[发明专利]一种等效采样装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据采集设备中对波形进行采样的采样装置，具体来讲，涉及一种高速数据采集中对周期性重复信号进行采样的等效采样装置。

背景技术

现有技术中，对波形的高速采样有两种常见的实现方式：实时采样和等效采样。

实时采样中，采样点都是按照一个固定的次序来采集的。这个波形采样的次序和采样点在示波器屏幕上出现的次序是相同的。只要一个触发事件就可以启动全部的采集动作。在很多应用场合，实时采样方式所提供的时间分辨率仍然不能满足工作的要求，在这些应用场合中，要观察的信号常常是重复性的，即相同的信号图形按有规则的时间间隔重复地出现。

对于这些信号来说，示波器可以从若干连续的信号周期中采集到的多组采样点来构成波形，第一组新的采样点都是由一个新的触发事件来启动采集的，这称为等效时间采样。在这种模式下，一个触发事件到来以后，示波器就采集信号波形的一部分，例如采集五个采样点并将它们存入存储器。另一个触发事件则用来采集另外的五个采样点，并将其存贮在同一存储器的不同位置，如此进行下去经过若干次触发事件以后，存储器内存贮的足够的采样点，就可以在屏幕上重建一个完整的波形，等效时间采样使得示波器在高时基设置值之下给出很高的时间分离率，这样一来，就好象示波器具有了比其实际采样速率要高得多的一个虚拟采样速率或称等效时间采样速率。

等效时间采样速率是在高时基设置之下表示示波器水平分辨率的一种间接的方法。它也表明假如使用实时采样的方法要获得相同的时间分辩率所需要的采样速率，等效时间采样速率比现今能够达到的实时采样速率要高得多。同时，采用等效采样技术则可以以低成本实现采样率指标很高的产品，较之实时采样的产品，除了无法观测瞬变信号外，其它方面不逊于实时采样的产品。

现有技术中，采用两种不同的技术来实现等效时间采样，即顺序采样和随机采样。

1、顺序采样

如图1所示，采用顺序采样时，采样点的采集是按一个固定的次序进行的，即在屏幕上从左向右的进行采集，每到来一个新的触发事件就采集一个采样点，为了填满一个完整的波形记录，记录中有多少个存储位置就需要多少个触发事件。

并且，当第一个触发事件到来以后就立即采集第一个采样点，并将其存入存储器。第二个触发事件则用来超动一个定时系统，此定时系统将产生一个很小的时间延迟Δt，经过这个Δt的延迟时间以后，再采集第二个采样点，在扫迹存储器中的时间分辨率就等于这个小的延迟时间Δt，其值可能小于50ps。第三个触发事件到来后，该定时系统则产生2Δt的延迟时间。此延迟时间过后再采集第三个采样，并这样进行下去。

这就是说第n个新的采样点的采集是在相对于类似的触发事件延迟了(n-1)Δt的时间以后进行的。其结果是示波器上显示的波形是由按固定次序出现的采样点而构成的。即第一个采样点在屏幕的最左边，接着各采样点依次向右构成显示波形。

在顺序采样模式下，采集波形的周期数，即触发事件数等于存储器的记录长度。顺序采样可以实现后触发延迟功能，但是不能提供预触发信息，不能观察触发前的信号，不利于信号的分析。

2、随机采样

如图2所示，在使用随机采样的示波器中，第一组采样点是在随机的时刻采集的，而与触发事件无关，这些采样点之间的时间隔为一已知的时间，由采样时钟来确定，当示波器在等待触发事件到来时，其内部就在连续的进行采样并将结果贮存起来。当一个触发事件到来时示波器内的一个定时系统就从这一时刻开始直到下一个采点时刻进行时间测量。由于采样间隔是固定的，因此示波器就能够从此测量的时间计算出所有采集的采样点在存储器中的位置。当第一次采集的所有采样点存贮完毕以后，就开始采集一组新的采样点并等待新的触发事件，新触发事件到来以后，计时系统又进行新的时间测量并计算出这些新的采样点位置。这些新的采样点落在一次采集的采产点填充位置之间的未填充位置，用这种方法，波形扫迹就由在X轴上的随机位置上出现的一组组采样点所构成。

随机采样中的时间鉴别器是其关键技术，它用于识别触发后第一个采样点时钟同触发点间的时间差，而对于时间差的测量往往需要辅以较复杂的外围电路来实现，测量的精度和电路的可靠性难以保证。随机采样技术的在优点在于可以提供预触发信息以及触发后信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种电路简单，能够提供预触发信息，能观察触发前信号的等效采样装置。