有一位朋友復(fù)購了一臺(tái)示波器，但是他表示這臺(tái)新購的示波器有問題，原因是他測量一個(gè)同樣的信號(hào)和之前的示波器很不一樣，方波失真比較嚴(yán)重。如下圖所示是他用新購的示波器測量的信號(hào)，可以看到確實(shí)方波有點(diǎn)變成了梯形。
而他之前使用老的那臺(tái)示波器測出來的效果是這樣的，可以看到確實(shí)差別很大，那么真的是這臺(tái)復(fù)購的示波器有問題嗎？
我們注意觀察到，第一張圖中示波器的當(dāng)前采樣率是500KSa/s，而第二張圖示波器的當(dāng)前采樣率是500MSa/s，足足差了一千倍！雖然測量的信號(hào)是同一個(gè)信號(hào)，但是測量的條件顯然不同。
這個(gè)時(shí)候有人就要問了，同樣的示波器，采樣率怎么不一樣了？很多新人第一次選擇示波器的時(shí)候，往往只會(huì)關(guān)注示波器的帶寬和采樣率，很多示波器廠家也會(huì)把這兩項(xiàng)指標(biāo)放在最前面，這并沒有什么錯(cuò)誤，但是很多新手并不知道，示波器的采樣率并不是一個(gè)固定不變的值，它會(huì)隨著存儲(chǔ)深度大小的設(shè)置以及采集時(shí)間的變化而改變。我們之前的文章《不同采樣率對(duì)波形的影響-示波器實(shí)測案例分析》也以實(shí)際案例演示的方式說明了這一點(diǎn)。
存儲(chǔ)深度是一個(gè)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。進(jìn)入數(shù)字示波器的信號(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)。
存儲(chǔ)深度（memory depth）同時(shí)也叫記錄長度（record depth)，一般指標(biāo)寫作28Mpts，代表有二千八百萬個(gè)采樣點(diǎn)（pts=points)。存儲(chǔ)深度和采樣率以及波形記錄時(shí)長，滿足如下公式：采樣率 = 存儲(chǔ)深度 ÷ 波形記錄時(shí)長
由此可見，示波器要想保證長時(shí)基記錄下采樣率不減小，就必須有足夠的存儲(chǔ)深度。而采樣率也是保證信號(hào)不失真的重要指標(biāo)之一。那么，什么時(shí)候需要大的存儲(chǔ)深度呢？顯然是需要長時(shí)間記錄一段波形的時(shí)候，比如電源紋波和電源噪聲的測量、信號(hào)的FFT分析、擴(kuò)頻時(shí)鐘分析等，還有發(fā)現(xiàn)隨機(jī)或罕見的信號(hào)也可以用長時(shí)基的方式來解決。
那么，存儲(chǔ)深度是不是越大就越好呢？顯然不是，示波器的存儲(chǔ)深度選擇有一個(gè)自動(dòng)模式，在這個(gè)模式下示波器會(huì)保證采樣率足夠的前提下，盡量的選最小的存儲(chǔ)深度。比如當(dāng)示波器記錄140ms波形，采樣率要保證2GSa/s，那么存儲(chǔ)深度就必須是280M；但如果只記錄14ms的波形，那么28M存儲(chǔ)深度就可以滿足2GSa/s的采樣率了。這個(gè)時(shí)候，即使我們?cè)O(shè)置280M的存儲(chǔ)深度，采樣率也不會(huì)改變，因?yàn)槭静ㄆ鞯淖畲蟛蓸勇室彩枪潭ǖ摹Ｊ静ㄆ饔涗浀牟ㄐ吸c(diǎn)越多，那么運(yùn)算的壓力也就越大，這會(huì)影響示波器的性能，比較明顯的結(jié)果就是波形捕獲率的降低，存儲(chǔ)深度自動(dòng)模式會(huì)在存儲(chǔ)深度和運(yùn)行性能上找到一個(gè)平衡點(diǎn)，盡量保證波形不失真，又不影響示波器運(yùn)行性能。
因此當(dāng)我們選擇示波器的時(shí)候，還要觀察示波器在大存儲(chǔ)深度下的運(yùn)行性能，是否依然流暢，采集是否依然實(shí)時(shí)。筆者遇到過比較夸張的示波器，存儲(chǔ)深度調(diào)大以后，示波器采集一屏幕的波形要等待10幾分鐘甚至半小時(shí)，這顯然不是我們期待的結(jié)果。
當(dāng)然，示波器大存儲(chǔ)深度的好處，除了記錄長時(shí)間的波形以外，還可以配合分段存儲(chǔ)功能，在足夠的采樣率下捕獲多個(gè)波形事件，以便進(jìn)行有效的分析，幫助測試者捕獲偶發(fā)信號(hào)和更優(yōu)化地保存和顯示所需的數(shù)據(jù)。
當(dāng)我們測量一個(gè)信號(hào)的時(shí)候，可能有很大一部分是無用信息，我們根本不需要記錄。但是這段信息卻會(huì)占用存儲(chǔ)深度。分段存儲(chǔ)的功能就是幫助我們?nèi)コ恍枰吹牟ㄐ纹?，只保留我們需要看的波形片段，以此最大化的利用存?chǔ)深度，具體的操作可以參考我們之前的文章《數(shù)字示波器分段存儲(chǔ)功能的作用和用法》。