带 宽、采样率和存储深度是数字示波器的三大要害目标。相关于工程师们对示波器带宽的了解和注重，采样率和存储深度往往在示波器的选型、评价和测验中为咱们所 忽视。这篇文章的意图是经过简略介绍采样率和存储深度的相关理论结合常见的运用协助工程师更好的了解采样率和存储深度这两个目标的重要特征及对实践测验的 影响，一起有助于咱们把握挑选示波器的权衡办法，建立正确的运用示波器的观念。
在开端了解采样和存储的相关概念前，咱们先回忆一下数字存储示波器的作业原理。
输入的电压信号经耦合电路后送至前端扩大器，前端扩大器将信号扩大，以进步示波器的灵敏度和动态规模。扩大器输出的信号由取样/坚持电路进行取样，并由A/D转化器数字化，经过A/D转化后，信号变成了数字方法存入存储器中，微处理器对存储器中的数字化信号波形进行相应的处理，并显现在显现屏上。这便是数字存储示波器的作业进程。
采样、采样速率
咱们知道，计算机只能处理离散的数字信号。在模仿电压信号进入示波器后面对的首要问题便是接连信号的数字化（模/数转化）问题。一般把从接连信号到离散信号的进程叫采样（sampling）。 接连信号有必要经过采样和量化才干被计算机处理，因而，采样是数字示波器作波形运算和剖析的根底。经过丈量等时刻距离波形的电压幅值，并把该电压转化为用八 位二进制代码表明的数字信息，这便是数字存储示波器的采样。采样电压之间的时刻距离越小，那么重建出来的波形就越挨近原始信号。采样率（sampling rate）便是采样时刻距离。比方，假如示波器的采样率是每秒10G次（10GSa/s），则意味着每100ps进行一次采样。
图2 示波器的采样
依据Nyquist采样定理，当对一个最高频率为f的带限信号进行采样时，采样频率SF有必要大于f的两倍以上才干确保从采样值彻底重构本来的信号。这儿，f称为Nyquist频率，2 f为Nyquist采样率。关于正弦波，每个周期至少需求两次以上的采样才干确保数字化后的脉冲序列能较为精确的复原原始波形。假如采样率低于Nyquist采样率则会导致混叠（Aliasing）现象。
图3 采样率SF<2 f，混叠失真
图4和图5显现的波形看上去十分类似，可是频率丈量的成果却相差很大，终究哪一个是正确的？仔细观察咱们会发现图4中触发方位和触发电平没有对应起来，并且采样率只要250MS/s，图5中运用了20GS/s的采样率，能够确认，图4显现的波形欺骗了咱们，这便是一例采样率过低导致的混叠（Aliasing）给咱们形成的假象。
因而在实践丈量中，关于较高频的信号，工程师的眼睛应该时刻盯着示波器的采样率，避免混叠的危险。咱们主张工程师在开端丈量前先固定示波器的采样率，这样就避免了欠采样。力科示波器的时基（Time Base）菜单里供给了这个选项，能够便利的设置。
由Nyquist定理咱们知道关于最大采样率为10GS/s的示波器，能够测到的最高频率为5GHz，即采样率的一半，这便是示波器的数字带宽，而这个带宽是DSO的上限频率，实践带宽是不或许到达这个值的，数字带宽是从理论上推导出来的，是DSO带宽的理论值。与咱们常常说到的示波器带宽（模仿带宽）是彻底不同的两个概念。
那么在实践的数字存储示波器，对特定的带宽，采样率究竟选取多大？一般还与示波器所选用的采样形式有关。
采样形式
当信号进入DSO后，一切的输入信号在对其进行A/D转化前都需求采样，采样技能大体上分为两类：实时形式和等效时刻形式。
实时采样（real-time sampling）形式用来捕获非重复性或单次信号，运用固定的时刻距离进行采样。触发一次后，示波器对电压进行接连采样，然后依据采样点重建信号波形。
等效时刻采样（equivalent-time sampling），是对周期性波形在不同的周期中进行采样，然后将采样点拼接起来重建波形，为了得到足够多的采样点，需求屡次触发。等效时刻采样又包含次序采样和随机重复采样两种。运用等效时刻采样形式有必要满意两个前提条件：1.波形有必要是重复的；2.有必要能安稳触发。
实时采样形式下示波器的带宽取决于A/D转化器的最高采样速率和所选用的内插算法。即示波器的实时带宽与DSO选用的A/D和内插算法有关。
这儿又说到一个实时带宽的概念，实时带宽也称为有用存储带宽，是数字存储示波器选用实时采样方法时所具有的带宽。这么多带宽的概念或许现已看得咱们要抓狂了，在此总结一下：DSO的带宽分为模仿带宽和存储带宽。一般咱们常说的带宽都是指示波器的模仿带宽，即一般在示波器面板上标称的带宽。而存储带宽也便是依据Nyquist定理计算出来的理论上的数字带宽，这仅仅个理论值。
一般咱们用有用存储带宽（BWa）来表征DSO的实践带宽,其界说为：BWa=最高采样速率 / k，最高采样速率关于单次信号来说指其最高实时采样速率，即A/D转化器的最高速率；关于重复信号来说指最高等效采样速率。K称为带宽因子，取决于DSO选用的内插算法。DSO选用的内插算法一般有线性（linear）插值和正弦（sinx/x）插值两种。K在用线性插值时约为10，用正弦内插约为2.5，而k=2.5只适于重现正弦波，关于脉冲波，一般取k=4,此刻，具有1GS/s采样率的DSO的有用存储带宽为250MHz。
图6 不同插值方法的波形显现
内插与最高采样率之间的理论联系并非本文评论的要点。咱们只须了解以下定论：在运用正弦插值法时，为了精确再显信号，示波器的采样速率至少需为信号最高频率成分的2.5倍。运用线性插值法时，示波器的采样速率应至少是信号最高频率成分的10倍。这也解说了示波器用于实时采样时，为什么最大采样率一般是其额外模仿带宽的四倍或以上。
