计算示波器可以捕获的最长数据模式
示波器越来越多地被用作捕获和分析高速串行数据传输的工具。一个自然的问题是，用示波器可以捕获多长时间的串行数据模式。确定这个最大串行数据模式长度的方法在历史上没有很好的记录，它依赖于以下四个因素的组合:(1)指定的信号比特率，(2)最大可用的示波器采集内存，(3)用户选择的采集采样率，以及(4)被测设备指定的信号数据模式长度。本文为信号完整性工程师提供了一个统一的公式和快速的经验法则，以确定使用他们的示波器可以捕获多长时间的模式。
采样率和时间捕获窗口
示波器硬件具有指定的最大采样率和最大采集存储器长度，但通常以较低的用户指定采样率工作。采样率的选择直接影响在一次采集期间可以捕获的时间量。
给定采集的采样率是用于该采集的内存量除以时间捕获窗口大小的比率。因此，时间捕获窗口大小的确定如图1所示。
图1所示。与示波器采集的采样率、存储器和时间捕获窗口相关的方程
对于串行数据传输，一个模式长度对应的时间量由单位间隔时间(也称为一个比特周期)乘以以位为单位的模式长度决定。这相当于比特率的倒数乘以图2中所示模式中的位数。
图2。计算数据模式时间
例如，使用图2中的公式，5 Gb/s PRBS15模式的数据模式时间为(200 ps) x (2)15) = 200 E-12 x 32768 = 6.5535 us。使用相同的公式，10gb /s的PRBS21模式时间为(100ps) x (2)21) = 100 E-12 x 32768 = 209.72 us。
通过结合图1和图2中的公式，以位为单位的模式长度可以受到示波器范围内存和采样率值的约束，如图3所示。
图3。组合方程表示作用域内存、作用域采样率、UI时间和模式长度(以位为单位)之间的关系
为了解决使用80 GS/s采样率，512 Mpts内存和10 Gb/s信号比特率的示波器可以获取的最大位序列(PRBS)模式，可以捕获的模式长度为(512 Mpts) / (80 Gpts/s x 100 ps/bit) = 6400万比特。
使用这些值并求解PRBS模式长度，2N= 64 e + 6。求解N = log2(64E+6)，得到N = 25.9。这证实了可以在示波器上使用80 GS/s的采样率和512 Mpts的存储器长度捕获的最大10 Gb/s PRBS模式长度是PRBS25信号。
示波器能捕捉到PRBS31模式吗?目前，最长的连续示波器存储器是5 Gpts。使用图3中的公式并将模式长度设置为231，采样率与比特率的最大比值为(5E9) / (2)31) =每比特2.3283个样本。因此，尽管示波器可以捕获完整的PRBS31模式长度，每比特仅超过2.3个采样，但信号将被欠采样。
总之，本文中有关信号比特率、信号模式长度、作用域采样率、作用域内存和事件捕获时间的统一方程可以被信号完整性工程师用来确定许多问题的答案，包括可以捕获模式的重复次数、可以捕获模式的长度以及给定目标事件捕获窗口大小所需的采样率和内存长度。
