CN102466748A - 具有等效采样功能的数字示波器及用于数字示波器的等效采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有等效采样功能的数字示波器，其包括时钟源模块，用于产生采样时钟信号；触发模块，用于产生触发信号；采样模块，用于接收被测信号和采样时钟信号，产生多个采样数据；相位差测量模块，用于产生相位调整信号；和相位调整模块，用于根据相位调整信号来调整多个采样数据的显示的位置；相位差测量模块包括：延迟链模块，用于接收触发信号，将触发信号以多个不同的延迟量进行延迟，产生多个延迟信号；触发输出模块，用于接收延迟信号和采样时钟信号，在采样时钟信号的触发下，根据延迟信号在采样时钟信号的触发时刻的电平，输出相位调整信号。本发明数字示波器由数字电路构成因此不容易受到噪声等因素的影响，波形抖动较小。

Description

具有等效采样功能的数字示波器及用于数字示波器的等效采样方法

技术领域

本发明涉及一种数字示波器，特别涉及一种具有等效采样功能的数字示波器及用于数字示波器的等效采样方法。

背景技术

在数字示波器技术中，常用的采样方法有两种：实时采样和等效采样。实时采样通常是等时间间隔的对周期或非周期信号进行采样，实时采样的最高采样频率是奈奎斯特极限频率。等效采样(Equivalent Sampling)是指对周期性信号的多个周期连续采样并组合为一个周期来复现信号波形。利用等效采样的方法可以复现频率大大超过奈奎斯特极限频率的信号的波形。

请参考图1，图1示出的便是一种具有等效采样功能的数字示波器。数字示波器2包括一个信号输入端21、一个触发模块22、一个A/D转换模块23、一个时钟模块25、一个控制模块266、一个存储模块27、一个显示模块28和一个输入模块29。控制模块266包括一个相位差测量模块24和一个微处理器26。相位差测量模块24包括一个脉宽放大模块241和一个数据处理模块242。时钟模块25包括一个采样时钟产生模块251、一个参考时钟模块252和一个D/A转换模块253。

触发模块22连接至信号输入端21和数据处理模块242，A/D转换模块23也连接至信号输入端21和数据处理模块242，脉宽放大模块241连接到数据处理模块242，微处理器26连接至数据处理模块242、采样时钟产生模块251、D/A转换模块253、存储模块27、显示模块28和输入模块29，D/A转换模块253连接至参考时钟模块252，参考时钟模块252连接至采样时钟模块251，采样时钟模块251连接至A/D转换模块23。数据处理模块242为FPGA，微处理器26为MCU。

信号输入端21用于接收外部输入的被测信号，并将该被测信号分别传送至触发模块22和A/D转换模块23。在进行等效采样时，该被测信号必须为一个频率为F的周期信号。触发模块22用于接收该被测信号，在该被测信号符合触发条件的时刻触发，并输出一个触发信号至数据处理模块242。其中，该被测信号触发的位置称为触发点。A/D转换模块23用于接收该被测信号，在该采样时钟模块251输出的采样时钟信号的控制下，对该被测信号的多个周期进行采样而获得多个采样数据，并将该多个采样数据传送至数据处理模块242。其中，该被测信号被采样的位置称为采样点。

微处理器26输出一个第一数字控制信号至D/A转换模块253，控制D/A转换模块253输出一个第一模拟控制信号至参考时钟模块252。该第一模拟控制信号为一个电压周期性变化的信号。请参照图2，第一模拟控制信号为幅度U1随时间t连续变化的三角波。该三角波的频率为1Hz。

请参照图3，参考时钟模块252为一个压控晶振(VCXO)270，压控晶振270包括一个连接至逻辑电压+3.3V的电源引脚VDD、一个连接至公共端的地引脚GND、一个电压控制引脚VC_ON和一个输出引脚OUTPUT。压控晶振270的电压控制引脚VC_ON与D/A转换模块253相连，来接收该第一模拟控制信号，输出引脚OUTPUT则与采样时钟产生模块251相连，为其输出参考时钟信号。压控晶振270的特性是：改变施加在电压控制引脚VC_ON上的电压，可以改变输出引脚OUTPUT上输出的参考时钟信号的频率。因此，当该电压控制引脚VC_ON输入了该三角波时，请参照图4，输出引脚OUTPUT输出的参考时钟信号的频率f₁随时间t₁也呈三角波形式变化。该参考时钟信号的频率微调比例只有100ppm，比如，25MHz的参考时钟信号，其频率变化的范围只有2.5kHz。

请再参照图1，采样时钟模块251接收该参考时钟信号，将其作为参考时钟而产生该采样时钟信号。微处理器26还输出一个第二数字控制信号至采样时钟模块251，该采样时钟信号的频率受该第二数字控制信号的控制而改变。

如前所述，之所以第一模拟控制信号设置成一个幅度连续变化的三角波，目的是为了使参考时钟信号的频率不断变化，引起采样时钟信号的频率也不断变化，进而使得采样时钟信号频率不会一直停留在被测信号频率的整数倍的状态。也就是说，即便某一时刻或者某一时间段，采样时钟信号的频率为被测信号的频率的整数倍，但是由于采样时钟信号的频率不断变化的特性，那么下一时刻或者下一时间段，采样时钟信号频率也不会是被测信号的频率的整数倍。再做进一步解释，防止采样时钟信号频率是被测信号频率的整数倍的原因是：如果采样时钟信号频率为被测信号频率的整数倍，则该A/D转换模块23将在该被测信号的每个周期中的相同位置进行采样，造成每个周期中采样位置的重叠，因此将无法实现等效采样。例如，请参照图5，采样时钟信号频率为被测信号频率的2倍时，采样点611与触发点610之间的相位差t1与采样点621与触发点620之间的相位差t2相等。即，采样点611在正弦波600中第一周期中的位置与采样点621在正弦波600中第二周期中的位置相同，采样点612在正弦波600中第一周期中的位置与采样点622在正弦波600中第二周期中的位置相同，在将该第一周期和第二周期的采样点611、612、621、622合并在一个周期内时，采样点611将与621重合，采样点612将与采样点622重合，因此无法实现等效采样。其中，相位差也可以理解为时间差。

请再参照图1，除此之外，微处理器26还负责控制存储模块27对数据进行存储、控制输入模块29接收并解析外部输入的指令、以及控制显示模块28显示波形、状态栏及其他信息等工作。输入模块29为键盘，显示模块28为液晶显示器。脉宽放大模块241可以接收来自数据处理模块242的脉冲信号，并对该脉冲信号的脉宽进行放大，再将脉宽放大后的脉冲送回到数据处理模块242。

为了更为清楚的说明数字示波器2的结构，下面结合对该被测信号进行等效采样的过程来进行详细的说明。

请一起参照图1和图5，作为一个举例说明，该被测信号为频率为F正弦信号400。为了简化描述，这里只以正弦信号400的四个周期来举例说明。

由于等效采样的一种显示方法是将在被测信号多个周期中采集到的采样数据合并到一个周期中显示，而且数字示波器2需要稳定的显示被测信号的波形，因此触发模块22在该被测信号的每个周期中相同的位置触发。具体而言，触发模块22具有一个触发电平，当该被测信号由低于该触发电平上升为高于该触发电平时，该触发模块22便会输出该触发信号。该正弦信号400在每个周期内上升的部分与该触发电平500相交处即为每个周期的触发点410、420、430、440，即图5中点化线所对应的位置。

在正弦信号400的第一个周期中的触发点410后，A/D转换模块23在该采样时钟信号450的基础上对正弦信号400的多个采样点411～414上采样而获得对应的多个采样数据。同样的，在该被测信号的第二个周期中的触发点420后，A/D转换模块23在该采样时钟信号450的基础上对正弦信号400的采样点421～424上采样而获得对应的多个采样数据。在被测信号的第三个和第四个周期的采样点431～435和441～444分别进行采样而获得对应的多个采样数据。以此类推。由于采样时钟信号的频率不断变化，因此不会出现两个周期中采样点完全相同的情况。

接下来，为了将四个周期的采样数据组合起来，需要获知每个周期中第一个采样点411、421、431、441在正弦信号400中的相对位置。由于每个周期内的触发点410、420、430、440位于正弦信号400中的相同位置，因此可以通过测量每个周期中第一个采样点411、421、431、441与对应的触发点410、420、430、440之间的相位差来获知每个周期中第一个采样点411、421、431、441在正弦信号400中的相对位置。又由于采样时钟信号的频率一般较高，触发点与采样点之间的相位差较小，因此，数据处理模块242先根据该第一个周期内触发点410与第1个采样点411之间的未知的相位差t1产生一个窄脉冲，该窄脉冲的脉宽大小对应于相位差t1。数据处理模块242将该窄脉冲输出至脉宽放大模块241，脉宽放大模块241将该窄脉冲按照一个预先设定的已知的放大倍数放大为一个方便测量的宽脉冲后，再将该宽脉冲送回至数据处理模块242。数据处理模块242测量该宽脉冲的脉冲宽度，获得该款脉冲所对应的时间长度，再将该时间长度除以该放大倍数，从而计算出该相位差t1。

基于同样的过程，数据处理模块242还计算出第二个周期内触发点420与第1个采样点421之间的相位差t2、第三个周期内触发点430与第1个采样点431之间的相位差t3、以及第四个周期内触发点440与第1个采样点441之间的相位差t4。通过计算可以得到t3＜t2＜t4＜t1。

由于该参考时钟信号的频率微调比例只有100ppm，在多个周期内，采样间隔的变化相对与采样间隔而言是非常小的，因此，可以近似认为四个周期中第2个采样点在正弦信号400中的相对位置与四个周期中第1个采样点411、421、431、441的相对位置是一样的，四个周期中第3个采样点在正弦信号400中的相对位置与四个周期中第1个采样点411、421、431、441的相对位置也是一样的，以此类推。由于触发点410、420、430、440和第一个采样点411、421、431、441之间的相位差t1、t2、t3、t4已经测量获得，即四个周期中第1个采样点411、421、431、441的相对位置已知，因此四个周期中其他采样点的相对位置也确定下来。请参照图7，脉宽放大模块241根据四个周期中第1个采样点411、421、431、441与触发点410、420、430、440之间的相位差t1、t2、t3、t4将采样点411～414、421～424、431～435、441～444排序在同一个周期内，并传送给微处理器26。微处理器26将重新排序后的采样点411～414、421～424、431～435、441～444所对应的采样数据按照排列后的顺序保存到存储模块27中，并转换成波形显示在显示模块28上。

但是，脉宽放大模块241一般由模拟电路构成，例如是双积分电路，因此会造成如下缺点：

1、脉宽放大模块241的放大倍数容易受到噪声等因素的影响，造成触发点与采样点之间的相位差测量不准确，进而使波形抖动。

2、由于放大后该款脉冲的脉冲宽度比较大，因此数据处理模块242在测量该宽脉冲的脉冲宽度时需要花费与该脉冲宽度大小基本相等的时间，从而使更新一次波形的时间变长，降低了波形刷新率。例如，假设将窄脉冲放大500倍，那么计算一个5ns的窄脉冲将被放大为一个500×5ns＝2.5us的宽脉冲，因此素要花费大约2.5us的时间去测量该宽脉冲。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决现有技术数字示波器容易受到噪声等因素的影响、波形刷新率较低的不足，提供一种不易受到噪声影响、波形刷新率较高的具有等效采样功能的数字示波器。

同时，本发明还提供一种用于数字示波器的等效采样方法。

一种具有等效采样功能的数字示波器，其包括一个时钟源模块，用于产生一个采样时钟信号；一个触发模块，用于产生一个触发信号；一个采样模块，用于接收一个被测信号和所述采样时钟信号，产生多个采样数据；一个相位差测量模块，用于产生一个相位调整信号；和一个相位调整模块，用于根据所述相位调整信号来调整所述多个采样数据的显示的位置；所述相位差测量模块包括一个延迟链模块，用于接收所述触发信号，将所述触发信号以多个不同的延迟量进行延迟，产生多个延迟信号；一个触发输出模块，用于接收所述延迟信号和所述采样时钟信号，在所述采样时钟信号的触发下，根据所述延迟信号在所述采样时钟信号的触发时刻的电平，输出所述相位调整信号。

在一个实施方式中，所述延迟链模块包括多个延迟单元，用于对所述触发信号进行多级延迟，形成所述多个延迟信号；所述触发输出模块包括多个锁存单元，用于在所述采样时钟信号的触发下，对应锁存所述多个延迟信号的电平，输出所述相位调整信号。

在一个实施方式中，所述多个延迟单元中的每一个的延迟量为25ps。

在一个实施方式中，所述锁存单元为D触发器。

在一个实施方式中，所述相位差测量模块主要由FPGA构成。

一种用于数字示波器的等效采样方法，其包括：产生一个采样时钟信号的步骤；产生一个触发信号的步骤；采样步骤：接收一个被测信号和所述采样时钟信号，产生多个采样数据；延迟步骤：接收所述触发信号，将所述触发信号以多个不同的延迟量进行延迟，产生多个延迟信号；触发输出步骤：接收所述延迟信号和所述采样时钟信号，在所述采样时钟信号的触发下，根据所述延迟信号在所述采样时钟信号的触发时刻的电平，输出所述相位调整信号；相位调整步骤：根据所述相位调整信号来调整所述多个采样数据显示的位置。

在一个实施方式中，所述延迟步骤包括：对所述触发信号进行多级延迟，形成所述多个延迟信号；在所述采样时钟信号的触发下，对应锁存所述多个延迟信号的电平，输出所述相位调整信号。

在一个实施方式中，所述多级延迟中的每一级的延迟量为25ps。

本发明的具有等效采样功能的数字示波器的相位差测量模块由数字电路构成，替代了使用模拟电路来实现方式，使外围电路大大减少，因此不容易受到噪声等因素的影响，从而使触发点与采样点之间的时间差测量较准确，波形抖动较小。尤其是当相位差测量模块54优选由FPGA构成时，主要的信号都在FPGA内部，大大减小了外部干扰，使得系统更加可靠。

另外，由于相位调整信号的产生仅在采样时钟信号一个采样脉冲时间内就可以产生，因此大大减小了用于测量触发点与采样点之间的时间差所花费的时间，从而使更新一次波形的时间较短，提高了波形刷新率。

附图说明

图1是一种传统的具有等效采样功能的数字示波器的结构示意图。

图2是图1所示数字示波器中模拟控制信号幅度U1随时间t变化的函数曲线。

图3是压控晶振270的电路示意图。

图4是压控晶振270输出引脚OUTPUT输出的参考时钟信号的频率f1随时间t1变化的函数曲线。

图5是当采样时钟信号的频率为被测信号频率正整数倍时等效采样过程的原理示意图。

图6是图1所示数字示波器所采用的等效采样原理的示意图。

图7是将多个周期采样数据重新排序并合成过程的示意图。

图8是本发明数字示波器一较佳实施方式的结构示意图。

图9是图8所示数字示波器5等效采样时所采用的等效采样方法的流程图。

图10是图8所示数字示波器5等效采样时各个信号的时序图。

图11是图8所示数字示波器5一次等效采样完成后显示的波形示意图。

图12是图8所示数字示波器5多次等效采样完成后人眼观看到的波形的效果图。

图13是本发明数字示波器5另一个实施方式所矢量显示方法时人眼观看到的波形的效果图。

图14是本发明数字示波器5中相位差测量模块54的一个实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面介绍本发明数字示波器的一较佳实施方式。

请参考图8，具有等效采样功能的数字示波器5包括一个被测信号输入端501、一个采样模块51、一个时钟源模块52、一个触发模块53、一个相位差测量模块54、一个相位调整模块55、和一个显示模块56。相位差测量模块54包括一个延迟链模块541和一个触发输出模块542。

被测信号输入端501分别连接到采样模块51和触发模块53，采样模块51连接到相位调整模块55，触发模块连接到延迟链模块541，延迟链模块541连接到触发输出模块542，触发输出模块542连接到相位调整模块55，相位调整模块55连接到显示模块56，时钟源模块52分别连接到采样模块51、触发输出模块542和相位调整模块55。

被测信号输入端501用于接收外部输入到数字示波器5的被测信号。

时钟源模块52用于产生一个采样时钟信号。

采样模块51用于在该采样时钟信号的控制下将该被测信号数字化，并将采样得到的多个采样数据输出。在本实施方式中，采样模块51由ADC构成。

触发模块53用于接收一个触发源信号，在该触发源信号满足触发条件时，产生一个触发信号。决定该触发条件的主要是触发类型，比如：边沿触发类(上升沿、下降沿、上升沿&下降沿)、脉冲宽度触发类(大于、小于或等于设定的脉冲宽度)、斜率触发类(大于或小于设置的上升或下降时间)、时间设置类(设置上升或下降时间或时间窗)等。在本实施方式中，由于触发模块53和采样模块51都连接到被测信号输入端501，因此触发源信号采用的就是被测信号。在其他的实施方式中，触发源信号还可以是来自外部输入的不同于被测信号的其他信号。在本实施方式中，触发模块53由比较器构成。

相位差测量模块54用于测量该触发信号与该触发信号之后到来的该采样时钟信号的采样脉冲之间的时间差(也称相位差)，根据该时间差产生一个相位调整信号。具体而言，延迟链模块541用于接收该触发信号，将该触发信号以多个不同的延迟量进行延迟，分别形成多个具有不同延迟量的延迟信号。其中，触发输出模块542用于接收该延迟信号和该采样时钟信号，在该采样时钟信号的触发下，根据该延迟信号在该采样时钟信号的触发时刻的电平，输出该相位调整信号。在本实施方式中，相位差测量模块54是由FPGA构成的。

相位调整模块55用于根据所述相位调整信号来调整所述多个采样数据的在时间轴上的位置，输出一个调整数据信号。在本实施方式中，相位差测量模块55是由FPGA构成的。

显示模块56根据所述调整数据信号来显示波形。

请参照图9，下面结合图9，描述数字示波器5等效采样的工作过程以及其等效采样方法。

步骤S1、产生一个采样时钟信号的步骤；

请合并参考参考图8和10，时钟源模块52产生该采样时钟信号C，并将该采样时钟信号C输出至采样模块51、触发输出模块542和相位调整模块55。该采样时钟信号C具有多个采样脉冲P_C。

步骤S2、产生一个触发信号的步骤；

请合并参考参考图8和10，触发模块53接收该被测信号，在该触发源信号满足触发条件时，产生一个触发信号T，并将该触发信号T输出至延迟链模块541。

步骤S3、采样步骤：接收该被测信号和该采样时钟信号C，在该采样时钟信号C的控制下将该被测信号数字化，产生多个采样数据；

请合并参考参考图8和10，采样模块51接收该被测信号和该采样时钟信号C，在每一个采样脉冲P_C的上升沿时刻，对被测信号进行采样，得到一个采样数据。所以，多次采样就可以获得多个采样数据。采样模块51将采到的多个采样数据输出到相位调整模块55。

步骤S4、延迟步骤：将该触发信号T以多个不同的延迟量进行延迟，分别形成多个具有不同延迟量的延迟信号D；

请合并参考参考图8和10，延迟链模块541接收该触发信号T，以不同的延迟量对该触发信号T进行延迟，形成多个延迟信号D0～D7。例如，以等差的延迟量ΔT、2ΔT、3ΔT、……8ΔT对触发信号T进行延迟，ΔT＝25ps，这样，使得触发信号T的上升沿也被对应的延迟了ΔT、2ΔT、3ΔT、……8ΔT。所形成的延迟信号D0～D7被输出到触发输出模块542。

步骤S5、触发输出步骤：在该采样时钟信号C的触发下，根据该延迟信号D在该采样时钟信号C的触发时刻的电平，输出一个相位调整信号。

请合并参考参考图8和10，触发输出模块542接收该延迟信号D0～D7，在采样时钟信号C在该触发信号T之后的第一个采样脉冲P_c1的上升沿时刻，获得该延迟信号D0～D7的电平，作为该相位调整信号输出。例如，在本实施方式中，在该触发信号T的上升沿时刻之后125ps之后接收到采样时钟信号C的采样脉冲P_c1，如果将延迟信号D0～D7的低电平用0来表示，高电平用1来表示，且ΔT＝25ps，那么延迟信号D0～D7的电平可以依序表示为11110000，即相位调整信号为11110000时表示触发信号T和该触发信号T之后的第一个采样脉冲P_c1的时间差是125ps。

再比如，在另外一个实施方式中，ΔT＝25ps，在该触发信号T的上升沿时刻之后110ps之后接收到采样时钟信号C的采样脉冲P_c1，那么相位调整信号仍然为11110000，即表示，触发输出模块542测得的触发信号T和该触发信号T之后的第一个采样脉冲P_c1的时间差是125ps。

再比如，在另外一个实施方式中，ΔT＝20ps，在该触发信号T的上升沿时刻之后110ps之后接收到采样时钟信号C的采样脉冲P_c1，那么相位调整信号为11111000，即表示，触发输出模块542测得的触发信号T和该触发信号T之后的第一个采样脉冲P_c1的时间差是120ps。

由此可见，触发输出模块542所产生的多个延迟信号的延迟量之间的差值ΔT决定了测量的分辨率，即决定了测量的准确程度。ΔT越小则准确度越高，ΔT越大则准确度越低。

步骤S6、相位调整步骤：根据所述相位调整信号来调整所述多个采样数据显示的位置。

请合并参考参考图8、图10和图11，相位调整模块55接收该相位调整信号，根据该相位调整信号的值来调整该采样数据621～624在坐标系U-t中的显示位置。例如，在本实施方式中，相位调整信号为11110000，即表示触发信号T和该触发信号T之后的第一个采样脉冲P_c1的时间差是125ps。那么，相位调整模块55就设置该采样数据621～624相对于触发时刻Trigger的位置，使得该触发时刻后面的第一个该采样数据621与该触发时刻Trigger的横轴差值为125ps。将该采样数据621～624刷新显示。

请参照图12，在本实施方式中，在下一次等效采样过后，采样数据611～614以同样的步骤S1～S6被刷新显示；再下一次等效采样过后，采样数据631～635以同样的步骤S1～S6被刷新显示；再下一次等效采样过后，采样数据641～644以同样的步骤S1～S6被刷新显示。也就是说，每一次等效采样之后，都将进行了相位调整后的采样数据刷新显示。由于数字示波器5刷新速度很快，还由于人眼睛的视觉暂留效果，因此多次等效采样后获得的采样数据611～614、621～624、631～635、641～644在用户看起来都显示在了画面上，从而构成了完整的波形。可见，上述显示方法采用的是“点显示”方法，即采样数据之间并没有用连线连接起来。

请参照图13，在另外一个实施方式中，还可以使用“矢量显示”方法来显示。一次等效采样采集到采样数据611～614后，并不刷新显示。等到多次等效采样后，得到采样数据611～614、621～624、631～635、641～644，并分别根据每一次等效采样时的相位调整信号将611～614、621～624、631～635、641～644重新排序，并用直线或者曲线连接起来，再刷新显示。

请参照图14，下面介绍相位差测量模块54的一个实施方式。延迟链模块541包括多个延迟单元C0～Cn，每一个延迟单元C0～Cn具有一个输入端和一个输出端。多个延迟单元C0～Cn采用级联方式连接，即C0的输入端用于接收触发信号T，C1的输入端连接到C0的输出端，C2的输入端连接到C1的输出端，以此类推至Cn的输入端连接到Cn-1的输出端。触发输出模块542包括多个D触发器FF0～FFn，每一个D触发器FF0～FFn具有一个时钟信号端CLK，一个输入端D1～Dn和一个输出端Q1～Qn。输入端D1～Dn分别与延迟单元C0～Cn的输出端一一对应的相连接，每一个D触发器FF0～FFn的时钟信号端CLK都连接到时钟源模块52，并用于接收该采样时钟信号C。

每个延迟单元C0～Cn可以将其输入端输入的信号延迟25ps，因此，在这种级联结构下，作为一级延迟的延迟单元C0的输出端输出的是触发信号T延迟25ps的信号，作为二级延迟的延迟单元C1的输出端输出的是触发信号T延迟50ps的信号，依次类推。可见，延迟单元C0～Cn形成了多级延迟，可以产生多个延迟信号。

对于触发输出模块542，D触发器的真值表如表一所示：

CLK	D	Q(t+1)
			0	X	Q(t)
1	0	0
			1	1	1

表一：D触发器真值表

可见，当采样时钟信号C的上升沿(高电平)到来时刻，D触发器FF0～FFn会将输入端D1～Dn的电平值在输出端Q1～Qn输出。请一并参考图10和14在本实施方式中，在该触发信号T的上升沿时刻之后125ps之后接收到采样时钟信号C的采样脉冲P_c1，那么输入端D1～Dn的电平可以依序表示为11110000，因此输出端Q1～Qn输出的信号也为11110000。

本发明的具有等效采样功能的数字示波器5的相位差测量模块54由数字电路构成，替代了使用模拟电路来实现方式，使外围电路大大减少，因此不容易受到噪声等因素的影响，从而使触发点与采样点之间的时间差测量较准确，波形抖动较小。尤其是当相位差测量模块54优选由FPGA构成时，主要的信号都在FPGA内部，大大减小了外部干扰，使得系统更加可靠。

另外，由于相位调整信号的产生仅在采样时钟信号C一个采样脉冲时间内就可以产生，因此大大减小了用于测量触发点与采样点之间的时间差所花费的时间，从而使更新一次波形的时间较短，提高了波形刷新率。通常，采样时钟信号C一个采样脉冲时间是ns级，与背景技术中所述的2.5us相比是一个巨大的差别。

Claims (8)

1.一种具有等效采样功能的数字示波器，其包括：

一个时钟源模块，用于产生一个采样时钟信号；

一个触发模块，用于产生一个触发信号；

一个采样模块，用于接收一个被测信号和所述采样时钟信号，产生多个采样数据；

一个相位差测量模块，用于产生一个相位调整信号；和

一个相位调整模块，用于根据所述相位调整信号来调整所述多个采样数据的显示的位置；

其特征在于，所述相位差测量模块包括：

一个延迟链模块，用于接收所述触发信号，将所述触发信号以多个不同的延迟量进行延迟，产生多个延迟信号；

一个触发输出模块，用于接收所述延迟信号和所述采样时钟信号，在所述采样时钟信号的触发下，根据所述延迟信号在所述采样时钟信号的触发时刻的电平，输出所述相位调整信号。

2.根据权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，所述延迟链模块包括多个延迟单元，用于对所述触发信号进行多级延迟，形成所述多个延迟信号；所述触发输出模块包括多个锁存单元，用于在所述采样时钟信号的触发下，对应锁存所述多个延迟信号的电平，输出所述相位调整信号。

3.根据权利要求2所述的数字示波器，其特征在于，所述多个延迟单元中的每一个的延迟量为25ps。

4.根据权利要求2所述的数字示波器，其特征在于，所述锁存单元为D触发器。

5.根据权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，所述相位差测量模块主要由FPGA构成。

6.一种用于数字示波器的等效采样方法，其包括：

产生一个采样时钟信号的步骤；

产生一个触发信号的步骤；

采样步骤：接收一个被测信号和所述采样时钟信号，产生多个采样数据；

延迟步骤：接收所述触发信号，将所述触发信号以多个不同的延迟量进行延迟，产生多个延迟信号；

触发输出步骤：接收所述延迟信号和所述采样时钟信号，在所述采样时钟信号的触发下，根据所述延迟信号在所述采样时钟信号的触发时刻的电平，输出所述相位调整信号；

相位调整步骤：根据所述相位调整信号来调整所述多个采样数据显示的位置。

7.根据权利要求6所述的等效采样方法，其特征在于，所述延迟步骤包括：

对所述触发信号进行多级延迟，形成所述多个延迟信号；

在所述采样时钟信号的触发下，对应锁存所述多个延迟信号的电平，输出所述相位调整信号。

8.根据权利要求7所述的等效采样方法，其特征在于，所述多级延迟中的每一级的延迟量为25ps。

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