CN101261300A - 一种测量数字存储示波器存储深度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量数字存储示波器存储深度的方法，包括步骤：a.将被测数字存储示波器置于实时采样状态下最高采样率所对应的时基档位，触发方式设置为单次触发；b.输入一测试信号给被测数字存储示波器，单次触发采集结束后，根据屏幕上显示的时基和所有波形所占格数，依据公式：存储深度＝时基×波形所占格数×最高采样率，得到被测数字存储示波器的存储深度。本发明通过实时采样状态下最高采样率所对应的时基档位设置以及单次触发方式的设置，获得一段连续的波形记录，根据波形记录的时间长度、最高采样率得到存储深度，这样，用户就可以根据获取的数字存储示波器存储深度这一重要的技术指标，选择合适的数字存储示波器用于信号的测量。

Description

一种测量数字存储示波器存储深度的方法

技术领域

本发明涉及一种测量数字存储示波器有关技术指标的方法，具体来讲，涉及一种测量数字存储示波器存储深度的方法。

背景技术

数字存储示波器采用高速A/D转换器作前向数据采集，采用存储器存储采样点，采用微处理器作控制和数据处理，从而使数字存储示波器具有预触发、单次触发、长时间波形存储等模拟示波器所不具备的功能。

预触发允许用户观看触发信号到来之前的事件，这是因为数据，包括触发事件之前的采集数据被连续地储存到内存中，同时在数据量足够后停止采集。预触发是一个有价值的处理工具，如果故障间歇的发生，可以利用预触发来解决这样的问题，在故障事件发生时刻触发，记录故障事件到来之前和故障发生时的情况，以便查明导致故障的原因。用户可以根据触发点前所包含的可视信号长度来设置预触发深度。当预触发深度被设置为零时，示波器只显示触发点之后的信号波形。

在单次触发模式下，数字存储示波器等待触发，当满足触发条件时开始对输入信号采样，采样点数达到用户设置的长度后停止采样，数字存储示波器为STOP状态，并将波形显示在屏幕上，此时，数字存储示波器不再理会输入信号。用户可以通过水平移动旋钮来观察单次触发所采集的所有波形数据，或者在视窗模式下观察指定的某段波形的细节。需要进行再次捕获信号必须重新进行单次设置。单次触发模式多用于捕捉单次信号或者非周期信号波形，可以方便的捕捉毛刺或脉冲等非周期信号。

数字存储示波器允许用户选择单次采样点数，以便对一些操作中的细节进行优化。分析一个十分稳定的正弦信号，只需要500点的记录长度；但如果要解析一个复杂的数字数据流，则需要有一百万个点或更多点的存储，这里涉及到存储深度的概念。

所谓存储深度，就是在最高采样率下，数字存储示波器单次触发所能存储的最大采样点数。

存储深度是为捕获和显示单次信号过渡过程提供的重要指标，决定对单次信号的捕获和显示能力。

早期的数字存储示波器的存储深度不大，只有几K、几十K；现在已经发展到几百K、几M，甚至更大。

普通数字存储示波器有8位垂直分辨率，每次扫描有256个样品，需要256点的存储，即256个字节。如果提高分辨率，将水平轴扩大10倍，则相当2K字节。如果要记录10倍的上述波形，则要存储20K字节。因此，存储深度的大小很重要。

反过来，存储深度也影响到扫描速度，例如每扫迹只有50K点的存储器，记录100μs数据，则取样间距是2ns，此时取样率相当500MS/s，以取样率等于4倍带宽计算，实时带宽等于125MHz。显然，如果需要提高取样率至1GS/s，则记录100μs的数据，需要100K点的存储深度。

随着数字存储示波器带宽的增加，仪器的采样率也必须成比例增长，并且当采样率增加时，一个已知持续时间记录所包含的采样点数也会成比例增加，例如，要捕捉一个15GHz信号，必须至少达到40GS/s采样速度。一个20ms的记录就会至少包含800M个采样，因此存储深度随着带宽和采样率的提高而备受关注。

将所要捕捉的时间长度除以精确重现信号所需的采样速率，可以计算出所要求的存储深度。

例如要用一个具有20G(Sa/s)采样率的数字存储示波器捕获一个2.5G的信号，捕捉时间为50微秒，则需要1M存储深度的数字存储示波器。

用户可以根据需要来选购不同存储深度的数字存储示波器，通常存储深度指标会在出厂时由示波器厂家进行标定，但如果能通过试验简单有效的测出存储深度来验证厂家的标称值将会很有意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量数字存储示波器存储深度的方法，以获取数字存储示波器存储深度这一重要的技术指标，满足用户信号测量的需要。

为实现上述发明目的，本发明的测量数字存储示波器存储深度的方法，包括以下步骤：

a、将被测数字存储示波器置于实时采样状态下最高采样率所对应的时基档位，触发方式设置为单次触发；

b、输入一测试信号给被测数字存储示波器，单次触发采集结束后，根据屏幕上显示的时基和所有波形所占格数，依据公式：

存储深度＝时基×波形所占格数×最高采样率

得到被测数字存储示波器的存储深度。

本发明通过对数字存储示波器在实时采样状态下最高采样率所对应的时基档位设置以及单次触发方式的设置，获得输入测试信号一段连续的波形记录，根据获得的测试信号波形记录的时间长度，即时基×波形所占格数，以及最高采样率，得到被测数字存储示波器的存储深度，这样，用户就可以根据获取的数字存储示波器存储深度这一重要的技术指标，选择合适的数字存储示波器用于信号的测量。

附图说明

图1是数字存储示波器存储原理图；

图2是本发明一种具体实施方式输入的测试信号波形图；

图3是图2所示具体实施方式下的标称值与实际存储深度无误差，被测数字存储示波器测得的波形图；

图4是图2所示具体实施方式下的标称值比实际存储深度大，被测数字存储示波器测得的波形图；

图5是图2所示具体实施方式下的标称值与实际存储深度小，被测数字存储示波器测得的波形图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明优选具体实施方式进行描述。需要提醒注意的是，在以下的描述中，当采用的已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主题内容时，这些描述在这儿将被忽略。

图1是数字存储示波器存储原理图。图中，数字存储示波器的存储由两方面完成：

(1)、触发信号和预触发深度的设定确定了数字存储示波器存储的起点t₁；

(2)、数字存储示波器的存储深度决定了数据存储的终点t₃。

因此，只要已知预触发时间T₁并计算出触发点t₂和终点t₃之间的时间间隔T₂，就能得到示波器的存储深度：

存储深度＝(预触发时间+触发点到采样数据终点的时间间隔)×最高采样率                                                    公式①

预触发时间可由用户在可调范围内自由设定，而触发点到采样数据终点的时间间隔可以通过数字存储示波器的单次触发操作得到。当预触发深度设置为零时，存储深度的计算公式可以简化为：

存储深度＝触发点到采样数据终点的时间间隔×最高采样率  公式②

本发明将数字存储示波器设置在实时采样状态下最高采样率所对应的时基档位设置以及单次触发方式，获得输入测试信号一段连续的波形记录，根据获得的测试信号波形记录的长度即波形所占格数以及时基，计算出波形记录的时间长度，即有预触发时，为预触发时间加上触发点到采样数据终点的时间间隔，无预触发或预触发深度设置为零时，为触发点到采样数据终点的时间间隔。这样，我们就可以根据屏幕上显示的时基和所有波形所占格数计算出波形记录的时间长度，在已知最高采样率的前提下就得到被测数字存储示波器的存储深度，即：

存储深度＝时基×波形所占格数×最高采样率              公式③

图2是本发明一种具体实施方式输入的测试信号波形图。为了使测试结果更直观，在本实施例中，作为被测数字存储示波器的输入信号为单调递减函数的锯齿波，锯齿波周期T由下列公式计算得到，对锯齿波的幅度无特殊要求。

此外，在本实施例中，被测数字存储示波器还进行以下设置：预触发深度设置为零，触发信号为示波器输入的锯齿波信号，触发方式为边沿触发，耦合方式为交流耦合；将基线调整到数字存储示波器屏幕的中间位置。

当被测数字存储示波器检测到输入锯齿波信号的上升沿时开始采样数据，即触发后采集的第一个点就是锯齿波周期中幅值最大的点，也就是被测数字存储示波器屏幕上显示的第一个点就是锯齿波周期中幅值最大的点。

在本实施例中，如果数字存储示波器存储深度的标称值与实际存储深度无误差，则单次采样后，如图3所示，数字存储示波器显示数据波形只有一个周期且最后一点的电压值为零。

如果数字存储示波器实际存储深度比标称值小，则如图4所示，数字存储示波器采集的数据波形少于一个周期，即波形最后一点的电压值大于零。

如果数字存储示波器实际存储深度比标称值大，则如图5所示，则单次采集的锯齿波波形将大于一个周期。

不论是数字存储示波器实际存储深度是大于、小于或等于标称值，通过计算整个波形所占格数，就可根据公式③得到被测数字存储示波器的实际存储深度。

例如对标称值为10k存储深度的示波器进行验证，已知被测示波器的最高实时采样率为1GHz，最高采样率下对应的时基为1us/格。则锯齿波周期＝10k/1GHz＝10us，水平时基设置为1us/格。单次触发结束后，通过水平旋钮移动波形，测得波形显示少于一个周期，最后一个点的电压值大于零，并得到整个采集波形共占9.8格。根据公式③可得：存储深度＝1us/格×9.8格×1GHz＝9.8k

存储深度＝1us/格×9.8格×1GHz＝9.8k

显然，实际存储深度比标称值小。

在本实施例中，通过输入周期为标称值除以最高采样率的单调递减函数的锯齿波信号以及被测数字存储示波器进一步的设置：预触发深度设置为零，触发信号为示波器输入的锯齿波信号，触发方式为边沿触发，耦合方式为交流耦合，将基线调整到数字存储示波器屏幕的中间位置，我们可以根据测得的波形，直观地得知被测数字存储示波器存储深度标称值与实际存储深度的关系。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，但应当清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1、一种测量数字存储示波器存储深度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将被测数字存储示波器置于实时采样状态下最高采样率所对应的时基档位，触发方式设置为单次触发；

b、输入一测试信号给被测数字存储示波器，单次触发采集结束后，根据屏幕上显示的时基和所有波形所占格数，依据公式：

存储深度＝时基×波形所占格数×最高采样率

得到被测数字存储示波器的存储深度。

2、根据权利要求1所述的测量数字存储示波器存储深度的方法，其特征在于，所述的输入信号为单调递减函数的锯齿波，锯齿波周期由下列公式计算得到：

所述的被测数字存储示波器还进行以下设置：预触发深度设置为零，触发信号为示波器输入的锯齿波信号，触发方式为边沿触发，耦合方式为交流耦合，基线调整到数字存储示波器屏幕的中间位置。

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