數(shù)字示波器分段存儲功能的作用和用法
要了解示波器的分段存儲功能,我們先來看看這個功能解決了什么問題,存在的價值是什么。
首先我們要明確一點,數(shù)字示波器通過ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號,只能努力去還原信號本來的樣子,要想達到100%還原是不可能的,那么這個還原就肯定會存在誤差,誤差小的時候我們能接受,有時候誤差大了可能信號基本的樣子都變了,那自然不是我們想要的結(jié)果。
示波器作為一個系統(tǒng),影響其測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=存儲深度÷波形記錄時長,采樣率的上限和存儲深度是固定的,我們記錄波形的時長如果超過一定程度,由于存儲深度的限制,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)致信號失真。
比如下圖是一個I2C總線信號,圖左邊時基是20us,圖右邊時基是20s??梢钥吹綀D左邊是正常的脈沖信號,此時的采樣率是1GSa/s。圖右邊由于波形記錄時長增加,采樣率下降到了500KSa/s。
我們將的波形暫停后展開,可以看到由于采樣率不足,信號已經(jīng)嚴(yán)重失真了。
那么有沒有辦法來解決或者緩解這種情況呢?
我們將示波器的時基打到10ms,可以看到我們采集到的I2C總線信號有很大一部分時間采集的其實都是無用信息。我們真正需要看的信號只是整個周期的一小段。并且無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,無用信息的那段就不記錄,這樣不就可以節(jié)省大量的存儲深度,從而緩解甚至解決之前出現(xiàn)的那種問題了嗎?
而這個功能,其實就是我們今天要講的分段存儲。分段存儲其實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深度且保證波形細節(jié)。在足夠的采樣率下捕獲多個波形事件,以便進行有效的分析。分段存儲還可以幫助測試者捕獲偶發(fā)信號和更優(yōu)化地保存和顯示所需的數(shù)據(jù)。
我們來看看如何設(shè)置分段存儲以記錄上圖中I2C總線信號的有用片段,以及如何用分段存儲來捕獲偶發(fā)信號和更優(yōu)化地保存所需的數(shù)據(jù)。
首先,我們調(diào)整示波器的時基,設(shè)置好觸發(fā)方式,使得有用信息部分占滿整個示波器屏幕,如下圖所示,可見此時的采樣率為1GSa/s
接著,我們打開示波器將記錄長度設(shè)為合適值,然后打開分段存儲設(shè)置,設(shè)置要存儲的段數(shù),比如下圖設(shè)置成了86段,代表示波器會記錄86段上圖那樣的有用信息。點擊開啟分段存儲。
最后,點擊Run/Stop,示波器開始分段記錄每次的有用信息。采集完86段后示波器會停止采集,我們可以選擇查看每段信號以及展開查看每段信號的細節(jié),如下圖展開觀察了第68段。
另外,分段存儲還可以用于捕獲異常信號。不同于單次觸發(fā)只能捕捉一次,分段存儲可以根據(jù)調(diào)節(jié)的存儲深度捕獲至多上萬次。比如我們要捕獲30個異常脈沖,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(類似單次觸發(fā)的操作),當(dāng)異常信號沒有到來的時候示波器處于等待狀態(tài),可以看到采集到的信號個數(shù)是0/30
當(dāng)異常信號脈沖到來的時候,示波器會觸發(fā)成功并記錄一次波形,直到30個這樣的脈沖記錄完后示波器就會停止記錄。我們可以單獨查看這30個脈沖信號,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算法重疊,便于快速找到記錄信號中的異常。