在電子調(diào)試中，最令人頭疼的莫過(guò)于轉(zhuǎn)瞬即逝的偶發(fā)異常。它難以捕捉，卻足以讓系統(tǒng)癱瘓。如何精準(zhǔn)“逮”住這幽靈般的故障？示波器的分段存儲(chǔ)功能正是破解此道的利器。本文將揭示如何利用這一強(qiáng)大功能，讓每一次異常都無(wú)所遁形，告別盲目排查！

01為什么單次異常如此難以捕捉？

單次異常信號(hào)，如偶發(fā)脈沖、瞬時(shí)錯(cuò)誤或間歇性故障，具有發(fā)生時(shí)間不確定、持續(xù)時(shí)間短、重復(fù)率低的特點(diǎn)。這些偶爾出現(xiàn)卻又轉(zhuǎn)瞬即逝的異常信號(hào)，就像狡猾的兔子，總是在我們眨眼間消失得無(wú)影無(wú)蹤。傳統(tǒng)方法往往難以捕捉這些單次異常，導(dǎo)致調(diào)試?yán)щy、問(wèn)題隱患無(wú)法徹底排除。使用傳統(tǒng)示波器捕捉這類(lèi)信號(hào)時(shí)，我們通常面臨兩大挑戰(zhàn)：

l存儲(chǔ)深度限制：為了長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)信號(hào)，不得不降低采樣率，可能導(dǎo)致信號(hào)失真，無(wú)法準(zhǔn)確分析細(xì)節(jié)。

l效率低下：傳統(tǒng)方式需要長(zhǎng)時(shí)間記錄大量數(shù)據(jù)，其中絕大部分是無(wú)用信息，后期分析猶如大海撈針。

02分段存儲(chǔ)：原理與優(yōu)勢(shì)

示波器分段存儲(chǔ)（Segmented Storage）是一種將數(shù)據(jù)按邏輯或物理邊界劃分為多個(gè)獨(dú)立段的存儲(chǔ)方式。

在示波器中，它通過(guò)將有限的存儲(chǔ)空間劃分為多個(gè)小段，只記錄觸發(fā)事件前后的有效數(shù)據(jù)，丟棄無(wú)用信息。忽略無(wú)效時(shí)間段，在相同存儲(chǔ)深度下可獲得更高的采樣率，確保信號(hào)高保真、不失真。

示波器內(nèi)部有一個(gè)高精度的時(shí)鐘計(jì)數(shù)器。每當(dāng)觸發(fā)事件發(fā)生、一個(gè)分段被存儲(chǔ)時(shí)，示波器內(nèi)部就會(huì)記錄下此時(shí)計(jì)數(shù)器的值，并賦予其作為該分段的時(shí)間戳，作為查看/確認(rèn)單幀波形的依據(jù)存儲(chǔ)的波形可以單幀播放查看，也可以擬合總體查看。

03小概率異常波形捕捉困難

下圖為波形示意圖，約200s左右時(shí)候出現(xiàn)一次異常。

對(duì)于低存儲(chǔ)的示波器，例如某品牌的示波器最大存儲(chǔ)深度為10M。為捕獲200s出現(xiàn)一次的異常，需要設(shè)置時(shí)基檔位為20s/格，在10M存儲(chǔ)深度下，采樣率最大只有0.05MSa/s，即50KSa/s，基本只能查看10KHz的信號(hào)，高于此頻率的信號(hào)將嚴(yán)重失真，無(wú)法分析。

麥科信12位高分辨率示波器MHO3-5004，擁有360Mpts的超大存儲(chǔ)深度，最大采樣率3GSa/s。

為了捕獲200s才出現(xiàn)一次的異常， 設(shè)置時(shí)基檔位為20秒/格，一屏幕記錄240秒波形。存儲(chǔ)深度為360Mpts，此時(shí)可以保持1.5MSa/s的采樣率，但也只能保證500KHz頻率以下的信號(hào)基本不失真，如果信號(hào)頻率較高，則信號(hào)失真。

MHO3-5004捕獲200s出現(xiàn)的異常信號(hào)，記錄240s的波形。將信號(hào)放大，可以看出信號(hào)失真。

04采用分段存儲(chǔ)捕捉異常波形

利用示波器的分段存儲(chǔ)（Segmented Memory）功能可以有效解決這一矛盾。

在麥科信示波器MHO3采樣中開(kāi)啟分段存儲(chǔ)功能，捕捉200s左右出現(xiàn)一次的波形，設(shè)置分段存儲(chǔ)的段數(shù)為20段，時(shí)基為100μs，采樣率為3GSa/s，觸發(fā)方式為邊沿觸發(fā)，觸發(fā)電平為0V。將信號(hào)接入示波器通道1，當(dāng)信號(hào)被觸發(fā)時(shí)，示波器便會(huì)自動(dòng)捕獲異常信號(hào)，跳過(guò)冗長(zhǎng)的空閑時(shí)間。

捕獲完成后，按下暫停按鈕，可以逐一查看、對(duì)比和分析每一段波形，快速定位異常特征，同時(shí)也可以進(jìn)行擬合顯示，將所選的波形疊加起來(lái)顯示到屏幕上。

下圖所示為正常波形。當(dāng)輸入信號(hào)呈規(guī)律性變化時(shí)，未達(dá)到所設(shè)置的-150mV觸發(fā)閾值，信號(hào)將不會(huì)被記錄和保存。

當(dāng)輸入信號(hào)異常時(shí)，示波器檢測(cè)到滿足觸發(fā)條件的異常信號(hào)，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)捕獲過(guò)程，將該異常波形獨(dú)立保存至存儲(chǔ)段中，以便后續(xù)分析。

借助分段存儲(chǔ)功能，在相同的存儲(chǔ)深度條件下，不僅能夠保持采樣率不下降、保證信號(hào)的真實(shí)性和完整性，還能夠高效捕獲所有感興趣的異常片段，顯著提升調(diào)試與分析效率。

05結(jié)語(yǔ)

分段存儲(chǔ)的應(yīng)用遠(yuǎn)超想象：

在電源分析中，它能精準(zhǔn)捕捉負(fù)載突加或突卸時(shí)的瞬時(shí)響應(yīng)與電壓跌落，幫助工程師定位瞬態(tài)問(wèn)題；

雷達(dá)系統(tǒng)借助該技術(shù)，可在復(fù)雜的信號(hào)環(huán)境中聚焦有效回波脈沖，自動(dòng)忽略發(fā)射階段的無(wú)用空閑時(shí)段；

而在激光與光電系統(tǒng)中，分段存儲(chǔ)也能可靠捕捉非周期性的脈沖信號(hào)，確保關(guān)鍵光信號(hào)不被遺漏。

無(wú)論是瞬態(tài)響應(yīng)分析、信號(hào)去蕪存菁，還是偶發(fā)故障捕捉，分段存儲(chǔ)都以其靈活高效的特性，成為高端測(cè)試中的隱形利器。

麥科信多款示波器，如MHO系列以及示波器TO2004、TO3004、ETO系列、MDO系列，都配備了分段存儲(chǔ)功能，助您精準(zhǔn)捕捉復(fù)雜信號(hào)，高效完成調(diào)試任務(wù)。

深圳麥科信科技有限公司

深圳麥科信科技有限公司是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)、專精特新企業(yè)。自2012年創(chuàng)立以來(lái)，公司聚焦示波器及探頭核心賽道，自主創(chuàng)新屢開(kāi)行業(yè)先河：成功研發(fā)業(yè)界首臺(tái)全觸控平板示波器，顛覆傳統(tǒng)儀器笨重形態(tài)；突破性打造基于安卓深度定制的 SigtestUI 專業(yè)測(cè)試系統(tǒng)，是行業(yè)首款專為測(cè)試場(chǎng)景定制的平臺(tái)；自主研發(fā)的 SigOFIT 技術(shù)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵突破，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。