幕上只顯示了捕獲的1K-1M數(shù)據(jù)樣本的770個(gè)樣本，最大值和最小值點(diǎn)成對(duì)地顯示在屏幕上。這種壓縮算法在顯示上加重了信號(hào)的峰峰值在視覺(jué)上的效應(yīng)，表現(xiàn)為波形看起來(lái)比展開(kāi)之后的局部放大的沒(méi)有被壓縮的波形有更多的噪聲，波形軌跡顯得更粗。