示波器高速存儲

A. 示波器的原理以及功能

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。俗話說，電是看不見摸不著的。但是示波器可以幫我們「看見」電信號，便於人們研究各種電現象的變化過程。所以示波器的核心功能，就和他的名字一樣，是顯示電信號波形的儀器，以供工程師查找定位問題或評估系統性能等等。

而波形，也有多種定義，比如時域或者頻域的波形，對於示波器而言，大多數時候測量的是電壓隨時間的變化，也就是時域的波形。因此，示波器可以分析被測點電壓變化情況，從而被廣泛的應用於各個電子行業及領域中。

一般我們業內對示波器的分類只按模擬示波器和數字示波器來分，有些廠家可能為了突出其示波器的某項功能給其命名為其他名字，比如數字熒光示波器等。但其本質原理依然逃不出這2大示波器類別。

模擬示波器是屬於早期的示波器，主要基於陰極射線管（也叫顯像管，曾廣泛應用於早期的電視機、顯示器）打出的電子束通過水平偏轉和垂直偏轉系統，打在屏幕的熒光物質上顯示波形。

③ARM處理器控制FPGA調節ADC模數轉換器采樣率，示波器軟體上表現為調節時基，由於存儲深度為固定值，采樣率 = 存儲深度 ÷ 波形記錄時長，通常時基設置的改變是通過改變采樣率來實現的。因此廠家標注的采樣率往往是在特定時基設置之下才有效的，在大時基下受存儲深度的影響，采樣率不得不降低。ADC模數轉換器和RAM高速存儲器影響著示波器的另外兩大指標：采樣率和存儲深度。

④接下去，由FPGA驅動ADC同步采樣，ADC將採集到的數據進行二進制數據化並寫入高速緩存。存儲器緩存即存儲深度，一般存儲器的大小是示波器標識存儲深度大小的四倍，因為FPGA無法控制示波器的觸發，因此採集的信號必定先是標識存儲深度的2倍，然後再來根據觸發篩選其中的一段波形，所以示波器可以看到觸發位置之前的波形。又由於示波器在篩選之前採集的波形的時候，採集不能停，否則就會導致波形捕獲率太低，因此同時還需要繼續採集同樣長度的采樣點，如此反復，這樣一來就是四倍了。

⑤收到觸發指令後，存儲器再把數據交給ARM處理器處理

⑥ARM處理器將數據處理後通過顯示介面將數據輸出至顯示屏展示給使用者。通過計算，示波器還能模仿出類似模擬示波器的多級輝度顯示，以及數字示波器特有的色溫顯示效果，余暉顯示效果。

⑦示波器處理完數據後，可以把當前的波形圖像或者是數據保存到存儲器中，要注意這里的存儲完全不同於存儲深度的高速存緩，大多數示波器採用外部存儲器如U盤，SD卡，電腦等，現在一些現代化的示波器會內置大存儲可以直接保存在示波器里。

這個過程中，②③④都是並行處理的。

由於數字示波器處理速度的制約，所以它並不能保證被測信號的波形能連續不斷地實時顯示在屏幕上，顯示的兩個波形之間會有波形數據丟失，也即所說的死區時間，這也是數字示波器相比較於模擬示波器的最大缺點了。不過，隨著示波器運算能力的增強，波形捕獲率的不斷上升，這一缺點也在被慢慢彌補。

B. 選擇示波器都要看哪些指標

選擇示波器要看的指標：

測量范圍

一般來說，由於探頭衰減比的存在，示波器能測多大電壓只和示波器探頭有關。比如測量上千伏的高壓，就要選購高壓探頭，示波器標配的探頭一般只能測量幾百伏的峰值。

但是也要注意查看示波器的通道衰減比選擇，以及示波器的通道垂直檔位范圍。先把示波器通道衰減比打到1X，查看垂直檔位范圍，比如1mV/div-10V/div。然後根據示波器可以設置的通道衰減比就可以知道示波器的電壓測量范圍了。

C. 存儲深度對示波器的影響到底有多大

得益於電子技術的發展，在國外三巨頭壟斷的示波器領域，國產示波器也如雨後春筍般涌現出來，優秀國產示波器的代表：鼎陽（Siglent）科技和北京普源精電，如今得到了長足的發展，但由於信號傳輸的鏈路瓶頸以及IC封鎖，夾縫中生長的國產示波器註定暫時只能走低端路線，這導致了國產示波器同質化比較嚴重、各廠家生產的示波器性能跟質量參差不齊。放眼望去，外觀乃至界面各廠商都一致地採用所謂的「主流」操作方式，而作為衡量示波器的技術指標，工程師更多地考慮那些出現在產品手冊和雜志廣告的標題中列出的技術指標，在這些主要的技術指標中，眾所周知的是帶寬、采樣率和存儲深度。誠然帶寬指標理所當然非常重要。帶寬決定示波器對信號的基本測量能力。隨著信號頻率的增加，示波器對信號的准確顯示能力將下降。如果沒有足夠的帶寬，示波器將無法分辨高頻變化。幅度將出現失真，邊緣將會消失，細節數據將被丟失。如果沒有足夠的帶寬，得到的關於信號的所有特性，響鈴和振鳴等都毫無意義。本規格指出示波器所能准確測量的頻率范圍。每位工程師都足夠重視帶寬對測量的影響，所以大家都遵循測量的五倍法則：示波器所需帶寬=被測信號的最高信號頻率*5，使用五倍准則選定的示波器的測量誤差將不會超過＋/－2%，對大多的操作來說已經足夠。關於采樣率，指數字示波器對信號采樣的頻率，類似於電影攝影機中的幀的概念。示波器的采樣速率越快，所顯示的波形的解析度和清晰度就越高，重要信息和事件丟失的概率就越小，信號重建時也就越真實。采樣率又分為實時采樣率跟等效采樣率，我們平常所說的采樣率是指實時采樣率，這是因為實時采樣率可以用來實時地捕獲非周期異常信號，而等效采樣率則只能用於採集周期性的穩定信號。 存儲深度雖然也作為重要指標之一，但在衡量示波器時候卻往往忽略它的重要性，一直以來都把它作為一個「次要」指標看待，並不是很清楚大的存儲深度對於測量有什麼影響，再加上有些示波器廠家對「存儲深度」的誤導，同時存儲深度跟采樣率的隱藏關聯關系，導致存儲深度處於一個形同虛設的指標，為了糾正這些誤解，下面跟大家一起探討什麼是存儲深度？大的存儲深度對測量有什麼影響？ 何謂存儲深度存儲深度是示波器所能存儲的采樣點多少的量度。如果您需要不間斷的捕捉一個脈沖串，則要求示波器有足夠的存儲器以便捕捉整個事件。將所要捕捉的時間長度除以精確重現信號所須的取樣速度，可以計算出所要求的存儲深度，也稱記錄長度。並不是有些國內二流廠商對外宣稱的「存儲深度是指波形錄制時所能錄制的波形最長記錄「，這樣的偷換概念，完全向相反方向引導人們的理解，難怪乎其技術指標高達」1042K「的記錄長度。這就是為什麼他們不說存儲深度是在高速采樣下，一次實時採集波形所能存儲的波形點數。把經過A/D數字化後的八位二進制波形信息存儲到示波器的高速CMOS內存中，就是示波器的存儲，這個過程是「寫過程」。內存的容量（存儲深度）是很重要的。對於DSO，其最大存儲深度是一定的，但是在實際測試中所使用的存儲長度卻是可變的。在存儲深度一定的情況下，存儲速度越快，存儲時間就越短，他們之間是一個反比關系。同時采樣率跟時基（timebase）是一個聯動的關系，也就是調節時基檔位越小采樣率越高。存儲速度等效於采樣率，存儲時間等效於采樣時間，采樣時間由示波器的顯示窗口所代表的時間決定，所以：存儲深度＝采樣率× 采樣時間（距離 = 速度×時間）由於DSO的水平刻度分為12格，每格的所代表的時間長度即為時基（timebase）,單位是s/div,所以采樣時間＝ timebase × 12. 由存儲關系式知道：提高示波器的存儲深度可以間接提高示波器的采樣率，當要測量較長時間的波形時，由於存儲深度是固定的，所以只能降低采樣率來達到，但這樣勢必造成波形質量的下降；如果增大存儲深度，則可以以更高的采樣率來測量，以獲取不失真的波形。下圖曲線揭示了采樣率、存儲深度、采樣時間三者的關系及存儲深度對示波器實際采樣率的影響。比如，當時基選擇10us/div檔位時，整個示波器窗口的采樣時間是10us/div * 12格=120us，在1Mpts的存儲深度下，當前的實際采樣率為：1M÷120us︽8.3GS/s，如果存儲深度只有250K，那當前的實際采樣率就只要2.0GS/s了！ 存儲深度決定了實際采樣率的大小一句話，存儲深度決定了DSO同時分析高頻和低頻現象的能力，包括低速信號的高頻雜訊和高速信號的低頻調制。明白了存儲深度與取樣速度密切關系後，我們來淺談下長存儲對於我們平常的測量帶來什麼的影響呢？平常分析一個十分穩定的正弦信號，只需要500點的記錄長度；但如果要解析一個復雜的數字數據流，則需要有上萬個點或更多點的存儲深度，這是普通存儲是做不到的，這時候就需要我們選擇長存儲模式。可喜的是現在國產示波已經具有這樣的選擇，比如鼎陽（Siglent）公司推出的ADS1000CA系列示波器高達2M的存儲深度，是目前國產示波器最大的存儲深度示波器，打破了只有高端示波器才可能具有大的存儲深度的功能。通過選擇長存儲模式，以便對一些操作中的細節進行優化，同時配備1G實時采樣率以及高刷新率，完美再現捕獲波形。長存儲對平常的測量中，影響最明顯的是在表頭含有快速變化的數據鏈和功率測量中。這是由於功率電子的頻率相對較低（大部分小於1MHz），這對於我們選擇示波器帶寬來說300MHz的示波器帶寬相對於幾百KHz的電源開關頻率來說已經足夠，但很多時候我們卻忽略了對采樣率和存儲深度的選擇.比如說在常見的開關電源的測試中，電壓開關的頻率一般在200KHz或者更快，由於開關信號中經常存在著工頻調制，工程師需要捕獲工頻信號的四分之一周期或者半周期，甚至是多個周期。開關信號的上升時間約為100ns，我們建議為保證精確的重建波形需要在信號的上升沿上有5個以上的采樣點，即采樣率至少為5/100ns=50MS/s，也就是兩個采樣點之間的時間間隔要小於100/5=20ns，對於至少捕獲一個工頻周期的要求，意味著我們需要捕獲一段20ms長的波形，這樣我們可以計算出來示波器每通道所需的存儲深度=20ms/20ns=1Mpts ！這就是為什麼我們需要大的存儲深度的原因了！如果此時存儲深度達不到1 Mpts，只有普通示波器的幾K呢？那麼要麼我們無法觀測如此長周期信號，要麼就是觀測如此長周期信號時只能以低采樣率進行采樣，結果波形重建的時候根本無法詳細顯示開關頻率的波形情況。長存儲模式下，既保證了采樣在高速率下對信號進行采樣，又能保證記錄長時間的信號。如果此時只進行單次捕捉或停止採集，那麼在不同時基下擴展波形時由於數據點充分，可以很好觀測疊加在信號上面的小毛刺等異常信號，這對於工程師發現問題、調測設備帶來極大的便利。而如果是普通存儲，為了保持高的采樣率，則在長的記錄時間內，由於示波器的連續采樣，則內存中已經記錄了幾幀數據，內存中的數據並不是一次採集獲得的數據，此時如果停止採集，並對波形旋轉時基進行放大顯示，則只能達到有限的幾個檔位，無法實現全掃描范圍的觀察。在DSO中，通過快速傅立葉變換（FFT）可以得到信號的頻譜，進而在頻域對一個信號進行分析。如電源諧波的測量需要用FFT來觀察頻譜，在高速串列數據的測量中也經常用FFT來分析導致系統失效的雜訊和干擾。對於FFT運算來說，示波器可用的採集內存的總量將決定可以觀察信號成分的最大范圍（奈奎斯特頻率），同時存儲深度也決定了頻率解析度△f。如果奈奎斯特頻率為500 MHz，解析度為10 kHz，考慮一下確定觀察窗的長度和採集緩沖區的大小。若要獲得10kHz 的解析度，則採集時間至少為： T = 1/△f = 1/10 kHz = 100 ms，對於具有100kB 存儲器的數字示波器，可以分析的最高頻率為：△ f × N/2 = 10 kHz × 100kB/2 = 500MHz。對於DSO來說，長存儲能產生更好的FFT結果，既增加了頻率解析度又提高了信號對雜訊的比率。 一句話，長存儲起到一個總覽全局又細節呈現的的效果，存儲深度決定了DSO同時分析高頻和低頻現象的能力，包括低速信號的高頻雜訊和高速信號的低頻調制。

D. 示波器的存儲深度大簡單來說有什麼好處

存儲深度的理論可能說了以後還有點迷惑，直接給個實例：

有位深圳福田華強北的工程師是專門研發生產屏幕的，需要用示波器測量出蘋果平板電腦 ipad 給屏幕上電時的一串脈沖信號，示波器捕捉下來後，他就可以對照著模擬出這段信號。但是這位朋友測了好幾次都不成功，或者對捕捉到的信號不滿意

E. 示波器 如何自動存儲數據

示波器的分段存儲功能可以解決你的問題：

分段存儲其實就是讓示波器只記錄我們想要的片段，從而可以更高效地利用示波器的存儲深度且保證波形細節。在足夠的采樣率下捕獲多個波形事件，以便進行有效的分析。分段存儲還可以幫助測試者捕獲偶發信號和更優化地保存和顯示所需的數據。

我們來看看如何設置分段存儲以記錄上圖中I2C匯流排信號的有用片段，以及如何用分段存儲來捕獲偶發信號和更優化地保存所需的數據。

首先，我們調整示波器的時基，設置好觸發方式，使得有用信息部分佔滿整個示波器屏幕，如下圖所示，可見此時的采樣率為1GSa/s

F. 示波器的工作原理

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。俗話說，電是看不見摸不著的。但是示波器可以幫我們「看見」電信號，便於人們研究各種電現象的變化過程。所以示波器的核心功能，就和他的名字一樣，是顯示電信號波形的儀器，以供工程師查找定位問題或評估系統性能等等。

而波形，也有多種定義，比如時域或者頻域的波形，對於示波器而言，大多數時候測量的是電壓隨時間的變化，也就是時域的波形。因此，示波器可以分析被測點電壓變化情況，從而被廣泛的應用於各個電子行業及領域中。

一般我們業內對示波器的分類只按模擬示波器和數字示波器來分，有些廠家可能為了突出其示波器的某項功能給其命名為其他名字，比如數字熒光示波器等。但其本質原理依然逃不出這2大示波器類別。

模擬示波器是屬於早期的示波器，主要基於陰極射線管（也叫顯像管，曾廣泛應用於早期的電視機、顯示器）打出的電子束通過水平偏轉和垂直偏轉系統，打在屏幕的熒光物質上顯示波形。

③ARM處理器控制FPGA調節ADC模數轉換器采樣率，示波器軟體上表現為調節時基，由於存儲深度為固定值，采樣率 = 存儲深度 ÷ 波形記錄時長，通常時基設置的改變是通過改變采樣率來實現的。因此廠家標注的采樣率往往是在特定時基設置之下才有效的，在大時基下受存儲深度的影響，采樣率不得不降低。ADC模數轉換器和RAM高速存儲器影響著示波器的另外兩大指標：采樣率和存儲深度。

④接下去，由FPGA驅動ADC同步采樣，ADC將採集到的數據進行二進制數據化並寫入高速緩存。存儲器緩存即存儲深度，一般存儲器的大小是示波器標識存儲深度大小的四倍，因為FPGA無法控制示波器的觸發，因此採集的信號必定先是標識存儲深度的2倍，然後再來根據觸發篩選其中的一段波形，所以示波器可以看到觸發位置之前的波形。又由於示波器在篩選之前採集的波形的時候，採集不能停，否則就會導致波形捕獲率太低，因此同時還需要繼續採集同樣長度的采樣點，如此反復，這樣一來就是四倍了。

⑤收到觸發指令後，存儲器再把數據交給ARM處理器處理

⑥ARM處理器將數據處理後通過顯示介面將數據輸出至顯示屏展示給使用者。通過計算，示波器還能模仿出類似模擬示波器的多級輝度顯示，以及數字示波器特有的色溫顯示效果，余暉顯示效果。

⑦示波器處理完數據後，可以把當前的波形圖像或者是數據保存到存儲器中，要注意這里的存儲完全不同於存儲深度的高速存緩，大多數示波器採用外部存儲器如U盤，SD卡，電腦等，現在一些現代化的示波器會內置大存儲可以直接保存在示波器里。

這個過程中，②③④都是並行處理的。

由於數字示波器處理速度的制約，所以它並不能保證被測信號的波形能連續不斷地實時顯示在屏幕上，顯示的兩個波形之間會有波形數據丟失，也即所說的死區時間，這也是數字示波器相比較於模擬示波器的最大缺點了。不過，隨著示波器運算能力的增強，波形捕獲率的不斷上升，這一缺點也在被慢慢彌補。

G. 示波器高速波形怎樣進行存儲對比應用

示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數字電路實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統、同步系統、X軸偏轉系統、Y軸偏轉系統、延遲掃描系統、標准信號源組成。
示波器用來測量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器，由電子管放大器、掃描振盪器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外，還可以測定頻率、電壓強度等。凡可以變為電效應的周期性物理過程都可以用示波器進行觀測。
示波器分為數字示波器和模擬示波器。模擬示波器採用的是模擬電路（示波管，其基礎是電子槍）電子槍向屏幕發射電子,發射的電子經聚焦形成電子束,並打到屏幕上。屏幕的內表面塗有熒光物質,這樣電子束打中的點就會發出光來。 而數字示波器則是數據採集，A/D轉換，軟體編程等一系列的技術製造出來的高性能示波器。數字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲，實現對波形的保存和處理。
示波器工作原理是：利用顯示在示波器上的波形幅度的相對大小來反映加在示波器Y偏轉極板上的電壓最大值的相對大小，從而反映出電磁感應中所產生的交變電動勢的最大值的大小。因此藉助示波器可以研究感應電動勢與其產生條件的關系。
希望這些對你有幫助！答案補充
1.波形不穩定 穩定度電位器順時針旋轉過度，致使掃描電路處於自激掃描狀態（未處於待觸發的臨界狀態）。
觸發耦合方式AC、AC（H）、DC開關未能按照不同觸發信號頻率正確選擇相應檔級。
選擇高頻觸發狀態時，觸發源選擇開關誤置於外檔（應置於內檔。）
部分示波器掃描處於自動檔（連續掃描）時，波形不穩定。
2.黑屏 電源未接通。
輝度旋鈕未調節好。
X，Y軸移位旋鈕位置調偏。
Y軸平衡電位器調整不當，造成直流放大電路嚴重失衡。限定范圍內參數後可以測量示波器，示波器型號XJ4328，，x軸0.5V y軸20uSDDR2 SDRAM Component
-DDR2-400, DDR2-533,DDR2-667,DDR2-800

H. 什麼是示波器示波器的作用和原理是什麼

示波器的作用是用來測量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器，由電子管放大器、掃描振盪器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外，還可以測定頻率、電壓強度等。凡可以變為電效應的周期性物理過程都可以用示波器進行觀測。

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便於人們研究各種電現象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在塗有熒光物質的屏面上，就可產生細小的光點（這是傳統的模擬示波器的工作原理）。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。
分類
按照信號的不同分類
模擬示波器採用的是模擬電路（示波管，其基礎是電子槍）電子槍向屏幕發射電子,發射的電子經聚焦形成電子束,並打到屏幕上。屏幕的內表面塗有熒光物質,這樣電子束打中的點就會發出光來。
數字示波器則是數據採集，A/D轉換，軟體編程等一系列的技術製造出來的高性能示波器。數字示波器的工作方式是通過模擬轉換器（ADC）把被測電壓轉換為數字信息。數字示波器捕獲的是波形的一系列樣值，並對樣值進行存儲，存儲限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止，隨後，數字示波器重構波形。數字示波器可以分為數字存儲示波器（DSO），數字熒光示波器（DPO）和采樣示波器。

I. 示波器的存儲深度大有什麼好處

示波器是用來觀察波形的儀器，我們當然希望觀察更長時間的波形並且波形細節越多越好，這就涉及到了示波器的兩個參數，采樣時間和采樣率，而存儲深度等於采樣率乘以采樣時間，所以，如果對采樣時間和采樣率有較高要求，建議使用大存儲深度的示波器。

J. 示波器大存儲深度有什麼優勢

大存儲深度具有很多優勢，在觀察長時間連續波形，快慢信號組合，串列解碼、統計分析和FFT分析時都能表現出顯著優勢。大存儲深度將會影響示波器的波形刷新率，所以當需要高波形刷新率時存儲深度可設為自動。