一种在高存储深度下提高刷新率的方法及数字存储示波器技术

本发明专利技术涉及一种在高存储深度下提高刷新率的方法及数字存储示波器，所述方法应用于数字存储示波器，主要包括下列步骤：设置小于实际存储深度的虚拟存储深度，并以所述的虚拟存储深度所对应的采样率采集并显示波形；在示波器的停止瞬间，将存储深度设置为实际存储深度，重新采样，采集整个存储深度的全部数据长度的波形。通过本发明专利技术，可以使数字存储示波器在高存储深度下仍然保持较高的刷新率，既提高了刷新率又节约了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字存储示波器，尤其涉及一种在数字存储示波器上实现高 存储深度的同时达到快的刷新率的方法。
技术介绍
数字示波器有两项重要指标存储深度和刷新率。如果只从技术角度选 择，那么存储深度应该是越大越好，刷新率也是越快越好。但是，如果要在 数字存储示波器上实现高存储深度的同时达到快的刷新率是一件比较困难 的事情，因为数字存储示波器的原理决定了这两项指标同时实现的难度。 采样时间=存储深度/采样率 ① 刷新率《 1/采样时间(l秒钟内捕获信号的次数) ② 公式①是数字存储示波器关于存储深度(M)、采样率(Sa)和采样时 间(T)的关系式。从公式可以得出结论当采样率为定值的情况下，存储 深度和采样时间是成正比关系的，因此当提高存储深度时， 一次采样完成所 需要的时间也相应提高，而从公式②可以看出，采样时间的提高必然导致刷 新率(R)的下降。由于上述示波器的固有特性的存在，因此，目前国际上一些中高端示波 器产品在提高存储深度的同时为了保持较高的刷新率，大都采用提高采样率 或者加快处理器的运算速度的方法，这一方法的优点是可以很好的解决基本 问题；缺点是产品成本太高，特别是高速ADC (模数转换器)的价格，提 高 一个数量级的速率其价格可能要翻好几倍。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是运用 一种新的方法使示波器在高存储深度下保持快速刷新率。本专利技术的上述目的是通过如下的技术方案来实现的一种在高存储深度下提高刷新率的方法，应用于数字存储示波器，其特征在于包括下列步骤设置小于实际存储深度的虚拟存储深度，以所述的虛 拟存储深度所对应的采样率采集并显示波形；在示波器的停止瞬间，将存储 深度设置为实际存储深度，重新采样，采集整个存储深度的全部数据长度的 波形。其中，如果所述虚拟存储深度和其对应的采样率计算得出的虛拟采样时 间大于所述虚拟存储深度对应的时基和屏幕水平格数计算得出的屏幕的时 间长度，则该虚拟存储深度小于实际存储深度，符合要求。另外，在示波器的停止瞬间，还包括下列步骤如果示波器为自动触发模式，则判断存储深度大小，如果存储深度等于 实际存储深度，则直接停止；如果存储深度小于实际存储深度，则重新设置 虚拟存储深度、采样率、时基、触发位移，重新采样。如果示波器为普通触发模式，则判断停止时刻是否处于触发状态，如果 不是，则直接停止；如果停止时刻处于触发状态，则重新设置虚拟存储深度、 采样率、时基、触发位移，重新采样。其中，当重新采样时，在采样过程中设置定时器，以在超时情况下及时 退出结束。一种数字存储示波器，包括控制处理单元、输入信号单元、显示单元、 人机介面单元以及电源，所述控制处理单元分别与所述输入信号单元、显示 单元、人机介面单元相连接；还包括一快速刷新单元，与所述控制处理单元的中央处理单元相耦合，用于设 置小于实际存储深度的虚拟存储深度，并以所述虚拟存储深度所对应的釆样 率采集并显示波形；在示波器的停止瞬间，将存储深度设置为实际存储深度, 重新采样，采集整个存储深度的全部数据长度的波形；其中，所述快速刷新单元包括采样率控制模块，用于控制示波器在不 同的时基档位的采样率；存储深度控制模块，用于控制示波器在不同的时基 档位的存储深度；Stop瞬间波形重新采样模块，用于在示波器的停止瞬间， 重新采样，采集整个存储深度的全部数据长度的波形。另外，所述示波器为自动触发模式，在其停止瞬间，如杲存储深度等于 实际存储深度，则直接停止；如果存储深度小于实际存储深度，则重新设置 虛拟存储深度、采样率、时基、触发位移，重新采样。另外，所述示波器为普通触发模式，在其停止瞬间，如果停止时刻不是 处于触发状态，则直接停止；如果停止时刻处于触发状态，则重新设置虛拟 存储深度、采样率、时基、触发位移，重新釆样。此外，该示波器还包括定时器，用于在重新釆样时，在超时情况下及 时退出结束。另外，所述控制处理单元还包括存储单元，与所述中央处理单元相耦 合，用于数据存储；逻辑控制电路，与所述中央处理单元及所述存储单元分 别相耦合，用于控制时基、触发、采样和数据处理。其中，所述存储单元为Flash、 SDRAM或高速SRAM。 另外，所述人机介面单元包括键盘、触摸屏、鼠标或者有线和/或无线 通信接口。其中，所述有线通信接口为1/0端口，与所述中央处理单元相连接，用于实现数据传输；所述I/O端口为RS232、 USB、 GPIB或LAN。另外，所述的显示单元为液晶显示屏或者等离子显示屏。此外，该示波器还包括波形画法处理单元，与所述中央处理单元相连接，用于将输入信号处理为适于显示单元显示的波形。 本专利技术的有益效果在于1、提高示波器的刷新率。从理论上运用本专利技术的方法在最高采样率为 100Msa/s情况下，可以使示波器达到每秒100000次左右的理论刷新率。实 际运用中每一次波形刷新还存在其它消耗时间，包括波形处理、波形显示、 处理器本身的处理时间等等，因此刷新率会相应下降，实际应用中可能刷新 率会达到每秒1000次左右。2、降低示波器的成本。在保证示波器的存储深度为1M情况下，要想 达到理论上的刷新率为每秒10000次，在没有应用本专利技术的方法的情况下， 可以计算的采样率最高需要(10000 x 1M) Sa/s,而采用本专利技术的方法所需 要得最高采样率仅需(10000 x 1K) Sa/s,两者需要一个截然不同级别的ADC 芯片，其成本可想而知。附图说明图1为运行(RUN)状态下的采样流程图；图2为停止(STOP)瞬间重复采样流程图；图3A为时基为5ms时所能观察的波形整体概况；图3B为时基为500us时所能观察的波形的基本细节；图3C为时基为20us时所能观察的波形的详细细节；图4为本专利技术的数字存储示波器的结构框图。具体实施方式为了实现示波器在运行状态下的高刷新率，本专利技术将示波器的工作分为 两个过程进行说明。 运行过程(RUN):这个 过程使用者关心的是屏幕波形和波形的刷新速度，对于屏幕外头的 数据是无法看到的，因此这个过程实际需要波形长度就比较小，利用这一特 性可以将波形的存储深度降低，并且以相应的采样率使屏幕保持全部波形， 这样就达到了较高的采样率和较低的存储深度，从而实现高的波形刷新率。换句话说，示波器在波形显示的时候，使用者通常看到的屏幕波形并不是存储深度的波形，而只是全部存储深度的一部分，本专利技术正是利用这一点 来实现高存储深度时的快速刷新率的。具体的方法是在运行状态下由于无法看到屏幕外边的波形数据，在运 行状态时设置一个虚拟存储深度使之小于真正的存储，只需超过屏幕显示的 数据量即可，具体多少可以由实际情况来决定，这样，根据公式R-Sa/M, 由于M的变小使得R变大，达到我们提高刷新率的目的。如图1所示，其 为本专利技术在运行状态下的流程图。停止过程(STOP):当用户停止波形采样后，这时用户可能需要关心屏幕之外的波形数据， 因此为了保证波形数据完整并且正确。在停止瞬间有一个特别重要的过程， 也是本专利技术的关键技术，即停止瞬间的重新采样。当用户发送停止采样的 指令后，这时示波器并不能立即停止采样，必须完整地采样整个存储深度(即 实际存储深度)的波形。具体过程请参照图2所示，在停止状态时，由于用户可以通过改变时基 来显示全部数据，因此停止状态时必本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在高存储深度下提高刷新率的方法，应用于数字存储示波器，其特征在于包括下列步骤：设置小于实际存储深度的虚拟存储深度，以所述的虚拟存储深度所对应的采样率采集并显示波形；在示波器的停止瞬间，将存储深度设置为实际存储深度，重新采样，采集整个存储深度的全部数据长度的波形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王悦，王铁军，李维森，
申请(专利权)人：王悦，王铁军，李维森，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]