該系列我們將來討論PicoScope示波器的軟件特征，例如，遠程控制、FFT、數字解碼和緩存大小等。

前兩個系列，我介紹了PC示波器和臺式之間的區別，探頭的物理特性和示波器的核心參數，如模擬帶寬、采樣率和ADC分辨率等特性。本系列將介紹示波器的其他特征：外部觸發和時鐘同步，并且我會總結一下所有我講過的東西。

一、儲存深度

數字示波器通過ADC轉換器將模擬信號轉換成數字信號，然后將其存儲在存儲器中，所以示波器的一個重要特征就是它能夠儲存多少樣本，即緩存深度。這個參數在高速采樣率下尤為重要---例如，在采樣率5GS/s時，一百萬個樣本（1MS）意味著能夠存儲200μs的數據。一般情況下，一臺低價位的示波器只有很小的緩存空間。在網上你可以看到一款這樣的示波器Hantek DSO5202P，采樣率1GS/s 的采樣率，但是只賣400美元，因為它的記錄長度只有24KS而已，即只能記錄24μs的數據。你也可以發現緩存更小的示波器，例如一款型號為Agilent TDS2000C的示波器就只有2.5K的緩存深度。如果你只關注觸發信號，那你可以選用更小緩存的示波器。但是，當用觸發也無法捕捉到一些特殊故障時，你可能就需要一個大的緩存來捕捉長時間連續信號，以便于從中查找故障。小的緩存意味著在你很難去獲得你想要的信號。

即是一些示波器聲稱大緩存，但是實際上，我們想要獲得全部的緩存也是有困難的。PS6403D示波器是PicoTech的其中一款1GS緩存的示波器，在配套的軟件上可以設置示波器的所有參數，但是該軟件實際上的將驅動緩存限制在500MS左右。然而我不得不承認這真的是非常讓人印象深刻的，直到存儲器存滿之前，一直能夠保持5GS/s的采樣速度，就算它建議的存儲器帶寬是40Gb/s！。借助于分段存儲器（這個將來會介紹）我們可以用到全部的緩存，但是它不能用來捕捉一個連續的1GS大小的數據長度。

二、FFT長度

示波器的廣告總會在間接地提到它們有“頻譜分析儀”的功能。事實上，示波器只是對采集到的信號進行了FFT變換。一個明顯的區別是頻譜分析儀有一個“中心頻率”，你可以在中心頻率的任意一側測量實際帶寬。通過掃描中心頻率，你可以得到頻域中一個非常大范圍內功率圖表。

示波器的FFT的模式，沒有什么類似于中心頻率的東西。它測量從0Hz到某個特定的頻率（這個上限頻率往往是可以調節的）。這個限制往往是示波器的采樣頻率的一半，但是也會受示波器的模擬帶寬的限制。示波器的頻譜分析中有一個參數“FFT長度”，表示多少采樣點被用來計算FFT。這個參數也可以用圖表中 “bins”的數量（例如水平頻率分辨率）表示。有些的臺式示波器也許會有一個固定的FFT長度，例如只有2048個FFT長度。這個可以看得到0-100MHz 的所有頻率，但是如果你想要放大觀測95-98MHz這個范圍頻譜該怎么辦呢？因為示波器實際上是從0Hz開始計算FFT，所以這個范圍只能顯示大約60個采樣點的頻譜。這就是為什么我們需要非常長的FFT長度—它允許您放大信號并觀測局部信號頻譜細節。你可以降低示波器的采樣率，放大觀測0Hz附近的頻譜。當然，如果你想要精確的測量1-10kHz范圍的頻譜時，設置合適的采樣率，讓2048個采樣點分布在0~20kHz附近，當你放大波形的時候你也可以得到正確的細節。這種情況下，2048個FFT長度也是沒有問題的。

另外，為了提高水平方向的細節，更長的FFT長度可以降低噪聲。如果你想要把示波器來進行頻譜分析，那么更長的FFT長度將助你一臂之力。就像在圖1中顯示的那樣，是用控制板的磁性探頭來進行FFT。在這里我放大了頻譜的一部分，左邊是2048個點的，右邊有131072個點。

圖1不同FFT長度的頻譜分析對比圖

選擇示波器時需要注意：低端小緩存示波器往往有很短的FFT長度。當然也有一些深度緩存示波器，它們卻擁有很短的FFT長度，例如Rigol DS2000DS4000DS6000，從這些型號的規格書中看出，雖然他們有131MS的緩存深度，它們只用了2048個采樣點。相比之下，PC示波器是比較好的，因為它們可以在更加高性能的PC上做FFT分析，而不是僅僅局限于DSP處理器或者是一個FPGA處理器。比如說，Pico6403D允許FFT的長度達到1,048,576個采樣點。

三、段存儲器

我認為示波器必須具備的一個功能就是段存儲器。這就意味著你可以設定一個觸發事件，連續采集多個的波形。對于一些偶發性毛刺，段存儲器可以幫助您更快的找到它。

圖2中顯示的是PicoScope軟件上的段存儲器查看器，可以設置高達10，000存儲段，同樣Rigol DS4000和DS6000中也有該功能，它們稱之為“幀”，最高記錄200,000幀。一旦捕捉了一定數量的數據段/幀，你可以手動查看各個緩存，從中查找錯誤，或者用一些其他的功能，例如遮罩測試高亮顯示各個幀/存儲段中的異常數據。

圖2  段存儲器顯示窗口

有些示波器會把段存儲器作為一個插件，例如，安捷倫示波器中除了3000X系列默認有段存儲器的功能外，其他系列的示波器默認的沒有這個功能，除非花錢額外購買段存儲器插件。

四、遠程控制和流模式

一個更先進的方法是用電腦來控制示波器。如果你想要把示波器用在電子產品的故障檢測中，那你就需要詳細了解一下示波器提供的各種功能。

PC示波器在這方面就有很大的優勢，因為它本身就是用來和電腦交互的。似乎大多數主流的PC示波器供應商都提供各種語言下編程接口（API）：我發現大部分PC示波器都提供了C, C#, C++, MATLAB, Python, LabVIEW和Delphi開發例程。一些不出名的PC示波器是沒有API函數的，所以你要仔細核對待購買的設備是否具有該功能。

大部分的臺式示波器也有發送命令的功能，一般都會遵循一些的標準，例如VISA標準。但是，我發現這些臺式示波器似乎都有一個比PC示波器更慢的接口。也許是因為，對PC示波器來說，與PC接口的是一個至關重要的功能，而臺式示波器只是作為一個附加的功能。當然，這說法也不是百分之百成立的，比如說一款Teledyne LeCroy的示波器，它似乎可以提供給你一些類似于PC示波器的功能（如多重窗口）。

除了控制示波器，另一個讓人感興趣的功能是流模式。流模式的數據是不經過示波器的緩存，而是直接地通過USB接口或以太網等PC接口傳輸到電腦上。與簡單通過命令來控制示波器相比，這個功能更加復雜，因為想要通過USB獲取更快的數據流絕非易事。但是，流模式卻帶來了更多有趣的特性，例如，你可以把你的示波器當作軟件定義的無線電（SDR）的一部分。如果你真的想用流模式，請務必要仔細地閱讀說明書上關于流模式的限制的說明。

五、串行解碼

串行解碼是另一個非常有用的功能。如果你有一臺數字邏輯分析儀，那么它一般都會包括串行解碼的功能。但是，在示波器中，這個功能也是非常有用的。如果你要查找一個偶發的奇偶校驗錯誤，可以用示波器上的模擬顯示來觀察這個錯誤，看看是由于信號弱導致的還是因為噪聲引起的。

雖然很多示波器都帶有這樣的功能，但是很多是要求你另外購買的。一般情況下， PC示波器包含該功能且不需要額外付費，而臺式示波器會要求你另外付費。比如，在DS4000系列中，它要500美元，在安捷倫3000X系列中，要800美元，在泰克的3000系列中，需要1100美元。根據不同的供應商，它可能包括多個協議或者只是包括一個協議。但是如果你想要所有的協議，它的費用可能比示波器本身還要貴。一般情況下，購買一個PC邏輯分析儀會比購買一個示波器軟件包還便宜。

我選擇PC示波器的另一個主要原因就是額外的功能不需要額外的費用！不用串行解碼時，你也可以觀察信號，看看是否有噪聲。有了內置解碼功能，你可以很快地辨別出錯誤發生的位置。我錄制了一些串行解碼的例子，點擊鏈接進入

https://v.youku.com/v_show/id_XODQ0Mzc2MjM2.html

六、軟件特征

我已經好幾次在前面提到，你應該檢查一下軟件真正包括了哪些功能。你也許會驚訝地發現一些需要付費的功能—例如，有時甚至FFT的模式或是高級數學通道的功能都是需要額外付費的。

我們常常希望能夠以一個合理的價格購買示波器的所有功能。在我之前也提過，安捷倫最近就聲稱他們將會在一個價格里面包括所有的功能。一旦這個實現了，那么就意味著只要500到1500美元就可以買到所有協議的解碼功能和所有的計算功能。慶幸的是，其他的供應商將會跟隨著這個，也許最后會在購買價格里面包括這些功能。

如果您正在考慮購買PC示波器，即是沒有示波器硬件，你也可以到PicoTech的官網上免費下載和試用軟件，這可以讓你體驗一下PicoScope軟件的用戶接口有多么方便。一般情況下，你都是需要考慮多長時間能夠學會使用示波器的各種操作。

七、總結

這一次，我介紹了很多功能，包括用軟件來運行示波器。下一次我將會深入探討一下示波器其他的功能，比如外部觸發和時鐘同步，這些會讓整個專題看起來更加完善。