隨著示波器技術(shù)的發(fā)展,目前存在兩種架構(gòu)模式,一種是基于PC平臺(tái)的,另外一種是嵌入式的,主要是基于FPGA實(shí)現(xiàn)的。隨著DDR內(nèi)存速率的提高和FPGA計(jì)算能力的增強(qiáng),現(xiàn)在基于FPGA計(jì)算平臺(tái)的存儲(chǔ)器芯片已經(jīng)不再神秘,多是采用工業(yè)上的DDR內(nèi)存顆粒了,因此存儲(chǔ)深度這個(gè)指標(biāo)在不顧及存儲(chǔ)的采樣點(diǎn)是否真實(shí)的被顯示、被分析的情況下,可以做的特別大了。但往往真實(shí)情況是,雖然存儲(chǔ)深度很高,但顯示的采樣點(diǎn)數(shù)和分析的采樣點(diǎn)數(shù)可能只有千分之幾,在這類產(chǎn)品中,屏幕上看到的波形對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)深度并不等于采樣率乘以采樣時(shí)間。
示波器多個(gè)通道同時(shí)工作時(shí),采樣率和存儲(chǔ)深度可以工作在疊加模式。多數(shù)示波器是2個(gè)通道疊加,也有的是4個(gè)通道疊加。下圖表示的是兩個(gè)通道疊加使用的工作原理示意圖:
通道1和通道2交替采樣,一個(gè)通道延遲1/2的采樣周期使得采樣率加倍,示波器在采樣過(guò)程中交替讀取存儲(chǔ)器中的采樣點(diǎn),整體存儲(chǔ)深度也相應(yīng)加倍。因此,為了獲得最大的采樣率和存儲(chǔ)深度,在只使用兩個(gè)通道進(jìn)行測(cè)量時(shí),對(duì)于兩兩疊加的模式,建議只打開(kāi)1、2通道中的一個(gè),3、4通道中的一個(gè)。
現(xiàn)代示波器的存儲(chǔ)深度雖然很高,動(dòng)輒捕獲成千上萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)樣本,可是示波器的顯示屏在水平方向上的圖象分辨率往往只有1280個(gè)甚至更少的像素。示波器如何將那么多的點(diǎn)擠在這么小的屏幕上顯示出來(lái)呢?顯示的壓縮算法解決了這個(gè)問(wèn)題。壓縮算法將捕獲的大量數(shù)據(jù)樣本分成很多小段,每一段只抽取最大值和最大值的數(shù)據(jù)點(diǎn)顯示在屏幕上。這種壓縮算法在顯示上加重了信號(hào)的峰峰值在視覺(jué)上的效應(yīng),表現(xiàn)為波形看起來(lái)比展開(kāi)之后的局部放大的沒(méi)有被壓縮的波形有更多的噪聲,波形軌跡顯得更粗。但是,也有些示波器即使采用了顯示壓縮算法,但屏幕上顯示的存儲(chǔ)深度并不等于當(dāng)前的采樣率乘以采樣時(shí)間。屏幕上顯示的只是部分波形,對(duì)應(yīng)的是“采樣時(shí)間”的一部分,還有一部分“采樣時(shí)間”在屏幕的“外部”,需要旋轉(zhuǎn)示波器面板上的“position”鍵,將屏幕外面采集的波形“移動(dòng)”到屏幕顯示的窗口。
有些低頻信號(hào)中有高頻噪聲,有些高速信號(hào)中包含了低頻調(diào)制,有些信號(hào)的變化過(guò)程非常緩慢,有些分析本身只有樣本數(shù)足夠多才有意義,這四種情況下都需要長(zhǎng)存儲(chǔ)。前兩種情況都需要將感興趣的低頻成分完整的捕獲下來(lái)才能進(jìn)行有意義的分析。在很多的實(shí)際應(yīng)用中都屬于上述四種長(zhǎng)存儲(chǔ)的應(yīng)用范疇,例如電源軟啟動(dòng)過(guò)程的測(cè)量、電源紋波和電源噪聲的測(cè)量、FFT分析、擴(kuò)頻時(shí)鐘分析、發(fā)現(xiàn)隨機(jī)或罕見(jiàn)的錯(cuò)誤等等。