示波器分段存儲的典型應(yīng)用

　　如果一段信號每隔8小時中故障若干次，但故障的位置和次數(shù)全都隨機。你覺得，這種信號要怎么抓?

　　針對空閑時間較長的脈沖信號、高頻的串行總線信號、小概率的猝發(fā)或毛刺信號，如何做到既可以長時間監(jiān)控，又可高采樣率捕獲呢?本文結(jié)合測試時長8小時振動試驗，捕獲小概率失效區(qū)信號的案例，對示波器分段存儲的應(yīng)用進(jìn)行探討。

　　一、8小時振蕩檢測試驗

　　以振動試驗的連接器測試為例，整個過程中，監(jiān)測連接器可能出現(xiàn)次失效區(qū)的次數(shù)，進(jìn)而檢測產(chǎn)品是否合格。

　　測試需求：

　　整個振動試驗時長8個小時，在整個過程中連接器可能會出現(xiàn)0~幾十次失效區(qū)，時長是300ns以上，幅值大小不確定(正常情況下電平為1V)。

　　測試難點：

　　1、震動試驗時長8小時，示波器基于大時基錄波難以實現(xiàn)，并且采樣率也不夠;

　　2、振動實驗室噪聲干擾較大，失效時的尖峰波形和雜波混雜在一起，不易測試失效區(qū)信號。

　　圖1 測試波形

　　針對上述測試難題，示波器的分段存儲功能提供了良好的解決方案。

　　首先，根據(jù)異常信號的特征，設(shè)置好示波器捕獲觸發(fā)條件(包括觸發(fā)電平、觸發(fā)方式、時基、分段存儲，分段段數(shù)等)，進(jìn)行8個小時的振動試驗監(jiān)測，捕獲異常情況如下圖：

　　圖2異常捕獲

　　圖3分段存儲

　　如上圖3所示，在長達(dá)8個小時的測試周期中，共捕獲了106段異常波形，上圖為第9段和第13段的失效區(qū)異常情況及信號特征，當(dāng)前采樣率仍為4GSa/s。

　　也就是說，分段存儲可以解決你守著示波器的問題!

　　二、什么是分段存儲

　　分段存儲在采集過程中進(jìn)行多次觸發(fā)，對每次觸發(fā)采樣得到的數(shù)據(jù)存放到將存儲空間分成的一段一段小的存儲中。示波器觸發(fā)一次填充一個段，段與段之間的空閑信號或信號不感興趣的部分沒有被采集和存儲。

　　原理如下圖所示：總的存儲深度分為n段，第1段用于顯示，第2段開始存儲，也就是當(dāng)發(fā)生第一次觸發(fā)時采集的數(shù)據(jù)存儲到第2段存儲空間中，當(dāng)?shù)?段存儲空間存儲滿之后，結(jié)束第一次觸發(fā)，等待第二次觸發(fā)的到來，觸發(fā)后把數(shù)據(jù)存儲到第3段存儲空間中，以此類推。

　　圖4分段存儲結(jié)構(gòu)圖

　　如果示波器總的存儲深度為512Mpts，段數(shù)分配計算公式如下：

　　N=512*1024*1024/【當(dāng)前存儲容量向2^n次冪取整】-1。

　　三、分段存儲如何設(shè)置?

　　如果示波器最大存儲為512Mpts，在保持4GSa/s采樣率的情況下，支持分段存儲范圍：1~524287段。

　　點擊【Seg】，通過調(diào)節(jié)時基檔位，在560Kpts存儲深度的狀態(tài)下，將分成255段進(jìn)行存儲和采集，如下圖5：

　　圖5 分段存儲設(shè)置

　　設(shè)置觸發(fā)方式為【普通】，將觸發(fā)電平調(diào)到合適的位置，等待小概率異常信號到來。

　　圖6 觸發(fā)方式設(shè)置

　　通過手指觸碰探頭，可模擬小概率異常信號的發(fā)生，等分段存儲完成，點擊【Stop】，點擊【當(dāng)前段】可通過旋轉(zhuǎn)旋鈕A/B查看所有分段存儲情況，如圖為第45段存儲的波形。

　　圖7 分段存儲結(jié)果

　　四、分段存儲的應(yīng)用場合

　　1、低占空比脈沖或猝發(fā)信號——信號與信號之間有較長的空閑時間，很多情況下，即使有較大的存儲，通過降低采樣率的方式也很難達(dá)到想要的采集時長，而分段存儲可以很好的完成。

　　圖8低占空比脈沖信號

　　2、串行總線分析——串行總線以數(shù)據(jù)包的方式進(jìn)行傳輸，包與包之間空閑時間會占用示波器寶貴的存儲資源，采用分段存儲，示波器可以只采集數(shù)據(jù)包，空閑時間不采樣。在保持較高采樣率下，還可以采集較多的數(shù)椐包，方便解碼分析。

　　圖9總線分析

　　分段存儲功能主要解決了小概率異常信號的長時間監(jiān)控，同時又保持高采樣率的問題。對于有限的存儲而言，若想采樣更長時間的波形，只能降低采樣率，即使降低采樣率，也不能滿足采樣時間長度的要求，而通過分段存儲，將存儲分成若干段，對段與段之間的空閑信號不觸發(fā)采樣，進(jìn)而保持高采樣率，也就是不丟失信號細(xì)節(jié)信息的同時長時間采集感興趣的信號。