大家好,，在致遠電子示波器微信用戶交流群中，我看到這樣一些信息,，有位用戶的一個項目中需要用到多結(jié)點高速串行通信總線,，使用CPLD作為收發(fā)控制器,，總線設計速度為5Mbps，由于碼率較高,，所以他想測試下該總線信號的穩(wěn)定性,。手頭剛好有一臺ZDS2022示波器，因為之前已經(jīng)了解到ZDS2022示波器存儲深度高達112Mpts,，所以想用它來試一試,。為了測試信號的穩(wěn)定性，特意把一幀數(shù)據(jù)調(diào)得很大,，5Mbps,，傳輸3秒鐘。將時基設置為500ms,，想把所有波形都記錄下來慢慢分析,。

　　他將存儲深度設為自動后，在同一信號源下,、不同時基下對采集的波形放大觀察,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)波形不一樣，這是怎么回事呢,？

　　采樣率與奈奎斯特采樣原理

　　事實上,，該問題的實質(zhì)是涉及到了示波器的采樣率問題，“采樣”顧名思義,，就是采集樣本點,，是在連續(xù)的模擬信號中采集離散的數(shù)字信號的樣本點。通過測量相等時間間隔的電壓波形幅值,，并將此電壓轉(zhuǎn)化成用八位二進制表示的數(shù)字信息,。采樣電壓之間的時間間隔越小，重建出來的波形就越接近原始波形,。

　　圖1 等間隔的采樣

　　圖2 示波器采樣剖析示意圖

　　在進行采樣時,，一定要遵守奈奎斯特采樣原理，才能避免波形失真,。奈奎斯特采樣原理認為：對于具有最大頻率fmax的信號而言,，等距采樣頻率fs必須比最大頻率fmax大兩倍,，這樣才能重建唯一的信號而不產(chǎn)生波形混疊的現(xiàn)象。

　　圖3 fs與fmax的幾種比例示意圖

　　由于奈奎斯特原理的前提是基于無限長時間和連續(xù)的信號,，但是沒有示波器可以提供無限時間的記錄長度（示波器能夠提供的最大點數(shù),，直接受存儲深度的影響）；所以采用最高頻率成分兩倍的采樣速率通常是不夠的,，實際應用中通常為5倍甚至更高,。為了確保測量的準確性，通常要求示波器保持較高的采樣率,。

　　采樣率與存儲深度

　　在示波器測量波形時,，有個重要的公式：存儲深度=總捕獲時間X采樣率。其中捕獲時間是有采樣窗格決定的,，當設定一個水平時基檔位后,，總捕獲時間就是確定的，那么如果我想要更高的一個采樣率,，就必須保證有足夠大的存儲深度,。正是考慮到這點，ZDS2022示波器為您在【Horiz】按鍵中,，提供了可手動設置的最大到112Mpts的存儲深度,。您可以根據(jù)自己的需要，選擇合適的存儲深度,。ZDS2022示波器的儲存深度中有一個選項是自動,，系統(tǒng)默認設置為自動，當您選擇自動儲存深度后,，會出現(xiàn)一個自動最大值的選項,，自動最大值默認設為1.4Mpts。

　　自動存儲深度與自動最大值

　　現(xiàn)在先跟大家分享下這個自動存儲深度和自動最大值,，到底是怎么回事？

　　將儲存深度設為自動時,，當前示波器的儲存深度就是當前屏幕上的波形數(shù)據(jù),，若當前屏幕上的波形數(shù)據(jù)大于自動最大值，則在屏幕右下方的存儲深度就保持為自動最大值不變,，否則,，一旦存儲深度不夠，就會犧牲采樣率,。當采樣率降低到不符合奈奎斯特采樣原理時,，采集到的波形就會出現(xiàn)問題，就像這位用戶在群里跟我們交流的那樣,。其實,，他一開始并沒有進行大存儲深度的設置,，水平時基設為500ms/div時，由于存儲深度只設為1.4Mpts,，所以采樣率降到了200KSa/s,。

　　表1 存儲深度為1.4Mpts時，不同時基的波形對比表

　　設置好觸發(fā)條件后,，按下【Single】鍵,，放大波形至水平時基檔位為2ms/div，由于該波形是在采樣率為200KSa/s的情況下采集的,，而被測總線設計速度為5Mbps,，不滿足奈奎斯特采樣原理，所以會看到一段一段的波形,。實際上,，在低采樣率下，如果時基很小,，由于每幀數(shù)據(jù)量很少,，“斷開”位置的波形就會看不到，整體看上去就好像是“斷開”的波形,。而實際的總線波形并不是這樣斷開的,。

　　于是該用戶在我們的微信示波器用戶交流群中及時提出疑惑，在研發(fā)同事的耐心解答后,，在【Horiz】鍵中將儲存深度設為56Mpts,，嘗試著將水平時基檔位設為200ms/div，此時采樣率為20MSa/s,，為總線速度的4倍,，顯示波形放大到水平時基檔位為500ns/div，波形并沒有失真,。

　　表2 存儲深度為56Mpts時,，不同時基的波形對比表

　　實際上，該種情況下我們是可以將存儲深度設為112Mpts的,，存儲深度越大,，在相同的捕獲時間下，采樣率就會越大,，采樣率一旦很大,，則屏幕上重構(gòu)的波形就越準確。