Pico示波器 USB速率傳輸瓶頸問題

作者：時間：2017-01-12 來源：網(wǎng)絡(luò)

示波器以高于臺式示波器或者同類PC示波器的大緩存容量而著稱。在過去的20多年中，歷代PicoScope示波器總是能夠提供優(yōu)于任何價位示波器的超大緩存容量。

但是，PicoScope是通過USB連接到PC的，它的超級大緩存容量在很多時候會成為人們考慮的一個問題：

示波器的大緩存是否能夠真正使用呢？USB連接是否會成為一個限制屏幕刷新率的瓶頸呢？或者大緩存示波器是否會因為采集或處理的數(shù)據(jù)量過大而突然卡住或者響應(yīng)比較慢呢？

有些臺式或者PC示波器的刷新率確實比較低，這樣就限制了其本身緩存的使用。但是PicoScope不存在這個問題，你可以盡情的使用深緩存存儲而不用擔(dān)心突然卡住或者反應(yīng)不靈敏情況，下面我們就來說明。

為了說明USB鏈接不是速率傳輸的瓶頸，我們和傳統(tǒng)示波器做以下對比：

臺式示波器，

泰克 Techtronix DPO 5054B

4通道，500MHz帶寬，5GS/s采樣率，25MS緩存，￥15，300

PC示波器，

PicoScope 6404C

4通道，500MHz帶寬，5GS/s采樣率，1GS緩存，￥6,600

時基均設(shè)置為500us/div，采樣率5GS/s，那么每屏幕更新采集的樣本點數(shù)為25million，測得的屏幕刷新率如下：

Tektronix DPO5054B	每10秒鐘9個波形
PicoScope 6404C	每10秒鐘180個波形

從以上數(shù)據(jù)得知，

泰克示波器每秒鐘采集和顯示的數(shù)據(jù)量	9/105GS/s500us/div*10=22.5million Sample
PicoScope示波器每秒鐘采集和顯示的數(shù)據(jù)量	180/105GS/s500us/div*10=450million Sample

Pico示波器采集和處理的數(shù)據(jù)量遠遠大于泰克示波器的。同時，使用Pico6404D可以實現(xiàn)5GS/s高采樣，20ms/div的長時基采樣。此時的屏幕刷新率為：5GS/s*20ms/div*10=2.5GS。

請注意，20ms/div也就意味著采集一屏的時間為200ms，也就是說示波器50%的時間用來采集，剩余50%時間用于處理/顯示波形。這相當(dāng)于其每2秒鐘就可以采集和顯示一個DVD容量的數(shù)據(jù)，我相信這個采集和顯示的速率在當(dāng)今市場上是無法比擬的。

下面我們來比較2.5GB/s數(shù)據(jù)速率和USB最大理論帶寬做個對比。

USB2.0——60MB/s（480Mbit/s）

USB3.0——625MB/s（5Gbit/s）

從以上數(shù)據(jù)可以看出，Pico示波器采集和顯示波形數(shù)據(jù)的速率遠遠高于USB3.0接口的速率。那為什么示波器還能夠正常采集和顯示波形信號呢？

原因很簡單：所有緩存大于1MS的示波器內(nèi)部都有一個專用硬件來智能的合成將要在屏幕上顯示的波形信號，而不會丟失任何高頻數(shù)據(jù)點。這樣因為USB線上只傳輸將要在屏幕上顯示的波形信號，USB或者PC CPU的瓶頸疑慮都可以消除了。

歷代示波器的改進我們都會提高硬件加速器，至少使得其處理數(shù)據(jù)的速率和示波器的采集的速率相同。這個速率比PC CPU處理數(shù)據(jù)的速率快將近2個數(shù)量級。

硬件加速器除了推進深緩存示波器的捕獲能力外，還有以下功能：

以高達1million wfms/s的速率捕獲一連串的信號波形；

能夠以10000wfms/s的速率連續(xù)采集和顯示波形信號，用以捕捉間歇性故障；

將示波器的緩存分段為100s或者1000s的循環(huán)緩沖區(qū)用以自動存儲以前的波形。

綜上所述，USB傳輸速率的瓶頸問題是不存在的，PicoScope深緩存示波器比臺式或者其他PC示波器具有更好的捕獲能力和屏幕刷新率。

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