tokenpocket钱包最新版本|示波器采样率

作者: tokenpocket钱包最新版本
2024-03-08 19:46:19

详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽 - 知乎

详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽 - 知乎切换模式写文章登录/注册详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽rdlk 2021-12-16 15:44:27 1.采样率示波器在测量信号时，需要这样，一个一个点的对波形进行采样，显然，这样的采样点越多，所测到的波形，就越接近最真实的波形。如果采样的点数过少，波形就会失真。如一台示波器标注的采样率是：1GSa/s。sa就是sample ，样本，样品意思。1G = 1000MB = 1000 000KB = 1000 000 000字节。即，每秒可进行10亿次采样。一次采集一个字节。注意，这只是示波器标注的最高采样率。它在实际使用时的采样率还受限于另外一个参数：存储深度。2.存储深度示波器在工作时，是在截取一段一段的波形，然后放在显示屏上给我们看的。需要将采集到的波形，存储到内存区，方便计算和处理。这块内存区的容量就是存储深度。这块内存区的容量是有限的而且是一个固定值。例如，一台示波器的存储深度是2.5k。即，意味着，这台示波器的内存区域可以存放2500个采样点的数据。用存储深度除以采样率2.5k/1GSa/s = 2.5us,这就说明，这台示波器，只有2.5us的采样时间。显然，2.5us长度的波形，在很多情况下，并不能满足我们的测量要求。所以为了能够采集到更长时间的波形，示波器会主动降低自己的采样率。看示波器的屏幕的每一格占多少时间，然后计算屏幕上所有，格子的总时间，就可以知道，示波器此时的采样时间。若增大示波器的存储深度，那么示波器需要处理的数据也就会增加，此时若是示波器处理数据的速度慢，那么示波器就会变得非常卡。3.带宽（1）何为带宽示波器的带宽，很大程度决定了示波器的价格。示波器和示波器的探头，可以简单的看成是一个RC低通滤波器。低频正弦信号，可以很轻松的进入到示波器内部的采样芯片。高频正弦信号则会受到衰减。由RC低通滤波器频率和幅值的关系可知当频率高到某一特定的值时，幅值将衰减为原来的0.707倍。这个特定的频率就是示波器的带宽。例如，一个示波器的带宽为100Mhz。如果输入一个f = 100Mhz,幅值为1v的正弦信号，那么示波器显示出来的波形，就只有0.707v了。（2）五倍法则即，示波器的带宽应该是被测正弦报信号的频率的5倍，最合适。此时，信号的衰减，小到可以忽略。那么100M带宽的示波器，测量20M以下的正弦波时，衰减可以忽略。（3）傅里叶变换由傅里叶变换可知，任何信号波形，都是由正弦波信号有限次或者无限次组合得来的。（万波皆可正弦波）这是一个1Hz的正弦波给它叠加一个3Hz的正弦波再给它叠加一个5Hz的正弦波叠加1000次后变成了矩形波————————————————编辑于 2022-07-24 18:00示波器赞同 1509 条评论分享喜欢收藏申请

示波器的采样率概念详解 - 知乎

示波器的采样率概念详解 - 知乎首发于示波器切换模式写文章登录/注册示波器的采样率概念详解麦科信科技平板示波器开创者，光隔离探头创新者！想象一下一张照片要怎么样才能清晰？当然是像素点越多，照片包含的原始信息就越接近真实，自然看起来也就越清晰。我们从示波器上看到的波形其实也可以理解成一张照片，那么这张照片包含的点越多，自然也就越接近真实的样子。示波器的存储深度就是表达了示波器最多能存储多少个数据点。比如28Mpts的存储深度，说明示波器最多可以存储两千八百万个采样点。对于拍摄一张静止的照片，照相机拍照时间的快慢关系并不大，因为结果并不会改变。但是由于信号是不断变化的，因此对示波器而言更像是在不停拍摄运动的照片，并且是超高速的运动，这个时候除了采样点数量以外，采样点采集的速度也就至关重要了。示波器重建一个信号不仅仅取决于有多少个数据点，采集数据点的速度也很关键。示波器的采样率就是示波器每秒能采集多少个数据点的能力。如果示波器的采样率不足，那么我们就无法准确地看到信号的真实样子。输入示波器的信号在时间轴和电压轴上也都是连续变化的，由于计算机只能处理离散的数字信号，像这样的信号是无法用数字的方法进行描述和处理，因此还需要用高速ADC对信号进行采样和量化，也就是数字化的过程。经过模数转换后，在时间和电压上连续变化的波形就变为一个个连续变化的数字化的采样点。在进行采样或者进行数字量化的过程中，如果要尽可能真实地重建波形，最关键的问题就是在时间轴上的采样点是否足够密集以及在垂直方向的电压的量化级数。水平方向采样点的间隔取决于示波器的ADC的采样率，而垂直方向的电压量化级数则取决于ADC的位数。示波器的运作过程大概是这样的：我们通过探头给示波器输入一个信号，被测信号经过示波器前端的放大、衰减等信号调理电路后，然后高速ADC模数转换器进行信号采样和数字量化，示波器的采样率就是对输入信号进行模数转换时采样时钟的频率，通俗的讲就是采样间隔，每个采样间隔采集一个采样点。比如1GSa/s的采样率，代表示波器具备每秒钟采集10亿个采样点的能力，此时其采样间隔就是1纳秒。对于实时示波器来说，目前普遍采用的是实时采样方式。所谓实时采样，就是对被测的波形信号进行等间隔的一次连续的高速采样，然后根据这些连续采样的样点重构或恢复波形。在实时采样过程中，很关键的一点是要保证示波器的采样率要比被测信号的变化快很多。那么究竟要快多少呢？可以参考数字信号处理中的奈奎斯特（Nyquist）定律。Nyquist定律说，如果被测信号带宽是有限的，那么在对信号进行采样和量化时，如果采样率是被测信号带宽的2倍以上，就可以完全重建或恢复出信号中承载的信息而不会产生混叠。如下图就是采样率不足导致的信号混叠，可以看到采集到的信号和原始信号相比，频率变小了很多。大多数示波器会提供几种采样模式供用户选择，常见的有正常采样、平均采样、峰值采样和包络采样。正常采样模式下，示波器按相等的时间间隔对信号采样以重建波形。此模式可对大部分波形产生最佳显示效果。在峰值采样模式中，当水平时基设置较低时，将保留最小采样值和最大采样值，以捕获罕见事件和窄事件（在扩大任何噪声的前提下）。该模式将显示至少与采样周期一样宽的所有脉冲。峰值采样模式可用于更方便地查看毛刺或窄脉冲。在峰值采样模式中，窄毛刺和跳变沿比“正常”采样模式中显示得更亮，使它们更容易被看到。应用峰值采样方式可以避免信号的混淆，但也会显示更多的实际噪声。使用平均采样模式可平均多个采集结果，以减少所显示信号中的随机或无关噪声。平均多个采样结果需要稳定的触发。平均的数目可在平均采样模式后的选择框内进行设定，平均数目越高，显示的波形对波形变化的响应就越慢。必须在波形对变化的响应速度与信号上所显示噪声的降低程度之间进行折衷。使用包络采样模式可以看到数次采样到的波形的叠加效果，在指定的N个采样数据中捕获一个信号的最大值和最小值，可设置波形叠加次数，如下图为一个包络采样模式下波形叠加次数为32的调幅信号。无论选择了哪种采样方式，都要记住保证采样率至少是被测信号带宽的2倍以上，事实上我们更建议是3-5倍以上，这样更容易捕获的波形的异常信息。最后一件事值得注意的是，示波器的采样率同示波器的带宽不同，当你打开多通道的时候，采样率会被每个通道平均分配。因此如果你打开了多个通道，一定要再次确认下采样率是否依然满足条件。编辑于 2020-08-24 10:31数字信号数字信号处理示波器赞同 355 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录示波器分享示波器相

详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽_示波器采样率-CSDN博客

详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽

最新推荐文章于 2024-02-06 21:34:06 发布

YAY121

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嵌入式硬件

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1.采样率

示波器在测量信号时，需要这样，一个一个点的对波形进行采样，显然，这样的采样点越多，所测到的波形，就越接近最真实的波形。如果采样的点数过少，波形就会失真。

如一台示波器标注的采样率是：1GSa/s。sa就是sample ，样本，样品意思。1G = 1000MB = 1000 000KB = 1000 000 000字节。即，每秒可进行10亿次采样。一次采集一个字节。

注意，这只是示波器标注的最高采样率。它在实际使用时的采样率还受限于另外一个参数：存储深度。

2.存储深度

示波器在工作时，是在截取一段一段的波形，然后放在显示屏上给我们看的。需要将采集到的波形，存储到内存区，方便计算和处理。这块内存区的容量就是存储深度。这块内存区的容量是有限的而且是一个固定值。

例如，一台示波器的存储深度是2.5k。即，意味着，这台示波器的内存区域可以存放2500个采样点的数据。用存储深度除以采样率2.5k/1GSa/s = 2.5us,这就说明，这台示波器，只有2.5us的采样时间。

显然，2.5us长度的波形，在很多情况下，并不能满足我们的测量要求。所以为了能够采集到更长时间的波形，示波器会主动降低自己的采样率。

看示波器的屏幕的每一格占多少时间，然后计算屏幕上所有，格子的总时间，就可以知道，示波器此时的采样时间。若增大示波器的存储深度，那么示波器需要处理的数据也就会增加，此时若是示波器处理数据的速度慢，那么示波器就会变得非常卡。

3.带宽

（1）何为带宽

示波器的带宽，很大程度决定了示波器的价格。示波器和示波器的探头，可以简单的看成是一个RC低通滤波器。低频正弦信号，可以很轻松的进入到示波器内部的采样芯片。

高频正弦信号则会受到衰减。

由RC低通滤波器频率和幅值的关系可知

当频率高到某一特定的值时，幅值将衰减为原来的0.707倍。这个特定的频率就是示波器的带宽。

例如，一个示波器的带宽为100Mhz。如果输入一个f = 100Mhz,幅值为1v的正弦信号，那么示波器显示出来的波形，就只有0.707v了。

（2）五倍法则

即，示波器的带宽应该是被测正弦报信号的频率的5倍，最合适。

此时，信号的衰减，小到可以忽略。那么100M带宽的示波器，测量20M以下的正弦波时，衰减可以忽略。

（3）傅里叶变换

由傅里叶变换可知，任何信号波形，都是由正弦波信号有限次或者无限次组合得来的。（万波皆可正弦波）

这是一个1Hz的正弦波

给它叠加一个3Hz的正弦波

再给它叠加一个5Hz的正弦波

叠加1000次后

变成了矩形波

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详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽

1.采样率示波器在测量信号时，需要这样，一个一个点的对波形进行采样，显然，这样的采样点越多，所测到的波形，就越接近最真实的波形。如果采样的点数过少，波形就会失真。如一台示波器标注的采样率是：1GSa/s。sa就是sample，样本，样品意思。1G = 1000MB = 1000 000KB = 1000 000 000字节。即，每秒可进行10亿次采样。一次采集一个字节。注意，这只是示波器标注的最高采样率。它在实际使用时的采样率还受限于另外一个参数：存储深度。2.存储深度...

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采样频率和带宽的关系_示波器的采样率及存储深度

weixin_39663258的博客

10-22

4505

示波器都具有一定的带宽、采样率和存储深度，正确的选择具有合适的带宽、采样率和存储深度的示波器，才能保证波形测量的准确性。例如下面的这一款采样率2.5 GS/s 、带宽500MHz示波器。记录长度：62.5MPoints采样率：1.25GS/s，单通道。带宽：500MHz1、采样率S采样率是示波器内部的ADC每秒采样的点数，其倒数1/S就是二次采样的时间间隔。为了避免信号的混叠，信号频率必...

示波器入门之采样率、存储深度

weixin_30421809的博客

08-09

618

一、采样率

1、概念的提出

计算机只能处理离散的数字信号。模拟电压信号进入示波器后面临的首要问题就是连续信号的数字化（AD转化）问题。采样（Sampling）就是从连续信号到离散信号的过程。通过测量等时间间隔波形的电压幅值，并把该电压转化为用N位（N为ADC的分辨率）二进制代码表示的数字信息。采样率即是单位时间内对信号进行采样的次数，单位为SPS或Sa/s，表示1s内采样次数。Ex:...

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示波器参数详解

大音希声

05-19

1万+

一、带宽

带宽：示波器测得的单频信号幅度与实际幅度值相差小于3dB的频率范围。

下图1的横轴是被测信号频率与示波器带宽的比值，纵轴是测量的幅值与信号实际幅值的百分比。当单频信号的频率与示波器带宽比值相等时，测量的幅度值比实际值低3dB。从图上可以看出，测量到的幅度值总是小于实际的幅度值，要想幅度误差小，需要信号频率与示波器带宽之比足够小。

二、采样率

采样率：单位时间内采样点的数量

经常看到示波器上类似于这样的标注：500MHz，4GSa/s。采样率跟带宽是什么关系呢？经典的采样定理表达了这样一种意思：

示波器的带宽与采样率是什么关系

01-20

带宽的定义　　带宽应用的领域非常多，可以用来标识信号传输的数据传输能力、标识单位时间内通过链路的数据量、标识显示器的显示能力。　　1.在模拟信号系统又叫频宽，是指在固定的时间可传输的资料数量，亦即在传输管道中可以传递数据的能力。通常以每秒传送周期或赫兹（Hz）来表示。　　2.在数字设备中，带宽指单位时间能通过链路的数据量。通常以bps来表示，即每秒可传输之位数。　　示波器带宽　　示波器带宽是指输入一个幅度相同，频率变化的信号，当示波器读数比真值衰减3dB时，此时的频率即为示波器的带宽。也就是说，输入信号在示波器带宽处测试值为真值-3dB，带宽不是示波器能显示的频率。一般情况下，示波器带宽应为所

示波器的带宽和采样率

zhuimeng_ruili的博客

05-23

1万+

一、带宽

二、采样率

三、带宽与采样率的关系

一、带宽

带宽是示波器的Y通道端口工作带宽。模拟示波器中随着输入信号的频率升高，通道放大器的增益会逐渐下降直至影响到测量精度，数字示波器同理则还要考虑到ADC。一般衡量绝对带宽的界限是频响曲线的-3dB节点，此时频响曲线刚好下降3dB。

一般示波器的频率响应是从DC（0Hz）开始的，标示带宽50MHz可以认为表示示波器的输入频率响应范围为DC-50MHz。

示波器的带宽至少应比被测系统最快的数字时钟速率高5倍。如果我们选择的示波器满.

示波器采样率设置多少比较合适？

Agitek008的博客

04-26

531

例如，如果示波器设置的触发条件是上升沿触发，但被测信号的上升沿非常陡峭，那么示波器的采样率就需要选择更高的值，以确保能够准确地捕捉到信号的上升沿细节。示波器采样率是指示波器对被测信号进行采样的频率，采样率越高，能够捕捉到的信号细节越多，但同时也会增加存储和处理数据的负担，降低示波器的响应速度。需要注意的是，示波器的采样率越高，就需要更多的存储空间和更快的数据处理能力，因此，示波器的采样率选择也需要考虑示波器本身的性能和限制。因此，如果需要测量低水平的信号，示波器的采样率应该选择足够高的值。

示波器你了解多少？存储深度是什么？

weixin_30421809的博客

08-09

4112

[导读]存储深度（Record Length）也称记录长度，它表示示波器可以保存的采样点的个数。存储深度如果为“20000个采样点”则一般在技术指标中会写作“2Mpts”（这里的pts可以理解为“points”

存储深度（Record Length）也称记录长度，它表示示波器可以保存的采样点的个数。存储深度如果为“20000个采样点”则一般在技术指标中会写作“2Mpts”（这里的p...

示波器的参数讲解

shl453581709的博客

12-20

8948

示波器的三个重要参数是：带宽、采样率、存储深度。

1.带宽定义：示波器带宽的定义没有变，就是输入一个正弦波，保持幅度不变，增加信号频率，当示波器上显示的信号是实际信号幅度的70.7%(即3dB衰减)的时候，该对应的频率就等于示波器带宽。

100MHz的带宽在测量100MHz的正弦波时，幅度会下降到原来的0.7，但是100mhz带宽的示波器不能测100mhz的方波，因为方波由基波和奇次谐波...

深入了解示波器（四）：示波器的存储深度和采样率

AirCity123的博客

01-12

1万+

作者：AirCity 2020.1.1

Aircity007@sina.com 本文所有权归作者Aircity所有喜欢可以加微信交流Q38825

深入了解示波器（四）：示波器的存储深度和采样率

“存储深度”也可称为“采样深度”、“记录长度”、“采样点数”，这个是示波器的一个重要指标，它表示示波器单次触发采集点的数量。采样率是指示波器的采样速率，表示每秒采样多少个点。按照奈奎斯特定律，采样率至...

详解示波器探头的5个基本问题及使用注意事项

10-19

有源探头主要是包括普通有源探头和有源指差分探头，对于有源探头，最大的安全电压限制经常是几十伏。　为了避免个人安全上的危险及潜在的损坏探头的危险，知道被测量的电压范围及需要使用的探头的电压限制，是非常有...

详解：如何用混合信号示波器探测模拟和数字信号

01-19

常见的混合信号示波器配置有4个模拟通道和16个数字通道，它们适合用于嵌入式微处理器板的查错。　图1所示的处理器板框图包含诸如电源、时钟、模数转换器(ADC)输入和数模转换器(DAC)输出等模拟信号，也有并行和串行的...

示波器模板测试功能介绍及应用详解

01-20

1.1模板测试概述模板测试功能主要用于信号质量的评估，通过在示波器中设置模板对波形进行实时测试，统计在规定的测试条件内测试的次数、失败的数据帧个数、失败比率、测试时间等，并显示测试的结果和输出测试的数据...

嵌入式硬件工程师与嵌入式软件工程师

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一种简单的输出负电源电路（部分电平转换芯片的工作原理）

0欧姆电阻在电路设计中的作用

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深入了解示波器（四）：示波器的存储深度和采样率_示波器存储深度和采样率的关系-CSDN博客

深入了解示波器（四）：示波器的存储深度和采样率

最新推荐文章于 2023-08-31 18:30:20 发布

AirCity123

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深入了解示波器（四）：示波器的存储深度和采样率

作者：AirCity 2020.1.1 Aircity007@sina.com 本文所有权归作者Aircity所有喜欢可以加微信交流Q38825

“存储深度”也可称为“采样深度”、“记录长度”、“采样点数”，这个是示波器的一个重要指标，它表示示波器单次触发采集点的数量。采样率是指示波器的采样速率，表示每秒采样多少个点。

**先给一个基本原则：触发一次，示波器满屏上所能采样到的点数量是：采样率x时间。这个采样率是示波器上实时显示出来的采样率，要注意观察屏幕。当设置好横轴时间，示波器会自动分配好最大的采样率，分配的原则是：采样率=采样点数/时间，由此可见，如果采样点数固定，横坐标时间约小，采样率越高，但如果超过了示波器最大采样率，示波器将自动降低采样点数。 **

按照奈奎斯特定律，采样率至少是信号频率的2倍，才能还原信号。实际应用中，至少是2.5倍。推荐5倍。

安捷伦的示波器如InfiniiVision 4000X系列，采样点数固定不可调。假设这个示波器的存储深度是50K，设置的单次采集时间（示波器上横坐标的总时间）是50us，这时的采样率是50K/50us=1G/s；如果设置的单次采集时间是50ms，这时的采样率是50K/50ms=1M/s；所以当我们调整“Time Div”按钮，示波器上显示的实时采样率也在同步变化，不变的是存储深度。

泰克示波器有点小区别，它的采样点数可调。如下图例如MDO3041，最大存储深度是10M，采样速率是5G/s，因此在最高采样率下，单次采集时间最长是10M÷5G/s=2ms。如下图：如果设置10M存储深度，X轴时间长度为1ms，会发生什么情况？如下图，示波器并没有降低采样率，仍然采了2ms数据，不过只截取显示了1ms数据（箭头所指的截取区域），如下图所示。如果设置10M存储深度，X轴时间长度为4ms，示波器就开始下降采样率了，如下图，实际采样率是2.5G/s.

采样率下降，存储的点数减少，有利于提高波形捕获速率！采样率越高，存储深度越大的示波器，性能越好，越有利于获得更长的波形，越有利于在更长的横坐标时间下保持最快的采样速率！

示波器的分段存储功能：

针对高端示波器，很多厂家都允许分段存储，当第一个触发条件满足时，示波器存储采样点到第一个分段，接着开始触发存储下一个分段，如此下去直到所有分段都填满。这对于占空比很小的猝发信号，分段模式非常有用，许多串行总线，光纤和通信信号都是此类。

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深入了解示波器（四）：示波器的存储深度和采样率

作者：AirCity 2020.1.1Aircity007@sina.com 本文所有权归作者Aircity所有喜欢可以加微信交流Q38825深入了解示波器（四）：示波器的存储深度和采样率“存储深度”也可称为“采样深度”、“记录长度”、“采样点数”，这个是示波器的一个重要指标，它表示示波器单次触发采集点的数量。采样率是指示波器的采样速率，表示每秒采样多少个点。按照奈奎斯特定律，采样率至...

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专栏目录

存储深度高达2M的数字示波器

08-26

导读：数字示波器是使用得最广泛的电子测量仪器之一，广泛应用于科研、生产、教学、医疗、汽车电子等领域。

一张图带你看懂示波器存储深度

一路带飞的博客

09-08

2599

存储深度可以看做示波器第三重要的指标。

示波器的基本操作和指标在苏老师的文章中介绍的很详细了，见第二篇。这里提一下文中没提到的一个重要指标，存储深度。

存储深度，也叫存储长度，是示波器可以保存的采样点的个数。

请记住这个公式：存储深度=采样率x采样时间

下面看这张图：

第一个图，存储深度够深，可以采到多达6个周期的波形。第一张图的右侧，我们假设水龙头给水缸注水，6分钟注满水缸容量=存储深度 6分钟=存储时间水龙头注水速度=采样率

第二张图，存储深度很小的示波器，你想在采样率不降...

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详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽

YAY121的博客

12-16

3万+

1.采样率

如一台示波器标注的采样率是：1GSa/s。sa就是sample，样本，样品意思。1G = 1000MB = 1000 000KB = 1000 000 000字节。即，每秒可进行10亿次采样。一次采集一个字节。

注意，这只是示波器标注的最高采样率。它在实际使用时的采样率还受限于另外一个参数：存储深度。

2.存储深度

...

示波器触发方式大全和参数选型（面试问的比较多的，整理一下）

jwgdhuwdhg的博客

12-23

5054

示波器是最重要也是最基础的工具。基本上电子专业都会问到这个问题。尤其做硬件测试的时候，示波器更是需要如同使用筷子一样的熟练度。

示波器最重要的三个参数：带宽、采样率、存储深度。

一、示波器的带宽：输入信号衰减 3 dB 所在的最低频率称为示波器的带宽。（带宽定义：示波器带宽的定义没有变，就是输入一个正弦波，保持幅度不变，增加信号频率，当示波器上显示的信号是实际信号幅度的70.7%(即3dB衰减)的时候，该对应的频率就等于示波器带宽。）使用正弦波信号发生器，在扫描频率上测试示波器的带宽和频率响应。信号

DIY双通道示波器，原理图、PCB和FPGA工程包开源-电路方案

04-22

示波器是使用PSP的液晶屏，试验下来发现功耗要比现在所使用的这款3.5寸的大，其实这个屏的分辨率要略高于PSP的480*272，现实更加细腻，只是没有4.3寸的屏看起来爽。双通道示波器应用到双核8位AD9288，AD9288是一款双核8位单芯片采样模数转换器（ADC），内置片内采样保持电路，专门针对低成本、低功耗、小尺寸和易用性进行了优化。AD9288采用100 MSPS转换速率工作，在整个工作范围内都具有出色的动态性能。每个通道均可以独立工作。

双通道示波器性能参数如下:

通道数:2通道

模拟带宽:30MHz

采样率:双通道，每125Msps

垂直精度:8bit

存储深度:每通道不小于8KB

电压灵敏度:10mv/div~5v/div（1:1探头）

扫速范围:100ns/div~5s/div

FFT功能:1024点FFT

X-Y功能

触发方式:单次、正常、自动，触发电压可调并带有超前触发功能

480*320/3.5寸高分辨率液晶显示器。

工作电压:6.2V~9V，推荐使用8V稳压电源

最大电流消耗:350mA（8V），因为数字部分使用DC/DC稳压电路，所以电流消耗与供电电压有一定关系。

双通道示波器按键功能:

s0:模式选择（选择示波器和FFT）

s1:通道选择（分别为:通道1,通道2,双通道和X-Y模式即李莎育图）

s2:触发方式选择（分别为:自动上升沿，自动下降沿，正常上升沿，正常下降沿）

s3:触发通道选择（触发通道在单通道时默认为当前通道，不能选择，只有在双通道和X-Y模式下可选）

s4:存储深度选择（分别为:1000点，2000点，4000点，8000点每通道选择）注:在低扫速下使用地存储深度可以获得较好的实时性

s5:输入耦合选择（分别为交流耦合AC和直流耦合DC两种方式）

s6:上下键功能选择（设置上下键的功能，分别为灵敏度ATT、基线位置Level、触发电平TrigY）注:s12和s10为1通道的上下键，s13和s11为2通道的上下键

s7:左右键功能选择（设置左右键的功能，分别为扫速控制Speed和触发水平位置设置TrigX）注:s14和s15为左右键

s8:单次触发（单次触发功能，只有触发模式为正常情况下可以用，自动模式下不可用）

s9:运行停止键

实拍效果图:

原理图、PCB和FPGA工程包至附件下载

采样深度什么意思

黑猫奥利奥的博客

04-01

5812

采样深度就是频率。

抓取的示波器的线条通过点来打印出来，采样深度越大，打点的速度越快。比如方波，需要8个点至少，如果采样深度比较小，可能就只打印6个点，就造成波形不准确了。

具体采样深度需要多少，根据需求来。比如200M的频率，通常4或8倍，采样深度设置1.6G就可以了。当然采样深度不是越大越好，采样深度太大，抓取速度太快，一来消耗设备，二来算法运行速率太快，可能会卡住。

...

逻辑分析仪采样率和采样深度

zhuimeng_ruili的博客

05-23

5395

一、采样深度：

二、采样率：

三、实际应用：

一、采样深度：

采样深度：即对被测信号一次采集的样点总数。它直接决定了一次采样所能采集到的数据量的多少，显然深度越大，一次采集的数据量越大。

二、采样率：

采样率：也称采样速率，即对被测信号进行采样的频率，也就是每秒所采集的样点数。它直接决定了一次采样结果的时间精度，采样率越高，时间精度越高。一次采样结果的时间精度就等于“1/采样率”，即一个采样周期。

三、实际应用：

一次采样过程所持续的时间等于“采样深度÷采样率”，那么在进行采样.

示波器的采样率和存储深度在实际操作有什么用？

domen_pan的博客

08-31

562

同理，当我们示波器的窗口时基设置为100us/div时，采样时间T=1ms，此时仍按照1Mpts的存储深度来计算，采样率为1GS/s，在某些示波器中，该采样率已经达到最高采样率。可以看出，在不同的采样率下，1MHz的方波是完全不一样的，在采样率小的情况下，被测到的方波出现了“吉布斯效应”。示波器在测量信号时，需要这样，一个一个点的对波形进行采样，显然，这样的采样点越多，所测到的波形，就越接近最真实的波形。问：其实我想问的是，如果有一个50Hz的方波，最低采样率应该是多少，才能使得采样的波形不会失真？

【数字音频】采样率、声道与采样深度

无极阁

01-19

1万+

前言

最近因为项目需要，接触了一些简单的数字音频知识，内容来源于网络(百度百科及相关博客)，这里做一个简单的记录，方便以后查阅。

1.采样率

采样频率，也称为采样速度或者采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间，它是采样之间的时间间隔。通俗的讲采样频率是指计算机每秒钟采集多少个信号样本。

通俗的讲采样频率是指计算...

采样频率、采样点数、频率分辨率

lyh290188的博客

02-27

1万+

一、什么叫纹波？

纹波（ripple）的定义是指在直流电压或电流中，叠加在直流稳定量上的交流分量。

它主要有以下害处：

1.1．容易在用电器上产生谐波，而谐波会产生更多的危害；

1.2．降低了电源的效率；

1.3．较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生，导致烧毁用电器；

1.4．会干扰数字电路的逻辑关系，影响其正常工作；

1.5．会带来噪音干扰，使图像设备、音响设备不能正常工作二、纹波、纹...

基于rp2040简易示波器源代码，示波器原件简单只要rp2040最小系统板，tft屏幕示波器采样率277k，带宽30k

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示波器基础 | 如何理解示波器的采样率和存储深度？ - 知乎

示波器基础 | 如何理解示波器的采样率和存储深度？ - 知乎首发于示波器基础切换模式写文章登录/注册示波器基础 | 如何理解示波器的采样率和存储深度？力科测试测量仪器来自美国的示波器专家带宽、采样率和存储深度是数字示波器的三大关键指标。示波器工作原理数字存储示波器的原理组成框图输入的电压信号经耦合电路后送至前端放大器，前端放大器将信号放大，以提高示波器的灵敏度和动态范围。放大器输出的信号由取样/保持电路进行取样，并由 A/D 转换器数字化，经过 A/D 转换后，信号变成了数字形式存入存储器中，微处理器对存储器中的数字化信号波形进行相应的处理，并显示在显示屏上。这就是数字存储示波器的工作过程。采样、采样速率我们知道，计算机只能处理离散的数字信号。在模拟电压信号进入示波器后面临的首要问题就是连续信号的数字化（模/数转化）问题。一般把从连续信号到离散信号的过程叫采样（sampling）。连续信号必须经过采样和量化才能被计算机处理，因此，采样是数字示波器作波形运算和分析的基础。通过测量等时间间隔波形的电压幅值，并把该电压转化为用八位二进制代码表示的数字信息，这就是数字存储示波器的采样。采样电压之间的时间间隔越小，那么重建出来的波形就越接近原始信号。采样率（sampling rate）就是采样时间间隔。比如，如果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。示波器的采样根据Nyquist采样定理，当对一个最高频率为 f_{max} 的带限信号进行采样时，采样频率SF必须大于 f_{max} 的两倍以上才能确保从采样值完全重构原来的信号。这里， f_{max} 称为Nyquist频率，2 f_{max} 为Nyquist采样率。对于正弦波，每个周期至少需要两次以上的采样才能保证数字化后的脉冲序列能较为准确的还原原始波形。如果采样率低于Nyquist采样率则会导致混叠（Aliasing）现象。采样率 SF<2 f max ，混叠失真下图显示的波形看上去非常相似，但是频率测量的结果却相差很大，究竟哪一个是正确的？左：250MS/s采样率的波形显示右： 20GS/s采样的波形显示仔细观察我们会发现左图中触发位置和触发电平没有对应起来，而且采样率只有250MS/s，右图中使用了20GS/s的采样率。可以确定，左图显示的波形欺骗了我们。这即是一例采样率过低导致的混叠（Aliasing）给我们造成的假象。因此在实际测量中，对于较高频的信号，工程师的眼睛应该时刻盯着示波器的采样率，防止混叠的风险。我们建议工程师在开始测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（TimeBase）菜单里提供了这个选项，可以方便的设置。由Nyquist定理我们知道对于最大采样率为10GS/s的示波器，可以测到的最高频率为5GHz，即采样率的一半，这就是示波器的数字带宽，而这个带宽是DSO的上限频率，实际带宽是不可能达到这个值的，数字带宽是从理论上推导出来的，是DSO带宽的理论值。与我们经常提到的示波器带宽（模拟带宽）是完全不同的两个概念。那么在实际的数字存储示波器，对特定的带宽，采样率到底选取多大？通常还与示波器所采用的采样模式有关。采样模式当信号进入DSO后，所有的输入信号在对其进行A/D转化前都需要采样，采样技术大体上分为两类：实时模式和等效时间模式。实时采样（real-time sampling）模式用来捕获非重复性或单次信号，使用固定的时间间隔进行采样。触发一次后，示波器对电压进行连续采样，然后根据采样点重建信号波形。等效时间采样（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，需要多次触发。等效时间采样又包括顺序采样和随机重复采样两种。使用等效时间采样模式必须满足两个前提条件：1.波形必须是重复的；2.必须能稳定触发。实时采样模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采用的内插算法。即示波器的实时带宽与DSO采用的A/D和内插算法有关。实时带宽：实时带宽也称为有效存储带宽，是数字存储示波器采用实时采样方式时所具有的带宽。DSO的带宽分为模拟带宽和存储带宽。通常我们常说的带宽都是指示波器的模拟带宽，即一般在示波器面板上标称的带宽。而存储带宽也就是根据Nyquist定理计算出来的理论上的数字带宽，这只是个理论值。通常我们用有效存储带宽（BWa）来表征DSO的实际带宽,其定义为：BWa=最高采样速率/k，最高采样速率对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；对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采用的内插算法。DSO采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，对于脉冲波，一般取k=4，此时，具有1GS/s采样率的DSO的有效存储带宽为250MHz。不同插值方式的波形显示使用正弦插值法时，为了准确再显信号，示波器的采样速率至少需为信号最高频率成分的2.5倍。使用线性插值法时，示波器的采样速率应至少是信号最高频率成分的10倍。这也解释了示波器用于实时采样时，为什么最大采样率通常是其额定模拟带宽的四倍或以上。在谈完采样率后，还有一个与DSO的A/D密切相关的概念，就是示波器的垂直分辨率。垂直分辨率决定了DSO所能分辨的最小电压增量，通常用A/D的位数n表示。前面我们提到现在DSO的A/D转换器都是8位编码的，那么示波器的最小量化单位就是1/256，（2的8次方），即0.391%。对于电压的幅值测量，如果你示波器当前的垂直刻度设置成1v/div的档位，那意味着你的测量值有8V*0.391%=31.25mV以内的误差是正常的。因为小于31.25mV的电压示波器在该档位下已经分辨不出来了，如果只用了4位，那测出来的误差更惊人！所以建议大家在测量波形时，尽可能调整波形让其充满整个屏幕，充分利用8位的分辨率。我们经常听到有工程师抱怨示波器测不准他的电压或者说测量结果不一致，其实大多数情况是工程师还没有理解示波器的垂直分辨率对测量结果的影响。关于示波器的测量精度问题，必须澄清一点——示波器本身就不是计量的仪器，它是“工程师的眼睛”，帮助你更深入的了解你的电路的特征。下图是用模拟带宽为1GHz的示波器测量上升时间为1ns的脉冲，在不同采样率下测量结果的比较，可以看出：超过带宽5倍以上的采样率提供了良好的测量精度。进一步，根据我们的经验，建议工程师在测量脉冲波时，保证上升沿有5个以上采样点，这样既确保了波形不失真，也提高了测量精度。采样率与带宽的关系提到采样率就不能不提存储深度。对DSO而言，这两个参量是密切相关的。存储、存储深度把经过A/D数字化后的八位二进制波形信息存储到示波器的高速CMOS存储器中，就是示波器的存储，这个过程是“写过程”。存储器的容量（存储深度）是很重要的。对于DSO，其最大存储深度是一定的，但是在实际测试中所使用的存储长度却是可变的。在存储深度一定的情况下，存储速度越快，存储时间就越短，他们之间是一个反比关系。存储速度等效于采样率，存储时间等效于采样时间，采样时间由示波器的显示窗口所代表的时间决定，所以：存储深度＝采样率×采样时间（距离=速度×时间）力科示波器的时基（Time Base）标签即直观的显示了这三者之间的关系，如下图所示。存储深度、采样率、采样时间（时基）的关系由于DSO的水平刻度分为10格，每格的所代表的时间长度即为时基（time base），单位是t/div，所以：采样时间＝time base×10由以上关系式我们知道，提高示波器的存储深度可以间接提高示波器的采样率：当要测量较长时间的波形时，由于存储深度是固定的，所以只能降低采样率来达到，但这样势必造成波形质量的下降；如果增大存储深度，则可以以更高的采样率来测量，以获取不失真的波形。下图的曲线充分揭示了采样率、存储深度、采样时间三者的关系及存储深度对示波器实际采样率的影响。比如，当时基选择10us/div档位时，整个示波器窗口的采样时间是10us/div*10格=100us，在1Mpts的存储深度下，当前的实际采样率为：1M÷100us=10Gs/s，如果存储深度只有250K，那当前的实际采样率就只要2.5GS/s了！存储深度决定了实际采样率的大小存储深度决定了DSO同时分析高频和低频现象的能力，包括低速信号的高频噪声和高速信号的低频调制。在谈完采样率和存储深度这两个指标的相关理论后，接下来结合常见的应用，我们一起更深入的了解一下这两个参数对我们实际测试的影响。电源测量中长存储的重要性由于功率电子的频率相对较低（大部分小于1MHz），对于习惯于用高带宽示波器做高速信号测量的工程师来说，往往有一种错觉，电源测量可能很简单，事实是对于电源测量应用中的示波器选择不少工程师犯了错误。虽然500MHz的示波器带宽相对于几百KHz的电源开关频率来说已经足够，但很多时候我们却忽略了对采样率和存储深度的选择。比如说在常见的开关电源的测试中，电压开关的频率一般在200KHz或者更快，由于开关信号中经常存在着工频调制，工程师需要捕获工频信号的四分之一周期或者半周期，甚至是多个周期。开关信号的上升时间约为100ns，我们建议为保证精确的重建波形需要在信号的上升沿上有5个以上的采样点，即采样率至少为5/100ns=50MS/s，也就是两个采样点之间的时间间隔要小于100/5=20ns，对于至少捕获一个工频周期的要求，意味着我们需要捕获一段20ms长的波形，这样我们可以计算出来示波器每通道所需的存储深度=20ms/20ns=1Mpts。同样，在分析电源上电的软启动过程中功率器件承受的电压应力的最大值则需要捕获整个上电过程（十几毫秒），所需要的示波器采样率和存储深度甚至更高。存储深度对FFT结果的影响在DSO中，通过快速傅立叶变换（FFT）可以得到信号的频谱，进而在频域对一个信号进行分析。如电源谐波的测量需要用FFT来观察频谱，在高速串行数据的测量中也经常用FFT来分析导致系统失效的噪声和干扰。对于FFT运算来说，示波器可用的采集内存的总量将决定可以观察信号成分的最大范围（奈奎斯特频率），同时存储深度也决定了频率分辨率△f。如果奈奎斯特频率为500MHz，分辨率为10kHz，考虑一下确定观察窗的长度和采集缓冲区的大小。若要获得10kHz的分辨率，则采集时间至少为：T=1/△f=1/10kHz=100ms，对于具有100kB存储器的数字示波器，可以分析的最高频率为：\Delta f×N/2=10kHz×100kB/2=500MHz 示波器的 FFT 运算在下图所示的例子中，266MHz信号受到来自30kHz噪声源的捡拾噪声的影响。FFT（下方的轨迹）显示了以266MHz为中间、相距30kHz的一系列峰值。这种失真十分常见，可能是由于开关式电源、DC-DC转换器或其它来源的串扰导致的。它也可能是由故意使用扩频时钟导致的。力科示波器的 FFT 分析对于DSO来说，长存储能产生更好的FFT结果，既增加了频率分辨率又提高了信号对噪声的比率。另外，针对某些应用，一些非常细节的信息需要在20Mpts的存储深度下才能分析出来，如以下两图所示。 1M 点的 FFT 结果无法了解有关调制的信息20M 点的 FFT 清晰的确认了时钟的双峰分布及相关调制规律需要指出的是，对于长波形的FFT分析需要示波器超强的数据处理能力，这往往超出了某些示波器的运算极限。力科示波器最大可以做25M点的FFT，在业内是有着较高优势的。高速串行信号分析需要真正意义的长存储抖动分析和眼图测试已成为分析高速串行链路的重要手段，也成为评估高端示波器的重要参考。当使用示波器进行抖动测试时，高速采集内存长度是示波器进行抖动测试的关键指标。高速内存长度不仅决定了一次抖动测试中样本数的多少，还决定了示波器能够测试的抖动频率范围。这是因为所有的抖动都具有不同的频率分量，其通常从DC直流到高频部分。示波器单次采集时间窗口的倒数即表明了抖动测试的频律范围。例如，你用一个具有20G采样/秒(S/s)的采样率和1M采样内存的示波器捕获一个2.5Gbps信号，那么你的示波器屏幕上就能捕捉到50微秒长的一段波形，意味着你能捕获到一个频率为20kHz的低频抖动周期。同样的，对于20GS/s采样率100M存储深度（如力科的SDA6000AXXL），则可以捕获到200Hz的低频抖动周期。而传统示波器设计时采用将高速采集前端（多达80颗ADC）和高速内存在物理上用一颗SoC芯片实现，由于有太多功能在一个芯片内部，导致片内高速内存容量的限制（在40GS/s下一般小于2M），只能测量到20KHz以上的抖动，并且当需要测试低频抖动时，无法对内存扩展升级。对于大多数应用，测试和分析200Hz到20KHz范围内的抖动信息非常重要。为了弥补这种设计结构的缺陷，这类示波器会采用外部的低速存储器弥补片内高速内存，但外部存储器不能在高采样率下工作，一般只能提供2GS/s，无法提供有意义的抖动测试结果。例如，当使用40GS/s实时高速采集时，512K内存一次采集数据量仅为12.5us，只能测试频率范围为80K以上的抖动。在各种串行总线和时钟抖动测试中都很难满足测试要求。在眼图测试中，由于力科率先采用的软件时钟恢复（CDR）技术已成为行业标准，在高速串行总线大行其道的今天，需要示波器有更强的数据处理能力对大量的数据样本做实时的眼图分析。比如，对PCIE-G2等眼图分析都需要一次对1百万个UI的数据进行测量，并非所有厂商的示波器都能像力科示波器一样能对所有捕获到的数据样本做实时的、动态的眼图测量。想要了解更多内容可查看我们官网https://www.teledynelecroy.com.cn/，或者关注我们的官方公众号「TeledyneLecroy」。编辑于 2022-10-17 14:17示波器采样率眼图赞同 6添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录示波器基础有关示波器的各项基础指标，以及测试时需注意的

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2021-10-29 23:39:35

未经作者授权，禁止转载465723653422481示波器的选型和使用离不开示波器的三个参数，带宽采样率存储深度。科技猎手科技科工机械存储深度示波器采样率傅里叶变换带宽

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示波器的三大关键指标有哪些？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册仪器科学与技术示波器测量仪器电子技术示波器的三大关键指标有哪些？关注者12被浏览36,793关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享5 个回答默认排序是德科技 Keysight Technologies已认证账号关注带宽、采样率和存储深度是数字示波器的三大关键指标。但是，我们今天会和大家聊聊更多的选择示波器的因素。您需要多少带宽?您需要多少条通道?您要求的采样率是多少?您需要多少存储器深度?您需要哪些显示功能?您需要哪些触发功能?探测信号的最佳方式是什么？您需要哪些存档和连通性功能?您需要哪些附加应用软件?后一个、但也是同样重要的一个问题: 演示、演示、还是演示!作为电子工程师的您是否每天都要使用示波器? 如果答案是肯定的，选择适当的示波器来满足您的需求是一项重要任务。比较不同制造商生产的示波器的技术指标和特性可能是一件耗时耗力的工作。本文介绍的概念旨在加快示波器选择过程，帮助您避免某些常见的问题。不管您正在考察的示波器来自哪家制造商，认真分析每个示波器与本文讨论的 1 0 个问题的关系，都将有助于客观地评价这些仪器。在示波器选择过程开始前，您可能会考虑价格范围。示波器的价格取决于多种因素，包括带宽、采样率、通道数和存储器深度。如果单纯根据价格购买示波器，您可能并不能得到所需的性能。相反，您应该更多的考虑产品的性价比，其中性能更加关键。如果预算紧张，您可以考虑租赁示波器或购买二手设备。在通读本文后，您应该获得所需的信息，可以为您的应用选择最好的示波器。有关是德科技示波器 (原安捷伦示波器）的更多信息，请访问https://www.keysight.com.cn/cn/zh/products/oscilloscopes.html1. 您需要示波器多少带宽?带宽是示波器最重要的指标，因为它决定着不失真的显示以及准确测量的信号范围，并且在很大程度上还决定着用户需要支付的价格。在决定带宽时，您必须使当前有限的预算与实验室中示波器使用的时间综合考虑，并寻找到平衡点。我们已经处于数字示波器时代，与仅考虑模拟放大器的带宽相比，应更多地考虑示波器带宽。为了确保示波器为应用提供足够的带宽，您必须考虑示波器将要显示的信号带宽。在当前的数字技术中，系统时钟通常是示波器可能显示的频率最高的信号。示波器的带宽至少应该比这一频率高三倍，以便合理地显示这个信号的形状。决定示波器所需带宽的另一个信号特征是信号的上升时间。由于您可能看到的不只是纯正弦波，因此在超出信号基础频率的频率上，信号将包含谐波。例如，如果您查看的是方波，那么信号包含的频率至少要比信号的基础频率高 10 倍。如果在查看方波时不能确保相应的示波器带宽，您将在示波器显示屏上看到圆形的边沿，而不是期望看到的清晰快速的边沿。这反而会影响测量精度。1 GHz 示波器12 GHz 示波器图 1: 不同带宽的示波器上显示的相同方波幸运的是，有三个非常简单的公式可以帮助您根据信号特征确定相应的示波器带宽:RTSR = 实时采样率2. 您需要示波器多少条通道?乍一看，通道数量似乎是一个简单的问题。毕竟，不是所有示波器都配有两条通道或四条通道吗? 没别的了! 数字信号在当前设计中是越来越常见，传统的 2 通道或 4 通道示波器并不能一直提供所需的通道数量。如果您曾遇到这种情况，您就会了解构建外部触发硬件电路或编写专用软件以找到感兴趣的多通道活动所面临的痛苦。随着数字领域的日益发展，一种全新的示波器已经增强了自身在数字应用和嵌入式调试应用中的应用范畴。除了传统示波器的 2 或 4 条通道外，混合信号示波器 (通常称为 MSO) 还提供嵌入式的额外 16 条逻辑计时通道。其结果是，这个全功能示波器可提供最多 20 条时间相关的触发、采集和查看通道。我们将以常见的 SDRAM 应用为例，介绍如何使用混合信号示波器进行日常调试。为隔离 SDRAM 写入周期，您必须对五种不同的信号组合进行触发: RAS，CAS，WE，CS 和时钟。4 通道示波器本身不足以满足这一基本测量要求。如图 2 所示，16 条逻辑计时通道用于设置在 RAS 高、CAS 低、WE 高和 CS 上触发系统。示波器通道 1 用于查看和触发时钟的上升沿。在逻辑分析仪和示波器组合解决方案中，逻辑分析仪只能交叉触发示波器 (反之亦然); 与此不同的是，混合信号示波器可在示波器和逻辑计时通道中进行全带宽触发。图 2: 6 通道测量: RAS、CAS、WE、CS 和 CLK 写入触发过程中的数据线。3. 要求的示波器采样率是多少?如前所述，在评估示波器时，采样率是一个非常重要的考察指标。为什么呢? 现在市面上很多示波器采用多个 ADC (模数转换器) 进行复用的方法实现采样。这样做的效果的确可以让单片速度较慢的 ADC 实现高速的采样。不过这种实现方法所面临的问题是可能存在采样失真。比如您将一个正弦波输入到某示波器中，您有可能会发现如下波形。这就是采样失真带来的。回忆一下第 3 个公式 (前文第一点中提到的)，示波器的采样率至少应该是示波器带宽的四倍。在示波器使用某种数字重建形式时 (例如 sin(x)/x 插值)，最好至少应使用 4 作为采样率与带宽之间的倍乘数。如果示波器没有采用数字重建形式，那么这个系数应当为 10 倍。由于大多数示波器采用某种数字重建形式，4 倍系数应该足够了。以一个采用 sin(x)/x 插值技术的 12 GHz 示波器为例，为了在每条通道上支持 12 GHz 完整带宽，每通道需要的最低采样率是 4 x (12 GHz) 或是 48 GSa/s。一些 12 GHz 示波器声称最大可达 64 GSa/s 采样率，但并未指出 64 GSa/s 采样率仅适用于一条通道。这种示波器的每通道采样率实际上只有 16 GSa/s，不足以在数条通道上支持 12 GHz 的带宽。考察采样率的另一种方式是确定采集点之间的预期分辨率。采样率是分辨率的倒数。假设您希望在采集点之间实现 1 ns 的分辨率，则能够提供这一分辨率的采样率是 1/(1 ns) = 1 GSa/s。总之，确保您所考察的示波器是否是单片 ADC 采样，是否可以为所有可能同时使用的通道提供足够的每通道采样率，从而使每条通道都能支持示波器的额定带宽。4. 您需要示波器多少存储器深度?如前所述，带宽和采样率紧密相关。存储器深度也与采样率密切相关。模数转换器对输入波形进行数字转换，并将得到的数据存储在示波器的高速存储器中。选择示波器的一个重要因素是了解示波器如何使用已存储的这些信息。存储器技术使用户能够捕获采集数据、放大查看更多细节、或在已采集的数据上进行数学运算、测量和后期处理功能等操作。许多人认为，示波器的最大采样率指标适用于所有时基设置。这是一种理想状态，代价是可能要求非常大的存储器从而极大程度的提高了示波器的价格。实际上，由于存储器深度有限，随着人们把时基设置成越来越宽的范围，所有示波器必须降低采样率。示波器的存储器越深，以最高采样速率可以捕获的时间越多。您需要查看可能购买的示波器型号，了解时基设置对其采样率的影响。您所需要的存储器深度取决于希望显示的时长以及希望保持的采样率。如果要在不同采集点间以较高分辨率查看更长的时间，您需要使用深存储器。借助一个简单的公式，您可以得知需要多少存储，其中需要考虑时间间隔和采样率:存储器深度 = 采样率 ● TAD (4)*TAD = 显示时间如果您希望放大波形并更加仔细地查看，则需要在所有时间设置中确保高采样率以防止出现信号混叠，同时提供波形的详细信息。一旦确定了存储器深度，您还必须考察在使用最深的存储器设置时示波器的操作方式。采用传统深存储器结构的示波器响应速度慢，这会给生产效率带来负面影响。由于响应速度慢，示波器制造商通常把深存储器降到专用模式，工程师一般只在必须使用深存储器时才使用它。尽管示波器制造商几年来已经在深存储器结构中取得很大进展，但某些深存储器结构的速度仍然很低，操作起来十分耗时。在购买示波器前，一定要评估示波器在最深的存储器设置下的响应能力。图 3: 这些图像显示了在低扫描速率 (1 ms/格) 时在示波器上采集的 80 MHz 方波, 其中左图的存储器设置为 2 Mpts, 右图的存储器设置为 2 kpts。2 Mpts 深存储器保持了最高的采样率, 可以防止信号混叠。当存储器降低到 2 kpts 时, 采样率会下降 1000 倍。采样率下降会导致示波器对信号采样不足, 从而出现频率为 155 Mz 的混叠信号。尽管右面的波形看上去是正确的, 但实际上并不正确。波形频率漂移了 79.9 MHz。5. 您需要示波器哪些显示功能?所有示波器供应商都知道，他们销售的是波形图像。追溯到模拟示波器时代，示波器 CRT 显示器的设计特点决定着图像的质量。在当前的数字世界中，示波器的显示性能在很大程度上取决于数字处理算法，而不是显示设备的物理特征。如今的数字示波器分为两大类: 波形查看工具和波形分析仪。为查看波形而设计的示波器通常用于测试和故障诊断应用。在这些应用中，波形图像将提供用户所需的全部信息。在波形分析应用中， Microsoft® Windows® 操作系统和高级分析功能等特点支持更多的分析功能，依据分析结果，决定被测系统的性能状况。影响显示图像质量的主要因素之一是示波器的更新速率。更新速率是指示波器采集和更新波形显示的速率。由此可知，更快的更新速率能够提高捕获偶发事件的几率，如图 4 所示。例如，Agilent 7000、 6000 和 5000 系列示波器具有高达 100,000 个波形/秒的更新速率。如果毛刺每隔 50,000 个周期出现一次，那么快速更新速率可帮助您平均每秒钟捕获两次毛刺。另一方面，一些示波器的更新速率仅为 800 个波形 /秒，在捕获同一个毛刺时平均花费一分钟。鉴于厂商一般只会公布示波器所能实现的最佳更新速率，您在对比不同仪器的更新速率时必须分外谨慎。要想达到这些主要技术指标，通常选择专用采集模式。这些专用模式可能会严重限制示波器的性能，例如存储器深度、采样率和波形重建。前面讨论的 Agilent 7000、6000 和 5000 系列示波器无需使用任何专用采集模式，即可达到100,000 个波形/秒的更新速率。包括通道数在内的其他多个因素也会限制示波器的更新速率。因此，首先要确定您所需的性能和设置，并根据这些特定条件对示波器更新速率进行测试。一般来说，单纯依靠厂商公布的技术指标来判定示波器的显示功能还是不够的。在比较多款示波器的显示功能时，必须在实验室中进行实时演示，才能确定哪款示波器可以精确地显示用户需要查看的内容。图 4: 由 Keysight 6000 系列示波器捕获的偶发事件。6. 您需要示波器哪些触发功能?许多通用示波器使用边沿触发功能。然而，由于高级触发功能使您能够定位特定事件，因而在某些应用中可能会使用其他触发功能。例如在数字应用中，高级触发功能会对触发通道中的某个码型有很大帮助。如前所述，混合信号示波器可以触发逻辑通道和示波器通道码型，而在示波器/逻辑分析仪组合解决方案中，用户只能通过把各自输入/输出触发信号电缆连接在一起，以交叉触发两台仪器。对于串行设计人员，某些示波器甚至为 SPI、CAN、USB、I2C、 FlexRay 和 LIN 等标准配备了串行触发协议。高级触发选件能够在日常调试任务中节约大量的时间。如果您需要捕获偶发事件，情况会怎样? 毛刺触发允许触发正向毛刺或负向毛刺，或触发大于或小于指定宽度的脉冲。这些特性在进行故障诊断时特别有用。您可以触发问题，向回查看时间，以便找出导致问题出现的根源。此外，当前市场上的多数示波器还为电视、HDTV 和视频应用提供了触发功能。通过使用示波器的电视触发功能，您可以在需要查看的场和具体行上触发系统。图 5: Keysight 6000 系列示波器的触发菜单。7. 探测信号的最佳方式是什么?由于系统带宽 (亦即示波器/探头组合的带宽) 以这两种带宽中的低者为准，因此选择合适的探头十分重要。以一个配有 500 MHz 无源探头的 1 GHz 示波器为例，该组合的系统带宽是 500 MHz。如果由于探头的缘故而仅能获得 500 MHz 带宽，那么您购买 1 GHz 示波器是达不到期望的1 GHz 带宽的。此外，您每次把探头连接到电路上时，探头会变成被测电路的一部分。探针在本质上是一条短传输线。传输线是一种 L-C 谐振电路。当 L-C 谐振电路的频率为传输线的 1/4波频率时，其阻抗将会变低并接近于零，同时为被测件带来负载。您可以轻松地在信号的低速上升时间和减幅振荡中查看 L-C 谐振电路的负荷。有源探头不仅提供比无源探头更大的带宽，还消除了在探头连接到被测件 (DUT) 时的部分传输效应。通过在有源探头中采用电阻“衰减”探针和配件，安捷伦最大限度地降低了信号负荷以及由此产生的信号失真。这些衰减的附件可以防止 L-C 谐振电路的阻抗变得太低，从而防止加载信号产生减幅振荡和信号失真。此外，衰减的附件使得探头的频率响应能够在整个探头带宽范围内保持平坦。通过平坦的频率响应，您可以在探头的整个带宽内预防信号失真。既然已经解决了信号失真问题，下一步是确保即使在使用探头附件时仍能实现全部带宽。通过在探头放大器和探针之间使用受控的传输线，Keysight 探头优化了探头带宽。通过使用一个放大器，您可以连接各种差分探头或单端探头 (包括浏览探头、带插座的探头、焊接探头和 SMA 探头)，并获得全部系统带宽。另外，由于受控传输线可将探头放大器与探针分离，您便能轻松地获得紧凑的探头空间。其中的关键是在使用各种探头和附件时了解探头的额定带宽。图 6: 通过 2.5 GHz 探头和非衰减 2 英寸连接附件进行探测, 上升时间为 250 ps 的信号。图 7: 通过 2.5 GHz 探头和衰减 2 英寸连接附件进行探测, 上升时间为 250 ps 的信号。8. 您需要哪些存档和连通性功能?许多数字示波器目前拥有与 PC 相同的连通性，包括 GPIB、 RS-232、LAN 和 USB 2.0 接口。与过去相比，现在把图片发送到打印机，或把数据传输到 PC 要容易很多。您是否经常把示波器数据传输到 PC? 那么非常重要的一点是，示波器至少要有上面列出的一种连通性选件。尽管内置软驱或光驱也能帮助您传输数据，但与 USB 或 LAN 连接相比，它们在发送示波器的文件时通常会比较麻烦。对于没有配置 L A N 和 U S B 等比较先进的连通性选件的经济型示波器，示波器制造商通常提供软件包，允许通过 GPIB 或 RS-232 简便地把波形图像和数据传输到 PC 上。如果 PC 没有安装 GPIB 卡，或用户希望以更简便的方式把波形传输到笔记本电脑上，您可以考虑使用 USB/GPIB 或 LAN/GPIB 接口。许多示波器还配有用于数据存储的硬盘以及移动硬盘。另一个连通性选件是设置安全的无线 LAN (WLAN)，帮助您摆脱建立有线连接时的电缆长度限制。LAN 连接实现了共享访问，进而使多个用户能够通过公司内联网或互联网访问同一个示波器。由此，示波器保留在某个集中地点，用于支持分散各地的团队针对指定原型展开协作。您可以在 P C 上通过任意一个 java 网络浏览器对某些示波器进行远程控制、图像显示和波形分析如 Keysight 6000 系列。图 8 是在 PC 上显示的 Agilent 示波器的虚拟面板。借助示波器的远程访问功能，用户可以在家完成示波器校准任务，使示波器在用户到达工作地点之前准备就绪。您应当提前确定需要示波器提供什么程度的连通性和存档功能，才能显著地缩短用于数据传输和存储的时间。9. 您需要哪些附加应用软件?自动测量和内置分析功能可以节约用户时间，使工作更为简便。数字示波器通常带有模拟示波器上没有提供的一系列测量功能、分析选件以及软件。示波器软件数学运算函数包括加减乘除、积分和微分。测量统计 (最小值、最大值和平均值) 可以检定测量不确定性，在表征噪声和计时裕量时，这是一项重要资源。许多数字示波器还提供了 FFT 功能。针对关注波形分析的“高需求用户”，示波器制造商在中档示波器和高档示波器中提供更大的灵活性。某些制造商提供的软件允许您定制复杂的测量，直接从示波器用户界面中执行数学函数和后期处理。例如，您可以使用 C++ 或 Visual Basic 编写测量程序，然后从示波器图形用户界面 (GUI) 中执行程序。这一功能使得用户无需将数据传输到外部 PC 上，并且能够为关注波形分析的用户节省大量的时间。应用软件可以极大地缩短测量时间，支持用户执行难度很高的测量，例如 Agilent InfiniiScan 软件。 InfiniiScan 是一款快速识别信号完整性问题的识别软件。通过扫描数千个波形和隔离信号中的任何异常，它能够识别信号完整性问题。另一个应用软件是安捷伦提供的 PCIe 一致性和验证软件。该软件支持用户对 PCIe 1.1 和 2.0 设计进行调试与测试。其他软件包括用于串行数据分析和矢量信号分析的软件。您应当深入地调查所有可用的附加软件，当示波器自身配备的软件无法提供某个运算功能或测量功能时，您可以借助附加软件加以处理，而不会为此手足无措。图 9. 模拟和射频设计人员一般会发现, 高级数学运算功能和 FFT 功能是其日常示波器中的重要功能。图 10. 数字设计人员通常使用直方图等测量功能来评估信号完整性。图 11: 测量值识别器可以识别 65 ps ~ 75 ps 间的毛刺10. 最后一个、但也是同样重要的一个问题: 演示、演示、还是演示!如果您已经考虑了前面九个因素，您可能已经把范围缩小到能够满足标准的少量示波器中。现在应该试用这些示波器，进行详尽的比较。借用几天示波器，您将有时间全面地评估这些示波器。在使用每台示波器时，需要考虑的部分因素包括:简便易用性: 在试用期间，评估每台示波器的简便易用性。示波器是否配备专用旋钮，用于垂直灵敏度、时基速度、迹线位置和触发等级等常用调节功能? 从一项操作到另一项操作需要按多少个按钮? 能否直观地运行示波器，同时把重点放在被测电路上?显示响应速度: 在评估示波器时，注意显示的响应速度，不管是使用示波器进行故障诊断还是收集大量的数据，这都是一个关键因素。在改变电压/格、时间/格、存储器深度和位置设置时，示波器是否迅速响应? 在打开测量功能时，再看一下示波器的响应速度。响应速度是否明显下降?结论在全面考察这些问题及评估示波器后，您应该对哪种型号真正满足您的需求已经做到胸有成竹。如果现在还不确定，您可与其他示波器用户讨论产品选型，或致电制造商技术支持人员。有关是德科技示波器的更多信息，请访问是德科技发布于 2022-04-18 07:37赞同 554 条评论分享收藏喜欢收起隽业TPU气囊厂家隽业塑胶制品（广东）有限公司员工关注在学习使用示波器之前，了解示波器的结构很重要，毕竟知己知彼，方能百战百胜嘛！零式未来科技小零记得在很早之前就听过很多的“老司机”说过很多什么“你要先去了解示波器的四个部分”、“在学习之前你要先弄懂示波器那四个部分再去学……”等相关内容。那么众多“老司机”口中的“四个部分”是指哪四个部分呢？后来我才弄明白，原来我们现在用的那些常见的，基本的示波器都是由以下四个部分组成：显示、垂直控制、水平控制以及触发控制。今天，零式未来科技小零就同大家一起深入的探究以下这四个部分。首先先来看一下“显示”部分，示波器的显示部分通常是CRT或LCD面板，除了到屏幕上，显示部分还配备了三个基本的控制：聚焦旋钮，强度旋钮以及一个光束查找按钮。其次是“垂直部控制”，示波器的垂直控制部分所显示的是信号的振幅。本节进行一个伏特、每司(伏/格)选择旋钮，一个AC / DC /地面选择开关和垂直(主)的仪器的输入。此外，在一般情况下，示波器的这部分通常配备的垂直光束位置旋钮。　　第三就是“水平部控制”，水平控制的时基或“扫描”的仪器。这个部分主要的控制是秒每格(SEC / DIV)选择开关。另外还包括一个水平输入用于绘制双XY轴信号。一般设在示波器本节的水平光束位置旋钮。　　最后一个就是”触发部控制”，出发控制在扫描的启动事件中。该触发器可以被设置为自动重新启动后，每一次扫描，或者它也可以被配置为响应的一个内部的或外部的事件。本节的主要将源和耦合选择开关控制。除此之外，外部触发输入(外部输入)和电平调整也包括在内。　　在除了基本仪器，大多数的示波器都有探针被提供，探针将连接到仪器的输入，示波器的输入阻抗通常有一个电阻的10倍。在0.1(-10X)的衰减系数，但这样的结果有助于隔离，从被测量的信号由探头电缆的电容性负载。有些探头有一个开关，使运营商在适当的时候能够绕过电阻器。以上就是针对示波器四个部分的一些功能解读和内部组成部分介绍，有助于大家对示波器的了解，大家了解了吗？如果还有不清楚的朋友们欢迎添加关注我们零式未来科技官方微信公总号“零式未来”，与我们的技术工程师深入交流探讨，还可以获取我们最新的活动新闻资讯哟~。发布于 2022-08-12 10:17赞同添加评论分享收藏喜欢

数字示波器的采样频率与带宽有何关系？ - 知乎

数字示波器的采样频率与带宽有何关系？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册采样率网络带宽示波器数字信号处理信号与系统数字示波器的采样频率与带宽有何关系？关注者6被浏览68,715关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享5 个回答默认排序是德科技 Keysight Technologies已认证账号关注示波器的最大额定采样率与其实时带宽密切相关。大多数工程师都熟悉 Nyquist 采样定理。根据这一定理，对于具有最大频率 fmax 的有限带宽 ( 频带受限 ) 的信号，等间隔的采样频率 fS 必须要比最大频率 fmax 高出两倍以上 ( 即 fs >2•fmax)，才能以独特的方式重建信号并且不会发生混叠。目前，fmax 通常称为 Nyquist 频率 ( fN )。有些工程师会错误地假设 fmax或 fN 与 fBW ( 示波器带宽 ) 相同。根据这一假设，一个具有特殊额定带宽的示波器所需的最小采样率正好是示波器实时带宽技术指标的两倍 ( 如图 1 所示 )。然而，除非示波器具有砖墙式滤波器响应，否则 fmax 与 fBW 并不相同。带宽指标为 1 GHz 及以下的示波器通常具有高斯频率响应。这表示，即使示波器在 -3 dB 带宽频率点以上对信号频率幅度进行衰减，也不能完全消除这些高频率分量。图 1 的红色阴影部分即为混叠的频率分量。因此，示波器的 fmax 总是高于 fBW。图 1: 当示波器的带宽指定为采样率的 ½ 时 , 混叠的频率分量如图所示。我们建议示波器的最大额定采样率应当至少比额定实时带宽高出 4 或 5 倍 ( 如图 2 所示 )。根据这一标准，示波器的 sin(x)/x 波形重建滤波器可以精确地重现高速信号的波形，其分辨率可达几十皮秒的量级。图 2: 当示波器的带宽指定为采样率的 ¼ 时 , 混叠的频率分量如图所示。如欲了解示波器实时采样的更多信息，请参见是德科技应用指南示波器采样率的计算公式是什么？采样率可通过下面的方程式进行计算：采样率 = 存储器深度 / 屏幕上的时间这使示波器可以用显示的时基占满整个屏幕上，无需等待时间和捕获屏幕数据的存储器。您可以按照下面描述的方法监测示波器的实际采样率，并通过调整时基获得预期的采样率发布于 2021-08-25 10:28赞同 7添加评论分享收藏喜欢收起Nick电子科技大学工学博士关注根据奈奎斯特定律可知，采样频率需要大于两倍带宽。为了波形更好看，一般示波器还会进一步增大采样频率，使波形看起来更平滑发布于 2019-12-23 08:58赞同 1添加评论分享收藏喜欢

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浅析示波器的采样率

发布时间：

2019-12-11

浏览次数：

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如果您是刚开始学习示波器，这篇文章可以是你最好的教材，没有之一。采样率（Sampling Rate)，顾名思义就是“采样的速率”，就是单位时间内将模拟电平转换成离散的采样点的速率，譬如采样率为4GSa/s就表示每秒采样4G个点。数字示波器区别于模拟示波器的一个最大不同是将模拟信号进行离散化。

如果您是刚开始学习示波器，这篇文章可以是你最好的教材，没有之一。

采样率（Sampling Rate)，顾名思义就是“采样的速率”，就是单位时间内将模拟电平转换成离散的采样点的速率，譬如采样率为4GSa/s就表示每秒采样4G个点。Sa是Samples的缩写。有些示波器厂商写作4GS/s。当然，采用不同量纲的单位就是MSa/s、MS/s，KSa/s、KS/s，Sa/s，S/s。

1、采样过程反应了数字示波器的本质：将模拟信号离散为一个一个的采样点

数字示波器区别于模拟示波器的一个最大不同是将模拟信号进行离散化。我们常说的话是，“在数字世界里，永远只有0和1”。如何将那些各种不同形状的模拟信号转换成为0和1呢? 图1和图2表示了示波器将模拟信号离散化的过程。采样-保持电路根据采样时钟将连续的模拟信号“等时间间隔地”、“实时地”转换为离散的电平，离散的电平再经过模数转换器（ADC）转换为一系列的0和1。对于8位ADC来说，8个连续的0和1组成一个采样点，代表了一个电平值。示波器将这些离散的采样点直接显示或将点和点通过某种方式相连显示为示波器屏幕上的波形。示波器保存的离散的采样点的个数就是“存储深度(memory）”。

图1 采样-保持电路将模拟信号转换成一个一个离散的电平

图2 ADC将模拟信号离散化为0和1组成的采样点

将图1和图2的离散化过程换个示意图来表达，如图3所示，离散的采样点之间的间隔就是采样周期，采样周期的倒数就是采样率。采样率4GSa/s就表示两个采样点之间的间隔为500ps。在“点显示”方式和“线性插值”模式下，将示波器屏幕上的波形展开，有些示波器能看出屏幕上等时间间隔的采样点，打开示波器光标可以测量出两个点之间的间隔即为采样周期。

图3 采样周期表示相邻两个采样点之间的间隔

2、最高采样率 VS当前采样率

在示波器的前面板上通常都会标识采样率，如图4所示是中国首款智能示波器SDS3000系列中的一款SDS3054，她的面板上标识了采样率为 4GS/s，该采样率就是指这台示波器可以工作到的最高采样率。

图4 中国首款智能示波器SDS3054的面板上标识了最高采样率4GS/s

但是，实际上示波器的“当前采样率”受到存储深度的限制，可能小于最高采样率。随着示波器采集时间的增加，采样率会被强迫地自动下降。在图5所示的设置下，当前的采样率只有100MS/s。也因此，我们要特别强调高保真捕获的这个原则：时刻警惕采样率。就是时刻警惕当前的“实时采样率”。

图5 示波器实际工作中的当前采样率是受限于存储深度的

3、实时采样率 VS 等效采样率（随机采样模式，插值算法）

前面提到的最高采样率和当前采样率及采样率都默认为“实时采样率”(real-time sampling rate)，最高采样采样率即为最高实时采样率，当前采样率即为当前实时采样率。和实时采样率相对应的一个名词是“等效采样率(effective sampling rate）"。等效采样率一般是指示波器工作在一种特别的采样模式（被称为随机采样模式或等效采样模式）下的术语。

如图6所示为随机采样模式的工作原理示意图。示波器在该模式下的实时采样率如图示上方的一组图形的第1次捕获，第2次捕获，……，第N次捕获，这些单次分别捕获的过程中，采样点之间的时间间隔的倒数符合我们前面所述的的采样率概念，是实时采样率。将这N次实时采样的采样点“合成”在一起的结果如图6的下图所示。这种随机采样模式要求被测信号是“周期的、重复的”信号，示波器要能识别出这种信号每一帧的“起始”和“结束”，在“起始”位置开始第1次采样，然后间隔进行第2次采样，再间隔进行第3次采样，……。那么这个就是等效采样周期，它的倒数就是等效采样率。这种模式下等效采样率可以达到几十GSa/s。这种采样模式也正是采样示波器的基本工作原理。采样示波器的实时采样率只有200KSa/s，但等效采样率可以做到很大。对于纯粹的正弦波信号的测量，使用等效采样模式是有效的。但是，实际被测信号往往并不是“周期的、重复的”的信号，该工作模式的使用场合并不多。

图6 随机采样模式工作原理示意图

另外一种等效采样率的说法和示波器的插值有关。在实时采样得到的离散的点和点之间插入若干个通过某种算法获得的“假点”的方法就叫插值。这里用“假点”这个说法是区别实时采样的点，便于理解。两个实时采样的点之间增加了9个点，等效采样率就相当于增加了10倍。

在实时采样率是足够的情况下，插值可以增加计算结果的精度; 但在实时采样率不够，而且被测信号是脉冲方波的情况下，插值会带来过冲和下冲的“假象”，让用户误以为被测信号并没有失真，但其实已经严重失真了。如图7所信号有过冲和下冲，这是否代表了信号的真实情况呢? 实际上该信号并不存在这些过冲和下冲，只是实时采样率不足，又采用了正弦型插值算法。提高实时采样率之后的信号如图8所示。

图7 带有过冲和下冲“假像”的信号

图8 实时采样率足够的情况下，信号的真实情况

正弦型（sin(x)/x)插值是示波器中最常用的一种插值算法。该算法就是根据已有的N个点来计算第N+1个点，算法的物理意义就是假设信号在按正弦规律变化。因此图7在采样率不够的情况下会出现局部正弦型的过冲和下冲。当被测信号是正弦型信号时，即使实时采样率不够，利用 sin(x)/x插值算法，获得的插值后的波形看起来就更接近真实的正弦型信号了。如图9所示就是这种插值算法的好处的体现。

图9 对于正弦型信号，采用sin(x)/x插值可以弥补实时采样率的不足

4、欠采样的影响

要确保过采样，而不要欠采样。欠采样就是指采样率不够，示波器不能真实地还原原始波形，表现为波形局部细节丢失、失真、混叠等现象。如图10所示采样率不够导致脉冲消失，因为这个脉冲很窄。如图11所示采样率不够导致波形失真，信号上本来存在的“震荡波形”不能真实地还原。如图12所示采样率严重不够导致混叠，信号本来是左图中黑线表示的正弦波，测量到的信号也仍然是正弦波，但频率发生了改变。

图10 采样率不够导致"脉冲消失"

图11 采样率不够导致"失真"

图12 采样率不够导致"混叠"

在采样率严重不足的情况下，示波器无法稳定触发。如图13所示为使用中国首款智能示波器SDS3000测量一个普通的1KHz方波的效果，虽然触发方式为上升沿触发，触发的各项设置都正常，但触发电平并没有和触发点相交，信号有明显的过冲震荡。在欠采样的情况，测量到的参数存在误差，特别是峰峰值和上升时间、下降时间等参数误差很大，图中的上升时间测量项提示有黄色的感叹号，就表示当前采样率不够，显示的测量结果中有“<”的符号，表示当前信号实际上升时间应小于这个数值。对比图14是采样率足够的情况下的测量结果，上升时间只有68ns，峰峰值的测量结果误差也和图13的测量结果不一样。这个对比让我们深刻体会到采样率不足带来的影响。信号整体看起来仍然是方波，只是波形上有过冲震荡，但其实是严重失真了。

图13 利用鼎阳SDS3000，采样率不够时测量1KHz方波的结果

图14 利用鼎阳SDS3000，采样率足够时测量1KHz方波的结果

5、时刻警惕示波器采样率

关于采样率的选择依据，人们自然会想到那伟大的“奈奎斯特采样定律”：采样率要达到被测信号最大频率的两倍以上，才能保证不失真地重构原来的波形。问题来了，在实际示波器的使用中，示波器输入一个干净的单一正弦波，我们用两倍采样率，但很明显采样到的波形是严重失真了。在实际应用中,要求采样率远大于最高频率。在参考文献[1]中笔者看到这样来解释这个现象：“如果采样率等于信号的最高频率，由于不太好的采样条件，不太可能从采样值中重建信号。而且，由于波段限制就需要无限裙边选择性的低通滤波器，所以在实际应用中要求采样率远大于信号最高频率的2倍”。（抱歉，笔者对这句看得似懂非懂。）

在示波器的使用上到底该如何选择采样率呢? 笔者一直强调的一个原则是：感兴趣的信号上升沿能采样3-5个点。上升沿能采样最少有3个点，达到5个点就足够了，采样更多的样本点意义也并不大。如表1所示,对于上升时间为1ns的信号，如果上升沿采样5个点，也就是每隔0.2ns采样一个点，采样率需要5GS/s以上，表中可以看出当采样率为5GS/s时和10GS/s时，测量上升时间的统计平均结果是一样的，方差值都是0.02ns。

表1 使用不同采样率测量上升时间的比较

总之，判断采样率是否足够，首先还是要看您感兴趣的信号的细节的上升时间是多少。以感兴趣的上升时间除以5得到采样周期，采样周期的倒数就是采样率。或者说是“5除以上升时间”就得到要求的采样率。譬如对于开关电源中的MOS管，虽然漏源极电压Vds信号的上升时间整体可能是100ns，但Vds的局部细节上升时间可能只有2ns，甚至更小，因此准确测量Vds的采样率按2ns来考虑就要2.5GS/s的采样率。这只是举例，具体Vds的采样率的选择，通常是先用最高的采样率进行采样，再逐渐降低采样率来进行比较，判断什么样的采样率是合适的。

但是，始终牢记“时刻警惕采样率”!

6、采样率和模拟带宽及数字带宽之间的关联

最高采样率和模拟带宽之间似乎存在着某种关联，但没有非常明确的说法。可以举例来理解这种关联性。譬如示波器的带宽100MHz，意味着测量100MHz的单一正弦波带来的信号幅度的偏差最大将近达到30%，但是如果在100MHz时的最大采样率只有250MHS/s，那么对正弦波的采样将严重失真，正弦波的幅度可能降低到不到70.7%。如果从上升时间的角度来理解，100MHz带宽对应的示波器自身的上升时间大约3.5ns，可以准确测量被测信号的上升时间大约10ns; 准确测量上升时间为10ns的信号，则需要至少500Ms/s的采样率。具体关于带宽的理解请参考阅读[2]，[3]。因此，如果100MHz带宽示波器只有250MHz的采样率是不合适的。从这个数字化例子来理解，建议最高采样率是带宽的5倍是有一定道理的。

还有一个“生造”出来的概念叫数字带宽，定义为采样率的1/2。这个概念在实际中没多大意义，也提得很少。当采样率不足的时候，测量出来的上升沿变缓，和带宽不足的效果一样。

关键词，示波器，示波器采样率

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示波器基本原理之二：采样率_示波器采样率-CSDN博客

示波器基本原理之二：采样率

最新推荐文章于 2023-09-19 11:41:31 发布

月绕紫藤

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Nyquist采样定理

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Nyquist采样定理

数字测量应用所需的采用率为多少？一些工程师对于 Nyquist 理论深信不疑，并且认为只要采样率是示波器带宽的 2 倍便足矣。而其他工程师则不相信建立于 Nyquist 标准的数字滤波技术，更愿意使用采样率为带宽技术指标 10 至 20 倍的示波器。实际情况介于二者之间。若要理解其中的原因，则必须了解 Nyquist 的理论及其与示波器频率响应之间的关系。 Harry Nyquist 博士（图 1）假设：

Nyquist 采样定理对于具有最大频率 fMAX 的有限带宽信号，等间隔采样频率 fS 必须大于两倍的最大频率 fMAX，才能唯一地重建信号而不会有混叠现象。

Nyquist 采样定理可以归纳为两个简单规则，然而，对于 DSO 技术而言却不是那么简单。

1. 采集的最高频率分量必须小于采样率的一半。

2. 第二个规则是必须等间隔采样，而这一点经常会被遗忘。

Nyquist 所称的 fMAX 就是我们通常所指的 Nyquist 频率（fN），它不同于示波器带宽（fBW）。如果示波器带宽恰好指定为 Nyquist（fN），则意味着示波器具有理想的砖墙式（brickwall）响应，该响应在此相同频率下会完全衰减（如图 2 所示）。低于 Nyquist 频率的频率分量会完全通过（增益 =1），高于 Nyquist 频率的频率分量则会完全予以排除。然而，这种频率响应滤波器无法在硬件中实施。

图2 - 理想的砖墙式频率响应

带宽技术指标为 1 GHz 及以下的大部分示波器具有称为高斯频率响应的响应类型。当信号输入频率接近示波器的指定带宽时，测得的幅度会慢慢下降。信号在带宽频率下将会衰减 3 dB（~30%）。如果示波器的带宽正好指定为 Nyquist（fN）（如图 3 所示），输入信号超过这个频率的分量尽管衰减超过 3 dB，但也被采样（红色阴影部分），尤其当输入信号中包含快速边沿时，情况更是如此（测量数字信号时）。这种现象违背了 Nyquist 采样定理的第一条规则。

图3 - 带宽（fBW）指定为 Nyquist 频率（fN）时，典型的示波器高斯频率响应

大多数示波器厂商不会将示波器的带宽指定在 Nyquist 频率（fN），不过也有部分厂商会这样做。但是，波形记录仪 / 数字转换器的厂商往往会将其仪器的带宽指定在 Nyquist 频率。现在我们看一下，如果示波器的带宽与 Nyquist 频率（fN）相同时会是什么状况。

图 4 显示：在三或四通道模式下工作时， 500-MHz 带宽的示波器正好以 1 GSa/s 的速度进行采样。尽管输入信号的基本频率（时钟频率）处于 Nyquist 的范围内，但是信号边沿所包含的重要频率分量远落在 Nyquist 频率（fN）之外。仔细查看会发现，该信号的边沿具有不同程度的预冲、过冲和各种边沿速度，呈现出“不稳定” 的趋势。这就是混叠的迹象，它清晰地表明仅仅使用带宽为采样率 2 倍的示波器还不足以获得可靠的数字信号测量结果。

图4 - 使用 1 GSa/s 采样率和 500-MHz 带宽的示波器进行采样所产生的混叠边沿

那么，示波器的带宽（fBW）的定义应该怎么关联到波器的采样率（fS）和 Nyquist 频率（fN）呢？为了尽量避免对超出 Nyquist 频率（fN）的频率分量进行采集，大多数示波器厂商将其具有典型高斯频率响应的示波器带宽指定为实时采样率的 1/4 至 1/5 或更低（如图 5 所示）。尽管以比示波器带宽大更多倍的速率采样可以进一步降低采集 Nyquist 频率（fN）之外频率分量的可能性，但是 4:1 的采样率与带宽比足以获得可靠的数字测量结果。

图5 - 将示波器带宽（fBW）限制为采样率的 1/4（fS/4），可以降低 Nyquist 频率（fN）之上的频率分量

带宽技术指标在 2-GHz 和更高范围的示波器通常具有更陡峭的频率衰减响应 / 特征。我们将这种类型的频率响应称为“最大平坦度”响应。由于具有最大平坦度响应的示波器接近于砖墙式滤波器的理想特征，在这种情况下，超出 Nyquist 的频率分量衰减程度更高，因此无需进行多次采样即可很好地显示使用数字滤波的输入信号。理论上厂商可以将具有此类响应的示波器带宽（假设前端模拟硬件具备相应能力）指定为 fS/2.5。图6 采用是德科技 500-MHz 带宽示波器以 2 GSa/s 的速率进行采样，可以精确测量这个边沿速度为 1 ns 的 100-MHz 时钟信号

图 6 显示了 500-MHz 带宽的示波器捕获边沿速度在 1 ns（10% - 90%）范围的 100-MHz 的时钟信号。500 MHz 的带宽技术指标是精确捕获此数字信号的最小推荐带宽。这一特定的示波器能够在双通道工作模式下以 4 GSa/s 进行采样，或者在三或四通道工作模式下以 2 GSa/s 进行采样。图 6 显示的是 2 GSa/s 采样的示波器，其采样频率是 Nyquist 频率（fN）的两倍，带宽频率（fBW）的四倍。该图表明，采样率与带宽之比为 4:1 的示波器可以非常稳定而准确地表示输入信号。并且，借助 Sin(x)/x 波形重建 / 插值数字滤波技术，此示波器的波形和测量分辨率可达几十皮秒的量级。与我们之前图 4 所显示的例子（采用相同带宽的示波器，但仅为带宽（fN）两倍的速度进行采样）相比，波形稳定性和精确度的差别显而易见。

那么，如果我们将采样率增大一倍，使其达到 4 GSa/s，再以相同的 500-MHz 带宽示波器（fBW x 8）采样，结果又会怎样呢？您可能会直观地认为该示波器将会获得更佳的波形和测量结果。但正如图 7 所示，您只能取得很小的改进。如果仔细观察这两个波形图（图 6 和图 7），您将会发现，以 4 GSa/s（fBW x 8）采样时，显示的波形中仅有轻微的预冲和过冲。但是，上升时间测量显示相同的结果（1.02 ns）。波形保真度略有提高的关键在于：当此示波器的采样率与带宽之比由 4:1（2 GSa/s）升至 8:1（4 GSa/s）时，没有引入其他的误差源。Nyquist 强调必须等间隔进行采样。用户在评测数字存储示波器时，往往会忽视这一重要规则。

图7 - 采用是德科技 500-MHz 带宽示波器以 4 GSa/s 采样，与 2 GSa/s 采样相比，对测量效果的提高微乎其微

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示波器基本原理之二：采样率

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作者：是德科技 Keysight Technologies链接：https://www.zhihu.com/question/57268237/answer/3121853543来源：知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

基于等效和实时采样的数字示波器设计

01-20

摘要：基于数字示波器的基本原理，以单片机和FPGA组成的系统为控制，实现了普通示波器对被测信号的采样、存储与回放，并且增加了等效采样和采样保持功能，极大地提高了系统的测量范围。该系统具有实时采样和等效采样两种方式，以不大于1 Ms／s的A／D转换实现200 MS／s的等效采样率对输入1 Hz～10 MHz，Vp-p为2 mV～8 V的信号进行采样处理，并能进行单次触发，自动和存储／输出波形。

　　1 引言

　　数字示波器自上个世纪七十年代诞生以来，它已成为测试工程师必备的工具之一。随着近年来电子技术取得突破性的进展，催生了更庞大的数字示波器市场需求。此外，信号传输在现代工程中是很重要的一个

什么是示波器的带宽？什么是采样频率？

叫我小何就行了

08-25

815

示波器的带宽是指示波器能够准确显示信号频率的范围。在示波器的显示中，高频信号可能会出现失真或衰减，这取决于示波器的带宽。示波器的带宽通常以赫兹（Hz）为单位表示，表示示波器可以准确显示的最高频率。带宽的概念源于示波器的频率响应特性。示波器的输入信号通过电路和放大器传递到显示屏上，但是电路和放大器都有其自身的频率响应限制。当信号的频率超过示波器的带宽时，放大的幅度可能会降低，相位可能会发生变化，从而导致失真的显示。

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