一种具有高精度波形分析功能的数字示波器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有高精度波形分析功能的数字示波器，包括采样单元，存储控制单元，存储器，内插单元，压缩单元，波形分析单元，波形绘制单元，显示屏，所述压缩单元包括第一压缩单元和第二压缩单元，所述第一压缩单元，用于对所述存储器的存储数据进行第一次数据压缩处理，产生第一压缩波形数据；所述第二压缩单元，用于对所述第一压缩波形数据进行第二次压缩处理，产生第二压缩波形数据；所述波形分析单元，用于对所述压缩波形数据进行波形分析，是指，对所述第一压缩波形数据进行波形分析。本发明专利技术所述的数字示波器，既可以提高数据分析的精度，也可以加快内插处理和压缩处理的数据处理速度，能够在数据精度和速度两个方面达到最优化。

A Digital Oscilloscope with High Precision Waveform Analysis Function

The invention discloses a digital oscilloscope with high precision waveform analysis function, including sampling unit, storage control unit, memory, interpolation unit, compression unit, waveform analysis unit, waveform drawing unit and display screen. The compression unit includes the first compression unit and the second compression unit, and the first pressure. The compression unit is used for the first data compression processing of the storage data of the memory to generate the first compression waveform data; the second compression unit is used for the second compression processing of the first compression waveform data to generate the second compression waveform data; and the waveform analysis unit is used for the compression. Waveform data analysis refers to the waveform analysis of the first compressed waveform data. The digital oscilloscope can not only improve the accuracy of data analysis, but also accelerate the data processing speed of interpolation processing and compression processing, and can achieve optimization in both data accuracy and speed.

【技术实现步骤摘要】
一种具有高精度波形分析功能的数字示波器
本专利技术涉及一种数字示波器，特别地涉及一种具有高精度波形分析功能的数字示波器，属于测试测量

技术介绍
数字示波器在测试测量
中应用的非常广泛，它能把人眼看不见的电信号转换成人眼可见的波形图像，便于人们研究各种电信号的变化过程。数字示波器除了具有常规的波形采样功能之外，通常还具有波形分析和显示功能，数字示波器能对波形特性的测量、定位等进行分析。通常情况下，数字示波器波形测量包括波形垂直测量和波形水平测量两种，常见的波形垂直测量有：最大、最小、峰峰、幅度、顶端、底端、有效值、周期有效值、标准方差、正过冲、负过冲、面积、周期面积、平均值、周期平均值等；常见的波形水平测量有：周期、频率、正脉冲、负脉冲、正占空比、负占空比、上升时间、下降时间、最大值位置、最小值位置、正脉冲数，负脉冲数、正边沿数、负边沿数、延迟等；波形的特性定位主要是利用示波器的垂直光标和水平光标，自动标记用户设置的波形特性的位置，达到自动追踪的效果。现有的数字示波器结构框图如图1所示，主要包括采样单元101，存储控制单元102，存储器103，内插单元104，压缩单元105，波形绘制单元106，显示屏107，波形分析单元108，主控制单元109。采样单元101，用于采集波形数字信号，对采集到的波形数据进行格式转换，输出波形采样点数据；存储控制单元102，用于循环存储波形采样点数据至存储器103中；存储器103，用于存储存储控制单元102发送过来的波形采集数据；内插单元104，用于对存储波形采样点数据进行数据内插处理，并将处理后的内插数据发送至压缩单元105；压缩单元105，用于对存储波形采样点数据进行数据压缩处理，产生用于波形显示和波形分析的波形数据；波形绘制单元106，用于对波形数据进行波形绘制；显示屏107，用于以波形方式显示波形数据；波形分析单元108，用于对波形数据进行分析；主控制单元109，是示波器的核心单元，用于控制示波器各个单元模块工作。图1所示现有技术中的示波器具体工作过程如下：在主控制单元109控制下，采样单元101依据采样时钟对波形数字信号进行波形数据采样采集，并进行格式转换获得采样后的波形采样点数据，并将波形采样点数据发送至存储控制单元102，存储控制单元102将该波形采样点数据存储至存储器103中；主控制单元109获取波形绘制单元106的波形数据点数信息后，向存储控制单元102发出读取存储器波形采样点数据的指令，存储控制单元102接收到读取指令后，读取存储器103中的波形采样点数据点数信息并上报至主控制单元109，主控制单元109根据存储器103的波形数据点数和波形绘制单元106的波形数据点数信息，控制内插单元和压缩单元对存储器103的波形数据点数分别进行内插处理和压缩处理，以达到波形绘制单元106绘制波形数据点的要求，波形分析单元108根据波形绘制单元106的绘制波形数据点数进行波形分析，即，压缩单元105对波形进行压缩之后分两路，一路传输至波形绘制单元106进行波形绘制处理，一路传输至波形分析单元108进行波形分析处理。但是，目前现有技术存在如下缺点：现有技术中，由于波形分析的波形数据依赖于波形绘制的波形数据，波形分析的波形数据与波形绘制的波形数据精度完全相同，而波形绘制数据大多数情况下是比原始采样的数据量小很多，因此波形分析的分析精度比较低，测量结果与实际结果的误差大，甚至出现错误的测量结果。例如，当有一帧的波形点数为1M点(1百万)时，而屏幕显示的行像素点为1000点。因此为减少绘制的数据量，示波器会将原始的1M点进行压缩1000倍后，得到1000点/帧的波形数据。压缩后的数据再进行波形分析和波形绘制。因此，在这种情况下，波形分析的精度降低了1000倍。如图2所示为原始波形与压缩后波形对比图，从图2中可以看出，压缩后波形的形状与原始波形的形状已经完全不同，原始波形点数经过压缩后，降低波形点的数据量，当压缩倍数很大时，无法恢复出原始波形的信息，导致分析波形的结果出现错误。波形分析的精度下降，将严重影响波形的分析，使用户根据分析结果做出错误的判断，截止目前，急需出现一种具有高精度波形分析功能的数字示波器。
技术实现思路
鉴于现有示波器所存在的不足，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种具有高精度波形分析功能的数字示波器，用以解决现有技术中，波形分析精度低的问题。该数字示波器利用内置的FPGA实现上述的功能。为实现上述的专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案：一种具有高精度波形分析功能的数字示波器，包括采样单元，存储控制单元，存储器，内插单元，压缩单元，波形分析单元，波形绘制单元，显示屏，所述采样单元，用于对波形数字信号进行采集生成波形采样点数据并发送至所述存储控制单元；所述存储控制单元，用于接收所述采样单元发送的波形采样点数据并存储至所述存储器；所述内插单元，用于对所述存储器所存储的波形采样点数据进行数据内插处理，并将处理后的内插数据发送至所述压缩单元；所述压缩单元，用于对所述存储器的存储数据进行数据压缩处理，产生压缩波形数据；所述波形分析单元，用于对所述压缩波形数据进行波形分析；所述波形绘制单元，用于对所述压缩波形数据进行波形绘制；所述显示屏，用于以波形方式显示波形数据；其特征在于，所述压缩单元包括第一压缩单元和第二压缩单元，所述第一压缩单元，用于对所述存储器的存储数据进行第一次数据压缩处理，产生第一压缩波形数据；所述第二压缩单元，用于对所述第一压缩波形数据进行第二次压缩处理，产生第二压缩波形数据；所述波形分析单元，用于对所述压缩波形数据进行波形分析，是指，对所述第一压缩波形数据进行波形分析。作为一个实施例，在本专利技术所述的数字示波器中，还包括主控制单元，所述主控单元根据所述存储器的存储数据、所述波形分析单元的波形分析点数和所述波形绘制单元的波形绘制点数计算所述内插单元的内插倍数、所述第一压缩单元的压缩倍数和所述第二压缩单元的压缩倍数。作为一个实施例，在本专利技术所述的数字示波器中，所述波形分析点数大于等于所述波形绘制点数。作为一个实施例，在本专利技术所述的数字示波器中，所述主控制单元包括比较单元，计算单元和配置单元，所述比较单元，用于将所述存储器的存储数据与所述波形分析单元的波形分析点数进行比较得到第一比较结果，将所述波形分析单元的波形分析点数与所述波形绘制单元的波形绘制点数进行比较得到第二比较结果，并将所述第一比较结果和所述第二比较结果发送至所述计算单元；所述计算单元，用于根据所述比较单元的第一比较结果，计算所述内插单元的内插倍数、所述第一压缩单元的压缩倍数；根据所述比较单元的第二比较结果，计算所述第二压缩单元的压缩倍数，并将计算结果发送至所述配置单元；所述配置单元，用于将所述计算单元所计算的所述内插单元的内插倍数、所述第一压缩单元的压缩倍数和所述第二压缩单元的压缩倍数进行配置。作为一个实施例，在本专利技术所述的数字示波器中，所述计算单元利用如下公式计算所述内插单元的内插倍数和所述第一压缩单元的压缩倍数：F＝A×intx÷comp1其中，F为第一压缩单元205输出的点数，A为原始波形点数，Intx为内插倍数，Comp1为第一压缩单元205压缩倍数，且上述参数值均为正整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高精度波形分析功能的数字示波器，包括采样单元，存储控制单元，存储器，内插单元，压缩单元，波形分析单元，波形绘制单元，显示屏，所述采样单元，用于对波形数字信号进行采集生成波形采样点数据并发送至所述存储控制单元；所述存储控制单元，用于接收所述采样单元发送的波形采样点数据并存储至所述存储器；所述内插单元，用于对所述存储器所存储的波形采样点数据进行数据内插处理，并将处理后的内插数据发送至所述压缩单元；所述压缩单元，用于对所述存储器的存储数据进行数据压缩处理，产生压缩波形数据；所述波形分析单元，用于对所述压缩波形数据进行波形分析；所述波形绘制单元，用于对所述压缩波形数据进行波形绘制；所述显示屏，用于以波形方式显示波形数据；其特征在于，所述压缩单元包括第一压缩单元和第二压缩单元，所述第一压缩单元，用于对所述存储器的存储数据进行第一次数据压缩处理，产生第一压缩波形数据；所述第二压缩单元，用于对所述第一压缩波形数据进行第二次压缩处理，产生第二压缩波形数据；所述波形分析单元，用于对所述压缩波形数据进行波形分析，是指，对所述第一压缩波形数据进行波形分析。

【技术特征摘要】
1.一种具有高精度波形分析功能的数字示波器，包括采样单元，存储控制单元，存储器，内插单元，压缩单元，波形分析单元，波形绘制单元，显示屏，所述采样单元，用于对波形数字信号进行采集生成波形采样点数据并发送至所述存储控制单元；所述存储控制单元，用于接收所述采样单元发送的波形采样点数据并存储至所述存储器；所述内插单元，用于对所述存储器所存储的波形采样点数据进行数据内插处理，并将处理后的内插数据发送至所述压缩单元；所述压缩单元，用于对所述存储器的存储数据进行数据压缩处理，产生压缩波形数据；所述波形分析单元，用于对所述压缩波形数据进行波形分析；所述波形绘制单元，用于对所述压缩波形数据进行波形绘制；所述显示屏，用于以波形方式显示波形数据；其特征在于，所述压缩单元包括第一压缩单元和第二压缩单元，所述第一压缩单元，用于对所述存储器的存储数据进行第一次数据压缩处理，产生第一压缩波形数据；所述第二压缩单元，用于对所述第一压缩波形数据进行第二次压缩处理，产生第二压缩波形数据；所述波形分析单元，用于对所述压缩波形数据进行波形分析，是指，对所述第一压缩波形数据进行波形分析。2.如权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，还包括主控制单元，所述主控单元根据所述存储器的存储数据、所述波形分析单元的波形分析点数和所述波形绘制单元的波形绘制点数计算所述内插单元的内插倍数、所述第一压缩单元的压缩倍数和所述第二压缩单元的压缩倍数。3.如权利要求2所述的数字示波器，其特征在于，所述波形分析点数大于等于所述波形绘制点数。4.如权利要求2所述的数字示波器，其特征在于，所述主控制单元包括比较单元，计算单元和配置单元，所述比较单元，用于将所述存储器的存储数据与所述波形分析单元的波形分析点数进行比较得到第一比较结果，将所述波形分析单元的波形分析点数与所述波形绘制单元的波形绘制点数进行比较得到第二比较结果，并将所述第一比较结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋文裕，王悦，王铁军，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：北京普源精电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11