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存儲深度：買示波器之前一定要多問一句！

時間：2021-09-06 15:20:10

關(guān)鍵字：示波器

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[導(dǎo)讀]您也許會為采樣率是4G還是5G而反復(fù)糾結(jié)，但卻很少關(guān)注另一個參數(shù)“存儲深度”。簡單算一下，當(dāng)存儲深度只有4Mpts時，4G采樣率只能維持1ms時間的波形。不知這是否可以滿足您的需求？如果您只看一小段波形（us級），不同示波器之間的區(qū)別更多在于用戶體驗、操作習(xí)慣和價格等因素，核心觀...

您也許會為采樣率是4G還是5G而反復(fù)糾結(jié)，但卻很少關(guān)注另一個參數(shù)“存儲深度”。簡單算一下，當(dāng)存儲深度只有4Mpts時，4G采樣率只能維持1ms時間的波形。不知這是否可以滿足您的需求？

如果您只看一小段波形（us級），不同示波器之間的區(qū)別更多在于用戶體驗、操作習(xí)慣和價格等因素，核心觀測結(jié)果幾乎沒有區(qū)別。但如果您觀察的波形時間較長（ms或者更長），小存儲的示波器便無法勝任，因為從波形開始已經(jīng)失真，后續(xù)的參數(shù)測量、協(xié)議解碼、FFT分析等已經(jīng)失去意義。

在我看來，示波器行業(yè)有兩個誤區(qū)：1、用戶足夠關(guān)注采樣率，不夠關(guān)注存儲。很多人對于采樣率是4G而不是5G耿耿于懷，卻沒有留意示波器最大的存儲深度僅2.5Kpts。我經(jīng)常開玩笑說，根據(jù)您當(dāng)前測試的這些信號，您的示波器的采樣率可能從來沒有4G過。

2、廠家只標(biāo)稱最佳采樣率，不標(biāo)稱存儲深度，甚至不標(biāo)稱實時采樣率。所有示波器廠家都會在示波器PVC面板上印上采樣率（如4GSa/s）。但標(biāo)稱采樣率只是最佳采樣率，并不是實時采樣率。示波器只能在極短時間內(nèi)保持最佳采樣，但有些示波器甚至從界面上就去掉了實時采樣率的顯示，這確實會誤導(dǎo)工程師認(rèn)為采樣率始終不變。

絕大多數(shù)示波器是不標(biāo)稱存儲深度的，只標(biāo)稱最佳采樣率而不標(biāo)稱實時采樣率，如下圖所示。存儲深度：買示波器之前一定要多問一句！

??參數(shù)解釋

示波器第一公式：存儲深度=采樣率X波形時間；類比電池公式：電池容量=用電速度X用電時間。電池就那么大，想要用的時間長，用電速度必須降下來；同理，示波器存儲深度就那么大，想要看長時間的波形，采樣率也必須下降。

結(jié)論：對波形觀測而言，只要帶寬合適，最核心的參數(shù)便是實時采樣率，而實時采樣率直接由存儲深度決定。

不同存儲深度下的采樣率和時間檔位對應(yīng)表

由下圖可見，波形時間變長后，采樣率飛速下降。我們使用不同存儲的示波器測量相同的信號，可以看到如下結(jié)果：大存儲下采樣率仍在500MSa/s，波形細(xì)節(jié)清楚。

大存儲深度下波形細(xì)節(jié)清楚

小存儲示波器采樣率已經(jīng)下降至2M Sa/s，波形完全失真。

小存儲深度下波形完全失真

??大存儲深度的核心價值

Q：大存儲深度只是讓長時間觀測波形不失真么？A：不止于此。

1、故障定位對于特征明確的異常信號，幾乎所有示波器都可以輕松觸發(fā)。但是異常出現(xiàn)的頻率是多少？是否有規(guī)律呢？離開大存儲深度則很難找到答案。

舉例：捕獲224ms波形，發(fā)現(xiàn)脈寬最值與均值差別較大，則此信號存在脈寬偶發(fā)異常。

?參數(shù)測量發(fā)現(xiàn)異常信號

通過波形搜索輕松定位出224ms波形中一共5處異常，周期性出現(xiàn)，周期約為50ms。

波形搜索定位出異常信號

如果存儲深度不夠，拉到這樣的時間檔位，波形早已全部失真，又怎么能定位故障呢？

2、通訊監(jiān)控協(xié)議解碼是調(diào)試常用的功能，但是針對通訊異常而言，解碼幾幀信號無濟于事，只有針對幾秒甚至幾十秒的通訊過程進(jìn)行監(jiān)控，才能逐步排查異常。

?大存儲下的通訊協(xié)議監(jiān)控

如圖所示，示波器記錄了10.2s的CAN波形并全部解碼生成事件表，我們可以將事件表導(dǎo)出，也可以使用上位機軟件做DBC解析，將解碼升華到協(xié)議層，大存儲深度使解碼功能產(chǎn)生了質(zhì)變。

3、參數(shù)測量大存儲意味著更多的原始數(shù)據(jù)，因此參數(shù)測量的樣本點也更多。當(dāng)然這也對示波器提出了很高的要求，這里比較復(fù)雜，暫時不做詳細(xì)介紹。但同為參數(shù)測量，基于512M點波形和基于1M點波形結(jié)果差別還是十分明顯了。

??大存儲的實現(xiàn)難點

Q：示波器的大存儲是不是換個存儲器就行了么？A：不是的。

數(shù)據(jù)量突然大了這么多，波形要重建、觸發(fā)、解碼、測量，同時還要保證大數(shù)據(jù)量下的流暢性，系統(tǒng)高負(fù)荷運作的散熱問題…這些問題都是是大存儲的核心難點。如果單純加大存儲，則會大幅降低使用體驗。如果Autosetup需要等3s，參數(shù)測量等5s才有結(jié)果，這樣的大存儲用戶一定不會接受。

??不同品牌示波器大存儲的區(qū)別

各個廠家越來越重視存儲深度，陸續(xù)推出大存儲的示波器，那么各個品牌的大存儲有什么區(qū)別呢？

1、存儲深度到底有多大？各個廠家都推出了大存儲示波器，但各家的實際存儲不盡相同，有512M、140M、12.5M、10M……，這點在購買之前一定要問清楚。

2、大存儲狀態(tài)下，示波器運行是否流暢高效？示波器的架構(gòu)、系統(tǒng)能否支持其在大存儲下的高效運行。假如增大存儲之后需要犧牲示波器的流暢性和用戶體驗，那么一定要慎重考慮。最好提前找一臺樣機，開到最大存儲測試一下，再決定是否選擇。

3、有沒有波形搜索等分析插件？有了海量波形只是第一步，之后還要看是否有足夠多的分析手段，如果只有大存儲，但是沒有搜索引擎和數(shù)據(jù)分析插件，無法進(jìn)行數(shù)據(jù)的挖掘分析，大存儲的意義也就不復(fù)存在了。

??總結(jié)

整個示波器行業(yè)沒有講清楚的東西就是：

波形時間長了，采樣率一定會下降。標(biāo)稱采樣率只是最佳采樣率，真實的采樣率由存儲深度和時間檔位決定；
就1G以下帶寬示波器而言，絕大多數(shù)示波器高采樣只能停留在2ms以內(nèi)，甚至1ms以內(nèi)的波形。

而大存儲示波器最核心的優(yōu)勢在于：

讓示波器最佳采樣率發(fā)揮的時間更長，不局限看一小段波形；
不是抓幾個典型信號去管中窺豹，而且基于大數(shù)據(jù)去深入分析。

所以，購買示波器之前一定要多問一句：存儲深度多大？是標(biāo)配么？

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