重视深存储示波器刷新率目标，精确捕捉偶发随机事情

在决议购买新数字存储示波器(DSO)时，一般人们重视的目标包括带宽、采样率、存储深度和通道数，但是有一项功用却常常被疏忽掉，这便是示波器的显现/数字改写率。本文将评论改写率对数字示波器运用的影响，并介绍挑选改写率时应留意的问题。

改写率之所以需求侧重考虑有两个理由，榜首，示波器的数字改写率对仪器的可用性影响很大；第二，收集/波形改写率会影响捕获偶发反常工作和毛刺的核算概率。

改写率对示波器可用性的影响

数字存储示波器于上世纪80年代初次投放市场，与模仿示波器比较其最大的缺陷是呼应功用欠好。其时常见的数字示波器收集改写率只要每秒一两个波形，存储器的深度也只要1,000个点。呼应性欠好使这种示波器用起来十分困难，工程师和技能人员用示波器对电子体系进行调试时，常常是将示波器用作一个“阅读”东西，一边调查示波器显现屏上的波形，一边很快地改换设置状况，如每刻度的电压值、时基等等，假如设置改换时显现屏上的改写改变很慢，则不只令人感到心烦并且还会拖慢整个调试的进程。

跟着数字示波技能的开展，大大都示波器厂商都以不到10万个点的存储深度处理了示波器呼应性问题。凭经历来看，假如示波器对一个新的收集可以到达至少每秒 20次显现改写率，那么其呼应速度就可以令人感到满足了。应该供认，这个目标比起一般模仿示波器每秒几十万次的扫描速率来仍是低得多，但对人的眼和手来说，每秒20次数字改写率足以使数字存储示波器具有“动态”的感觉。

不幸的是，跟着对更深存储才干(>1MB)数字存储示波器需求的增大，许多示波器由于数字波形记载的处理时刻问题使得呼应功用依然很差。为此许多深存储示波器的缺省工作办法是选用浅存储办法(一般少于5万个点)，在浅存储办法下，示波器呼应满足活络，假如在特定场合用户需求深度存储，他们可以到时候挑选较深的存储办法，但有必要对示波器未能呼应的部分做出处理。有些存储深度极大的示波器每次屏幕改写长达8到10秒，许多用户对此是不能承受的。

为了处理深存储条件下的改写速率问题，有些示波器厂商选用一种特别的快速收集运转办法。在这种办法下，示波器可以每秒捕获多达几十万个波形记载。问题处理了吗？也是也不是。快速收集的确处理了改写率问题，使示波器可用性大为进步，但是如上所述，快速收集是一种特别的运转办法，它在其它当地做了一些比较大的折衷。在这种工作办法下，最大采样率和存储深度都限制在示波器最大目标值以内，此外，对长波形的扩大、主动丈量和数学核算等功用也都在禁用之列，所以这仅仅一种特别运转办法。

安捷伦科技的示波器选用MegaZoom技能来处理深存储的呼应性问题。运用MegaZoom深存储器，即使处理很深的波形记载，数字改写率也可以超越每秒几万个波形。MegaZoom绝非特别示波器运转办法，而是规范运转办法，用户可以充沛拜访存储记载，并运用示波器的扩大功用。在最大收集改写率下，示波器的呼应性使人更逼真地得到“动态”的感觉。

尽管快速收集办法每秒捕获几十万个波形依然优于MegaZoom的每秒几万个波形，但考虑到可用性问题哪一个更好则并不必定。一切数字存储示波器所用的光栅扫描阴极射线管，其显现改写速率都在30到60Hz之间，添加波形捕获速率使之超越示波器的显现改写速率并不能改进示波器可用性。约束示波器可用性的要素许多，显现改写仅仅其间之一。快速收集约束了许多功用(包括扩大才干、丈量和波形数学核算)的运用，这些也都是考虑可用性的其它要素。归根到底，点评示波器可用性的仅有办法是亲身去试一试。

改写率对捕获偶发反常工作的影响

在捕获偶发工作时，数字改写率对捕获反常现象和瞬态搅扰的或许性具有极大影响。用户凭直觉或许以为，选用快速收集技能的数字存储示波器每秒可以完结几十万次波形改写，而选用MegaZoom技能的数字存储示波器每秒只能捕获几万个波形，前者必定优于后者，但是工作并非如此简略。首要，影响示波器数字改写率的要素有许多，并且声称每秒几十万个波形的目标很或许只适用于很窄的条件规模内。例如示波器每秒辨认几十万个波形的快速收集功用只适用于最快扫描速度档 (每刻度40ns或许更快)，并且不能打破采样率(最大每秒1.25G个采样)和存储深度(最大1MB)的约束。此外，数字改写率的一个关键是输入信号触发率，假如输入信号触发率低于示波器最大数字改写率，则后者将遭到前者的约束。

为便于评论，暂时假定输入触发率不会约束数字改写率，那么每秒最大波形数目标是否可以很好地反映示波器捕获偶发工作的才干呢？假如一切的条件都刚好适宜，或许是这样的。每秒数字化波形数很好地反映了示波器的闲暇时刻特性，闲暇时刻是指两次信号收集之间的时刻段，在此期间内示波器处理数字化信息并预备重新启动下一次收集进程(图1)。

缩短闲暇时刻可以进步闲暇时刻内或许产生工作的捕获概率，但假如缩小闲暇时刻是以献身收集时刻内的数字化功用为价值，那么与闲暇时刻较长的示波器比较其捕获偶发工作的整体概率或许会更低。在具有快速收集功用的示波器上采纳下降采样率和存储深度的办法的确能改进闲暇时刻特性，但却会下降收集时刻内捕获窄脉冲的概率。而偶发工作是彻底随机的，它或许在任何时刻产生。

大大都情况下，衡量目标比较好的办法是指定一个较长时刻段内数字化点数(如每秒数字化点数)。在评论为什么这是比较好的办法之前，应该提示咱们每秒数字化点数与采样率是不同的，采样率总是以每秒采样数来核算，它标明的仅仅是收集时刻内的数字化速率，在示波器闲暇时刻内，采样率永远为0。指定一秒(或更长时刻)数字化总点数表明了较长时刻段内收集的点数，其间既包括收集时刻也包括闲暇时刻数字化点数，其实也可将其幻想为较长时刻段内的均匀数字化速率，这段时刻包括了收集时刻(最大采样率)和闲暇时刻(0采样率)。

指定每个时刻段的数字化点数之后，用户就可以对捕获偶发工作(不管产生在收集时刻内仍是闲暇时刻内)的核算概率有一个更精确的概念。不幸的是大都示波器制造商的材料和手册中还没有遍及选用这个目标，之所以如此是由于有太多的变量需求考虑，如扫描速度、通道数、存储深度等等。为了对快速收集办法和 MegaZoom技能进行比较，咱们给出四种500MHz到1GHz的示波器比照曲线图，其间有两种快速收集示波器和两种MegaZoom示波器。图中显现的数据是在挨近最优运转条件(单通道运转、实时采样、禁用主动丈量与数学核算功用)和较大规模扫描速度设置情况下收集到的(图2)。这次比较只考虑“屏上可见”的数字化点，比方说当示波器以很快的时基显现波形时，实践上在屏外也会有许大都字化点，但由于这个剖析仅仅企图阐明实践可见的偶发工作概率，故屏外数据点没有用途，在剖析中不予考虑。

从图2可以看出，不管快速收集示波器仍是MegaZoom示波器都不能在一切条件下都更胜一筹。影响每秒数字化点数的首要变量是示波器时基设置，当扫描速度设定在每刻度2μs或更快时，快速收集示波器因其闲暇时刻短而要好一些，但有必要留意的是快速收集示波器对采样率是有约束的。即使其每秒数字化点数在较快扫描速率下或许高于MegaZoom示波器，但假如采样率低到不能捕获偶发工作，那么每秒数字化点数或许也没有含义。

当扫描速度设定在每刻度5μs或更慢时，MegaZoom示波器体现更好，由于它在收集时刻内的采样率和存储深度都更大(在收集时刻内可收集到更多的波形信息)。所以终究哪一种示波器更有利于捕获偶发工作要视情况而定。下面来看两个捕获偶发工作的比如。

假如要企图捕获高速锁存器输出端的亚稳态，快速收集示波器或许做得更好，这种情况下一般要将示波器的时基设定在比较快的扫描速度上才干看到亚稳态概况(图 3)。但是即使锁存器输出信号也或许体现出高速特性，如快速上升时刻，其实践交流速率或许比快速收集示波器标定的最大数字化改写率低得多，这就约束了触发速率，而触发速率是确认数字化率的主要要素。所以示波器的闲暇时刻或许并不取决于最小重新启动时刻和处理时刻，而仅仅由输入信号的触发速率所决议。在抱负条件(不限制触发速率和采样率)下，快速收集示波器的作用要好，但在大都实践条件下，MegaZoom示波器或许会因其较高采样率和较深的存储才干而更佳。

假如要捕获一个长的串行数据流中某个不小心呈现的传输位或包(图4)，MegaZoom示波器在捕获偶发工作方面要好一些。为捕获此类工作，或许要将示波器时基设定在每刻度2μs或许更慢，MegaZoom示波器在这样的条件下可以以较高采样率和存储深度取得比快速收集示波器更多的信息。这再次阐明，孰是孰非取决于特定的运用。

最终还要着重的是应考虑所谓的“特别办法”与“规范运转办法”。如上所述，一些示波器的快速收集办法是一种特别运转办法，只要在有特定需求时才会运用这种运转办法。关于MegaZoom示波器来说，MegaZoom办法是一般缺省运转办法，无须进入特别运转办法，改写速率以及深存储才干都是最优化的，并且它也不会献身数字化功用、主动丈量功用和后收集扩大剖析等功用。