周末隨想，基礎(chǔ)：示波器的采樣率及存儲深度

示波器都具有一定的帶寬、采樣率和存儲深度，正確的選擇具有合適的帶寬、采樣率和存儲深度的示波器，才能保證波形測量的準(zhǔn)確性。

例如下面的這一款采樣率2.5 GS/s 、帶寬500MHz示波器。

記錄長度：62.5MPoints

采樣率：1.25GS/s，單通道。

帶寬：500MHz

帶寬請參考下文------

如何正確測量MOSFET尖峰電壓：探頭及帶寬設(shè)置

 

1、采樣率S

采樣率是示波器內(nèi)部的ADC每秒采樣的點數(shù)，其倒數(shù)1/S就是二次采樣的時間間隔。為了避免信號的混疊，信號頻率必須小于1/2采樣頻率，也就是采樣率應(yīng)該大于波形頻率的2倍，示波器一般采樣率是帶寬的5倍，比如500M帶寬的示波器，使用2.5G采樣率。

 

2、存儲深度

如果設(shè)定了示波器的時基，也就是示波器橫坐標(biāo)每大格的時間，滿屏格數(shù)為10，那么滿屏?xí)r間TFull= 格數(shù)*時基，若時基為1ms/格，滿屏?xí)r間就是10ms。

 

滿屏?xí)r間是示波器抓取波形的總時間，也就是時域波形所記載的時間長度。示波器的存儲深度為：

H=TFull*S

通常示波器覺有最大存儲深度，如果記錄波形長度達(dá)到最大存儲深度，隨著TFull增加、也就是存儲波形的時間增加，示波器的采樣率S會自動下降，采樣率降低，所得到波形就有可能失真。

圖1：時基10ms/格，采樣率62.5MS/s，存儲深度6.25M

圖2：時基1ms/格，采樣率625MS/s，存儲深度6.25M

圖3：時基500us/格，采樣率1.25GS/s，存儲深度6.25M

由圖1、圖2和圖3，時基為500us/格，使用系統(tǒng)的采樣率1.25GS/s；時基大于500us/格，隨著時基增大，采樣率減小，采樣率和滿屏?xí)r間的乘積保持不變，為系統(tǒng)最大的存儲深度。

由圖4和圖5，時基為200us/格，系統(tǒng)將使用插入采樣率，隨著時基的減小，插入采樣率不斷增大。時基降到為5us/格時，插入采樣率達(dá)到最大值125GS/s，存儲深度保持不變。

圖4：時基200us/格，插入采樣率3.125GS/s，存儲深度6.25M

圖5：時基5us/格，插入采樣率125GS/s，存儲深度6.25M

由圖6和圖7到圖10，時基減小到2us/格，然后繼續(xù)減小時，插入采樣率不再變化，保持最大的插入采樣率125GS/s，但存儲深度不斷減小，存儲深度依然滿足上述公式。 

圖6：時基2us/格，插入采樣率125GS/s，存儲深度2.5M

 

圖7：時基1us/格，插入采樣率125GS/s，存儲深度1.25M

圖8：時基500ns/格，插入采樣率125GS/s，存儲深度625K

圖9：時基50ns/格，插入采樣率125GS/s，存儲深度62.5K

圖10、圖11和圖12，可以看到：隨著時基最大，采樣率下降，采樣點間隔明顯變大，對于變化速度非?？斓母哳l信號的上升、下降沿，要想測量到更真實的信號，必須保證合適的采樣率。

 

圖10：時基1ms/格展開波形

圖11：時基500us/格展開波形

圖12：時基50us/格展開波形

 

時域的波形同樣可以在頻域進(jìn)行傅里葉變化，1/TFull：頻域內(nèi)，頻帶的最小步長，也就是最小頻率間隔，對于方波，一階到二階滾降的轉(zhuǎn)折點頻率為：max(1/3.14*Tr，1/3.14*Tf)，Tr、Tf為上升沿和下降沿時間。