示波器三大核心参数详解：采样率、存储深度与带宽
示波器三大核心参数详解：采样率、存储深度与带宽
示波器是电子工程领域常用的测量工具，其性能主要由采样率、存储深度和带宽三个参数决定。本文将详细解释这三个参数的含义及其相互关系，帮助读者更好地理解和使用示波器。
1.采样率
示波器在测量信号时，需要一个一个点地对波形进行采样。显然，采样点越多，所测到的波形就越接近最真实的波形。如果采样的点数过少，波形就会失真。
例如，一台示波器标注的采样率是1GSa/s。其中，sa表示sample（样本），1G等于10亿。即每秒可进行10亿次采样，每次采集一个字节。
需要注意的是，这只是示波器标注的最高采样率。在实际使用时，采样率还受限于另一个参数：存储深度。
2.存储深度
示波器在工作时，是在截取一段一段的波形，然后显示在屏幕上。为了计算和处理这些波形，示波器需要将采集到的数据存储在内存中。这块内存区域的容量就是存储深度。
例如，一台示波器的存储深度是2.5k，意味着这台示波器的内存区域可以存放2500个采样点的数据。用存储深度除以采样率（2.5k/1GSa/s = 2.5us），可以计算出这台示波器只有2.5us的采样时间。
显然，2.5us长度的波形在很多情况下并不能满足测量需求。因此，为了采集更长时间的波形，示波器会主动降低采样率。可以通过观察示波器屏幕上的时间刻度来计算当前的采样时间。如果增大存储深度，示波器需要处理的数据量也会增加，处理速度慢会导致设备运行卡顿。
3.带宽
（1）何为带宽
示波器的带宽很大程度上决定了其价格。示波器和探头可以简单看作一个RC低通滤波器。低频正弦信号可以轻松进入示波器内部的采样芯片，而高频信号则会被衰减。
由RC低通滤波器的频率-幅值关系可知：
当频率达到某个特定值时，幅值将衰减为原来的0.707倍。这个特定的频率就是示波器的带宽。例如，一个带宽为100MHz的示波器，如果输入一个频率为100MHz、幅值为1V的正弦信号，示波器显示的波形幅值将只有0.707V。
（2）五倍法则
示波器的带宽应该是被测正弦信号频率的5倍，这样信号的衰减可以忽略不计。例如，100MHz带宽的示波器测量20MHz以下的正弦波时，衰减可以忽略。
（3）傅里叶变换
根据傅里叶变换理论，任何信号波形都可以由正弦波信号有限次或无限次组合得到。通过叠加不同频率的正弦波，可以形成各种复杂的波形，如矩形波等。