示波器的采样率和存储深度

2 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，存储深度将同时决定可观察信号成分的最大范围（奈奎斯特频率）和频率分辨率△f。如果奈奎斯特频率为500MHz，分辨率为10kHz，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1M存储器的数字示波器，可以分析的最高频率为：

△f×N/2=10kHz×1M/2=5GHz

因此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。

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，这往往超出了一般示波器的运算极限。力科示波器最大可以做128M点的FFT。

图4 用力科示波器对18M数据做眼图/抖动测量

3 高速串行信号分析需要真正意义的长存储

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。存储深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。例如，用一个具有20GSa/s采样率和1M存储深度的示波器捕获 2.5Gb/s的信号，可得到50μs长的一段波形，意味着能捕获到一个20kHz的低频抖动周期。在相同采样率下如果存储深度增加到100M，则可以捕获到200Hz的低频抖动周期。

在眼图测量中，由于高速串行总线的数据速率越来越高，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。例如，对 PCIE-G2的眼图分析需要一次对1M UI的数据进行测量，捕获连续的1M UI的数据样本即200μs,在40GSa/s的采样率下，需要的存储深度达到8M，这个数据量的处理很容易导致示波器处理速度非常慢甚至死机！因此某些品牌的示波器就只能借助软件来完成，但软件做眼图的效率是很低的，对于定位及调试并不是很好的工具。

目前，力科公司发布的基于X-Stream II架构的第四代示波器率先提出了“可分析存储深度”的观念，在高采样、长存储下其运算和眼图测量的速度比其他示波器快了2～50倍！可以从容应对当前及下一代高速串行总线的调试和分析。