在現(xiàn)代電子測(cè)試與測(cè)量領(lǐng)域，數(shù)字示波器已成為工程師不可或缺的工具之一。它不僅能夠捕捉和分析復(fù)雜的電子信號(hào)，還能夠提供更深入的數(shù)據(jù)分析，幫助工程師優(yōu)化設(shè)計(jì)和提高產(chǎn)品性能。在這一過程中，存儲(chǔ)深度(memory depth)扮演著至關(guān)重要的角色。本文將深入探討存儲(chǔ)深度的概念、它與采樣率和波形記錄時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系，以及如何使用麥科信(Micsig)的示波器通過分段存儲(chǔ)技術(shù)提高存儲(chǔ)深度的利用率，確保信號(hào)的完整性和準(zhǔn)確性。

存儲(chǔ)深度(memory depth)同時(shí)也叫記錄長(zhǎng)度(record depth)，一般指標(biāo)寫作比如360Mpts，代表有三億六千萬個(gè)采樣點(diǎn)(pts=points)。存儲(chǔ)深度是數(shù)字示波器才有的概念，模擬示波器是不存在這個(gè)參數(shù)的。被測(cè)信號(hào)經(jīng)過前端放大器，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，通過觸發(fā)系統(tǒng)將采集到的信號(hào)存入存儲(chǔ)器中，最后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示在屏幕上。這個(gè)過程中存儲(chǔ)器的容量就是表現(xiàn)數(shù)字示波器存儲(chǔ)深度大小的物理介質(zhì)。

一個(gè)高存儲(chǔ)深度的示波器能夠在不降低采樣率的情況下，長(zhǎng)時(shí)間記錄波形，這對(duì)于分析復(fù)雜的信號(hào)模式至關(guān)重要。然而，存儲(chǔ)深度并非孤立存在，它與采樣率和波形記錄時(shí)長(zhǎng)緊密相關(guān)，三者之間的關(guān)系可以通過簡(jiǎn)單的公式來表達(dá)：采樣率 = 存儲(chǔ)深度 ÷ 波形記錄時(shí)長(zhǎng)。這意味著，為了在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持高采樣率，示波器必須具備足夠的存儲(chǔ)深度。

I2C總線實(shí)測(cè)演示

上圖是麥科信(Micsig)12位高分辨率示波器MHO3-5004測(cè)量的一個(gè)I2C總線信號(hào)，展開波形可以看到信號(hào)是一個(gè)一個(gè)的脈沖。

我們將示波器的時(shí)基改為2秒，一屏幕是12格，相當(dāng)于記錄24秒的波形。示波器的存儲(chǔ)深度是360Mpts，此時(shí)的采樣率是15MSa/s(下圖左側(cè)圖)。采集完后展開，可以看到信號(hào)依然是方波。

我們將時(shí)基改為10ms，將存儲(chǔ)深度改為36kpts，此時(shí)的采樣率是300kSa/s(上圖右側(cè)圖)。我們暫停展開觀察波形，可以看到原來的方波已經(jīng)完全失真。原因就是存儲(chǔ)深度的降低，導(dǎo)致了采樣率的降低。因此，擁有大存儲(chǔ)深度的示波器，可以保證我們即使長(zhǎng)時(shí)間記錄信號(hào)，信號(hào)依然不會(huì)失真。

那除此以外，有沒有別的辦法可以保證信號(hào)不失真，又能記錄比較長(zhǎng)的一段信號(hào)呢?

分段存儲(chǔ)提高存儲(chǔ)深度利用率

我們還是來看這個(gè)I2C總線信號(hào)，注意到實(shí)際信號(hào)有很大一部分時(shí)間采集的其實(shí)都是無用信息。我們真正需要看的信號(hào)只是整個(gè)周期的一小段。那么我們是不是可以讓麥科信(Micsig)示波器只記錄有用信息的那一段，無用信息的那段就不記錄，這樣不就可以節(jié)省大量的存儲(chǔ)深度，從而緩解甚至解決信號(hào)失真的問題了嗎?而這個(gè)功能，其實(shí)就是分段存儲(chǔ)。

從上圖注意到當(dāng)前時(shí)基下，我們一共需要觀察7段信號(hào)。我們不改變存儲(chǔ)深度，直接打開采樣設(shè)置，選擇分段存儲(chǔ)，將段數(shù)設(shè)為7。然后調(diào)整時(shí)基，將示波器的畫面調(diào)整到需要觀察的信號(hào)，打開分段存儲(chǔ)，點(diǎn)擊單次觸發(fā)，示波器就會(huì)將剛才那7段信號(hào)分成一段一段地抓取出來。

可以看到，同樣的存儲(chǔ)深度條件下，使用分段存儲(chǔ)后原來信號(hào)失真的問題都不復(fù)存在了。

分段存儲(chǔ)可用作多次單次觸發(fā)

分段存儲(chǔ)除了可以提高存儲(chǔ)深度利用率外，還可以當(dāng)做多次單次觸發(fā)來使用。比如一個(gè)偶發(fā)脈沖信號(hào)，要想捕獲多個(gè)它，我們可以將時(shí)基打大，進(jìn)入滾屏，然后再將捕獲到的信號(hào)展開觀察即可，但是這樣同樣也會(huì)記錄很長(zhǎng)一段的無用信號(hào)。

如果使用麥科信(Micsig)12位高分辨率示波器MHO3-5004的分段存儲(chǔ)功能就不存在這個(gè)問題，假設(shè)我們要捕獲15段這樣的信號(hào)，只需要在分段存儲(chǔ)處設(shè)置段數(shù)15，設(shè)置好相應(yīng)的觸發(fā)方式后，點(diǎn)擊單次觸發(fā)即可。示波器這邊可以看到總的需要采集的段數(shù)，以及已經(jīng)采集的段數(shù)。采集完后，示波器會(huì)停止，并可展示每段信號(hào)的樣子，對(duì)于捕獲多次的偶發(fā)信號(hào)，非常有用。

總結(jié)

示波器高存儲(chǔ)深度的顯著優(yōu)勢(shì)，就是可以幫助我們長(zhǎng)時(shí)間記錄波形依然保有足夠的采樣率，從而保證信號(hào)不失真。而分段存儲(chǔ)這個(gè)功能，更是提高的存儲(chǔ)深度的利用率，同時(shí)可以當(dāng)做多次的單次觸發(fā)來使用，非常的方便。同時(shí)麥科信(Micsig)多款示波器都擁有分段存儲(chǔ)功能，包括平板示波器TO2004、TO3004、ETO系列、MDO系列以及高分辨率示波器MHO3和MHO6系列。

審核編輯 黃宇