數字示波器信號等效采樣方法

專利名稱：數字示波器信號等效采樣方法
技術領域：
本發明涉及數字示波器領域，尤其涉及一種數字示波器信號等效采樣方法。
背景技術：
數字示波器信號采樣方法主要有實時采樣方式和等效采樣方式。數字示波 器采樣的信號波形的觸發時刻與采樣時鐘的第一個起始釆樣時刻之間存在著一
個時間差，把這個時間差送到脈沖展寬電路按一定的倍數(例如N倍)放大該 時間差，而后根據該時間差計算出位置pos,再將該次的采樣點按pos值擺放在 這一幀波形中的正確的位置。這就相當于將一個采樣時鐘周期放大了 N倍，經 過多次采樣，其構成了一幀波形。但是由于實現起來需將觸發時刻送到不同的 模塊測量，導致其中不同的模塊對于測量的觸發時刻會有時間差，造成重現的 波形往往出現隆起現象或毛刺現象。

發明內容
有鑒于此，有必要針對傳統數字示波器信號等效采樣方法會出現隆起現象 或毛刺現象的問題，提供一種能消除隆起現象或毛刺現象的數字示波器信號等 效采樣方法。
一種數字示波器信號等效采樣方法，包括獲取信號波形的觸發時刻與觸發 時刻后的第一個采樣時刻之間的時間差At;將厶t和采樣時鐘周期tQ時間脈沖放 大N倍；計算某個采樣點在采樣時鐘周期to中的時刻t，計算公式是t- At/to; 計算該采樣點在采樣時鐘周期內的位置pos,計算公式是pos = t * N;判斷pos 是否在預設的范圍內，如果是，則將該采樣點按pos值擺放在這一幀波形中對應 的位置中，如果否，則舍棄該采樣點；將采樣時鐘的相位改變180° ;重復上述 步驟。
優選的，所述預設的范圍的兩端點的差值等于N/2。
3優選的，所述預設的范圍是[N/2， N]。 優選的，所述預設的范圍是[N/4, 3N/4]。 優選的，上述步驟重復的次數大于N次。
根據長期的調試和測試，我們發現那段隆起的波形或有毛刺的波形一般出
現在一個采樣時鐘周期的某一段(例如前半部分的某一IS:),因此上述改進的 數字示波器信號等效釆樣方法通過舍棄這一段波形，對這段波形以外的某一部 分波形進行采樣，然后利用另 一路相反的采樣時鐘所采集的波形補齊這段舍棄 的波形，這樣便可以獲得一個完整的采樣時鐘周期的波形，從而有效的消除了 隆起現象和毛刺現象。


圖l是采用等效采樣方式的信號采樣方法的原理圖。 圖2是改進的數字示波器信號等效采樣方法的流程圖。
具體實施例方式
等效采樣是對信號波形進行多次采樣，把每次采樣的數據按著觸發時刻與 觸發時刻后的第一個采樣時刻之間的時間差△ t的大小擺方文在對應的時間軸上， 從而形成一個完整的波形。例如采樣時鐘的頻率為100MHZ，每次采樣的At是 隨機的，但都在0 - 10ns之間。如果當前我們需要等效成50G的波形，則我們 需要將每兩個采樣點間的時間間距精確到20ps，即在0-10ns中包含了一段擁有 500個采樣點的波形，每個點的時間間距是20ps， At則是一段10ns、最小精度 為20ps的時間軸上的一個數值。由于測量的精度不夠，我們需要把At送到脈 沖展寬電路，按所需要的放大倍數放大脈沖寬度，這里是放大500倍，這樣就 可將多次采集的數據根據At擺放在一段10ns時間軸上的正確的位置，從而重 現一個完整的波形。
圖1是采用等效采樣方式的信號采樣方法的原理圖。在圖1中，信號波形 的觸發時刻用A表示，采樣時鐘的起始采樣時刻用B表示。由于要把A送到2個不同的模塊去測量，而這其中送到不同的模塊的時間會不一樣，這里就有時
間差，每個模塊所看到的A是不一樣的，這樣就會造成有兩個A的假象，即A 和A'。在測量信號波形的觸發時刻與采樣時鐘的起始采樣時刻之間的時間差△ t時，如果采樣時鐘的起始采樣時刻在A和A'之間的話，對于A'來說，它會認 為采樣時鐘在下一采樣周期的采樣時刻B'是起始采樣時刻，那么就會獲得兩個 時間差At,和At2， Ati是A到B的時間差，At2是A到B'的時間差。這樣就會 造成一個周期的偏差，從示波器屏幕上會看到波形中出現一段隆起的波形。如 果At很小的話，由于觸發時間有抖動，這樣會造成當前采樣的點是不確定的點， 從示波器屏幕上會看到波形上出現毛刺現象。
圖2是改進的數字示波器信號等效采樣方法的流程圖。改進的數字示波器 信號等效采樣方法包括
S0:設置變量n的初始值為0。
S1:獲取信號波形的觸發時刻與觸發時刻后的第一個采樣時刻之間的時間差
△t;
S2:將At和采樣時鐘周期to時間脈沖放大N倍；
S3:計算某個采樣點在采樣時鐘周期to中的時刻t，計算公式是t-厶t/to; S4:計算該采樣點在采樣時鐘周期內的位置pos，計算公式是pos-"N; S5:判斷pos是否在預設的范圍內，如果是，執行S6，如果否，執行S7; S6:將該采樣點按pos值擺放在這一幀波形中對應的位置中，然后執行S8; S7:舍棄該采樣點，然后執行S8; S8:將采樣時鐘的相位改變180° ; S9:令n-n+l;
S10:判斷n是否大于N，如果是，執行Sll,如果否，執行S1; Sll:結束。
上述步驟S5中，預設的范圍是可以自由設定的，但要保證兩端點的差值等 于N/2。例如，預設的范圍可以是[N/2， N]、 [N/4, 3N/4]等等。
根據長期的調試和測試，我們發現那段隆起的波形或有毛刺的波形一般出現在一個采樣時鐘周期的某一段(例如前半部分的某一段)，因此上述改進的 數字示波器信號等效采樣方法通過舍棄這一段波形，對這段波形以外的某一部 分波形進行采樣，然后利用另 一路相反的采樣時鐘所采集的波形補齊這段舍棄 的波形，這樣便可以獲得一個完整的采樣時鐘周期的波形，從而有效的消除了 隆起現象和毛刺現象。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳 細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變 形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以 所附權利要求為準。
權利要求
1、一種數字示波器信號等效采樣方法，其特征在于包括獲取信號波形的觸發時刻與觸發時刻后的第一個采樣時刻之間的時間差Δt；將Δt和采樣時鐘周期t0時間脈沖放大N倍；計算某個采樣點在采樣時鐘周期t0中的時刻t，計算公式是t＝Δt/t0；計算該采樣點在采樣時鐘周期內的位置pos，計算公式是pos＝t*N；判斷pos是否在預設的范圍內，如果是，則將該采樣點按pos值擺放在這一幀波形中對應的位置中，如果否，則舍棄該采樣點；將采樣時鐘的相位改變180°；重復上述步驟。
2、 根據權利要求1所述的數字示波器信號等效采樣方法，其特征在于所述預設的范圍的兩端點的差值等于N/2。
3、 根據權利要求2所述的數字示波器信號等效采樣方法，其特征在于所述預設的范圍是[N/2， N]。
4、 根據權利要求2所述的數字示波器信號等效采樣方法，其特征在于所述預設的范圍是[N/4， 3N/4]。
5、 根據權利要求1所述的數字示波器信號等效采樣方法，其特征在于上述步驟重復的次數大于N次。
全文摘要
本發明涉及一種數字示波器信號等效采樣方法，包括獲取信號波形的觸發時刻與觸發時刻后的第一個采樣時刻之間的時間差Δt；將Δt和采樣時鐘周期t₀時間脈沖放大N倍；計算某個采樣點在采樣時鐘周期t₀中的時刻t，計算公式是t＝Δt/t₀；計算該采樣點在采樣時鐘周期內的位置pos，計算公式是pos＝t*N；判斷pos是否在預設的范圍內，如果是，則將該采樣點按pos值擺放在這一幀波形中對應的位置中，如果否，則舍棄該采樣點；將采樣時鐘的相位改變180°；重復上述步驟。所述數字示波器信號等效采樣方法利用兩路相反的采樣時鐘進行采樣，有效的消除了隆起現象和毛刺現象。
文檔編號G01R13/00GK101666819SQ200910108939
公開日2010年3月10日 申請日期2009年7月21日 優先權日2009年7月21日
發明者軻 秦, 趙亞鋒, 邵海濤 申請人:秦 軻;邵海濤;趙亞鋒