示波器分段存儲的典型應用

　　如果一段信號每隔8小時中故障若干次，但故障的位置和次數全都隨機。你覺得，這種信號要怎么抓?

　　針對空閑時間較長的脈沖信號、高頻的串行總線信號、小概率的猝發或毛刺信號，如何做到既可以長時間監控，又可高采樣率捕獲呢?本文結合測試時長8小時振動試驗，捕獲小概率失效區信號的案例，對示波器分段存儲的應用進行探討。

　　一、8小時振蕩檢測試驗

　　以振動試驗的連接器測試為例，整個過程中，監測連接器可能出現次失效區的次數，進而檢測產品是否合格。

　　測試需求：

　　整個振動試驗時長8個小時，在整個過程中連接器可能會出現0~幾十次失效區，時長是300ns以上，幅值大小不確定(正常情況下電平為1V)。

　　測試難點：

　　1、震動試驗時長8小時，示波器基于大時基錄波難以實現，并且采樣率也不夠;

　　2、振動實驗室噪聲干擾較大，失效時的尖峰波形和雜波混雜在一起，不易測試失效區信號。

　　圖1 測試波形

　　針對上述測試難題，示波器的分段存儲功能提供了良好的解決方案。

　　首先，根據異常信號的特征，設置好示波器捕獲觸發條件(包括觸發電平、觸發方式、時基、分段存儲，分段段數等)，進行8個小時的振動試驗監測，捕獲異常情況如下圖：

　　圖2異常捕獲

　　圖3分段存儲

　　如上圖3所示，在長達8個小時的測試周期中，共捕獲了106段異常波形，上圖為第9段和第13段的失效區異常情況及信號特征，當前采樣率仍為4GSa/s。

　　也就是說，分段存儲可以解決你守著示波器的問題!

　　二、什么是分段存儲

　　分段存儲在采集過程中進行多次觸發，對每次觸發采樣得到的數據存放到將存儲空間分成的一段一段小的存儲中。示波器觸發一次填充一個段，段與段之間的空閑信號或信號不感興趣的部分沒有被采集和存儲。

　　原理如下圖所示：總的存儲深度分為n段，第1段用于顯示，第2段開始存儲，也就是當發生第一次觸發時采集的數據存儲到第2段存儲空間中，當第2段存儲空間存儲滿之后，結束第一次觸發，等待第二次觸發的到來，觸發后把數據存儲到第3段存儲空間中，以此類推。

　　圖4分段存儲結構圖

　　如果示波器總的存儲深度為512Mpts，段數分配計算公式如下：

　　N=512*1024*1024/【當前存儲容量向2^n次冪取整】-1。

　　三、分段存儲如何設置?

　　如果示波器最大存儲為512Mpts，在保持4GSa/s采樣率的情況下，支持分段存儲范圍：1~524287段。

　　點擊【Seg】，通過調節時基檔位，在560Kpts存儲深度的狀態下，將分成255段進行存儲和采集，如下圖5：

　　圖5 分段存儲設置

　　設置觸發方式為【普通】，將觸發電平調到合適的位置，等待小概率異常信號到來。

　　圖6 觸發方式設置

　　通過手指觸碰探頭，可模擬小概率異常信號的發生，等分段存儲完成，點擊【Stop】，點擊【當前段】可通過旋轉旋鈕A/B查看所有分段存儲情況，如圖為第45段存儲的波形。

　　圖7 分段存儲結果

　　四、分段存儲的應用場合

　　1、低占空比脈沖或猝發信號——信號與信號之間有較長的空閑時間，很多情況下，即使有較大的存儲，通過降低采樣率的方式也很難達到想要的采集時長，而分段存儲可以很好的完成。

　　圖8低占空比脈沖信號

　　2、串行總線分析——串行總線以數據包的方式進行傳輸，包與包之間空閑時間會占用示波器寶貴的存儲資源，采用分段存儲，示波器可以只采集數據包，空閑時間不采樣。在保持較高采樣率下，還可以采集較多的數椐包，方便解碼分析。

　　圖9總線分析

　　分段存儲功能主要解決了小概率異常信號的長時間監控，同時又保持高采樣率的問題。對于有限的存儲而言，若想采樣更長時間的波形，只能降低采樣率，即使降低采樣率，也不能滿足采樣時間長度的要求，而通過分段存儲，將存儲分成若干段，對段與段之間的空閑信號不觸發采樣，進而保持高采樣率，也就是不丟失信號細節信息的同時長時間采集感興趣的信號。