一種具有高觸發(fā)精度的示波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有高觸發(fā)精度的示波器，包括：設(shè)置單元，用于設(shè)置比較電平；數(shù)據(jù)采樣單元，用于對被測信號進行數(shù)字采樣，獲得n路采樣數(shù)據(jù)，n≥1；數(shù)字比較單元，用于依據(jù)第一高電平和第一低電平，分別對每一路采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生n路第一比較信號；以及依據(jù)第二高電平和第二低電平，分別對每一路采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生n路第二比較信號；第一高電平小于或等于第二低電平；觸發(fā)控制單元，用于依據(jù)比較信號進行觸發(fā)邏輯處理產(chǎn)生觸發(fā)信號。本發(fā)明利用四個比較電平對采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，既可以消除噪聲，又能夠減小時間誤差，使用戶期望的觸發(fā)位置與實際產(chǎn)生的觸發(fā)位置更加接近，提高了觸發(fā)的精度。
【專利說明】一種具有高觸發(fā)精度的示波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測試測量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種具有高觸發(fā)精度的示波器。
【背景技術(shù)】
[0002]示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器，它能把人眼看不見的電信號轉(zhuǎn)換成人眼可見的波形圖像，便于人們研究各種電信號的變化過程。數(shù)字存儲示波器(DigitalStorage oscilloscopes, DS0),簡稱數(shù)字示波器,是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把被測量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息并進行存儲，并利用存儲的數(shù)據(jù)重建波形信號并在示波器的屏幕上進行顯示。
[0003]觸發(fā)是示波器的核心功能之一，所謂觸發(fā)，是指按照需求設(shè)置一定的觸發(fā)條件。當被測信號中的波形滿足該觸發(fā)條件時，示波器即時捕獲該波形及其相應的部分，并顯示在屏幕上。目前的數(shù)字示波器已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)字觸發(fā)，即，觸發(fā)信號的處理以及觸發(fā)方式的擴展可以由數(shù)字部分完成。
[0004]例如，中國專利CN200710089788.8 “改進型數(shù)字觸發(fā)器”，公開了一種數(shù)字觸發(fā)器100，該數(shù)字觸發(fā)器100可用于數(shù)字示波器。參照圖1，數(shù)字觸發(fā)器100的數(shù)據(jù)采樣單元101對被測信號a進行數(shù)據(jù)采樣，獲得數(shù)字化的采樣數(shù)據(jù)b ;數(shù)字比較單元102將采樣數(shù)據(jù)b與比較電平進行比較，得到比較信號c ;觸發(fā)單元103根據(jù)用戶設(shè)置的觸發(fā)類型對比較信號c進行邏輯處理，在識別到觸發(fā)事件時產(chǎn)生觸發(fā)信號d ;進一步，數(shù)字示波器的采樣存儲單元可以依據(jù)觸發(fā)信號d對采樣數(shù)據(jù)b進行存儲，產(chǎn)生波形顯示數(shù)據(jù)，以供波形顯示單元進行波形顯示。
[0005]一般的，觸發(fā)控制單元103可用于實現(xiàn)多種觸發(fā)類型的邏輯處理，觸發(fā)類型可以是邊沿觸發(fā)、脈寬觸發(fā)、斜率觸發(fā)等等。如果是邊沿觸發(fā)，則在比較信號的上升沿和/或下降沿產(chǎn)生一觸發(fā)信號；如果是脈寬觸發(fā)，則在比較信號的正脈寬或負脈寬處于預設(shè)脈寬范圍內(nèi)時產(chǎn)生一觸發(fā)信號；如果是斜率觸發(fā)，則在比較信號的正斜率時間或負斜率時間滿足預設(shè)時間范圍時產(chǎn)生一觸發(fā)信號。現(xiàn)有的觸發(fā)類型有多種，此處不再贅述。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字比較單元102有兩種電平比較處理方式:
[0007]—種方式是采用單一的比較電平來進行比較處理。采樣數(shù)據(jù)大于比較電平輸出邏輯“1”，小于比較電平輸出邏輯“0”，比較信號c是由數(shù)據(jù)“I”和數(shù)據(jù)“O”構(gòu)成的高低電平信號。由于沒有粘滯作用，無法對采樣數(shù)據(jù)中的噪聲進行抑制，噪聲周圍的比較信號會時而高時而低，產(chǎn)生波動，不可避免會導致示波器觸發(fā)時，在邊沿上會產(chǎn)生波形跳變，導致誤觸發(fā)。
[0008]另一種方式是采用兩個比較電平來進行比較處理，數(shù)字比較單元202由粘滯比較器構(gòu)成。參照圖2，例如，當被測信號為三角波信號時，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)也形成三角波，用戶可以設(shè)置比較電平H及一個粘滯范圍，比較電平H和粘滯范圍組合后可以得到兩個物理比較電平，稱為上電平H和下電平L。如果粘滯比較器輸入的采樣數(shù)據(jù)b大于上電平，則粘滯比較器輸出數(shù)據(jù)為邏輯“1”，即高電平；如果輸入的采樣數(shù)據(jù)b小于下電平，則粘滯比較器輸出數(shù)據(jù)為邏輯“0”，即低電平，如果粘滯比較器輸入的采樣數(shù)據(jù)b處于上電平和下電平范圍之內(nèi)，則滯比較器輸出保持前一電平狀態(tài)不變，最終產(chǎn)生的比較信號為Cl。
[0009]上述的利用粘滯比較器構(gòu)成數(shù)字比較單元202的方式，成功的消除了被測信號中的噪聲V所帶來的干擾，使比較信號Cl不出現(xiàn)波動現(xiàn)象，避免了噪聲引起的誤觸發(fā)問題，但是，由于粘滯比較器的兩個比較電平來進行比較產(chǎn)生比較信號Cl時，其上升和下降沿處有一個和粘滯電平相關(guān)的時間延遲t，如圖2所示，與用戶期望的比較信號為c2相比，兩者之間有一定的誤差t，因此，這種方式不可避免的存在觸發(fā)位置不精確的問題。例如，用戶期望比較信號的脈寬為T2時即產(chǎn)生觸發(fā)，而實際比較信號的脈寬為Tl，在此處無法產(chǎn)生觸發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種具有高觸發(fā)精度的示波器。
[0011]本發(fā)明所述一種具有高觸發(fā)精度的示波器，包括:
[0012]設(shè)置單元，用于設(shè)置比較電平；
[0013]數(shù)據(jù)采樣單元，用于對被測信號進行數(shù)字采樣，獲得η路采樣數(shù)據(jù)，η > I ；
[0014]數(shù)字比較單元，用于依據(jù)設(shè)置的比較電平，分別對每一路所述采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生比較信號；
[0015]觸發(fā)控制單元，用于依據(jù)所述比較信號進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生觸發(fā)信號；
[0016]其中，所述數(shù)字比較單元用于依據(jù)一個第一高電平和一個第一低電平，分別對所述η路采樣數(shù)據(jù)中的每一路采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生η路第一比較信號；以及依據(jù)一個第二高電平和一個第二低電平，分別對所述η路采樣數(shù)據(jù)中的每一路采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生η路第二比較信號；所述第一高電平小于或等于所述第二低電平。
[0017]本發(fā)明利用四個比較電平對采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，第一高電平和第一低電平之間的范圍越大，第二高電平和第二低電平之間的范圍越大，也即粘滯范圍越大，則可以消除被測信號中更大范圍的噪聲；同時，第一高電平和第二低電平之間的范圍越小，進行電平比較處理所帶來的時間誤差越小，第三比較信號的邊沿位置越精準。相比于現(xiàn)有技術(shù)，既可以消除噪聲，同時，又能夠減小時間誤差，使得用戶期望的觸發(fā)位置與實際產(chǎn)生的觸發(fā)位置更加接近，提高了觸發(fā)的精度。
[0018]作為一個舉例說明，本發(fā)明所述數(shù)字比較單元:
[0019]比較所述一路采樣數(shù)據(jù)小于所述第一低電平時，產(chǎn)生的一路第一比較信號為低電平，比較所述一路采樣數(shù)據(jù)大于所述第一高電平時，產(chǎn)生的一路第一比較信號為高電平，比較所述一路采樣數(shù)據(jù)處于所述第一低電平和第一高電平的范圍之內(nèi)時，所述第一比較信號保持前一電平狀態(tài)不變；
[0020]比較所述一路采樣數(shù)據(jù)小于所述第二低電平時，產(chǎn)生低電平的一路第二比較信號為低電平，比較所述一路采樣數(shù)據(jù)大于所述第二高電平時，產(chǎn)生的一路第二比較信號為高電平，比較所述一路采樣數(shù)據(jù)處于所述第二低電平和第二高電平的范圍之內(nèi)時，所述第二比較信號保持前一電平狀態(tài)不變。
[0021]作為一個舉例說明，本發(fā)明所述設(shè)置單元用于接收用戶設(shè)置的所述第一高電平、所述第一低電平、所述第 二高電平和所述第二低電平。
[0022]作為一個舉例說明，本發(fā)明所述設(shè)置單元用于接收用戶輸入的電平和粘滯范圍；并依據(jù)所輸入的電平和所述粘滯范圍，生成所述第一高電平、所述第一低電平、所述第二高電平和所述第二低電平并進行設(shè)置。
[0023]本發(fā)明的四個比較電平既可以由用戶直接設(shè)置，又可以通過用戶輸入的電平和粘滯范圍生成，獲得方式多樣。
[0024]作為一個示例，在本舉例說明中，所述設(shè)置單元用于接收用戶輸入的第一高電平、第二低電平、第一粘滯范圍和第二粘滯范圍；并將所述第一高電平減去所述第一粘滯范圍，生成所述第一低電平，將所述第二低電平加上所述第二粘滯范圍，生成所述第二高電平。
[0025]作為一個示例，在上述舉例說明中，所述數(shù)據(jù)采樣單元產(chǎn)生一路采樣數(shù)據(jù)時，所述觸發(fā)控制單元依據(jù)所述第一比較信號和第二比較信號產(chǎn)生第三比較信號，使所述第三比較信號的上升沿位置與所述第一比較信號的上升沿位置與相同，所述第三比較信號的下降沿位置與所述第二比較信號的下降沿位置與相同；并依據(jù)所述第三比較信號進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生所述觸發(fā)信號。
[0026]作為一個具體實例，在本示例中，所述觸發(fā)控制單元包括:
[0027]第一運算單元，用于將所述第一比較信號的前一數(shù)據(jù)進行邏輯非運算后、與所述第一比較信號的當前數(shù)據(jù)進行邏輯與運算，產(chǎn)生第一邏輯運算結(jié)果；
[0028]第二運算單元，用于將所述第二比較信號的當前數(shù)據(jù)進行邏輯非運算后、與所述第二比較信號的前一數(shù)據(jù)進行邏輯與運算，并對邏輯與運算的結(jié)果進行邏輯非運算，產(chǎn)生第二邏輯運算結(jié)果；
[0029]第三運算單元，用于對第三比較信號的前一數(shù)據(jù)與第一邏輯運算結(jié)果進行邏輯或運算，并將邏輯或運算的結(jié)果與第二邏輯運算結(jié)果進行邏輯與運算，產(chǎn)生第三比較信號的當前數(shù)據(jù)；
[0030]觸發(fā)邏輯單元，用于依據(jù)所述第三比較信號進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生所述觸發(fā)信號。
[0031]作為又一個示例，在上述舉例說明中，所述數(shù)據(jù)采樣單元產(chǎn)生并行的η路采樣數(shù)據(jù)，且η>1時，所述觸發(fā)控制單元依據(jù)所述η路第一比較信號和所述η路第二比較信號產(chǎn)生η路第三比較信號；并依據(jù)所述η路第三比較信號進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生所述觸發(fā)信號；其中，所述觸發(fā)控制單元分別針對所述η路第一比較信號中的數(shù)據(jù)和η路第二比較信號中的數(shù)據(jù)，按照數(shù)字采樣的時間順序查找數(shù)據(jù)變化，并依據(jù)所述數(shù)據(jù)變化產(chǎn)生所述η路第三比較信號，使所述η路第三比較信號中數(shù)據(jù)變化“01”的位置與所述η路第一比較信號中數(shù)據(jù)變化“01”的位置相同，所述η路第三比較信號中數(shù)據(jù)變化“10”的位置與所述η路第二比較信號中數(shù)據(jù)變化“ 10 ”的位置相同。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是現(xiàn)有技術(shù)公開的一種用于數(shù)字示波器的數(shù)字觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是現(xiàn)有技術(shù)公開的一種數(shù)字比較單元的電平比較處理的示意圖；
[0034]圖3是本發(fā)明一種具有聞觸發(fā)精度的不波器實施例一的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0035]圖4是本發(fā)明實施例一所述的電平比較處理的示意圖；
[0036]圖5是本發(fā)明實施例一所述的電平比較處理的一個舉例說明的示意圖；
[0037] 圖6是本發(fā)明一種具有高觸發(fā)精度的示波器實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實施例二所述的第一比較信號中數(shù)據(jù)變化的示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為了說明本發(fā)明的一種具有高觸發(fā)精度的示波器，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0039]參照圖3，示出了本發(fā)明一種具有高觸發(fā)精度的示波器實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例一提出的示波器300，包括:
[0040]設(shè)置單元301，其用來設(shè)置比較電平，包括設(shè)置第一高電平H1、第一低電平L1、第二高電平H2和第二低電平L2 ；
[0041]數(shù)據(jù)采樣單元302，其對被測信號a進行數(shù)字采樣，獲得一路采樣數(shù)據(jù)b ;
[0042]數(shù)字比較單元303，其依據(jù)設(shè)置的比較電平，對采樣數(shù)據(jù)b進行電平比較處理，產(chǎn)生比較信號；具體的，其依據(jù)第一高電平Hl和第一低電平LI，分別對采樣數(shù)據(jù)b進行電平比較處理，產(chǎn)生第一比較信號A ；以及依據(jù)第二高電平H2和第二低電平LI，對采樣數(shù)據(jù)b進行電平比較處理，產(chǎn)生第二比較信號B;其中，第一高電平Hl小于或等于第二低電平L2。
[0043]觸發(fā)控制單元304，其依據(jù)比較信號，即第一比較信號A和第二比較信號B，進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生觸發(fā)信號d;
[0044]采樣存儲單元 305，其依據(jù)觸發(fā)信號d對采樣數(shù)據(jù)b進行存儲，產(chǎn)生波形顯示數(shù)據(jù)
θο
[0045]本實施例所述的被測信號a由示波器200的通道輸入至數(shù)據(jù)采樣單元302中，數(shù)據(jù)米樣單兀302中包括至少一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC,其依據(jù)米樣時鐘以一定的米樣率對被測信號a進行模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣，得到串行的一路采樣數(shù)據(jù)b;之后，將采樣數(shù)據(jù)b發(fā)送至采樣存儲單元305中。一般的，在數(shù)據(jù)采樣單元302之前還會有一個模擬前端電路，用于實現(xiàn)對被測信號a的偏移調(diào)整、增益控制和帶寬限制等等一系列的功能，使被測信號a調(diào)理為合適的幅度范圍，以供數(shù)據(jù)采樣單元302的接收。模擬前端電路的具體實現(xiàn)可以采用多種設(shè)計方案，此處不在贅述。
[0046]作為一個舉例說明，在本發(fā)明實施例中，示波器300可以具有多個通道，數(shù)據(jù)采樣單元302可以包括多個采樣子單元，分別對應多個通道，每一個采樣子單元對從與之對應的通道輸入的被測信號進行采樣，得到該通道的采樣數(shù)據(jù)。相應的，數(shù)字比較單元303包括多個比較子單元，分別對應多個采樣子單元，每一個比較子單元對從采樣子單元輸出的采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生第一比較信號和第二比較信號；數(shù)字比較單元303還可以包括一個通道選擇器，用于選擇觸發(fā)的數(shù)據(jù)源，即觸發(fā)通道，選擇與觸發(fā)通道對應的一個采樣子單元輸出的第一、第二比較信號，并將其輸入至觸發(fā)控制單元304中。在本舉例說明中，通道選擇器還可以選擇兩個觸發(fā)數(shù)據(jù)源，將與觸發(fā)通道對應的兩個采樣子單元產(chǎn)生的比較信號輸入至觸發(fā)控制單元304中，以實現(xiàn)關(guān)于的兩個通道的觸發(fā)，例如兩個通道之間的延遲觸發(fā)等。
[0047]結(jié)合圖4，對數(shù)字比較單元303的電平比較處理進行具體說明。如圖4所示，示出了本發(fā)明實施例一所述的電平比較處理的示意圖。
[0048]數(shù)字比較單元303包括兩個粘滯比較器，利用一個粘滯比較器，依據(jù)一個第一高電平Hl和一個第一低電平LI，對采樣數(shù)據(jù)b進行電平比較處理:當采樣數(shù)據(jù)b小于第一低電平LI時，產(chǎn)生的第一比較信號A為低電平，對應數(shù)據(jù)為O ;當采樣數(shù)據(jù)b大于第一高電平Hl時，產(chǎn)生的第一比較信號A為高電平，對應數(shù)據(jù)為I ;當采樣數(shù)據(jù)b處于第一低電平LI和第一高電平Hl的范圍之內(nèi)時，第一比較信號A保持前一電平狀態(tài)不變。同時，利用另一個粘滯比較器，依據(jù)一個第二高電平H2和一個第二低電平L2，對采樣數(shù)據(jù)b進行電平比較處理:當采樣數(shù)據(jù)b小于第二低電平L2時，產(chǎn)生的第二比較信號B為低電平，對應數(shù)據(jù)為O ;當采樣數(shù)據(jù)b大于第二高電平H2時，產(chǎn)生的第二比較信號B為高電平，對應數(shù)據(jù)為I ;當采樣數(shù)據(jù)b處于第二低電平L2和第二高電平H2的范圍之內(nèi)時，第二比較信號B保持前一電平狀態(tài)不變。可以看出，第一比較信號A和第二比較信號B均是由數(shù)據(jù)“ I ”和數(shù)據(jù)“O”構(gòu)成的高低電平信號。
[0049]觸發(fā)控制單元304依據(jù)第一比較信號A和第二比較信號B產(chǎn)生第三比較信號C ；并依據(jù)第三比較信號C進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生觸發(fā)信號d ;其中，第一比較信號A的上升沿位置與第三比較信號B的上升沿位置相同，第二比較信號B的下降沿位置與第三比較信號C的下降沿位置相同。在本實施例中，觸發(fā)控制單元203可以由FPGA構(gòu)成，其根據(jù)設(shè)置的觸發(fā)類型和觸發(fā)條件，依據(jù)第三比較信號C執(zhí)行觸發(fā)判斷、解碼等觸發(fā)邏輯處理，例如，執(zhí)行脈寬計算、邊沿判決、或者各種協(xié)議解碼(如RS232、SP1、CAN解碼)等，當判斷滿足觸發(fā)條件時，產(chǎn)生觸發(fā)信號d。
[0050]結(jié)合圖4可以看出，觸發(fā)控制單元304依據(jù)第三比較信號C進行觸發(fā)邏輯處理，第一高電平Hl和第一低電平LI之間的范圍越大，第二高電平H2和第二低電平L2之間的范圍越大，也即粘滯范圍越大，則可以消除被測信號中更大范圍的噪聲；同時，第一高電平Hl和第二低電平L2之間的范圍越小，進行電平比較處理所帶來的時間誤差越小，第三比較信號C的邊沿位置越精準。對比圖2示出的現(xiàn)有技術(shù)，可以知道，若消除被測信號中更大范圍的噪聲，則需要增大高電平H和低電平L之間的范圍，但同時會帶來更大的時間誤差。因此，本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)，既可以消除噪聲，同時，又能夠減小時間誤差，使得用戶期望的觸發(fā)位置與實際產(chǎn)生的觸發(fā)位置更加貼近，提高了觸發(fā)的精度。
[0051]作為一個舉例說明，在本發(fā)明實施例一中，數(shù)字比較單元303的電平比較處理產(chǎn)生的比較信號也可以與圖4相反:當比較采樣數(shù)據(jù)b小于第一低電平LI時，產(chǎn)生的第一比較信號A為高電平；當比較采樣數(shù)據(jù)b大于第一高電平Hl時，產(chǎn)生的第一比較信號A為低電平。當比較采樣數(shù)據(jù)b小于第二低電平L2時，產(chǎn)生的第二比較信號B為高電平；當比較采樣數(shù)據(jù)b大于第二高電平H2時，產(chǎn)生的第二比較信號B為低電平。那么，第三比較信號B的上升沿位置與第一比較信號A的下降沿位置相同，第三比較信號C的下降沿位置與第二比較信號B的上升沿位置相同。
[0052]作為一個舉例說明，在本發(fā)明實施例一中，設(shè)置單元301接收用戶設(shè)置的第一高電平H1、第一低電平L1、第二高電平H2和第二低電平L2。用戶可以在配置菜單上直接輸入上述四個比較電平H1、L1、H2和L2，數(shù)字比較單元303直接依據(jù)用戶設(shè)置的上述四個比較電平進行電平比較處理。
[0053]作為另一個舉例說明，在本發(fā)明實施例一中，設(shè)置單元301接收用戶輸入的電平和粘滯范圍；并依據(jù)所輸入的電平和粘滯范圍，生成第一高電平H1、第一低電平L1、第二高電平H2和第二低電平H2并進行設(shè)置。在本舉例說明中，用戶只需要輸入上述四個比較電平H1、L1、H2和L2中的其中兩個和至少一個粘滯范圍即可。
[0054]作為一個示例，在上述舉例說明中，設(shè)置單元301接收用戶輸入的第一高電平H1、第二低電平L2、第一粘滯范圍hi和第二粘滯范圍h2 ;并將第一高電平Hl減去第一粘滯范圍hi，生成第一低電平LI，將第二低電平L2加上第二粘滯范圍h2，生成第二高電平H2。第一粘滯范圍hi和第二粘滯范圍h2可以相同，也可以不同，則相同時，用戶只需要設(shè)置一個粘滯范圍即可。
[0055]作為一個舉例說明，在本發(fā)明實施例一中，觸發(fā)控制單元304包括:
[0056]第一運算單元，其將第一比較信號的前一數(shù)據(jù)Alri進行邏輯非運算后、與第一比較信號的當前數(shù)據(jù)An進行邏輯與運算，產(chǎn)生第一邏輯運算結(jié)果(AnMAlri)；
[0057]第二運算單元，其將第二比較信號的當前數(shù)據(jù)Bn進行邏輯非運算后、與第二比較信號的前一數(shù)據(jù)Blri進行邏輯與運算，并對邏輯與運算的結(jié)果進行邏輯非運算，產(chǎn)生第二邏輯運算結(jié)果(！(!B1Mri))；
[0058]第三運算單元，其對第三比較信號的前一數(shù)據(jù)Clri與第一邏輯運算結(jié)果(AnWAlri)進行邏輯或運算，并將邏輯或運算的結(jié)果Clri I (An&!Alri)與第二邏輯運算結(jié)果(！(!Bn&Bn_i))進行邏輯與運算，產(chǎn)生第三比較信號的當前數(shù)據(jù)Cn ；
[0059]觸發(fā)邏輯單元，其依據(jù)第三比較信號進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生觸發(fā)信號。
[0060]也就是說，生成的第三比較信號C可以用如下公式表示: [0061 ] Cn=Clri I (An&! Ai1) & (! (! BA1))
[0062]其中，Cn為第三比較信號的當前數(shù)據(jù)，Clri為第三比較信號的前一數(shù)據(jù)，An為第一比較信號的當前數(shù)據(jù)，Alri為第一比較信號的前一數(shù)據(jù)，BnS第二比較信號的當前數(shù)據(jù)，Blri為第二比較信號的前一數(shù)據(jù)。結(jié)合圖4，
[0063]An=I, An-1 =0, Bn=O, Brrl=O, Crrl=O 時，Cn = I ；
[0064]An=I, Arrl=I, Bn=I, Brrl=O, Crrl=I 時，Cn = I ；
[0065]An=I, Alri=I, Bn=O, Blri=I, Clri=I 時，Cn = O ;
[0066]An=O, Alri=I, Bn=O, Blri=O, Clri=O 時，Cn = 0......[0067]作為一個舉例說明，在本發(fā)明實施例一中，第一高電平Hl和第二低電平L2相同，結(jié)合圖5，設(shè)置單元301接收用戶輸入的一個電平T和兩個粘滯范圍hi和h2。第一高電平Hl和第二低電平L2均等于用戶輸入的電平T值，將電平T減去粘滯范圍hi，生成第一低電平LI，將電平T加上粘滯范圍h2，生成第二高電平H2。其中，粘滯范圍hi和h2可以相同，也可以不同。在本舉例說明中，用戶輸入的電平T與采樣數(shù)據(jù)b的交點為Xl和x2，可以看出最終得到的第三比較信號C的邊沿位置分別與Xl和x2嚴格對齊，使得用戶期望的觸發(fā)位置與實際產(chǎn)生的觸發(fā)位置保持一致。
[0068]參照圖6，示出了本發(fā)明一種具有高觸發(fā)精度的示波器實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例提出的示波器600，包括:
[0069]設(shè)置單元601，其設(shè)置比較電平；
[0070]數(shù)據(jù)采樣單元602，其對被測信號a進行數(shù)字采樣，獲得并行的η路采樣數(shù)據(jù)bl~bn，η>1 ；
[0071 ] 數(shù)字比較單元603，其依據(jù)設(shè)置的比較電平，分別對每一路采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生比較信號；具體的，其依據(jù)一個第一高電平Hl和一個第一低電平LI，分別對η路采樣數(shù)據(jù)bf bn中的每一路采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生η路第一比較信號AfAn ；以及依據(jù)一個第二高電平Η2和一個第二低電平LI，分別對η路采樣數(shù)據(jù)brbn中的每一路采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生η路第二比較信號BfBn;其中，第一高電平Hl小于或等于第二低電平L2。
[0072]觸發(fā)控制單元604，其依據(jù)比較信號，即η路第一比較信號AfAn和η路第二比較信號BfBn，進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生觸發(fā)信號d ；
[0073]采樣存儲單元605，其依據(jù)觸發(fā)信號d對采樣數(shù)據(jù)bfbn進行存儲，產(chǎn)生波形顯示數(shù)據(jù)e。
[0074]本發(fā)明實施例二與實施例一不同的是，實施例一針對一路被測信號a，通過數(shù)字采樣產(chǎn)生串行的一路采樣數(shù)據(jù)，相應的，第一比較信號A、第二比較信號B和第三比較信號C也均是串行的一路信號。實施例二針對一路被測信號a，通過數(shù)字采樣產(chǎn)生并行的多路采樣數(shù)據(jù)，相應的，第一比較信號A、第二比較信號B和第三比較信號C也均是并行的多路信號。
[0075]在本實施例二中，數(shù)據(jù)采樣單元602可以包括N個并行的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADCf ADCN，其響應于多個頻率相同、相位不同的采樣時鐘分別對被測信號a進行模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)并行數(shù)據(jù)采樣，每一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC依據(jù)與其對應一個采樣時鐘對被測信號a進行采樣后得到多路采樣數(shù)據(jù)和觸發(fā)時鐘，例如，一個ADC采樣后可以得到4路、8路或者16路采樣數(shù)據(jù)。多個ADC交織采樣后，按照采樣時間的先后順序可以得到并行的η路采樣數(shù)據(jù)bfbn。數(shù)據(jù)采樣單元602可實現(xiàn)不同的采樣率，輸出采樣數(shù)據(jù)的寬度η也不同，η取決與采樣率及觸發(fā)系統(tǒng)的處理時鐘，如果數(shù)據(jù)采樣單元602的采樣率為1G，觸發(fā)系統(tǒng)時鐘頻率為125MHz，那么η為8。
[0076]在本實施例二中，數(shù)字比較單元603包括:通道選擇單元6031，當接收來自多個通道的被測信號時，可以根據(jù)通道的開關(guān)狀態(tài)選擇某一通道的采樣數(shù)據(jù)，通道選擇單元6031輪循掃描處理不同的通道，但是通道之間的數(shù)據(jù)沒有關(guān)聯(lián)，觸發(fā)控制單元604的邏輯處理部分也是針對各個通道分別單獨處理的。通道選擇單元6031還可以具有數(shù)據(jù)抽取功能，例如數(shù)據(jù)采樣單元602輸出16路并行的采樣數(shù)據(jù)，則，其抽取其中的8路進行后續(xù)的電平比較處理。作為一個舉例說明，如果示波器600只具備單個通道，采樣率是1GHz，觸發(fā)時鐘也是1GHz，那么通道選擇單元6031則可以去除。作為又一個舉例說明，可以將通道選擇單元6031替換為數(shù)據(jù)插值單元，用于對采樣數(shù)據(jù)進行插值處理，以提供更高的觸發(fā)精度。
[0077]在本實施例二中，數(shù)字比較單元603由2n個粘滯比較器構(gòu)成，每兩個粘滯比較器對其中的一路采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理。一個粘滯比較器依據(jù)第二高電平H2和第二低電平L2，對一路采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生一路第一比較信號；另一個粘滯比較器依據(jù)第二高電平H2和第二低電平L2，對一路采樣數(shù)據(jù)b進行電平比較處理，產(chǎn)生一路第一比較信號。每一個粘滯比較器的處理過程與實施例一相同。
[0078] 每一個粘滯比較器包括兩個普通比較器，則數(shù)字比較單元603共包括4n個普通比較器。每4個普通比較器作為一組，對其中一路采樣數(shù)據(jù)bm進行電平比較，m=l、2、3……η。每一個普通比較器的正輸入端輸入其中一路采樣數(shù)據(jù)，4個普通比較器的4個負輸入端分別輸入比較電平，即:第一高電平Hl和第一低電平L1、第二高電平Η2和第二低電平L2，4個普通比較器的4個輸出端分別輸出4個比較結(jié)果ALm = bm-Ll、AHm = bm_Hl、BLm = bm_L2、BHm = bm-H2,總共輸出4n路比較結(jié)果:AL廣ALn、AH廣AHn、BL1ILn和ΒΗ^ΒΗη。數(shù)字比較單元603還包括第一電平比較處理模塊6033，其對2η路比較結(jié)果AL廣ALn、AH廣AHn進行粘滯處理，產(chǎn)生η路第一比較信號A1In,粘滯處理的算法公式為:[0079]Am=AH1J (Am^MLm), m=l>2>3......η。
[0080]根據(jù)公式可以推出每個比較信號的結(jié)果:
[0081]A1=AH11 (A0ML1)；
[0082]A2=AH21 (A1ML2)；
[0083]A3=AH3I (A2ML3)......依次類推。
[0084]其中，Atl表示前一個觸發(fā)時鐘周期第一比較信號的最后一個數(shù)據(jù)。同理，數(shù)字比較單元603還包括第二電平比較處理模塊6034，其對2η路比較結(jié)果BL廣BLn和BH廣BHn進行粘滯處理，產(chǎn)生η路第二比較信號B1In，粘滯處理的算法公式為:Bm=BHm| (BjBLj，m=l、2、3……η。該過程與第一電平比較處理模塊6033的粘滯處理類似，此處不再贅述。通過2η個粘滯比較器、第一電平比較處理模塊6033和第二電平比較處理模塊6034的共同作用，保證:當一路采樣數(shù)據(jù)bm小于第一低電平LI時，產(chǎn)生的一路第一比較信號Am為低電平；當一路采樣數(shù)據(jù)bm大于第一高電平Hl時，產(chǎn)生的一路第一比較信號Am為高電平；當一路采樣數(shù)據(jù)bm處于第一低電平LI和第一高電平Hl的范圍之內(nèi)時，第一比較信號A保持前一電平狀態(tài)不變。當一路采樣數(shù)據(jù)bm小于第二低電平L2時，產(chǎn)生的一路第二比較信號Bm為低電平；當一路采樣數(shù)據(jù)bm大于第二高電平H2時，產(chǎn)生的一路第二比較信號Bm為高電平；當一路采樣數(shù)據(jù)bm處于第二低電平L2和第二高電平H2的范圍之內(nèi)時，第二比較信號Bm保持前一電平狀態(tài)不變。
[0085]之后，觸發(fā)控制單元604依據(jù)η路第一比較信號AfAn和η路第二比較信號BfBn產(chǎn)生η路第三比較信號；并依據(jù)η路第三比較信號進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生觸發(fā)信號b ;其中，觸發(fā)控制單元604針對η路第一比較信號AfAn中的數(shù)據(jù)，按照數(shù)字采樣的時間順序查找數(shù)據(jù)變化，并依據(jù)η路第一比較信號AfAn的數(shù)據(jù)變化產(chǎn)生所述η路第三比較信號，使η路第三比較信號中數(shù)據(jù)變化“01”的位置與η路第一比較信號中數(shù)據(jù)變化“01”的位置相同；以及，針對η路第二比較信號BfBn中的數(shù)據(jù)，按照數(shù)字采樣的時間順序查找數(shù)據(jù)變化，并依據(jù)η路第二比較信號BfBn的數(shù)據(jù)變化產(chǎn)生所述η路第三比較信號，使η路第三比較信號中數(shù)據(jù)變化“10”的位置與η路第二比較信號BfBn中數(shù)據(jù)變化“10”的位置相同。本實施例二與實施例一類似，多路比較信號中，數(shù)據(jù)變化“01”的位置相當于該比較信號的上升沿位置，數(shù)據(jù)變化“10”的位置相當于該比較信號的下降沿位置。
[0086]結(jié)合圖7，以8路第一比較信號AfAS為例，按照數(shù)字采樣的時間順序查找數(shù)據(jù)變化，8路第一比較信號中數(shù)據(jù)變化“01”的位置用K標示出，相當于在第一比較信號A3與Α4之間出現(xiàn)上升沿，據(jù)此，所產(chǎn)生8路第三比較信號中數(shù)據(jù)變化“01”的位置也應當在8路第三比較信號中第4路的同一位置處。與此類似，依據(jù)第二比較信號Bl、8，產(chǎn)生第三比較信號中數(shù)據(jù)變化“10”的位置。
[0087]作為一個舉例說明，每一路第三比較信號Cm可有如下公式得出:
[0088]Cm=Cm-1| (Amδ!Am-1)δ(! (!ΒΑΒm-1))，其中，m=l、2、3……η
[0089]具體實現(xiàn)過程可參見實施例一的相關(guān)說明，此處不再贅述。
[0090]數(shù)字比較單元603依據(jù)η路第三比較信號Cf Cn進行觸發(fā)邏輯處理，依據(jù)多路信號進行觸發(fā)邏輯處理的過程屬于現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容，本發(fā)明不再贅述。通過4個比較電平的比較處理，η路第三比較信號的邊沿位置，即數(shù)據(jù)變化“01”和“10”的位置與用戶期望的觸發(fā)位置更為接近，提高了觸發(fā)的精度。[0091]可以理解的是，本發(fā)明實施例二同樣可以以適用于實施例一，即η取值為I。
[0092]本發(fā)明實施例所述的一種具有高觸發(fā)精度的示波器，可適用于與時間比較相關(guān)的觸發(fā)邏輯處理，例如，脈寬觸發(fā)、斜率觸發(fā)、周期觸發(fā)、矮脈沖觸發(fā)、延遲觸發(fā)等，以達到精確的觸發(fā)時刻。此外，本發(fā)明實施例所述的示波器同樣可以適用于邊沿觸發(fā)等其它觸發(fā)。
[0093]本說明書中的分兩個實施例進行描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同、相似的部分，例如比較電平的設(shè)置等，互相參見即可。
[0094]以上對本 發(fā)明所提供的一種具有高觸發(fā)精度的示波器，進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種具有高觸發(fā)精度的示波器，其特征在于，包括: 設(shè)置單元，用于設(shè)置比較電平； 數(shù)據(jù)采樣單元，用于對被測信號進行數(shù)字采樣，獲得η路采樣數(shù)據(jù)，n≥ I ； 數(shù)字比較單元，用于依據(jù)設(shè)置的比較電平，分別對每一路所述采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生比較信號； 觸發(fā)控制單元，用于依據(jù)所述比較信號進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生觸發(fā)信號； 其特征在于， 所述數(shù)字比較單元用于依據(jù)一個第一高電平和一個第一低電平，分別對所述η路采樣數(shù)據(jù)中的每一路采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生n路第一比較信號；以及依據(jù)一個第二高電平和一個第二低電平，分別對所述η路采樣數(shù)據(jù)中的每一路采樣數(shù)據(jù)進行電平比較處理，產(chǎn)生n路第二比較信號；所述第一高電平小于或等于所述第二低電平。
2.如權(quán)利要求1所述的示波器，其特征在于，所述數(shù)字比較單元: 比較所述一路采樣數(shù)據(jù)小于所述第一低電平時，產(chǎn)生的一路第一比較信號為低電平，比較所述一路采樣數(shù)據(jù)大于所述第一高電平時，產(chǎn)生的一路第一比較信號為高電平，比較所述一路采樣數(shù)據(jù)處于所述第一低電平和第一高電平的范圍之內(nèi)時，所述第一比較信號保持前一電平狀態(tài)不變； 比較所述一路采樣數(shù)據(jù)小于所述第二低電平時，產(chǎn)生的一路第二比較信號為低電平，比較所述一路采樣數(shù)據(jù)大于所述第二高電平時，產(chǎn)生的一路第二比較信號為高電平，比較所述一路采樣數(shù)據(jù)處于所述第二低電平和第二高電平的范圍之內(nèi)時，所述第二比較信號保持前一電平狀態(tài)不變。
3.如權(quán)利要求2所述的示波器，其特征在于， 所述設(shè)置單元用于接收用戶設(shè)置的所述第一高電平、所述第一低電平、所述第二高電平和所述第二低電平。
4.如權(quán)利要求2所述的示波器，其特征在于， 所述設(shè)置單元用于接收用戶輸入的電平和粘滯范圍；并依據(jù)所輸入的電平和所述粘滯范圍，生成所述第一高電平、所述第一低電平、所述第二高電平和所述第二低電平并進行設(shè)置。
5.如權(quán)利要求4所述的示波器，其特征在于， 所述設(shè)置單元用于接收用戶輸入的第一高電平、第二低電平、第一粘滯范圍和第二粘滯范圍；并將所述第一高電平減去所述第一粘滯范圍，生成所述第一低電平，將所述第二低電平加上所述第二粘滯范圍，生成所述第二高電平。
6.如權(quán)利要求1至5任一項所述的示波器，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)采樣單元產(chǎn)生一路采樣數(shù)據(jù)時， 所述觸發(fā)控制單元依據(jù)所述第一比較信號和第二比較信號產(chǎn)生第三比較信號，使所述第三比較信號的上升沿位置與所述第一比較信號的上升沿位置與相同，所述第三比較信號的下降沿位置與所述第二比較信號的下降沿位置與相同；并依據(jù)所述第三比較信號進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生所述觸發(fā)信號。
7.如權(quán)利要求6所述的示波器，其特征在于， 所述觸發(fā)控制單元包括:第一運算單元，用于將所述第一比較信號的前一數(shù)據(jù)進行邏輯非運算后、與所述第一比較信號的當前數(shù)據(jù)進行邏輯與運算，產(chǎn)生第一邏輯運算結(jié)果； 第二運算單元，用于將所述第二比較信號的當前數(shù)據(jù)進行邏輯非運算后、與所述第二比較信號的前一數(shù)據(jù)進行邏輯與運算，并對邏輯與運算的結(jié)果進行邏輯非運算，產(chǎn)生第二邏輯運算結(jié)果； 第三運算單元，用于對第三比較信號的前一數(shù)據(jù)與第一邏輯運算結(jié)果進行邏輯或運算，并將邏輯或運算的結(jié)果與第二邏輯運算結(jié)果進行邏輯與運算，產(chǎn)生第三比較信號的當前數(shù)據(jù)； 觸發(fā)邏輯單元，用于依據(jù)所述第三比較信號進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生所述觸發(fā)信號。
8.如權(quán)利要求1至5任一項所述的示波器，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)采樣單元產(chǎn)生并行的η路采樣數(shù)據(jù)，且η>1時，所述觸發(fā)控制單元依據(jù)所述η路第一比較信號和所述η路第二比較信號產(chǎn)生η路第三比較信號；并依據(jù)所述η路第三比較信號進行觸發(fā)邏輯處理，產(chǎn)生所述觸發(fā)信號； 其中，所述觸發(fā)控制單元分別針對所述η路第一比較信號中的數(shù)據(jù)和η路第二比較信號中的數(shù)據(jù)，按照數(shù)字采樣的時間順 序查找數(shù)據(jù)變化，并依據(jù)所述數(shù)據(jù)變化產(chǎn)生所述η路第三比較信號，使所述η路第三比較信號中數(shù)據(jù)變化“01”的位置與所述η路第一比較信號中數(shù)據(jù)變化“01”的位置相同，所述η路第三比較信號中數(shù)據(jù)變化“ 10”的位置與所述η路第二比較信號中數(shù)據(jù)變化“ 10”的位置相同。
【文檔編號】G01R13/00GK103901243SQ201210573118
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月25日
【發(fā)明者】龔桂強, 王悅, 王鐵軍, 李維森 申請人:北京普源精電科技有限公司