示波器的采样率及存储深度

红灯记

示波器都具有一定的带宽、采样率和存储深度，正确的选择具有合适的带宽、采样率和存储深度的示波器，才能保证波形测量的准确性。

例如下面的这一款采样率2.5 GS/s 、带宽500MHz示波器。

记录长度：62.5MPoints

采样率：1.25GS/s，单通道。

带宽：500MHz

1、采样率S

采样率是示波器内部的ADC每秒采样的点数，其倒数1/S就是二次采样的时间间隔。为了避免信号的混叠，信号频率必须小于1/2采样频率，也就是采样率应该大于波形频率的2倍，示波器一般采样率是带宽的5倍，比如500M带宽的示波器，使用2.5G采样率。

2、存储深度

如果设定了示波器的时基，也就是示波器横坐标每大格的时间，满屏格数为10，那么满屏时间TFull= 格数*时基，若时基为1ms/格，满屏时间就是10ms。

满屏时间是示波器抓取波形的总时间，也就是时域波形所记载的时间长度。示波器的存储深度为：

H=TFull*S

通常示波器觉有最大存储深度，如果记录波形长度达到最大存储深度，随着TFull增加、也就是存储波形的时间增加，示波器的采样率S会自动下降，采样率降低，所得到波形就有可能失真。

图1：时基10ms/格，采样率62.5MS/s，存储深度6.25M


图2：时基1ms/格，采样率625MS/s，存储深度6.25M



图3：时基500us/格，采样率1.25GS/s，存储深度6.25M

由图1、图2和图3，时基为500us/格，使用系统的采样率1.25GS/s；时基大于500us/格，随着时基增大，采样率减小，采样率和满屏时间的乘积保持不变，为系统最大的存储深度。

由图4和图5，时基为200us/格，系统将使用插入采样率，随着时基的减小，插入采样率不断增大。时基降到为5us/格时，插入采样率达到最大值125GS/s，存储深度保持不变。

图4：时基200us/格，插入采样率3.125GS/s，存储深度6.25M


图5：时基5us/格，插入采样率125GS/s，存储深度6.25M


由图6和图7到图10，时基减小到2us/格，然后继续减小时，插入采样率不再变化，保持最大的插入采样率125GS/s，但存储深度不断减小，存储深度依然满足上述公式


图6：时基2us/格，插入采样率125GS/s，存储深度2.5M



图7：时基1us/格，插入采样率125GS/s，存储深度1.25M



图8：时基500ns/格，插入采样率125GS/s，存储深度625K



图9：时基50ns/格，插入采样率125GS/s，存储深度62.5K

图10、图11和图12，可以看到：随着时基最大，采样率下降，采样点间隔明显变大，对于变化速度非常快的高频信号的上升、下降沿，要想测量到更真实的信号，必须保证合适的采样率

图10：时基1ms/格展开波形



图11：时基500us/格展开波形



图12：时基50us/格展开波形
时域的波形同样可以在频域进行傅里叶变化，1/TFull：频域内，频带的最小步长，也就是最小频率间隔，对于方波，一阶到二阶滚降的转折点频率为：max(1/3.14*Tr，1/3.14*Tf)，Tr、Tf为上升沿和下降沿时间。



———《电子工程专辑》刘松