數(shù)字示波器分段存儲(chǔ)采集講解

要了解示波器的分段存儲(chǔ)功能，我們先來(lái)看看這個(gè)功能解決了什么問(wèn)題，存在的價(jià)值是什么。

首先我們要明確一點(diǎn)，數(shù)字示波器通過(guò)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號(hào)，只能努力去還原信號(hào)本來(lái)的樣子，要想達(dá)到100%還原是不可能的，那么這個(gè)還原就肯定會(huì)存在誤差，誤差小的時(shí)候我們能接受，有時(shí)候誤差大了可能信號(hào)基本的樣子都變了，那自然不是我們想要的結(jié)果。

示波器作為一個(gè)系統(tǒng)，影響其測(cè)量精度的因素有很多種，其中比較重要的因素就是示波器的帶寬和采樣率，而示波器的采樣率 = 存儲(chǔ)深度 ÷ 波形記錄時(shí)長(zhǎng)，采樣率的上限和存儲(chǔ)深度是固定的，我們記錄波形的時(shí)長(zhǎng)如果超過(guò)一定程度，由于存儲(chǔ)深度的限制，采樣率就必然相應(yīng)的也要降低。采樣率下降就有可能導(dǎo)致信號(hào)失真。

比如下圖是一個(gè)I2C總線(xiàn)信號(hào)，圖左邊時(shí)基是20us，圖右邊時(shí)基是20s?？梢钥吹綀D左邊是正常的脈沖信號(hào)，此時(shí)的采樣率是1G Sa/s。圖右邊由于波形記錄時(shí)長(zhǎng)增加，采樣率下降到了500K Sa/s。

我們將圖右邊的波形暫停后展開(kāi)，可以看到由于采樣率不足，信號(hào)已經(jīng)嚴(yán)重失真了。

那么有沒(méi)有辦法來(lái)解決或者緩解這種情況呢？

我們將示波器的時(shí)基打到10ms，可以看到我們采集到的I2C總線(xiàn)信號(hào)有很大一部分時(shí)間采集的其實(shí)都是無(wú)用信息。我們真正需要看的信號(hào)只是整個(gè)周期的一小段。并且無(wú)用信息和有用信息之間的周期都是大致一致的。那么我們是不是可以讓示波器只記錄有用信息的那一段，無(wú)用信息的那段就不記錄，這樣不就可以節(jié)省大量的存儲(chǔ)深度，從而緩解甚至解決之前出現(xiàn)的那種問(wèn)題了嗎？

而這個(gè)功能，其實(shí)就是我們今天要講的分段存儲(chǔ)。分段存儲(chǔ)其實(shí)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(chǔ)深度且保證波形細(xì)節(jié)。在足夠的采樣率下捕獲多個(gè)波形事件，以便進(jìn)行有效的分析。分段存儲(chǔ)還可以幫助測(cè)試者捕獲偶發(fā)信號(hào)和更優(yōu)化地保存和顯示所需的數(shù)據(jù)。

我們來(lái)看看如何設(shè)置分段存儲(chǔ)以記錄上圖中I2C總線(xiàn)信號(hào)的有用片段，以及如何用分段存儲(chǔ)來(lái)捕獲偶發(fā)信號(hào)和更優(yōu)化地保存所需的數(shù)據(jù)。

首先，我們調(diào)整示波器的時(shí)基，設(shè)置好觸發(fā)方式，使得有用信息部分占滿(mǎn)整個(gè)示波器屏幕，如下圖所示，可見(jiàn)此時(shí)的采樣率為1GSa/s

接著，我們打開(kāi)示波器將記錄長(zhǎng)度設(shè)為合適值，然后打開(kāi)分段存儲(chǔ)設(shè)置，設(shè)置要存儲(chǔ)的段數(shù)，比如下圖設(shè)置成了86段，代表示波器會(huì)記錄86段上圖那樣的有用信息。點(diǎn)擊開(kāi)啟分段存儲(chǔ)。

最后，點(diǎn)擊Run/Stop，示波器開(kāi)始分段記錄每次的有用信息。采集完86段后示波器會(huì)停止采集，我們可以選擇查看每段信號(hào)以及展開(kāi)查看每段信號(hào)的細(xì)節(jié)，如下圖展開(kāi)觀(guān)察了第68段。

另外，分段存儲(chǔ)還可以用于捕獲異常信號(hào)。不同于單次觸發(fā)只能捕捉一次，分段存儲(chǔ)可以根據(jù)調(diào)節(jié)的存儲(chǔ)深度捕獲至多上萬(wàn)次。比如我們要捕獲30個(gè)異常脈沖，首先我們把示波器的觸發(fā)模式改為正常，調(diào)節(jié)好觸發(fā)方式（類(lèi)似單次觸發(fā)的操作），當(dāng)異常信號(hào)沒(méi)有到來(lái)的時(shí)候示波器處于等待狀態(tài)，可以看到采集到的信號(hào)個(gè)數(shù)是0/30

當(dāng)異常信號(hào)脈沖到來(lái)的時(shí)候，示波器會(huì)觸發(fā)成功并記錄一次波形，直到30個(gè)這樣的脈沖記錄完后示波器就會(huì)停止記錄。我們可以單獨(dú)查看這30個(gè)脈沖信號(hào)，也可以設(shè)置將第幾段到第幾段擬合，也就是將捕獲的信號(hào)算法重疊，便于快速找到記錄信號(hào)中的異常。