【E問E答】到底選擇實(shí)時(shí)采樣還是等效時(shí)間采樣？

　　實(shí)時(shí)技術(shù)到底有什么意義?很明顯，Windows并不是一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。許多人認(rèn)為，如果應(yīng)用軟件要成為實(shí)時(shí)軟件，那么它必須進(jìn)行匯編。這是我最近一次客戶拜訪談話的主題，首先它起于對軟件的討論，后來轉(zhuǎn)到示波器上?，F(xiàn)在的問題是，什么時(shí)候應(yīng)該使用實(shí)時(shí)示波器?什么時(shí)候等效時(shí)間示波器是更好的選擇?我認(rèn)為，這個(gè)問題值得注意。

　　盡管有大量的不同的采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，但當(dāng)前數(shù)字示波器采用兩種基本采樣方法：實(shí)時(shí)采樣和等效時(shí)間采樣。等效時(shí)間采樣可以進(jìn)一步分成兩個(gè)小類：隨機(jī)等效時(shí)間采樣和順序等效時(shí)間采樣。每種方法都有不同的優(yōu)勢，具體要視進(jìn)行的測量類別而定。

　　實(shí)時(shí)采樣特別適合頻率范圍不到示波器最大采樣率一半的信號。在這種情況下，示波器可以在波形的一次“掃描”中采集遠(yuǎn)遠(yuǎn)足夠的樣點(diǎn)，構(gòu)建準(zhǔn)確的圖像，如下面圖1所示。實(shí)時(shí)采樣是使用數(shù)字示波器捕獲快速信號、單次信號、瞬態(tài)信號的唯一方式?！皩?shí)時(shí)”帶寬與采樣率的關(guān)系為：帶寬=采樣率/2.5。

　　圖1：實(shí)時(shí)采樣模式從一個(gè)觸發(fā)事件采集一個(gè)記錄中的所有點(diǎn)。

　　[圖示內(nèi)容：]

　　Waveform Constructed with Record Points: 使用多個(gè)記錄點(diǎn)構(gòu)建的波形

　　Sampling Rate: 采樣率

　　在測量高頻信號時(shí)，示波器可能不能在一次掃描中收集足夠的樣點(diǎn)?？梢允褂玫刃r(shí)間采樣，準(zhǔn)確地采集頻率超過采樣率/2.5的信號。等效時(shí)間采樣通過從每次重復(fù)中捕獲少量信息，構(gòu)建重復(fù)信號的圖像，如下面圖2所示。波形緩慢構(gòu)建，象一串燈一樣，一個(gè)接一個(gè)地亮起。示波器可以準(zhǔn)確地捕獲頻率成分遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于示波器采樣率的信號。

　　圖2：等效時(shí)間采樣模式在多個(gè)觸發(fā)后采集波形點(diǎn)。這個(gè)實(shí)例顯示了等效時(shí)間采樣的隨機(jī)采樣方法。

　　[圖示內(nèi)容：]

　　Waveform Constructed with Record Points: 使用多個(gè)記錄點(diǎn)構(gòu)建的波形

　　1stAcquisition Cycle: 第一個(gè)采集周期

　　2nd Acquisition Cycle: 第二個(gè)采集周期

　　3rd Acquisition Cycle: 第三個(gè)采集周期

　　nth Acquisition Cycle: 第n個(gè)采集周期

　　從技術(shù)上說，生成非常短、非常精確的“Dt”要比隨機(jī)采樣器要求的準(zhǔn)確測量樣點(diǎn)相對于觸發(fā)點(diǎn)的垂直位置和水平位置更容易。這個(gè)精確測量的延遲為順序采樣器提供了更好的時(shí)間分辨率。

　　最后，我們對照比較一下實(shí)時(shí)示波器和采樣示波器：

　　實(shí)時(shí)示波器

　　- 只要求一次觸發(fā)，可以在“single-shot”(單次)模式下捕獲信號

　　- 電壓輸入范圍更高(5V，而等效時(shí)間示波器為1 V)

　　- 長存儲深度，適合進(jìn)行調(diào)試(例如，可以觀察相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)中的瞬態(tài)事件)

　　采樣示波器

　　- 實(shí)時(shí)示波器擁有高達(dá)30+ GHz的帶寬，但采樣示波器的帶寬更高，達(dá)70+ GHz

　　- 噪聲/抖動(dòng)本底更低(低于200 ps rms)

　　- 適合進(jìn)行檢定。例如，TDR(時(shí)域反射計(jì))等擁有重復(fù)性特點(diǎn)的應(yīng)用