【導讀】通俗的講，示波器就是通過波形描述信號的儀器。本文幾種為大家講述用軟件運行示波器的技巧以及遠程控制、快速傅立葉變換、數字解碼和緩存大小等知識點，希望大家能夠快速掌握示波器的相關知識。
一、儲存深度
一個數字示波器進行ADC采樣并且將這些采集到的數據儲存在一些儲存器里。一個重要的特征是它能夠儲存多少樣本。這個是很值得注意的---有5GS/s，也就是有1百萬個樣本--200μs的數據。如果你想要一臺低損耗的示波器，就應該知道的是它們一般都是只有很小的緩存空間的。在網上你可以看到一款這樣的示波器DSO5202P，它有1GS/s 的采樣率但是只賣400美元，因為它的記錄長度為24KS而已，也就是只有24μs的數據。你也可以發現有更小的緩存的，例如一款TDS2000C就只有2.5K的記錄長度。如果你只是想要觀察觸發信號，那你可以用小緩存的示波器。不幸的是，當它出現故障并無法呈現完美的觸發的時候，你可能會需要做一系列的“檢查”。小的緩存意味著在你很難去獲得你想要的信號。
就算有一些廣告宣稱的緩存很大，但是我們想要獲得全部的緩存還是不可能的。PS6403D示波器宣稱是1GS的儲存空間，這看起來是一個最大的可用空間，而且在電腦上的軟件里也是可以讀取到這些參數，但是實際上的緩存也就500MS左右。我猜它還是工作一般是在5GS/s的，就算它的建議的是40GS/s。借助于段存儲器（這個將來會介紹）就有可能使用到全部的緩存，但是它不能記錄一個持續的1GS的記錄。
二、快速傅立葉變化（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”的能力。事實上，這些示波器做的是展示測量信號的快速傅立葉變換（FFT）。一個微妙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一側測量實際帶寬。通過掃描中心頻率，你可以得到頻率系統中一個非常大范圍內功率的圖表。
運用示波器的快速傅立葉變換的模式，沒有什么類似于中心頻率的東西。取而代之的是你會一直測量從0Hz到某個限定的頻率（這個往往是可以調節的）。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。示波器一般會有一個叫做“FFT長度”的參數，它用來表示多少個被計算在“FFT”中的點的參數。這個也可以定義在輸出的圖表中為“bins”的數字（例如水平頻率）。一般的臺式示波器也許會有一個非常有限的FFT長度，像那些只有2048個點的示波器。這個可以看得到0-100MHz 的所有頻率，但是如果你想要上升到95-98MHz這個范圍呢？雖然示波器也是計算從0MHz開始進行FFT，但是它在這個范圍只有大約60個點。這里就非常清楚地說明了你為什么需要一個非常長的FFT長度—它可以讓信號上升并且還可以有準確的結果。你可以降低示波器的采樣率到0Hz附近。所以，舉個例子，如果你想要在1-10KHz的范圍內可以正確地放大，這將不會是什么難題了，因為你可以降低示波器采樣率，這樣的話2048個點就可以在大約1-20KHz的范圍內顯示，當你放大波形的時候你可以得到正確的細節。
另外，為了提高水平的細節，更長的FFT長度可以降低噪聲。如果你想要把示波器當作是頻譜分析儀，那么長的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
這里有一個選擇的組合：非常低損耗的有小的數據儲存能力的示波器配合非常小的FFT長度。但是也有一些用比較大的儲存深度的示波器，它們也只用了更小的FFT長度，例如DS2000DS4000DS6000，根據他們的網站的一個文件，它們只用了2048個點，而沒有考慮到它們擁有的大緩存（131MS）。PC示波器看起來是最好的，因為它們可以在更加高性能的PC上做FFT分析，而不是僅僅局限于一個嵌入式的數字信號處理器或者是一個現場可編程門陣列（FPGA）。比如說，pico的6403D就允許FFT的長度達到1048576個點。[page]
三、段存儲器
一個 “必須擁有”的性能特征是段存儲器。這就意味著你可以設定示波器去在某一特定的位置觸發，并且它可以記錄某一固定長度的波形。因為錯誤只是偶然的，這里可以提高你發現系統在出錯的時候發生的一些細節的變化。
圖2中顯示的是一個在pico軟件上的段存儲器閱讀器，緩存的數字最高可以設置到10000，同樣的功能在DS4000和DS6000中也存在，它們的叫法是每部分叫做“段”，它們最多可以記錄200000段。一旦你有了段的數目，你可以手動地去尋找錯誤，或者是用mask limit測試去點亮不同的出錯的“段”。
圖2 段存儲器顯示窗口
一般的示波器都會把段存儲器作為一個附件，只有安捷倫的3000系列的才默認增加了段存儲器的功能；另外的類似的會要求你另外用800美元來購買這個功能。四、遠程監控和流模式
一個更加先進的做法是在你的電腦里控制示波器。如果你想要把示波器用在電器維修上，那你就需要認真地考慮一下示波器可以提供的不同的功能。
PC示波器有一個很值得注意的優點是它們一直以來都為了設計來連接電腦的。似乎大多數好的供應商的示波器都有各種語言的應用編程接口：我已經發現了大部分PC示波器應用于C, C#, C++, MATLAB, Python, LabVIEW和Delphi。一些沒有名稱的PC示波器是沒有API函數的，所以你要根據你的設備來仔細核對一下。
大部分的臺式示波器也有可以發指令的功能，一般會有用到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。也許是因為接口是作為PC示波器的主要功能表現的關鍵而臺式示波器只是將接口作為一個附加的功能。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。流模式的數據是不會下載到一個內部存儲器中，而是直接地從PC接口借助usb接口或者是以太網流過。這個功能是用于簡單的PC控制，因為通過USB接口獲取快速的數據流是很重要的。但是，使用流模式激活了很多更加好玩的特性，例如，你可以把你的示波器當作是單數據速率的一部分。如果你真的想運用流模式，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
串行解碼是另一個有用的特征。如果你有一臺數字邏輯分析儀，那么它一般都會包括了串行解碼的功能。但是，在示波器中，這個功能也是非常有用的。當你在追蹤一個偶然的錯誤的時候，你可以用示波器上的模擬顯示來觀察這個是否只是一個簡單的微弱的或者是錯誤的信號。
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。而標準的PC示波器將會免費包括它在里面，臺式示波器會要求你另外付款。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，它可能會花費得比你的示波器的價格還要高。購買一個PC示波器邏輯分析儀會比購買一個示波器軟件的組件要便宜一點。
這是我選擇PC示波器的理由：額外的功能不需要額外的費用！除了用解碼你可以觀察信號或者觀察它是否有錯，有內部的解碼功能你可以很快地辨別出錯誤發生的準確的時間。
六、軟件特征
我已經好幾次在前面提到軟件，但是你應該檢查一下軟件真正包括了哪些功能特征。你也許會驚訝地發現一些需要付費的功能—甚至是一些添加FFT的模式或者是一些“先進數學計算”的特征都需要付款。
想要在臺式示波器上以一個合理的價格來獲取所有的功能是一個基本的要求。在我早些時候就提過，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，那么久意味著它真的就只要500到1500美元就可以有支持所有協議的解碼功能和所有的數字特征。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。
在你考慮PC示波器的時候，一般你都可以下載軟件并免費使用它，這并不需要你有一臺設備。這可以讓你覺得用戶接口是多么的完美。考慮到你將要在用戶接口中花費多少時間，這一點你最好要知道。
相關閱讀：
電路解讀：智能藍牙虛擬示波器整體系統電路設計
真相大白，示波器的秘密揭示
分分鐘搞定示波器精確測量EMI的訣竅
