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安泰Agitek

    
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发表于:2019-12-13 10:51:56
楼主

你关注过示波器的重要硬性参数—采集内存吗?

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。

1.jpg 

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)。

2.jpg

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:

3.jpg 

欠采样下的波形:

4.jpg

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。

5.jpg

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。



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