示波器那些事儿--之采样率

示波器的采‎样率和存储‎深度带宽、采样率和存‎储深度是数‎字示波器的‎三大关键指‎标。

相对于工程‎师们对示波‎器带宽的熟‎悉和重视，采样率和存‎储深度往往‎在示波器的‎选型、评估和测试‎中为大家所‎忽视。

这篇文章的‎目的是通过‎简单介绍采‎样率和存储‎深度的相关‎理论结合常‎见的应用帮‎助工程师更‎好的理解采‎样率和存储‎深度这两个‎指针的重要‎特征及对实‎际测试的影‎响，同时有助于‎我们掌握选‎择示波器的‎权衡方法，树立正确的‎使用示波器‎的观念。

在开始了解‎采样和存储‎的相关概念‎前，我们先回顾‎一下数字存‎储示波器的‎工作原理。

图1 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‎入内存中，微处理器对‎内存中的数‎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（sampl‎i ng）。

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（sampl‎i ng 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。

关于示波器的采样率
很多年前，我刚学习示波器时，看到了一句英文，叫”Keep an eye on the Sampling Rate”。

我将之翻译成时刻警惕采样率”。

这成为我一直在强调的高保
真捕获的6 大原则之一。

采样率这个概念是如此的简单，以致人们觉得专门辟文谈它都不是很必要。

我想将我的关于系列写成经典，硬着头皮将这个基本概念作为我来鼎阳后的”第三碗剩饭”炒将起来。

如果您是刚开始学习示波器，我的这篇文章和我的其它文章一样，可以成为最好的教材，没有之一。

因为我有热情、有耐心将这些基本概念写出来，写清楚，写透彻，写到位。

有些水平一般的，写不透彻;水平高的，不屑于写,怕是被人误认为水平太差。

这就给我留下了坚持炒剩饭的意义感。

也是因为我坚持不装X,强调自己写的东西是浅浅的东西，是”炒剩饭”，所以压力也没有那么大。

为了满足快阅读的需要,列出这篇文章的6 个小标题如下：
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
2，最高采样率VS 当前采样率
3，实时采样率VS 等效采样率（随机采样模式，插值算法）
4，欠采样的影响
5，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
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。

1 电源测量中带宽的选择示波器带宽有四个相关名词：模拟带宽、数字带宽，系统带宽和触发带宽。

数字带宽等于采样率的一半，实用意义不大。

触发带宽是示波器厂商“硬”造出来的一个概念，是指示波器触发电路可以正常工作的最大输入正弦信号的频率。

对于高端示波器，触发电路在输入信号频率超过一定大小就不能工作了! 系统带宽是指示波器前端放大器和探头、测试夹具等组成的测量系统的带宽。

一般不特别说明，带宽即是指示波器的模拟带宽,也就是示波器前端放大器的幅频特性曲线的截止频率点。

示波器的放大器是低通滤波器，其幅频特性曲线如图1所示，带宽就是输入电压幅值降低到输入 -3dB(70.7%)时的截止频率点。

带宽选择的理论依据，用一句话来概括就是带要能覆盖被测信号能量的99%以上。

我们知道，任何信号都可以分解为无数次谐波的叠加，但是被测信号分解到多少次谐波之后能量会衰减到只剩下1%呢？这个答案不直观，因此带宽的选择是示波器行业的销售人员几乎每天都会遇到的问题。

这个问题有时侯很严肃，有时侯很滑稽。

其实，带宽的选择是一个相对的结果，它取决于被测信号的类型和测量的准确度。

最关键的因素是上升时间。

上升时间越小，上升沿越陡，被测信号的高次谐波含量越丰富，需要的带宽越大。

这里面就需要一些数学上的推导来确定具体上升时间和信号能量之间的量化关系。

业内比较认可的两个带宽选择的原则是：•当被测信号是串行数据时，串行数据的上升时间如果大于20% UI（一个比特位的时间长度），那么示波器带宽只要达到被测信号比特率的1.8倍就能覆盖信号能量的99.9%。

如果上升时间大于30% UI,只要1.2倍信号的比特率就足够了。

现实电路中，串行数据的上升时间绝大多数在接收端时都大于30%了。

因此，对于3Gbps的SATA信号，在经过夹具之后用4GHz示波器就可以。

大家可以用4GHz、6GHz、13GHz测试后比较一下看看。

•电源不是串行信号，上面的规则并不适用。

在很久很久以前，业内一就直流传的带宽选择依据是“3到5倍”法则，即带宽是被测信号频率的“3到5倍”。

关于示波器的采样率汪进进关于示波器的采样率采样率（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）”。

INPUTWA VEFORMSA MPLEDWA VEFORMSA MPLING CLOCK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汪进进深圳市鼎阳科技有限公司图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。

示波器基本概念之带宽、采样率，与奈奎斯特定理1. 简介高速数字器/示波器的模拟前端有两项主要组件，就是模拟输入电路及模拟数字转换器(ADC)。

模拟输入电路将信号衰减、放大、过滤、及／或耦合，使ADC的数字化能达到最佳。

ADC将处理过的波型做取样，将模拟输入信号转换为代表经过处理之数字信号的数字值。

图 12. 带宽(Bandwidth)带宽 (Bandwidth) 描述的是模拟前端在振幅损失最少的前提下，将信号从外部世界传入ADC的能力。

采样率是ADC将模拟输入波型转换为数字数据的频率。

奈奎斯特定理 (Nyquist Theorem) 说明采样率和受测信号的频率之间的关系。

以下将更详细地讨论这三个名词。

带宽形容一个频率范围，在这个范围内，输入信号可以用振幅损失最少的方式，穿过模拟前端──从探测器的前端或测试设备到达 ADC 的输入端。

带宽指定为正弦曲线输入信号衰减至原振幅之 70.7% 时的频率，亦称为 -3 dB 点。

下图说明 100 MHz 高速数字器的典型输入反应。

图 2举例来说，如果将1 个 1 V、100 MHz 的正弦波，输入带宽为 100 MHZ 的高速数字器中，信号会被数字器的模拟输入途径衰减，而被取样的波型振幅约为 0.7 V。

图 3数字器的带宽最好比要测量的信号中的最高频率高3 ~ 5 倍，以期在最低的振幅误差下撷取信号（所需带宽= (3 至 5)*欲测频率）。

受测信号的理论振幅误错可以从数字器带宽与输入信号带宽(R)之间的比例计算得知。

图 4举例来说，在使用 100 MHz 高速数字器测量 50 MHz 正弦曲线信号时（其比例 R=2），误差大约为 10.5%。

另一个和带宽有关的重要主题是上升时间 (Rise time)。

输入信号的上升时间是指信号从最大信号振幅的 10% 转换到 90% 的时间，而且与带宽成反向相关，由以下公式呈现。

此公式采用单极模型，R-C 限制输入反应为基础。

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，如图9所示由于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.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。

图10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！一句话，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。

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。

数字示波器使用中注意的问题数字示波器使用中常见的一些简单的问题一、请问带宽和采样频率之间有什么固定关系？采样率理论上需要满足农效香采样定律，即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2个点，否则会造成混叠。

但是在实际上还取决于很多其它的因素，比如波形的重构算法等，Siglent系列示波器采用先进的波形重构算法,同时配备有插值算法，精确重构波形。

一般来说采样率是带宽的4－5倍就可以比较准确地再现波形。

二、示波器指标中的带宽如何理解？带宽是示波器的基本指标，和放大器带宽的定义一样，是所谓的－3dB点，即，在示波器的输入加正弦波，幅度衰减为实际幅度的70.7%时的频率点称为带宽。

也就是说，使用100MHz带宽的示波器测量1V，100MHz的正弦波，得到的幅度只有0.707V。

这还只是正弦波的情形。

因此，我们在选择示波器的时候，为达到一定的测量精度，应该选择信号最高频率5倍的带宽。

Siglent的ADS1000CE 示波器提供300MHz带宽、2GSa/a的实时采样率，领先国内同行水平。

三、在带宽一定的条件下，采样频率太大是否也没有太大的意义？带宽是限制被测信号高频分量被捕获的基本条件。

由于Siglent示波器采用先进的波形重构算法,并配备有插值算法显示，同时提供最低500MS/s的实时采样率，保证对触发信号的完美捕获并真实量化，最终能对采集信号的精确重现。

四、影响示波器工作速度的因素有哪些？简单地来说示波器的原理都差不多，前端是数据采集系统，后端是计算机处理。

影响示波器速度主要有两方面，一是从前端数采到后端处理的数据传输，一般都是用总线传输，另一个是后端的处理方式。

Siglent示波器采用成熟的高速硬件架构，配合DSP数字处理能有效解决这些瓶颈，大大提升示波器的性能。

五、在使用示波器时如何消除毛刺？如果毛刺是信号本身固有的，而且想用边沿触发同步该信号（如正弦信号），可以用高频抑制触发方式，通常可同步该信号。

示波器测试测量中取样方式的选择
在测试测量中有很多种取样方法，今日电工学习网我将为大家介绍示波器不同的选择。

默认模式
保留每个采集间隔中的第一个取样点。

峰值检测模式
使用了两个连续捕获间隔中包含的全部取样的最高和最低点。

该模式仅可用于实时、非内插的取样，并且在捕获高频率的毛刺方面特别有用。

高辨别率模式
计算每个采集间隔全部取样值的平均值。

该模式也只能用于实时、非内插取样。

高辨别率模式供应了较高辨别率、较低带宽的波形。

包络模式
在全部采集中查找最高和最低记录点。

包络模式对每个单独的采集使用峰值检测。

平均模式
计算用户指定的采集数的每个记录点的平均值。

平均模式对每个单独的采集都使用取样模式。

使用平均模式可以削减随机噪声。

采样模式垂直辨别率
垂直标度是80 V/格。

10格为800 V满垂直刻度。

垂直分度对8位模数转换器是25个模数转换电平/格。

10格为250模数电平满垂直刻度。

1个模数电平是3.2 V辨别率。

标准8位示波器
1 MS/s采样率
14位= 16,384个电平
800 V满刻度/16,384个电平= 61 mV辨别率。

一，RIS模式去年在介绍力科示波器家族时,我常说力科公司可以提供100MHz—100GHz 的示波器，现在我介绍时会说力科公司可以提供60MHz—100GHz的示波器。

我们的产品线在向低带宽示波器市场延伸，但同时我们保持了世界上最高带宽的示波器—100GHz的示波器。

T公司或A公司的示波器最高带宽才80GHz。

这时候很多工程师会瞪大眼睛: 这么高的带宽？怎么采样？其实我们知道，100GHz的带宽的示波器是采样示波器，采样示波器的基本采样原理和我们今天要介绍的RIS模式下的采样原理类似。

（关于采样示波器和实时示波器的区别我们另文介绍。

）RIS模式即随机内插采样模式(Random Interleaved Sampling Mode)，我们的友商称之为ET模式。

该模式下的基本原理如图一所示。

它只能用于稳定触发的周期性重复性的波形。

在RIS模式下，通过多次捕获的波形重组成一个完整的波形，为此，需要测量第一个采样点和触发点的时间，并以此为依据按等时间间隔的延迟产生下次捕获的下一组采样点。

这样多次采样能使得等效的采样率增加，譬如利用500 MS/s采样率的100次单次采样，使用RIS，可以达到50 GS/s的最大采样率，则采集得到的数据之间的定位间隔大约为20 ps。

采集这些数据的间隔和满足时限的过程是随机的。

ADC采样之间的相对时间是变化的，事件触发提供了必要的偏差，由时基以很小的分辨率测量。

示波器要求有多个触发来完成采样。

触发的数量取决于采样率：采样率越高，就需要越多的触发。

示波器将这些数据段进行内插，填充时间间隔，这些时间间隔是最大单次采样率的倍数,从而形成波形。

但是，设备收集波形数据的实时间隔是非常长的，并且依赖于触发速率和所需要内插的总量。

示波器具有每秒捕获大约40,000个RIS数据段的能力。

图一 RIS模式的工作原理启动RIS模式需要在TimeBase的菜单下选择RIS按钮。

在我们第一周发送的Howard的文章中，这位专家用到了RIS模式来做阶跃响应实验的。

采样率是数字上的，每秒采样多少个样点。

采样率理论上需要满足农效香采样定律，即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2个点，否则会造成混叠。

但是在实际上还取决于很多其它的因素，比如波形的重构算法等，Siglent系列示波器采用先进的波形重构算法,同时配备有插值算法，精确重构波形。

一般来说采样率是带宽的4－5倍就可以比较准确地再现波形带宽与采样率示波器的带宽（BW）直接表现出它所能测量信号的最小上升时间（Tr），它们之间的关系为：BW=0.35/Tr。

示波器上标称的采样率都为实时采样率，采样率跟带宽一般没直接关系。

对带宽为60M的示波器，它能测量的最小上升时间约为6ns。

频率为1M的信号其上升沿也可做到只有200ps，拿这个示波器来测量这个信号的话其上升沿的测量值将大于6ns（探头有‘损耗’），严重失真。

对常规信号来说，示波器带宽与所测信号频率之间的关系满足三倍（精度90%）或者五倍（精度97%）原则，对三倍原则60M带宽示波器所能测量的最大频率为20M。

示波器知识100问1．对一个已设计完成的产品，如何用示波器经行检测分析其可靠性？答：示波器早已成为检测电子线路最有效的工具之一，通过观察线路关键节点的电压电流波形可以直观地检查线路工作是否正常，验证设计是否恰当。

这对提高可靠性极有帮助。

当然对波形的正确分析判断有赖于工程师自身的经验。

2．决定示波器探头价格的主要因素是什么？答：示波器的探头有非常多的种类，不同的性能，比如高压，差分，有源高速探头等等，价格也从几百人民币到接近一万美元。

价格的主要决定因素当然是带宽和功能。

探头是示波器接触电路的部分，好的探头可以提供测试需要的保真度。

为做到这一点，即使无源探头，内部也必须有非常多的无源器件补偿电路(RC网络)。

3．一般的示波器探头的使用寿命有多长时间？探头需不需要定期的标定？答：示波器的探头寿命不好说，取决于使用环境和方法。

标准对于探头没有明确的计量规定，但是对于无源探头，至少在更换探头，探头交换通道的时候，必须进行探头补偿调整。

示波器参数一、什么是示波器示波器（Oscilloscope）是一种用来观测和测量电信号波形的仪器。

它可以将电信号转换成可视化的波形图形，帮助工程师分析和诊断电路的性能问题。

示波器通常由显示屏、控制面板、输入输出接口等组成，具备多种参数和功能，以适应不同的测量需求。

二、示波器的参数示波器的参数是评估和比较示波器性能的重要指标，不同的参数可以反映示波器的测量能力、信号处理能力、显示能力等方面。

1. 带宽（Bandwidth）带宽是示波器最基本的参数之一，表示示波器能够准确显示的最高频率。

带宽通常以频率单位表示，如MHz或GHz。

示波器的带宽决定了它能够测量和显示的信号频率范围，带宽越高，示波器能够显示的高频信号越多。

2. 采样率（Sample Rate）采样率是示波器进行信号采样的速率，表示每秒采集的信号点数。

采样率决定了示波器对信号波形的重建精度，过低的采样率可能导致信号失真或丢失细节。

一般来说，示波器的采样率应该满足奈奎斯特采样定理，即采样率应至少是被测信号最高频率的两倍。

3. 垂直灵敏度（Vertical Sensitivity）垂直灵敏度是示波器能够测量和显示的最小电压变化。

它通常以电压单位表示，如mV、V或kV。

垂直灵敏度决定了示波器对小信号的测量能力，灵敏度越高，示波器能够显示的微弱信号越多。

4. 水平灵敏度（Horizontal Sensitivity）水平灵敏度是示波器可以显示的最小时间间隔，表示示波器能够分辨两个时间点之间的最小差异。

水平灵敏度通常以时间单位表示，如ns、μs或ms。

水平灵敏度决定了示波器对时间测量的精度，灵敏度越高，示波器能够显示更细微的时间变化。

5. 存储深度（Memory Depth）存储深度是示波器能够存储和显示的波形数据点数。

存储深度决定了示波器可以捕获和显示的波形长度，存储深度越大，示波器能够显示更长的波形，捕获更多的细节。

6. 垂直分辨率（Vertical Resolution）垂直分辨率是示波器能够显示的最小电压差异。

关于毛刺测量，安捷伦仪器所能捕捉的最小毛刺便是示波器的采样速率。

是否全部的安捷伦仪器都遵照这一纪律？此时示波器的前置滤波器不会对它有影响吗？不能断言全部的示波器都是这样。

好比，有些示波器到达1GS/s，带宽只有60MHz，显然，1ns的毛刺不行能捕捉到。

其实捕捉毛刺的本领除了带宽，采样率，还取决于波形捕捉率，即每秒可以大概捕捉的波形数量。

在利用安捷伦仪器时怎样消除毛刺？要是毛刺是信号本身固有的，而且想用边沿触发同步该信号（如正弦信号），可以用高频克制触发要领，通常可同步该信号。

要是信号本身有毛刺，但想让安捷伦仪器虑除该毛刺，不表现毛刺，通常很难做到。

可以试着利用限定带宽的要领，但不警惕大概也会把信号本身虑失一部门信息。

若利用逻辑分析仪器，一样平常来说，利用状态收罗的要领，有些在定时要领下收罗到的毛刺，就看不到了。

有关采样率：是每秒采样1G个点。

但是，数字示波器的采样率不是固定不变的，随着你的屏幕分辨率不同，其每秒采样的次数也不同。

1G是指采样的最大值。

非重复信号是不存在周期的，所以我不是很清楚你的50M是什么意思。

如果你指的是你信号的带宽，那么100M以上的采样率就能较好地表示信号了。

如果你的50M是指一些不规则波形出现的频率，那么就很难说了，因为这是数字基带信号的频谱分析，这要看你每个不规则波形出现的概率，也要看波形的复杂程度。

一般来说，100M以上的采样率就能较好地重现大致的波形了，1G足够。

但如果波形非常怪异，单个脉冲的频谱很宽，那就没办法了。

采样速率：表示为样点数每秒（S/s），指数字示波器对信号采样的频率，类似于电影摄影机中的帧的概念。

示波器的采样速率越快，所显示的波形的分辨率和清晰度就越高，重要信息和事件丢失的概率就越小.------------如果被测信号带宽为50M，则150～200M的比较好。

如果为了捕捉信号的瞬时异常状态，则带宽要远远高于50M了。

另外，示波器的带宽跟探头的带宽也有区别，需要注意带宽的级连和阻抗匹配问题深存储器使示波器可以在更长时间内保持高采样率。

每台示波器都有一个频率范围，比如10M、60M、100M……，我手头用的示波器标称为60MHz，是不是可以理解为它最大可以测到60MHz？可我用它测4.1943MHz的方波时都测不到，这是什么原因？答：60MHz带宽示波器，并不意味着可以很好地测量60MHz的信号。

根据示波器带宽的定义，若输入峰峰值为1V的60MHz正弦波到60MHz带宽示波器上，您在示波器上将看到0.707V的信号(30%幅值测量误差)。

如果测试方波，选择示波器的参考标准应是信号上升时间，示波器带宽＝0.35/ 信号上升时间×3，此时您的上升时间测量误差为5.4%左右。

示波器的探头带宽也很重要，若使用的示波器探头包括其前端附件构成的系统带宽很低，将会使示波器带宽大大下降。

如若使用20MHz带宽的探头，则能实现的最大带宽是20MHz，如果在探头前端使用连接导线，将会进一步降低探头性能，但对4MHz左右方波不应有太大影响，因为速度不是很快。

另外还要看一下示波器使用手册，有的60MHz示波器在1:1设置下，其实际带宽将锐减到6MHz以下，对于4MHz左右的方波，其三次谐波是12MHz，五次谐波是20MHz，若带宽降到6MHz，对信号幅值衰减很大，即使能看到信号也绝对不是方波，而是幅值被衰减了的正弦波。

当然，测不出信号的原因可能有多种，如探头接触不好(该现象很容易排除)，建议用BNC电缆连接一函数发生器，检验该示波器本身有没有问题，探头有没有问题，如有问题，可和厂家直接联系。

问题2：有些瞬时信号稍纵即失，如何捕捉并使其重现？答：将示波器设置成单次采集方式(触发模式设置成Normal，触发条件设置成边沿触发，并将触发电平调到适当值，然后将扫描方式设置成单次方式)，注意示波器的存储深度将决定您能采集信号的时间以及能用到的最大采样速率。

问题3：在PLL中周期抖动可以衡量一个设计的好坏，但是要精确测量却非常困难，有什么方法和技巧吗？答：在使用示波器时，要注意其本身的抖动相关指标是否满足您的测试需求，如示波器本身的触发抖动指标等。

在具体测试过程中，示波器到底选择多少带宽比较合适呢？首先，看下面的实例。

从上图可以看出，带宽越大，所能显示的信号频率分量越丰富，也就能更加接近真实的信号波形。

1、示波器带宽的精确计算可按照以下步骤来完成计算：a、判断被测信号的最快上升/下降时间b、判断最高信号频率ff=0.5/RT(10%~90%)f=0.4/RT(20%~80%)c、判断所需的测量精确度所需精确度高斯频响最大平坦频响20%BW=1.0*fBW=1.0*f10%BW=1.3*fBW=1.2*f3%BW=1.9*fBW=1.4*fd、计算所需带宽。

举例说明：判断一个高斯响应示波器在测量被测数字信号时所需的最小带宽，其中被测信号最快上升时间为1ns（10%~90%）：f=0.5/1ns=500MHz若要求3%的测量误差：所需示波器带宽=1.9*500MHz=950MHz若要求20%的测量误差：所需示波器带宽=1.0*500MHz=500MHz因此，决定示波器带宽的重要因素是：被测信号的最快上升时间。

示波器的系统带宽由示波器带宽和探头带宽共同决定：a、高斯频响：具备高斯频响的示波器，按照10%到90%的标准衡量，上升时间约为0.35/fBW系统带宽2=示波器带宽2+探头带宽2b、最大平坦频响：系统带宽=Min{示波器带宽，探头带宽}例如：1GHz带宽的示波器，配置1GHz带宽的无源探头，若它们的频响为高斯频响，则系统带宽为：700MHz左右。

2、影响示波器带宽的因素通常，这些因素有：采样率、频响曲线。

a、频率曲线频响曲线如下图所示。

带宽被测信号的频率→b、采样率根据Nyquist采样定律，采样频率必须2倍于信号最高频率，即：Fs>2*fmax才能保证信号可以被无混叠的重构出来。

（1）对于理想砖墙频响来说，采样率=示波器带宽*2，即可重构出信号。

但是该情况在真实世界中是不存在的，大多数示波器的频响都是介于理想砖墙频响和高斯频响之间。

存储深度示波器通过采样把模拟信号变换为数字信号，每一个采样点用八位的二进制数表示，即一个字节。

示波器显示窗口一次性可显示的最大波形采样点数即为示波器的存储深度；也可理解为一个波形记录的最大采样点数。

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x 时间）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。

波形存储原理§ 示波器的存储由两个方面来完成：§ 触发信号和延时的设定确定了示波器存储的起点；§ 示波器的存储深度决定了数据存储的终点。

§ 记录时间＝记录长度/ 采样率采样、存储深度及带宽选择实例已知条件：希望获取2ms的波形，被测信号为500MHz的差分信号，选择合适的示波器带宽、存储深度和采样率。

1 示波器带宽选择为被测信号5-10倍，具体值取6倍，即3GHz；探头带宽最好大于示波器带宽，选择3.5GHz；示波器测量系统带宽为2.28GHz：2 信号周期2ns，上升时间估算为周期的10％，即200ps。

要保证波形不失真，上升沿至少有4个采样点，即采样点间距50ps，采样率为20GS/s。

3 在20GS/s的采样率下，获取2ms的波形，则所需存储深度为：存储深度＝采样率×采样时间＝20GS/s ×2ms ＝40M4 根据计算结果，选择和计算结果指标尽量相近的示波器如下：WP7300：3GHz示波器，20GS/s@2Ch；10GS/s@4Ch；48Mpts@2Ch，24M@4Ch波形捕获率和显示刷新率§ 波形捕获率是指示波器每秒捕获到的波形数量，也就是每秒发生的总的触发数量。

⽰波器你了解多少？存储深度是什么？[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pts可以理解为“points”的缩写）或2MS（这⾥的S也可以理解为“samples”的意思）。

存储深度表现在物理介质上其实是某种存储器的容量，存储器容量的⼤⼩也就是存储深度。

⽰波器采集的样点存⼊到存储器⾥⾯，当存储器保存满了，⽼的采样点会⾃动溢出，⽰波器不断采样得到的新的采样点⼜会填充进来，就这样周⽽复始，直到⽰波器被触发信号“叫停”，每“叫停”⼀次，⽰波器就将存储器中保存的这些采样点“搬移”到⽰波器的屏幕上进⾏显⽰，这两次“搬移”之间等待的时间被称为“死区时间”。

有个形象的⽐喻，存储器就像⼀个“⽔缸”，“⽔缸”的容量就是“存储深度“，如果使⽤⼀个“⽔龙头”以恒定的速度对⽔缸注⽔，⽔龙头的⽔流速就是“采样率”，当⽔缸已经被注满⽔后，⽔龙头仍然在对⽔缸注⽔，这时候⽔缸⾥的⽔有⼀部分就会溢出来，但⽔缸的总体容量是保持不变的。

存储深度=采样率 × 采样时间，对于数字⽰波器，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。

同时采样率跟时基（timebase）是⼀个联动的关系，也就是调节时基档位越⼩采样率越⾼。

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。

譬如当时基选择10µs/div，因为⽔平轴是10格（有些⽰波器是12格或14格），因此采样时间为100µs，在1Mpts的存储深度下，当前的实际采样率为1M÷100µs =10 GS/s , 如果存储深度只有250Kpts，那当前的实际采样率就只要2.5GS/s了。

示波器采样率是什么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10纳秒。

示波器的三个参数示波器是电子测量仪器中常见的一种，常用于观察和分析波形信号。

在实际应用中，我们经常需要了解示波器的各种参数，以下是示波器的三个参数以及其作用和特点。

1. 带宽（Bandwidth）示波器的带宽是指其可测量的频率范围，也是一个最基本的参数。

在示波器选择时，带宽是一个非常重要的因素，因为它直接关系到观察波形是否准确。

带宽越宽，可观测的信号范围也就越大。

需要注意的是，示波器的带宽并不是越宽越好。

事实上，示波器的带宽应该选择与测量的信号同阶段的带宽。

例如，测量一个3MHz的正弦波，我们至少需要一个6MHz带宽的示波器才能保证信号的准确性。

2. 垂直灵敏度（Vertical Sensitivity）示波器的垂直灵敏度是指输入电压变化量和示波器屏幕上方波形高度之间的比例关系。

垂直灵敏度是示波器的灵敏度参数，通常以伏特每分（V/div）来表示。

例如，如果示波器的垂直灵敏度设置为1V/div，那么表示每提高1V输入电压，屏幕上显示的波形高度就会上升1个分度。

因此，垂直灵敏度可以帮助我们确定输入信号的振幅大小。

需要注意的是，垂直灵敏度与示波器的带宽有关系，一般情况下，示波器带宽越高，垂直灵敏度容易变小。

3. 水平扫描速率（Horizontal Sweep Rate）水平扫描速率是指示波器水平扫描电路每秒扫过的像素数量或者是摆动频率。

水平扫描速率的单位通常是秒每分（S/s），它决定了示波器屏幕上波形的时间分辨率。

例如，若设置水平扫描速率为1ms/div，则屏幕上每个小格即为1毫秒，可表示的时间范围就是10个小格（即10ms）。

水平扫描速率参数可以帮助我们精确地锁定信号的时间点，保证测量的准确性。

总之，示波器的带宽、垂直灵敏度和水平扫描速率是示波器最基本也是最重要的三个参数。

对于学习、使用示波器的人来说，熟悉和掌握这些参数的特点和作用，可以为需要观察和分析波形信号的工作提供更准确、更有帮助的支持。

示波器芯片示波器芯片是一种用于测量电信号波形的集成电路芯片。

它可以将电信号转换为可视化的波形，帮助工程师对电路进行分析和问题排查。

示波器芯片包含了多种功能和模块，下面列举一些常见的示波器芯片的特点和功能：1. 通道数：示波器芯片可以提供多个通道，每个通道可以同时测量不同的电信号。

通道数的增加可以提高测量效率，适用于复杂电路的测试。

2. 带宽：示波器芯片的带宽决定了它对高频信号的测量能力。

带宽越高，能够测量的高频信号越多，可以更准确地显示波形。

3. 分辨率：示波器芯片的分辨率是指它可以显示的最小电压变化量。

分辨率越高，可以显示更精细的波形细节。

4. 采样率：示波器芯片的采样率是指它对电信号进行采样的速率。

采样率越高，可以更准确地还原原始信号的波形。

5. 存储深度：示波器芯片的存储深度决定了它可以存储的波形数据量。

存储深度越大，可以存储更长时间的波形，有助于捕捉和分析瞬态事件。

6. 触发功能：示波器芯片可以设置触发条件，当满足触发条件时才开始采样。

触发功能可以帮助工程师在复杂的波形中精确地捕捉感兴趣的信号。

7. 自动测量：示波器芯片通常内置了多种自动测量功能，如峰值、平均值、频率等。

这些功能可以提供快速、准确的测量结果，方便工程师分析波形。

8. 数据通信接口：示波器芯片通常具有多种数据通信接口，如USB、Ethernet等。

这些接口可以将采集到的波形数据传输到计算机或其他设备进行进一步处理和分析。

示波器芯片可以广泛应用于电子工程、通信、医疗、汽车等领域。

它提供了直观、可靠的电信号测量方式，帮助工程师快速定位问题、优化设计，并提高产品质量和可靠性。

近年来，随着物联网和人工智能等新技术的发展，示波器芯片也在不断演进和改进，以满足不断变化的市场需求。

示波器的采样率和存储深度李军 美国力科公司深圳代表处带宽、采样率和存储深度是数字示波器的三大关键指标。

相对于工程师们对示波器带宽的熟悉和重视，采样率和存储深度往往在示波器的选型、评估和测试中为大家所忽视。

这篇文章的目的是通过简单介绍采样率和存储深度的相关理论结合常见的应用帮助工程师更好的理解采样率和存储深度这两个指标的重要特征及对实际测试的影响，同时有助于我们掌握选择示波器的权衡方法，树立正确的使用示波器的观念。

在开始了解采样和存储的相关概念前，我们先回顾一下数字存储示波器的工作原理。

图1 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。

图2 示波器的采样根据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 必须大于f 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 为Nyquist 采样率。