等效采样数字示波器综述【文献综述】.docVIP

毕业设计文献综述 电子信息科学与技术 等效采样数字示波器综述 摘要：示波器是一种非常高效的波形观察与检测工具，尤其的数字示波器的应用更是如此。数字示波器中的等效采样（Equivalent Sampling）是指对多个信号周期连续样来复现一个信号波形，在高速数据周期信号采集系统中有广泛的应用。本文主要对电子示波器的研究历史、研究现状，以及电子示波器的发展动向与趋势进行了介绍。 关键词：数字示波器；等效采样；发展趋势。 0、引言 电子示波器兴起于上个世纪四十年代，由于电子设备的开发需要性能良好的波形观察工具，示波器成为电子产品开发者检测电子线路最有效的工具之一。后随着半导体和电子计算机的问世，尤其是电子系统的性能随着半导体集成度及功能的稳步提高,对示波器性能的要求越来越高，促进了示波器的发展。 1、研究历史与现状 在国外，早期主要是模拟示波器的开发，其带宽等性能都比较低。随着半导体和电子计算机的问世，促进电子示波器的带宽达到100MHz。六十年代美国开发出带宽 6GHz的取样示波器、带宽6GHz的多功能插件式示波器，标志着当时科学技术的高水平，为测试数字电路又增添逻辑示波器和数字波形记录器。从此 HYPERLINK /html_p/prod2/24_243.htm 模拟示波器发展缓慢，而 HYPERLINK /html_p/prod2/24_240.htm 数字示波器发展迅猛。由于竞争的激烈性，一些国家甚至退出示波器市场，目前美国在示波器方面的技术处于领先地位。 在国内，近几年厂商在数字示波器市场开发上取得了很好的成绩。但与国外大公司相比，国内企业仍有很大的差距，如产品主要针对中低端市场，无法满足高速测试需要，测试解决方案扩展低。在国内很多厂家、研究机构以及一些高校等都在加快示波器的更新换代。目前市场上出现的示波器不断向中高端产品发展，市场不断推出性能更加强大的多功能示波器以满足更高更准的测试要求。 2、示波器技术的发展 2.1 示波器介绍 示波器是显示被测量的电信号的瞬时值轨迹变化情况的仪器，分为模拟示波器和数字示波器。使用者通过使用示波器观察和测量线路电压电流波形来检测电子设备中线路工作异常情况，验证设备性能是否达标等，给使用者设计电子设备带来很大的帮助。示波器除观测电流电压的波形外，还可以测定频率、延时等信号特性。目前，示波器在各种科学研究、工程研究、工业生产及学校教育等众多领域有着极其广泛的应用。 传统的示波器主要讲的是模拟示波器。模拟示波器主要的部件是示波管，示波管里的电子枪打出的电子束打到涂有特殊物质的屏幕上来显示波形。模拟示波器在早期的应用中很好的满足了当时的应用要求。模拟示波器可以清晰的获得信号波形，但是其带宽频率、存储能力、扩展性等受到限制，而且不能和计算机很好的融合使用。所以随着新型电子设备对信号检测的要求的逐步提高，数字示波器异军突起。数字示波器克服了模拟示波器的很多缺点，它应用了采样技术，在信号记忆、存储和处理以及多种触发和超前触发能力上具有很大优势，加上可以在电脑上分析数据等优点，数字示波器迅速普及，有取代模拟示波器的趋势。 2.2采样技术介绍 采样技术是数字示波器制作一个重要技术点。采样技术大体分为两类：实时采样和等效采样两种。实时采样是示波器在一次触发后即能完成整个采集过程，常常受到采样速率和带宽等的限制。为了突破实时采样的固有限制，后来提出了等效采样。等效采样（Equivalent Sampling）是指对多个信号周期连续样来复现一个信号波形，采样系统能以扩展的方式复现频率大大超过奈奎斯特极限频率的信号波形，在高速数据周期信号采集系统中有广泛的应用。等效采样的优点是可以测量高频率的重复信号。在很多场合中，高频信号都是周期或者准周期的信号，所以我们在保证设计成本的同时利用等效采样就可以采集和复现高频信号。 等效采样分为顺序和随机等效采样两种方法。等效采样又可分为顺序等效时间采样和随机等效时间采样，两者的区别在于，其采样不仅仅局限于在触发点后，还能在触发点之前。顺序采样是按照前后触发事件对波形依次进行采样 ，经过若干个信号周期后就可以将被测信号的各个部分采样一遍，从而复现波形[7]。这种采样方法没有预触发的信息。随机等效采样就可提供预触发和触发信息以及触发后的信息。随机等效采样中，示波器在随机的时间点以相同的时间间隔对信号进行采样，它和触发事件没有关系。在没有触发事件发生时，示波器就将采集的数据信息存储起来。我们只需知道当前触发事件到下一个采样点的时间，就可以从该测量时间推算出所有采样点相对触发的时间。就这样反反复复进行上面的操作，我们就能够重现所测的波形。 3、示波器的发展趋势与展望 当今的技术瞬息万