等效采样率和实时采样率有什么区别，采用EDA技术的等效采样方案介绍

很多朋友对等效采样率和实时采样率有什么区别，采用EDA技术的等效采样方案介绍不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

1导言

有两种基本的数字采样方法：实时采样和等效时间采样。实时采样可以通过逐点采集波形来实时显示输入信号的波形，因此适用于任何形式的信号波形，重复的或非重复的，单一的或连续的。由于采集的样本是按时间顺序排列的，所以很容易实现波形的显示功能；实时采样的主要缺点是时间分辨率差。

每个采样点的采样、量化和存储必须在小于采样间隔的时间内完成。根据奈奎斯特采样定理，重构波形的采样频率至少应为信号最高频率的两倍，因此对实时采样提出了更高的要求。鉴于此，等效采样技术应运而生。等效采样技术可以实现很高的数字转换率。其基本原理是通过多次触发和多次采样来获取和重构信号波形。前提是信号必须重复。

等效采样通过多次采样将信号不同周期采样的数据重新组合，从而重构出原始信号波形。

等效采样的原理和方法

等效采样的基本原理是将高频快信号变成低频慢重复信号。一般在重复信号的每一个周期或几个周期取一个样本，每个采样点取自每个输入信号波形的不同位置，几个采样点成为一个周期，可以形成与原信号相似的波形，只是周期加长了。例如，收集静止图像帧的数据的采样方案(每秒采样30帧的标准)。

假设一张图片的带宽是6MHz，那么根据实时采样和感官采样定理，采样频率应该是12MHz。如果采用等效时间采样的方法，可以每120个像素采样一个100kHz的模数转换器，帧间采样率略低于100kHz，保证后移一个像素。采样第一帧的结果是1，121，241 …像素，第二帧是2，122，242 …像素。这样持续了4秒钟，收集了120帧数据，从而获得了400k的整个图像帧数据。

很明显，在这个过程中，我们利用了画面的静态特性，也就是信号的可重复性。

等效抽样方法有两种：随机等效抽样和连续等效抽样。连续等效采样在每次触发时捕获一个样本，与时间/网格和扫描速度的设置无关。每当发现一个触发经过一个短暂但确定的延迟(t)时，就获取样本。当下一次跳变发生时，延迟增加一个小的增量 t，这个增量就是等效样本的周期。数字化仪采集另一个样本。

这个过程重复多次。deltat被添加到先前的catch，直到时间窗口满了。如图1所示：

随机等效采样使用内部时钟，与输入信号和信号触发的时钟异步，连续获取样本值，且与触发位置无关。通过记录采样数据和触发位置之间的时间差来确定信号中采样点的位置，以重构波形。这就产生了精确测量与采样触发点相关的位置的问题。这是随机等效抽样的难题之一。

虽然采样在时间上是连续的，但相对于触发是随机的，所以才有了随机等效时间采样的说法。如图2所示。

下面分析等效采样得到的信号是否包含原始信号的所有频率成分。将连续信号x(t)与脉冲函数p(t)相乘，得到采样的离散信号x(n Ta)。X(n Ta)=x(t)xp(t) (1)因为输入信号是周期信号，对于任意采样点x(t-kT-mTl-jTa)，因为T1/Ta是整数，所以有f[x(t-kT-MTL-JTS)]=f[x(t-JTA]。

所以采样点X(t-kT-MTLJTA)包含的信息和x(t-q Ta)包含的信息是一样的，所以我们用采样点x(t-kT-mTI-j Ta)代替x(t-q Ta)来重构输入信号的波形。采样数据的P(t)在重组算法重组后是变化的，所以可以看出这个结论类似于大家熟悉的采样定理。只要等效采样的微小时间增量t足够小，满足1/t2fmax，就可以恢复原始信号。

无论采用哪种方式，采集到的数据最终都是通过特定的算法进行重组，重构出原始的输入信号波形。重组数据的采样由每轮采样之间采样信号之间延迟的微小增量t决定。通过控制这个t的大小，就可以控制等效采样的频率，也就是实际采样的频率。如果这个t足够小，也就是等效采样的频率足够高，就可以采集到各种高频成分。

这样就实现了高频的低频采集。

3基于EDA技术的等效采样方案

该方案是连续等效时间采样的研究成果。等效时间采样是针对输入信号具有周期性的一种采样方法，对于复杂的周期信号无效。该方案采用基于EDA技术的采样信号产生电路，解决了复杂周期信号等效采样失败的问题，进一步降低了对输入信号的要求。

该方案的另一大特点是改变了一个采样信号只能连续采样一次的方式，整个工作过程中A/D转换器始终处于采样信号控制下的工作状态。采样效率可以达到随机等效采样的水平，并且可以避免随机等效采样时隙不可控的问题。整体方案框图如图3所示。

其中，A/D转换器有两个工作时钟，对应两种工作状态。一路时钟由外部振荡器产生，另一路由CPLD产生；存储器1是双端口存储器，用于临时存储采集的数据；存储器2存储重组的数据；CPLD用于产生采样信号；单片机负责整个系统的控制，完成数据重组。

该方案的工作过程分为两步。首先，A/D对输入信号进行采样，采集的数据存储在RAMI中。然后由单片机计算出输入信号的周期或周期的整数倍。传统的等效采样信号由电平触发产生，在输入信号的同一电平产生一个触发。

在传统的方式中，下一个周期的开始仅由一个位置上的相同级别来决定。这样判断周期并不严谨。如果一个复杂的周期信号中有两个或两个以上相同的电平，这种方法显然是无效的。在这种方案中，A/D转换器在输入信号的一个周期内采集足够连续的数据，通过判断这些数据的周期就可以得到输入信号的周期。

这种方法相当于比较不同时期多个位置的电平，可以解决复杂周期信号的等效采样失败问题。CPLD根据获得的周期性数据产生采样信号。

第二种工作状态是等效采样模式，A/D转换器根据CPLD产生的采样信号对输入信号进行采样。采集到的数据存储在RAM1中，然后单片机根据本文提出的数据重组算法对采集到的数据进行重组，重组后的数据存储在RAM2中，可以供显示设备使用或进一步处理。整个过程由单片机控制，本方案使用的单片机为89C51。4.信号周期的获取

传统的触发方式多采用电平触发，对于复杂的周期信号无效。该方案采用数字方法直接获得输入信号的周期。当有信号输入时，A/D芯片首先工作在连续采样模式，直到存储器满为止。因为输入信号是周期信号，设周期为T，设A/D转换器的时钟周期为T1，采样数据最多在T*T1后开始重复。

单片机通过比较采集到的数据，很容易得到输入信号的周期或周期的整数倍。这些数据是采样信号产生的基础。CPLD根据获得的信号周期产生采样信号。

5采样信号生成

采样信号必须满足以下要求：(1)能够重复产生。(2)每个采样信号根据等效采样周期产生一个步长。该方案中的采样信号改变了传统的每个周期只能产生一个采样信号的方式，每个采样信号只能产生一个采样数据，在输入信号的每个周期内始终按照A/D转换器的工作频率进行采样。且速度与随机等效采样基本相同。

它还避免了测量与采样触发点相关的垂直和水平位置。特别是对于频率低于A/D转换器时钟的输入信号，具有明显的优势。

下面是用极高密度脂蛋白语言编写的采集信号的发生程序及其仿真波形UBRARY IEEE使用IEEE .STD_WGIC_1164 .所有；实体clk _ d是port(CLK:INSTD)_ LOGIC；clkf:out STD _ LOGIC)；END clk _ d；时钟_d的结构行为是信号m:STD _ LOGIC _ VECTOR(9下降到0)；信号n，k:STD _ LOGIC _ VECTOR(7 DOWNTO)；SIGNALn7，fc:STD _ LOGIC:=' O '开始进程(clk)如果clk事件和CLK=' 1 '则开始，然后如果m=0000000000，则k=k l；n=k；修补如果；结束如果；结束进程；过程(n7)开始

如果n7 '事件和n7='O '则fc=not fc结束IF；结束进程；n7=n(7)；clkf=fc结束行为；仿真波形如下图所示：从上面的仿真波形中可以看出，采样信号在输入信号的间隔上偏移了一个时钟(CLK)周期，这样经过几轮采样后，输入信号将被采样到刚好是时钟(CLK)频率的采集数据。根据奈奎斯特采样定理，可以采集到输入信号中频率为clk/2的分量，从而可以采集到低频的高频信号。6结束语

通过对连续等效采样的研究。进一步降低了对输入周期信号的等效采样要求，解决了复杂周期信号采样失败的问题。

同时，由于使用了EDA技术，也便于产生采样信号，使A/D转换器始终工作在采样模式，改变了传统采样模式下一个采样信号只能采集一个数据的问题，提高了系统的工作速度，可以达到与随机等效采样相同的性能，避免了随机等效采样中测量采样触发点相关的垂直和水平位置的问题，大大降低了硬件电路的复杂度。

本文的创新之处在于利用EDA技术方便地产生采样信号，大大简化了采样触发电路，解决了传统等效采样对复杂周期信号失效的问题，进一步降低了对输入信号的要求，提高了系统的工作速度，降低了硬件电路的复杂度。

以上知识分享希望能够帮助到大家！