电子测量技术时域测量.ppt

2. 顺序等效采样 基本原理：多周期采样中，采样点的采集按照一个固定的次序进行，每到来一个新的触发事件就采集一个采样点，并将采样值填写到当次存储位置上去，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有多少个触发事件。 (1) 基于延时单元的顺序等效采样 基于延时单元的顺序等效采样是一种利用固定的时间延时单元，按次序增加延时时间的等效采样技术， 3. 随机等效采样 基本原理：时间间隔的产生是随机的，采样事件随机发生在触发点之后、小于一个采样信号周期的所有时间点上，如果所有时间点上的采样事件都发生，就可以采集完成小于一个采样信号周期的波形的信息，通过对随机产生的采样数据的位置重新整理，就能将这段波形进行复现，从而实现等效采样。 图中所示，在随机等效采样中，采样脉冲的频率保持稳定，脉冲与脉冲之间的时间T为一个恒定的值，将这个时间T等分为若干份，图中分为4份。每次信号触发后，触发信号与下一次采样脉冲之间都存在一个时间差，如图中的t1、t2、t3、t4。 时间差在一个采样周期内随机分布，当多轮采样后，采集的数据序列就能完整的填充波形数列。通过对随机采样的数据序列进行排序，就能重构信号的一个完整的采样波形。 实现原理的关键是如何将随机产生的相对采样数据，填入完整波形数列中的正确位置。 (1) 基于游标卡尺原理的随机等效采样 根据游标卡尺原理，借助两个时钟源来实现的等效采样， 根据随机等效采样的原理，将采样时钟的周期T1等分成100个采样位置，设置触发振荡器时钟的频率比采样时钟的频率略低一点，比如T2=1.01T1。 在100个采样时钟的周期内采样时钟和触发时钟相位会重合一次。当相位重合时，通过对触发时钟振荡次数的测量，就可推算出本次采样数据在100个采样位置中的相对位置。 (2) 基于双斜率电容充放电原理的随机等效采样 如果能精确测量触发时刻到下一次采样脉冲之间的时间间隔t，再结合采样周期时间T，就能推算出当次采样数据在完整波形数列中的正确位置。 触发信号来到前，电容充电至稳定状态。触发信号来到时，用一个大的电流源将电容内电荷迅速放掉，当下一个采样信号来到的时候停止放电，转而用一个与放电电流源成比例的小电流源对电容充电，同时开始计时，当检测到电容电压与充电前电压值相等的时候，测出计时时间，根据这个时间推算出充电时间也就是触发信号与下一采样信号的时间间隔，其本质就是将小的时间间隔t等比例放大后进行测量。 (3) 时间交错采样的实现 利用多片ADC采样有两种实现方式，一种是采用延迟线对通道输入信号做不同时间的延时处理，另一种是采用时间交错采样使ADC工作在不同相位的时钟下。 3.数字内插技术 内插原理： 对于数字存储示波器而言，除了要求有高的实时采样速率外，还要求有较高的波形分析细节。因此，是否能很好的恢复和重建原信号对于数字存储示波器就显得很重要。 内插是通过已知数据点构造一个解析表达式，由此计算数据点之间的函数值，构造的曲线必通过原数据。 拟合是选择一个最好的光滑曲线去逼近已知离散数据，该曲线不一定通过原数据点。 ① 拉格朗日(Lagrange)插值 已知函数在 n+1个点x0,x1,…,xn处的函数值为y0,y1,…,yn。则 线性插值多项式： ② 分段低次(线性)插值 节点把 分成n个小区间。当插值点x在第 i个小区间 上时，采用线性插值公式 ③ 分段三次埃尔米特插值 ④ 三次样条插值 在每小区间上，是三次多项式，同时在节点x有连续二阶导数。 【例】 50个采样点的正弦波、方波和锯齿波经4种插值方式得250个点。 四种插值方法中，最邻近插值方法的平滑性最差；线性插值方法与邻近点插值不同，其结果是连续的，但在顶点处的斜率会改变；三次插值方法其插值数据和导数都是连续的；三次样条插值的平滑性最好。 (1) 正弦波频率为50Hz，已知采样点为50个，经过三次样条插值、线性插值、三次插值、最邻近插值得到的点为250个。 (2) 方波频率为50Hz，已知采样点为50个，经过三次样条插值、线性插值、三次插值、最邻近插值得到的点为250个。 (3) 锯齿波频率为50Hz，已知采样点为50个，经过三次样条插值、线性插值、三次插值、最邻近插值得到的点为250个。 6.4 数字存储示波器测试功能 功能特点： (1) 触发点位置可任意设定：观测单次信号尤为方便 (2) 滚动方式(不需触发，波形从右端进入，左端离去)； (3) 峰值检测功能(不断比较，存储最大值和最小值)； (4) 累计峰值检测功能(比较每个取样窗口的最大值和最小值)； (5) 平均功能(软件实现，2n次)； (6) 屏幕读出功能(显示