一种波形压缩和显示技术保存采样电信号的峰值检测版（背景版）和抽取／低通滤波版（前景版）。这两个版本以对比方式同时重叠显示在一起，而不使任一版中含有的信息模糊。低通滤波版使用一系列简单低通滤波器与抽取以从采样电信号导出的多个数据流中产生单一数据流。单一数据流然后可经过附加滤波，例如级联积分器－梳状滤波器，以获得所需的频带宽度。显示时，可对邻近抽取／低通滤波像素的峰值检测像素调节其强度，以使低通滤波波形的低频信息不丢失，而距低通滤波像素较远的峰值检测像素被增强以亮显高频信息。备选的是，背景版强度可由用户控制来控制在从零到预定最大值的第一范围，且前景版可控制在从默认强度到最大饱和强度的第二范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电信号波形测量和显示，更具体地说，涉及波形压缩和显示的方法。
技术介绍
在数字示波器中，波形数据被快速采样并存储在存储器中。当观察很长时间段时，数据量可能超过可用的存储器。这种情况发生时，一些信息需被废弃。所以，采样数据在存储到存储器之前需要进行压缩。由于数据以极高速率到达，所以可用的压缩方案有限。最常用的压缩方案是·抽取这种压缩方案混叠高频信息并遗漏窄脉冲。·峰值检测在存在有高频信号时低频信息丢失。·HiRes滤波一些高频信息被混叠且窄脉冲被滤出。这些方案中每一种都有严重的缺点，如下详述。在数字示波器中，需要检查高频信号。为了实时做到这一点，采样速率必须为被检查信号的最高频率分量的两倍。这是用以下方式实现的使用非常快的技术制作模数变换器(ADC)，然后将许多这种ADC并联放置、数字化同一模拟输入通道，其方式为对于每个采样时钟周期，每个ADC数字化来自不同时间的数据。非常高的采样速率是做到了，但会出现如何管理在非常短的时间段中所产生的庞大数量数据的问题。采样数据通常被写入非常快的存储器中，根据需要并联放置许多存储器。只要被检查的时间段很短且数据量适合于存储器深度，这样就有效。但示波器用户想在长时间段检查电信号，而且不论存储器深度有多大，数据量都会大大超过存储器深度。为了允许长时间段检查，需要有压缩方案来减少存储在存储器中的数据量。在非常长的时间段检查时，压缩方案必须能够有非常大的压缩比。由于数据以如此高速率从ADC到达，所以压缩方案也必须非常快。抽取是压缩的最简单形式。若以因素10作压缩，每10个采样中废弃9个即可。但抽取不是一个非常好的压缩方案，因为例如可能非常重要的窄脉冲常被废弃。而且高频信号分量被混叠到低频。这会使重要的低频信息模糊。这还会使这种形式的压缩“不忠实”，因为所看见的低频信号可能并不真正在那里。题目为“Anti-Aliasing DitheringMethod and Apparatus for Low Frequency Signal Sampling”的美国专利No.5,115,189说明了一种从看似混叠的低频信号中保持稳定的高频分量的方法，即当以N抽取时，从每组N个采样中随机选择要保留的一个采样。高频分量仍混叠到低频，但稳固的高频信号由采样速率的这种频率调制被混叠到许多低频。题目为“Dithering Apparatus toProperly Represent Aliased Signals for High Speed Signal Sampling”的美国专利No.6,388,595覆盖了相同的方案，但实现方案有变更。抽取的另一更改方案示于题目为“Waveform Memory Circuit”的美国专利No.4,586,022中，其中将采样数据与存储在存储器中的最后值进行比较。当这两个采样之间的差超过一极限时，将新值和被抽取的采样数一起存储到存储器中。用这种技术，和具有高频分量的信号相比，主要由低频分量组成的信号具有高得多的压缩比。但在通用数字示波器中，这种技术不大有效，因为所有信号，甚至具有高频分量的信号，都需被压缩以便适合存储器深度。峰值检查包括将时间分成许多相等的时间段，然后找出每个时间段中的最大信号电压和最小信号电压。原先是使用模拟电路来找出最大和最小电压。将这些电压数字化并存储在存储器中。最近用数字峰值检测电路来检查数字信号以达到相同的结果。模拟峰值检测器总会引入误差，而如果信号不是恰好在峰值采样，则数字峰值检测器就不能寄存峰值电压。当采样速率比信号的最高频率分量大得多时，这后一问题就小了。虽然峰值检测可以被认为是显示模拟信号的一种“忠实”方式，但它趋向于使信号呈现有噪声，因为它显示了峰值噪声。而且当存在有高频分量时，它们趋向于使低频分量模糊。通常最大和最小值在每个时间间隔期间都被写入存储器。但题目为“Peak Deviation Sampling”的美国专利No.4,183,087说明了一种技术，其中仅将最小或最大值，视哪一个与以前所选值变化最大，保存在存储器中。但由于仅存储一半数据而引入的不准确性，这种方案一般不值得采用。如今一般使用的方案在题目为“Waveform StorageSystem”的美国专利No.4,271,486中作了说明。每个时间段的最大和最小数字化值用数字逻辑找出并保存在存储器中。题目为“WaveformData Compressing Circuit”的美国专利No.4,755,960说明了对基本峰值检测方案的少许改动。在一种改动中，每个峰值检测对可以由前一对来改动，这样在作图时，一垂直线延伸到触及前一垂直线。其它改动包括跟踪过量程和欠量程代码、对所有值加一常数、以及允许数据不进行峰值检测就通过。题目为“Digital Storage Oscilloscope with Indication of AliasedDisplay”的美国专利No.5,115,404说明了峰值检测的另一种变化。除了找出一个时间段上的最大和最小值外，所述电路还找出信号斜率变化的次数并跟踪哪个先找到，是最大值还是最小值。最大和最小值按照它们发生的顺序存储在存储器中。还包括发生两次或更多次斜率变化的指示器。数据然后被显示为最大和最小值之间的条带。另一方面，当斜率没有改变两次或更多次时，该数据显示为保持顺序穿过这两点的一条线。题目为“Method and Apparatus for Detecting/Storing Waveform PeakValue”的美国专利No.5,547,232说明了一种方案，其中数据产生得如此迅速，以致单一的最大值和最小值电路构建起来很昂贵，所以将数据分成组-可能是并行数据流-并找出每组中的最大值和最小值。题目为“Interleaved Digital Peak Detector”的美国专利No.6,121,799说明了一种峰值检测电路，其中将数据分成多条管道或路径，并找出各路径中的峰值。题目为“Sampling Technique for Waveform Measuring Instruments”的美国专利No.5,740,064说明了如何获取峰值检测数据和抽取数据的混合数据。当峰值振幅大于一极限时，峰值检测数据被存储在存储器中，否则存储抽取数据。这就允许具有噪声的低频信号呈现为较少有噪。虽然所显示的数据看起来好些，但这具有使峰值检测模式“不忠实”的效果。题目为“Digital Oscilloscope Having Improved Peak DetectMode”的美国专利No.6,344,844表明峰值检测和抽取数据都可保存在获取存储器中。抽取的数据被常规显示，但峰值检测数据则根据许多条件中的任一条件而有不同显示。最值得注意的是，如果峰值检测数据的垂直高度很小，则峰值检测数据可用低强度显示。这就允许主要使用抽取数据来画出具有低噪声的低频，这样峰值噪声就不会被强调。但用较高强度画出与以前或随后的数据显著不同的峰值检测数据诸如窄脉冲的能力还是存在的。一般来说，滤波被看作是在抽取之前防止发生混叠的一种方式，如题目为“Anti-Aliasing Filter Circuit for Oscillos本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在存储之前压缩采样数据的数字获取系统，包含： 用于以高采样速率数字化电信号以产生多个采样数据流的部件； 用于以多个压缩方案同时并行压缩所述多个采样数据流以产生每个压缩方案的压缩采样数据流的部件，所述压缩方案中至少一个是低通滤波方案；以及 用于存储所述压缩采样数据流作为每个压缩方案的所获取样本数据的部件。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SK萨利文，PM格尔拉赫，K韦思，KP多拜恩斯，
申请(专利权)人：特克特朗尼克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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