原创 如何测得更快？－－谈示波器的测量速度

示波器是用来显示信号波形的，为了精确判断波形是否符合要求，我们会用到示波器的测量功能对波形的参数进行测量，比如测量波形的上升时间、周期、幅度等。很多时候我们可能只是从示波器的测量结果里读一个数就完事了，但是这个测量结果有多大的可信度呢？我们就来讨论一下这个问题。 

影响示波器幅度或时间参数测量精度的因素有很多，这里我们不再一一讨论，今天我们只谈一下测量的样本数对测量结果的影响。 

做过测量的人都知道，任何一次测量都是一个抽样。测量中有很多不确定的因素（最典型的就是噪声的影响），因此如果多做几次测量，这些结果通常都不太一样。为了提高测量结果的可信程度，就需要多测量一些数据，再对这些测量结果做统计，才能得出更可靠的结果。最常用的统计方法就是求平均，比如做10次或100次测量，把这些数据的平均值做为测量结果。从统计的意义上说，任何测量结果都不是绝对准确的，不同结果的区别在于测量结果的可信程度或者说置信度不一样，上面提到的平均的方法实际上是通过增加样本数量来提高测量结果的置信度。

从统计的意义上数，测量的样本数越多，结果就越可靠。比如在做高速数字信号的眼图测试的时候，很多标准都要求累积1M个数据bit；在做系统误码率测试时，如果希望被测系统的误码率小于1E-12，则至少要测量3E+12个bit等。

因此对于测量人员来说，如果能在单位时间里得到尽可能多的有意义的测量结果，也就意味着测量结果的置信程度更高？这就会涉及到一个名词：示波器的测量速度。

示波器的测量速度是指示波器单位时间内能够完成的有效测量的次数，它除了和示波器的波形捕获率有关以外，还和示波器在每个波形内能做的有效测量的个数有关系。

以上升时间的测量为例。对于绝大部分示波器来说，捕获到一个波形就进行一次有效测量，因此示波器的测量速度直接等同于示波器的波形捕获率。比如下图中我们可以看到，示波器测量结果中有测量样本数的统计（number of measure），每捕获1个波形，测量样本数也增加1个计数。

但是对于需要快速获得大量数据以进一步提高测量结果置信度的场合来数，这种测试方法的效率显得不是特别理想。比如从上图中我们可以看到，示波器捕获到了多个波形的周期，每个周期中都有一个自己的上升沿。如果示波器只是对这个波形中的某1个上升沿（通常是屏幕正中心的那个）进行测量，显然没有有效利用捕获到的波形中其它部分的信息。 

为了充分利用捕获到的波形里的信息，在有些高端示波器里，比如Agilent安装了抖动测试软件的9000/90000系列示波器里，就可以选择”Measure All Edge”的功能。在这种模式下，示波器是对捕获到的波形里所有有效边沿进行测量。比如一个波形里如果包含了1000个周期，以前是只能得到1个上升时间的测量结果，现在则可以一次得到1000个上升时间的测量结果，测量效率大大提高了。下图是对一个5GHz信号同时打开5个测量功能，使用40G/s的采样率和100k的内存深度进行10秒钟的测量统计以后的结果，可以看到对每个测量参数都得到了200K以上的测量结果。

因此我们可以看到，通过一些简单的设置（当然需要示波器支持这个功能），就可以充分利用示波器捕获到的波形信息大大提高测量速度，进而提高了测量结果的置信度。