存储深度：买示波器要问存储深度多大？是标配么？

您也许会为采样率是4G还是5G而反复纠结,但却很少关注另一个参数“存储深度”。简单算一下,当存储深度只有4Mpts时,4G采样率只能维持1ms时间的波形。不知这是否可以满足您的需求?

如果您只看一小段波形(us级),不同示波器之间的区别更多在于用户体验、操作习惯和价格等因素,核心观测结果几乎没有区别。但如果您观察的波形时间较长(ms或者更长),小存储的示波器便无法胜任,因为从波形开始已经失真,后续的参数测量、协议解码、FFT分析等已经失去意义。

在我看来,示波器行业有两个误区:

1、用户足够关注采样率,不够关注存储。

很多人对于采样率是4G而不是5G耿耿于怀,却没有留意示波器最大的存储深度仅2．5Kpts。我经常开玩笑说,根据您当前测试的这些信号,您的示波器的采样率可能从来没有4G过。

2、厂家只标称最佳采样率,不标称存储深度,甚至不标称实时采样率。

所有示波器厂家都会在示波器PVC面板上印上采样率(如4GSa/s)。但标称采样率只是最佳采样率,并不是实时采样率。示波器只能在极短时间内保持最佳采样,但有些示波器甚至从界面上就去掉了实时采样率的显示,这确实会误导工程师认为采样率始终不变。

绝大多数示波器是不标称存储深度的,只标称最佳采样率而不标称实时采样率,如下图所示。

参数解释

示波器第一公式:存储深度=采样率X波形时间;类比电池公式:电池容量=用电速度X用电时间。

电池就那么大,想要用的时间长,用电速度必须降下来;同理,示波器存储深度就那么大,想要看长时间的波形,采样率也必须下降。

结论:对波形观测而言,只要带宽合适,最核心的参数便是实时采样率,而实时采样率直接由存储深度决定。

不同存储深度下的采样率和时间档位对应表

由下图可见,波形时间变长后,采样率飞速下降。我们使用不同存储的示波器测量相同的信号,可以看到如下结果:大存储下采样率仍在500MSa/s,波形细节清楚。

大存储深度下波形细节清楚

小存储示波器采样率已经下降至2M Sa/s,波形完全失真。

小存储深度下波形完全失真

大存储深度的核心价值

Q:大存储深度只是让长时间观测波形不失真么?

A:不止于此。

1、故障定位

对于特征明确的异常信号,几乎所有示波器都可以轻松触发。但是异常出现的频率是多少?是否有规律呢?离开大存储深度则很难找到答案。

举例:捕获224ms波形,发现脉宽最值与均值差别较大,则此信号存在脉宽偶发异常。

参数测量发现异常信号

通过波形搜索轻松定位出224ms波形中一共5处异常,周期性出现,周期约为50ms。

波形搜索定位出异常信号

如果存储深度不够,拉到这样的时间档位,波形早已全部失真,又怎么能定位故障呢?

2、通讯监控

协议解码是调试常用的功能,但是针对通讯异常而言,解码几帧信号无济于事,只有针对几秒甚至几十秒的通讯过程进行监控,才能逐步排查异常。

大存储下的通讯协议监控

如图所示,示波器记录了10．2s的CAN波形并全部解码生成事件表,我们可以将事件表导出,也可以使用上位机软件做DBC解析,将解码升华到协议层,大存储深度使解码功能产生了质变。

3、参数测量

大存储意味着更多的原始数据,因此参数测量的样本点也更多。当然这也对示波器提出了很高的要求,这里比较复杂,暂时不做详细介绍。但同为参数测量,基于512M点波形和基于1M点波形结果差别还是十分明显了。

大存储的实现难点

Q:示波器的大存储是不是换个存储器就行了么?

A:不是的。

数据量突然大了这么多,波形要重建、触发、解码、测量,同时还要保证大数据量下的流畅性,系统高负荷运作的散热问题…这些问题都是是大存储的核心难点。如果单纯加大存储,则会大幅降低使用体验。如果Autosetup需要等3s,参数测量等5s才有结果,这样的大存储用户一定不会接受。

不同品牌示波器大存储的区别

各个厂家越来越重视存储深度,陆续推出大存储的示波器,那么各个品牌的大存储有什么区别呢?

1、存储深度到底有多大?

各个厂家都推出了大存储示波器,但各家的实际存储不尽相同,有512M、140M、12．5M、10M……,这点在购买之前一定要问清楚。

2、大存储状态下,示波器运行是否流畅高效?

示波器的架构、系统能否支持其在大存储下的高效运行。假如增大存储之后需要牺牲示波器的流畅性和用户体验,那么一定要慎重考虑。最好提前找一台样机,开到最大存储测试一下,再决定是否选择。

3、有没有波形搜索等分析插件?

有了海量波形只是第一步,之后还要看是否有足够多的分析手段,如果只有大存储,但是没有搜索引擎和数据分析插件,无法进行数据的挖掘分析,大存储的意义也就不复存在了。

总结

整个示波器行业没有讲清楚的东西就是:

波形时间长了,采样率一定会下降。标称采样率只是最佳采样率,真实的采样率由存储深度和时间档位决定;

就1G以下带宽示波器而言,绝大多数示波器高采样只能停留在2ms以内,甚至1ms以内的波形。

而大存储示波器最核心的优势在于:

让示波器最佳采样率发挥的时间更长,不局限看一小段波形;

不是抓几个典型信号去管中窥豹,而且基于大数据去深入分析。

所以,购买示波器之前一定要多问一句:存储深度多大?是标配么?