数字采样示波器（Digital Sampling Oscilloscopes）是一种能够以极高速度对信号进行采样的设备。近年来，数字存储示波器的最大采样率显著提高，从几百千样本每秒增加到5Gs/s，这代表了当前的技术水平。这种性能使得用户能够在单次采样基础上捕获高达1GHz频率分量的波形，或者在示波器的全带宽1GHz下捕获正弦波，而无需使用等效时间采样，因此不会因混叠而产生误导性显示。

数字采样示波器与早期的模拟采样示波器相比，主要区别在于数字采样示波器采集的样本是数字化的，可以存储在半导体存储器中。而模拟采样示波器则将样本直接显示在阴极射线管屏幕上，其“记忆”仅由视觉的持续性提供。

现代数字采样示波器通过多次采集并存储每个给定点的样本平均值来实现噪声降低，这在数字世界中是容易实现的。虽然这需要花费更多的时间，但可以在不损失带宽的情况下实现噪声降低。

数字采样示波器提供了任何类型示波器中最高的带宽/最短上升时间，尽管它们仅限于重复波形的使用。它们缺乏单次采集能力，因此不能用于排查更难以捉摸的故障类型，例如在数字系统中寻找难以发现的故障。

一些模拟采样示波器具备随机采样功能，这与数字存储示波器中的随机重复采样不同。随机采样功能是为了能够看到触发脉冲的前沿，因为在常规的顺序采样模式下，这通常是不可能的。

数字采样示波器的另一个特点是“吹过效应”（blow-by），这是由于采样门在关闭状态时的隔离不完全，导致信号电压在采样门关闭时泄漏。为了解决这个问题，一些数字存储示波器通过在采样门关闭时测量吹过效应，并在下一次扫描时对每个测量数据点进行校正。

数字采样示波器的触发电路与传统实时示波器类似，能够识别波形上的特定点并触发。对于非常高的频率信号，例如几GHz以上，触发电路可能需要一个前置分频器阶段。

数字采样示波器能够成功采样重复但不规则发生的波形，这是顺序采样示波器的一个独特能力。然而，这种能力仅限于顺序采样模式。

通过引入反馈回路，可以最小化“踢出效应”（kickout），并使电路性能几乎独立于放大器增益的变化。

数字采样示波器的采样效率可能受到限制，例如，如果采样效率仅为25%，则需要多次采样来完全记录信号的上升时间。

数字采样示波器通常包括自动校准程序，以自动设置正确的回路增益。

采样示波器避免使用哪种采样技术？

采样示波器避免使用实时采样技术。在采样示波器中，它不是实时处理整个信号，而是通过在连续周期上取样输入信号的瞬时电压，并将这些样本来形成完整波形的图像。这与数字存储示波器在等效时间模式下的操作相似，但关键区别在于采样方式。采样示波器只能在信号重复足够长的时间以构建显示时操作，因此它限于显示重复波形。

此外，采样示波器省略了输入衰减器和输入放大器，这意味着它处理的信号大小受到限制，通常只有几伏特的峰峰值——包括任何直流分量。

因此，采样示波器的主要要求是一个能够准确地在规则间隔采样输入波形的电路。这基本上是使用了减慢事件速度的频闪技术，以便于观察那些太快而无法用常规手段观察的事件。

高性能数字存储示波器的优势是？

高性能数字存储示波器的优势主要体现在以下几个方面：

1. 高采样率：数字存储示波器的采样率已经增加到5Gs/s，甚至更高。这使得用户能够捕获高达1GHz频率成分的波形，或者在单次捕获基础上捕获高达1GHz带宽的正弦波，无需使用等效时间采样，从而避免了由于混叠导致的误导性显示。

2. 高带宽：与早期的模拟示波器相比，数字存储示波器的带宽已经超越了它们。例如，Hewlett-Packard的模型280在20世纪50年代末期就实现了2GHz的带宽，而现代数字存储示波器如LeCroy的模型9362提供了750MHz的单次捕获带宽和1.5GHz的等效时间带宽。

3. 先进的触发模式：数字存储示波器设计了多种触发模式，用于特殊目的，如捕捉瞬态信号（glitch capture）。这包括在等效时间模式下，通过连续采集波形的部分来实现更高的有效带宽。

4. 存储能力：数字存储示波器具有大量的存储能力，可以存储和显示波形数据，这对于分析和记录瞬态事件非常有用。

5. 预触发捕获：一些数字存储示波器提供预触发捕获功能，允许用户查看触发事件之前发生的情况，这是传统模拟示波器所不具备的功能。

6. 数字信号处理：数字存储示波器可以对原始采样数据进行各种处理，如平滑、平均等，以提高信号的可读性和分析的准确性。

7. 便携性：现代数字存储示波器设计得更加小巧便携，有的甚至可以电池供电，同时保持高速的采集率。

8. 双模式操作：一些数字存储示波器结合了数字存储操作和实时模拟显示的能力，即所谓的双模式示波器。这使得用户可以在数字存储模式和实时模拟模式之间切换，从而在捕捉瞬态事件的同时，还能确保不会被混叠显示误导。

以上优势表明，高性能数字存储示波器在捕获和分析高速、复杂信号方面具有显著的优势，能够提供传统模拟示波器无法比拟的功能和性能。