一种具有外触发功能的示波器制造技术

本发明专利技术提供了一种具有外触发功能的示波器，包括：一个数据采样单元，用于依据一个采样时钟对被测信号进行数字采样，获得采样数据；一个外触发单元，用于对一个外部引入信号进行电平比较处理，产生外触发信号；一个触发控制单元，用于对所述外触发信号执行数字化采样操作，并依据该数字化采样的结果，产生所述触发控制信号；一个采样存储单元，用于依据所述触发控制信号对所述采样数据进行存储，产生用于波形显示的波形显示数据。本发明专利技术通过对所述外触发信号执行数字化采样操作实现了外触发功能，且外触发由数字部分实现，消除了因模拟器件的离散性、不可控延时等引起的精度误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测试测量
，特别是涉及一种具有外触发功能的示波器。
技术介绍
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，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。传统的模拟示波器采用模拟 电路(示波管)，其电子枪向屏幕发射电子，发射的电子经聚焦形成电子束，并打到内表面 涂有荧光物质的屏幕上，这样电子束打中的点就会发出光，从而描绘出波形曲线。数字存储 示波器(Digital Storage oscilloscopes, DSO),简称数字示波器,是通过模数转换器把被 测量信号转换为数字信息并进行存储，并利用存储的数据重建波形信号并在示波器的屏幕 上进行显示。触发是示波器的核心功能之一，目前的数字示波器大多采用数字触发，触发信号 的处理以及触发方式的扩展可以由数字部分完成。在现有技术中，已经公开的具有数字触 发功能的示波器有多种。例如，中国专利CN200780010628. 8 “无死区时间数据获取”，公开了一种具有数字 触发功能的数字示波器。参照图1 (a)，数字示波器100的数据采样单元101对被测信号a 进行数据采样，获得数字化的采样数据b ;触发控制单元102依据采样数据b产生一个触发 控制信号f ;采样存储单元103依据触发控制信号f对采样数据b进行存储，产生波形显示 数据g，以供波形显示单元104进行波形显示。通常的，获得采样数据之后、产生触发控制信号之前，还会对采样数据进行预处理 操作。例如，美国专利 US7072804 “Digital trigger filter for a real time digital oscilloscope (用于数字示波器的数字触发滤波器)”，公开了一种具有数字触发功能的数 字示波器，参考图1(b)，该示波器100除了具有数据采样单元101、触发控制单元102、采样 存储单元103和波形显示单元104之外，还具有一个内触发单元105，即数字滤波器，连接 在数据采样单元101和触发控制单元102之间，用于对采样数据b进行滤波操作，该滤波操 即属于预处理操作中的一种，它产生一个内触发信号c ;触发控制单元102依据内触发信号 c产生触发控制信号f。所述滤波操作可以包括AC、DC、HF-R (高频抑制)和LF-R (低频抑 制)等，用以去除采样数据b中的某些频率成分，从而使触发控制单元102的触发功能更加 稳定，以保证在波形显示单元104得到稳定触发的波形。现有技术公开的依据内触发信号c产生触发控制信号f的触发类型为通道触发； 还有一种触发类型为外触发，如图2所示，为一种具有外触发功能的数字示波器，触发功能 的实现由模拟部分完成。当进行外触发时，示波器200的触发比较器(为模拟比较器)201 将外触发源产生的外部引入信号d与一个预置触发电平进行比较，产生比较信号h;当进行 通道触发时，触发比较器201将被测信号a与一个预置触发电平进行比较，产生比较信号h。 时间测量单元202依据所述比较信号获得触发时刻与采样时钟的时间差i，具体的，时间测 量单元202由模拟器件构成，其通过电容充放电的时间得到时间差i。触发控制单元203依据该时间差i产生一个触发控制信号f ;数据采样单元204对被测信号a进行数据采样，获 得数字化的采样数据b ;采样存储单元205依据触发控制信号f对采样数据b进行存储，产 生波形显示数据g，以供波形显示单元206进行波形显示。现有的外触发需要由模拟器件实现，由于模拟器件具有一定的离散性，因此会给 触发系统带来随机的精度误差，而模拟器件的不可控延时差别，会导致不同通道间具有不 同的触发延迟。这些都需要在数字部分增加校准进行调整和平衡，无形之中降低了触发的 工作效率，更加剧了数字部分的设计和调试复杂度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有外触发功能的示波器，能够实现全数 字的外触发功能。为了解决上述问题，本专利技术公开了一种具有外触发功能的示波器，包括一个数据采样单元，用于依据一个采样时钟对被测信号进行数字采样，获得采样 数据；一个外触发单元，用于对一个外部引入信号进行电平比较处理，产生外触发信 号;一个触发控制单元，用于对所述外触发信号执行数字化采样操作，并依据该数字 化采样的结果，产生所述触发控制信号；一个采样存储单元，用于依据所述触发控制信号对所述采样数据进行存储，产生 用于波形显示的波形显示数据。本专利技术通过对所述外触发信号执行数字化采样操作实现了外触发功能，并且，外 触发功能由数字部分实现，消除了因模拟器件的离散性、不可控延时等带来随机的精度误 差，无需在数字部分做进一步误差校准，提高了触发的工作效率，实现了数字触发功能。作为一种举例说明，本专利技术所述的触发控制单元由一个可编程逻辑器件构成。该 可编程逻辑器件集成了数字化采样、触发判断、解码、以及对数据采样、采样存储、预处理、 波形显示等操作的控制功能，将各种功能集成于一体，既减小了数字示波器的体积，又节约 了成本。作为一种举例说明，本专利技术所述的触发控制单元包括一个时钟分配子单元，用于依据一个主时钟，产生N个频率相同、相位不同的过采 样时钟，所述N大于或等于4;一个过采样子单元，用于响应于所述N个过采样时钟，对所述外触发信号进行数 字化采样操作，产生数字化的外触发信号；一个触发逻辑子单元，用于依据所述数字化的外触发信号，产生所述触发控制信号。作为一种示例，在本举例说明中，所述N个过采样时钟之间具有相同的相位差。作 为一种变形，本示例所述N个过采样时钟的相位在半个过采样时钟周期内均匀分布。作为另一种示例，在本举例说明中，一个所述过采样时钟与所述主时钟具有相同 的相位；所述主时钟与所述采样时钟具有相同的相位。作为又一种示例，在本举例说明中，所述触发逻辑子单元用于依据所述数字化的外触发信号获得外触发时刻，并在所述外触发时刻产生所述触发控制信号。作为一种示例,本举例说明所述的过采样子单元包括一个串并转换模块，用于响应于所述N个过采样时钟，对所述外触发信号进行并行数字化采样，获得N路过采样触发数据；一个数据重排模块，用于按照并行数字化采样的时间顺序，对所述N路过采样触发数据进行交叉排列组合，获得数字化的外触发信号。作为一种变形，本示例所述的串并转换模块包括N个串行采样模块，所述时钟分配子单元将所述N个过采样时钟一对一的分配到N个串行采样模块，每一个所述串行采样模块包括—个延时线子模块，用于对所述外触发信号进行时间延迟，得到延时后的外触发信号;一个高速串行采样子模块，用于依据所述时钟分配子单元分配的过采样时钟，对所述延时后的外触发信号进行数字化采样。受FPGA数据处理速度的限制，过采样子单元的过采样率有限，不能实现较大的触发分辨率，则，利用多个并行的串行采样模块对外触发信号进行多次重复的并行采样(即过采样)，从而获得较大的过采样率。相比于没有进行过采样处理的外触发信号，减小了外触发信号中相邻两个采样点之间的时间间隔，提高了触发分辨率，能够得到稳定显示的波形，缓解了显示波形的抖动。相应的，触发控制单元能够在具有较大过采样率的过采样信号中，更精确的定位触发时刻，提高了触发的可靠性。 此外，通过延时线子模块，可以使外触发信号经过不同的传输路径后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有外触发功能的示波器，包括：一个数据采样单元，用于依据一个采样时钟对被测信号进行数字采样，获得采样数据；一个外触发单元，用于对一个外部引入信号进行电平比较处理，产生外触发信号；一个触发控制单元，用于依据所述外触发信号，产生一个触发控制信号；一个采样存储单元，用于依据所述触发控制信号对所述采样数据进行存储，产生用于波形显示的波形显示数据；其特征在于：所述触发控制单元用于对所述外触发信号执行数字化采样操作，并依据该数字化采样的结果，产生所述触发控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种具有外触发功能的示波器，包括一个数据采样单元，用于依据一个采样时钟对被测信号进行数字采样，获得采样数据；一个外触发单元，用于对一个外部引入信号进行电平比较处理，产生外触发信号；一个触发控制单元，用于依据所述外触发信号，产生一个触发控制信号；一个采样存储单元，用于依据所述触发控制信号对所述采样数据进行存储，产生用于波形显示的波形显示数据；其特征在于所述触发控制单元用于对所述外触发信号执行数字化采样操作，并依据该数字化采样的结果，产生所述触发控制信号。2.如权利要求1所述的示波器，其特征在于，所述触发控制单元由一个可编程逻辑器件构成。3.如权利要求1或2所述的示波器，其特征在于，所述触发控制单元包括一个时钟分配子单元，用于依据一个主时钟，产生N个频率相同、相位不同的过采样时钟，所述N大于或等于4;一个过采样子单元，用于响应于所述N个过采样时钟，对所述外触发信号进行数字化采样操作，产生数字化的外触发信号；一个触发逻辑子单元，用于依据所述数字化的外触发信号，产生所述触发控制信号。4.如权利要求3所述的示波器，其特征在于，所述过采样子单元包括一个串并转换模块，用于响应于所述N个过采样时钟，对所述外触发信号进行并行数字化采样，获得N路过采样触发数据；一个数据重排模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄瑜清，龚桂强，王悦，王铁军，李维森，
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：