如今电子信息技术飞速发展,电路中的信号频率也在不断增加,捕捉高速信号中的偶发性事件已成为数字示波器需要面临的一大挑战。这需要数字示波器在保持高采样率的同时具备较大的存储深度,以此提高对异常信号的捕获概率。本文主要研究分段存储技术在数字三维示波器上的实现与应用,在构建基于分段存储的数据采集存储前端的基础上,结合分段存储与三维映射的优势,提高示波器对高速信号中的偶发性时间的捕获能力。本文的具体研究内容主要有:一、基于采用时间交替采样技术搭建20GSPS的数据采集系统,设计波形数据的分段存储方案。该方案能够实时采集并存储最高20GSPS采样率的数据,单通道存储深度最大可实现1Gpts;实现分段存储功能,根据不同时基档位和存储深度设置,将最多65536幅满足相同触发条件的波形存入存储器内,并且能实现硬件读取每段波形。二、基于分段存储的三维映射功能以及三维映射波形的余辉显示功能设计。设计了单幅采集单幅映射和分段存储集中映射两种映射方案,前种映射方法实现了可变存储深度下的三维映射,后者对分段存储在大容量存储器内的多幅波形逐段读出送入三维数据库进行波形叠加并送显。并且利用硬件逻辑实现三维映射波形的余辉显示功能,可根据用户需求可设置波形数据在三维数据库中的保留时间,从而可控制波形在屏幕上的保留时间,实现数字示波器的可变余辉显示效果,更容易捕捉波形中的偶发或间歇性信号。三、基于分段存储的波形录制及回放功能设计。在分段存储过程中引入暂停机制,使得示波器在进行分段存储时能够保持较高的屏幕刷新频率,并且可根据用户设置随时进行暂停,设置读参数对指定波形进行读取回放。本文的设计在20GSPS的数据采集系统中实现了分段存储,并且基于分段存储的波形录制回放与三维映射功能提高了示波器大容量存储波形的效率,在保留波形细节的同时也极大提高了波形捕获率。