一種具有周期觸發功能的示波器的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種具有周期觸發功能的示波器，包括：數據采樣單元，用于依據采樣時鐘對被測信號進行數字采樣，獲得采樣數據；數字比較單元，用于對采樣數據進行電平比較處理，產生比較信號；采樣存儲單元，用于依據觸發信號對采樣數據進行存儲，產生波形顯示數據；觸發控制單元，用于利用采樣時鐘，由比較信號獲取被測信號中局部信號的周期值；并將周期值與預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生觸發信號。本發明可由比較信號獲取被測信號中局部信號的周期值，在該周期值滿足一定條件時實現周期觸發，由于周期值是從數字化的比較信號中獲取的，因此，本發明是利用了數字的方式，實現了周期觸發。
【專利說明】一種具有周期觸發功能的示波器
【技術領域】
[0001]本發明涉及測試測量【技術領域】，特別是涉及一種具有周期觸發功能的示波器。
【背景技術】
[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。傳統的模擬示波器采用模擬電路(示波管)，其電子槍向屏幕發射電子，發射的電子經聚焦形成電子束，并打到內表面涂有熒光物質的屏幕上，這樣電子束打中的點就會發出光，從而描繪出波形曲線。數字存儲示波器(Digital Storage oscilloscopes, DS0),簡稱數字示波器,是通過模數轉換器把被測量信號轉換為數字信息并進行存儲，并利用存儲的數據重建波形信號并在示波器的屏幕上進行顯示。
[0003]觸發是示波器的核心功能之一，所謂觸發，是指按照需求設置一定的觸發條件。當被測信號中的波形滿足該觸發條件時，示波器即時捕獲該波形及其相應的部分，并顯示在屏幕上。目前的數字示波器已經出現了數字觸發，即，觸發信號的處理以及觸發方式的擴展可以由數字部分完成。
[0004]例如，中國專利CN 200710089788.8“改進型數字觸發器”，公開了一種數字觸發器100，該數字觸發器100可用于數字示波器。參照圖1，數字觸發器100的數據采樣單元101對被測信號a進行數據采樣，獲得數字化的采樣數據b ;數字比較單元102將采樣數據b與比較電平進行比較，得到比較信號c ;觸發控制單元103根據用戶設置的觸發類型對比較信號c進行邏輯處理，在識別到觸發事件時產生觸發信號d ;進一步，數字示波器的采樣存儲單元可以依據觸發信號d對采樣數據b進行存儲，產生波形顯示數據，以供波形顯示單元進行波形顯示。
[0005]一般的，觸發控制單元103可用于實現多種觸發類型的邏輯處理，觸發類型可以是邊沿觸發、脈寬觸發、斜率觸發等等。如果是邊沿觸發，則在比較信號的上升沿和/或下降沿產生一觸發信號；如果是脈寬觸發，則在比較信號的正脈寬或負脈寬處于預設脈寬范圍內時產生一觸發信號；如果是斜率觸發，則在比較信號的正斜率時間或負斜率時間滿足預設時間范圍時產生一觸發信號。現有的觸發類型有多種，此處不再贅述，但是，現有的觸發方式中，均沒有根據被測信號的周期，來實現觸發的技術。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種具有周期觸發功能的示波器，能夠依據被測信號的周期，來實現觸發。
[0007]為了解決上述問題，本發明公開了一種具有周期觸發功能的示波器，包括:
[0008]數據采樣單元，用于依據一個采樣時鐘對被測信號進行數字采樣，獲得采樣數據；
[0009]數字比較單元，用于對所述采樣數據進行電平比較處理，產生比較信號；[0010]觸發控制單元，用于依據所述比較信號，產生觸發信號；
[0011]采樣存儲單元，用于依據所述觸發信號對所述采樣數據進行存儲，產生用于波形顯示的波形顯示數據；
[0012]所述觸發控制單元，用于利用所述采樣時鐘，由所述比較信號獲取所述被測信號中的局部信號的周期值；并將所獲取的周期值與一預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生所述觸發信號。
[0013]本發明可由所述比較信號獲取所述被測信號中的局部信號的周期值，進而與預設閾值范圍進行比較，產生所述觸發信號，也即，在該周期值滿足一定條件時實現周期觸發，由于周期值是從數字化的比較信號中獲取的，因此，本發明是利用了數字的方式，實現了周期觸發。
[0014]作為一個舉例說明，在本發明中，所述觸發控制單元用于依據所述采樣時鐘，獲取所述比較信號中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第一周期值；并將所獲取的第一周期值與所述預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生所述觸發信號。
[0015]作為一個舉例說明，在本發明中，所述觸發控制單元用于依據所述采樣時鐘，獲取所述比較信號中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第一周期值；依據所述采樣時鐘，獲取所述比較信號中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第二周期值；并將所獲取的第一周期值和第二周期值分別與所述預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生所述觸發信號。
[0016]在本發明中，可以僅利用比較信號中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為被測信號的周期值實現周期觸發；也可以利用比較信號中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，將其作為被測信號的周期值實現周期觸發；還可以將第一時間間隔和第二時間間隔均作為表被測信號a中的局部信號的周期值，利用上述兩個時間間隔實現周期觸發。周期觸發的判斷方式具有多種，可按照用戶的不同需求進行設置。
[0017]作為一個示例,在本舉例說明中,所述觸發控制單元包括:
[0018]上升沿觸發產生單元，用于依據所述采樣時鐘獲取所述比較信號中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第一周期值；并將所述第一周期值與預設閾值范圍進行比較，在所述第一周期值處于所述預設閾值范圍時，產生一個第一觸發脈沖信號；
[0019]下降沿觸發產生單元，用于依據所述采樣時鐘獲取所述比較信號中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第二周期值；并將所述第二周期值與預設閾值范圍進行比較，在所述第二周期值處于所述預設閾值范圍時，產生一個第二觸發脈沖信號；
[0020]第一觸發信號產生單元，用于選擇所述第一觸發脈沖信號和所述第二觸發脈沖信號中的一個，作為觸發信號輸出。
[0021]作為又一個示例,在本舉例說明中,所述觸發控制單元包括:
[0022]上升沿觸發產生單元，用于依據所述采樣時鐘獲取所述比較信號中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第一周期值；并將所述第一周期值與預設閾值范圍進行比較，在所述第一周期值處于所述預設閾值范圍時，產生一個第一觸發脈沖信號；
[0023]下降沿觸發產生單元，用于依據所述采樣時鐘獲取所述比較信號中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第二周期值；并將所述第二周期值與預設閾值范圍進行比較，在所述第二周期值處于所述預設閾值范圍時，產生一個第二觸發脈沖信號；
[0024]第二觸發信號產生單元，用于對所述第一觸發脈沖信號和所述第二觸發脈沖信號進行邏輯或處理，將邏輯或處理的結果作為觸發信號輸出。
[0025]作為一個實施例，在本示例中，所述下降沿觸發產生單元對所述比較信號進行反相處理，得到一個反相比較信號；并依據所述采樣時鐘獲取所述反相比較信號中相鄰兩個上升沿之間的時間間隔，得到所述比較信號中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔。
[0026]作為一個實施例,在本示例中,所述上升沿觸發產生單元包括:
[0027]第一周期處理子單元，用于在所述比較信號的上升沿產生一個脈寬為采樣時鐘周期的正脈沖，得到一個包含至少兩個正脈沖的第一脈沖信號；
[0028]第一周期計數子單元，用于依據所述采樣時鐘計算所述第一脈沖信號中相鄰兩個正脈沖的時間間隔，獲得所述第一時間間隔，將其作為所述第一周期值輸出；
[0029]第一周期比較子單元，用于將所述第一周期值與預設閾值范圍進行比較，當所述第一周期值處于預設閾值范圍時，在所述相鄰兩個正脈沖中后一個正脈沖的上升沿，產生所述第一觸發脈沖信號。
[0030]作為又一個實施例，在本示例中，所述第一周期計數子單元包括:
[0031]第一次數累加器，用于在所述第一脈沖信號為低電平時，對所述采樣時鐘的數據變化次數進行累加，在所述第一脈沖信號由低電平轉換為高電平時，將累加結果作為第一計數值輸出，之后對累加結果清零復位；
[0032]第一時間獲取模塊，用于依據采樣時鐘的周期，將所述第一計數值轉換為所述第一時間間隔，將其作為所述第一周期值輸出。
[0033]作為一個實施例，在本示例中，所述下降沿觸發產生單元包括:
[0034]反相處理子單元，用于對所述比較信號進行反相處理，得到所述反相比較信號；
[0035]第二周期處理子單元，用于在所述反相比較信號的上升沿產生一個脈寬為采樣時鐘周期的正脈沖，得到一個包含至少兩個正脈沖的第二脈沖信號；
[0036]第二周期計數子單元，用于依據所述采樣時鐘計算所述第二脈沖信號中相鄰兩個正脈沖的時間間隔，獲得所述第二時間間隔，將其作為所述第二周期值輸出；
[0037]第二周期比較子單元，用于將所述第二周期值與預設閾值范圍進行比較，當所述第二周期值處于預設閾值范圍時，在所述相鄰兩個正脈沖中后一個正脈沖的上升沿，產生所述第二觸發脈沖信號。
[0038]作為又一個實施例，在本示例中，所述第二周期計數子單元包括:
[0039]第二次數累加器，用于在所述第二脈沖信號為低電平時，對所述采樣時鐘的數據變化次數進行累加，在所述第二脈沖信號由低電平轉換為高電平時，將累加結果作為第二計數值輸出，之后對累加結果清零復位；
[0040]第二時間獲取模塊，用于依據采樣時鐘的周期，將所述第二計數值轉換為所述第二時間間隔，將其作為所述第二周期值輸出。
[0041]作為一個舉例說明，在本發明中，所述示波器還包括:
[0042]用戶輸入接口，用于設置周期比較模式和至少一個周期閾值時間；
[0043]所述觸發控制單元還用于依據所設置的周期閾值時間和所選擇的周期比較模式生成所述預設閾值范圍。
[0044]作為又一個舉例說明，在本發明中，所述數據采樣單元用于分別對多個通道的被測信號進行數字采樣，獲得相應的多路采樣數據；所述數字比較單元用于分別對所述多路采樣數據進行電平比較處理，產生相應的多路比較處理結果，并從所述多路比較處理結果中選擇其中一路作為所述數據比較單元輸出的比較信號。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1是現有技術公開的一種用于數字示波器的數字觸發器的結構示意圖；
[0046]圖2是本發明一種具有周期觸發功能的示波器實施例的結構示意圖；
[0047]圖3 (a)是觸發控制單元的一個示例的結構示意圖；
[0048]圖3 (b)是觸發控制單元的另一個示例的結構示意圖；
[0049]圖3 (C)是觸發控制單元的又一個示例的結構示意圖；
[0050]圖4是上升沿觸發產生單元的一個舉例說明的結構示意圖；
[0051]圖5是本發明示波器實施例中的一種信號時序示意圖；
[0052]圖6是下降沿觸發產生單元的一個舉例說明的結構示意圖；
[0053]圖7是本發明示波器實施例中的另一種信號的時序示意圖。
【具體實施方式】
[0054]為了說明本發明的一種具有周期觸發功能的示波器，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0055]參照圖2，示出了本發明一種具有周期觸發功能的示波器實施例的結構示意圖，本實施例提出的示波器200，包括:
[0056]數據采樣單元201，其依據一個采樣時鐘f對被測信號a進行數字采樣，獲得采樣數據b ；
[0057]數字比較單元202，其對采樣數據b進行電平比較處理，產生比較信號c ；
[0058]觸發控制單元203，其利用采樣時鐘f，由比較信號c獲取被測信號a中的局部信號的周期值；并將所獲取的周期值與一預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生觸發信號d ；
[0059]采樣存儲單元204，其依據觸發信號d對采樣數據b進行存儲，產生用于波形顯示的波形顯示數據e。
[0060]本實施例所述的被測信號a由示波器200的通道輸入至數據采樣單元201中，數據米樣單兀201中包括一個模數轉換器ADC,其依據米樣時鐘f以一定的米樣率對被測信號a進行模擬到數字的轉換，實現數據采樣；之后，將得到的采樣數據b傳送至采樣存儲單元204中。一般的，在數據采樣單元201之前還會有一個模擬前端電路，用于實現對被測信號a的偏移調整、增益控制和帶寬限制等等一系列的功能，使被測信號a調理為合適的幅度范圍，以供數據采樣單元201的接收。模擬前端電路的具體實現可以采用多種設計方案，此處不在贅述。
[0061]作為一個舉例說明，在本發明實施例中，數據采樣單元201也可以分別對多個通道的多路被測信號a進行數字采樣，獲得相應的多路采樣數據b ;數字比較單元202分別對所述多路采樣數據b進行電平比較處理，產生相應的多路比較處理結果，并從所述多路比較處理結果中選擇其中一路作為數據比較單元201輸出的比較信號C。也就是說，對于具有多路通道的示波器200，數據采樣單元201可以包括多個ADC，分別對不同通道的被測信號進行采樣；相應的，數字比較單元202可以包括多個數字比較子單元，分別由多路采樣數據產生相應的多路比較結果，數字比較單元202還可以包括一個通道選擇器，用于選擇周期觸發的數據源，即觸發通道，選擇將與觸發通道對應的一路比較處理結果作為比較信號c輸入至觸發控制單元203中。
[0062]作為一個舉例說明，在本發明實施例中，數字比較單元202可以由粘滯比較器構成，粘滯比較器可以是Sbit比較精度，用戶可以設置比較電平及粘滯范圍，用以減少信號噪聲帶來的影響。比較電平和粘滯范圍組合后可以得到兩個物理比較電平，稱為上電平和下電平。如果粘滯比較器輸入的采樣數據b (Sbit)大于上電平，則粘滯比較器輸出邏輯“I”(Ibit);如果輸入的采樣數據b小于下電平，則粘滯比較器輸出邏輯“O”(lbit)，可以看出，比較信號C是由數據“I”和數據“O”構成的高低電平信號。結合圖5，可以看到正弦波形的被測信號a通過采樣和電平比較處理后，得到由數據“ I ”和數據“O”構成的具有高低電平的比較信號C，比較信號c由數據“O”到數據“I”跳變時，形成比較信號c的上升沿；比較信號c由數據“I”到數據“O”跳變時，形成比較信號c的下降沿。如圖5，在比較信號c中，X標示出上升沿的位置，y標示出下降沿的位置。
[0063]觸發控制單元203可由FPGA構成，其根據設置的觸發類型和觸發條件，對比較信號c執行觸發判斷、解碼等觸發邏輯處理，例如，執行脈寬計算、邊沿判決、或者各種協議解碼(如RS232、SP1、CAN解碼)等，當判斷滿足觸發條件時，產生觸發信號d，用于采樣存儲單元204對采樣數據b進行存儲。當用戶選擇的觸發類型為周期觸發時，觸發控制單元203將由比較信號c中所獲取的被測信號a中局部信號的周期值與一預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生觸發信號d。
[0064]被測信號a可以是周期性信號，也可以使非周期性信號。對于周期性信號，局部信號為被測信號a的一個周期的信號，其各段局部信號的周期值均相同。結合圖5，被測信號a為一周期性的正弦信號，該信號的局部信號可以是點《I到點《3之間的信號，該段局部信號的周期值即為點《I到點《3之間的時間；被測信號a中的局部信號也可以是點《2到點《4之間的信號，該段局部信號的周期值即為點《2到點w4之間的時間。對于非周期性信號，每一段局部信號的周期值可能相同，也可能不同，由于被測信號a中局部信號的周期值是由比較信號c中所獲取的，因此，比較信號c相鄰兩個上升沿的位置之間對應被測信號a的一段局部信號，或者比較信號c相鄰兩個下降沿的位置之間對應被測信號a的一段局部信號。結合圖7，被測信號a為一非周期性信號，在比較信號c中，X標示出上升沿的位置，y標示出下降沿的位置。與比較信號c相鄰兩個上升沿的位置之間對應，被測信號a的一段局部信號可以是點Zl到點z3之間的信號，該段局部信號的周期值即為點Zl到點z3之間的時間；被測信號a的另一段局部信號可以是點z3到點z5之間的信號，該段局部信號的周期值即為點z3到點z5之間的時間。與比較信號c相鄰兩個下降沿的位置之間對應，被測信號a的一段局部信號可以是點z2到點z4之間的信號，該段局部信號的周期值即為點z2到點z4之間的時間；被測信號a的另一段局部信號可以是點z4到點z6之間的信號，該段局部信號的周期值即為點z4到點z6之間的時間。
[0065]需要說明的是，被測信號a可能并不是嚴格平滑的波形信號，如圖7中，V所指示的波形區域，其具有一定的毛刺，該段毛刺可能也具有一定的周期性，但是被測信號a的局部信號的周期值并不是指該段毛刺的周期，被測信號a的局部信號與比較信號c的邊沿位置有關，由于比較信號c的邊沿位置是由進行電平比較處理時的比較電平決定，因此局部信號的周期值與用戶所設置的比較電平有關。在圖5和圖7中，以兩個比較電平，即上電平和下電平，為例進行說明。對于具有一個比較電平的電平比較處理過程，可相互參閱。數字比較單元202的電平比較處理為現有技術的內容，此處不再贅述。
[0066]參照圖2，觸發控制單元203依次獲取被測信號a每一段的局部信號，分別利用各段局部信號的周期值來進行觸發判斷。在本發明實施例中，可由比較信號c獲取被測信號a中的局部信號的周期值，進而與預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生觸發信號山也即，在該周期值滿足一定條件時實現周期觸發，由于周期值是從數字化的比較信號c中獲取的，因此，本發明是利用了數字的方式，實現了周期觸發。
[0067]作為一個舉例說明，在本發明實施例中，所述示波器200還可以包括用戶輸入接口，其設置周期比較模式和至少一個周期閾值時間，一般的，最多設置兩個周期閾值時間；所述周期比較模式為:大于一個周期閾值時間、小于一個周期閾值時間、小于一個周期閾值時間或大于另一個周期閾值時間、或者大于一個周期閾值時間且小于另一個周期閾值時間；則觸發控制單元203依據所設置的周期閾值時間和用戶所選擇的周期比較模式生成所述預設閾值范圍，可以看出，用戶所設置的一個或者兩個周期閾值時間，可以為預設閾值范圍的端點值。可以理解的是，前面所述的觸發通道、觸發類型、比較電平和粘滯范圍，也是由該用戶輸入接口設置的。
[0068]作為一個舉例說明，在本發明實施例中，觸發控制單元203可以依據采樣時鐘f，獲取比較信號c中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為所獲取的被測信號a中的局部信號的第一周期值；并將所獲取的第一周期值與預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生觸發信號d。在本舉例說明中，比較信號c中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔對應被測信號a中的局部信號的一個周期值，即第一周期值，僅利用相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔進行觸發判斷，當第一時間間隔處于所述預設閾值范圍時，則判斷滿足周期觸發條件，產生觸發信號d。
[0069]在上述舉例說明中，可以利用比較信號c中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為被測信號a的局部信號的周期值實現周期觸發，由于僅利用比較信號c的上升沿進行觸發判別，因此實現方法簡單。
[0070]作為另一個舉例說明，在本發明實施例中，觸發控制單元203可以依據采樣時鐘f，獲取比較信號c中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，將其作為所獲取的被測信號a中的局部信號的第二周期值；并將所獲取的第二周期值與預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生觸發信號d。在本舉例說明中，比較信號c中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔代表了被測信號a中的局部信號的一個周期值，即第二周期值，僅利用相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔進行觸發判斷，當第二時間間隔處于所述預設閾值范圍時，則判斷滿足周期觸發條件，產生觸發信號d。
[0071]在上述舉例說明中，可以利用比較信號c中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，將其作為被測信號a的局部信號的周期值實現周期觸發，由于僅利用比較信號c的下降沿進行觸發判別，因此實現方法簡單。
[0072]作為又一個舉例說明，在本發明實施例中，觸發控制單元203依據采樣時鐘f，獲取比較信號c中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為所獲取的被測信號a中的局部信號的第一周期值；同時，還依據采樣時鐘f，獲取比較信號c中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，將其作為所獲取的被測信號a中的局部信號的第二周期值；并將所獲取的第一周期值和第二周期值分別與預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生所述觸發信號d。在本舉例說明中，第一時間間隔和第二時間間隔均可以代表被測信號a中的局部信號的周期值，利用上述兩個時間間隔進行觸發判斷。
[0073]在上述舉例說明中，可以將第一時間間隔和第二時間間隔均作為表被測信號a中的局部信號的周期值，既可以利用第一時間間隔實現周期觸發，又可以利用第二時間間隔實現周期觸發，觸發方式靈活多樣。
[0074]作為一個示例，在上述舉例說明中，如圖3 (a)所示，觸發控制單元203可以包括:
[0075]上升沿觸發產生單元301，其依據采樣時鐘f獲取比較信號c中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為所獲取的被測信號a中的局部信號的第一周期值；并將第一周期值與預設閾值范圍進行比較，在第一周期值處于所述預設閾值范圍時，產生一個第一觸發脈沖信號i ;
[0076]下降沿觸發產生單元302，其依據采樣時鐘f獲取比較信號c中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，將其作為所獲取的被測信號a中的局部信號的第二周期值；并將第二周期值與預設閾值范圍進行比較，在第二周期值處于所述預設閾值范圍時，產生一個第二觸發脈沖信號j ;
[0077]第一觸發信號產生單元303，其選擇第一觸發脈沖信號i和第二觸發脈沖信號j中的一個，作為觸發信號d輸出。
[0078]周期值可以是比較信號c中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，如圖5中tl所表示的時間長度，也可以是比較信號c中相鄰兩個下降沿之間的的第二時間間隔，如圖5中t2所表示的時間長度，因此在實現信號周期觸發時，需要兩套同樣的觸發機制，一套按照上升沿計算周期值，另一套按照下降沿計算周期值。在本示例中，用戶可以通過用戶輸入接口選擇按照相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔、還是按照相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔進行觸發判斷，第一觸發信號產生單元303相當于一個選擇開關，當用戶選擇按照相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔進行觸發判斷時，第一觸發信號產生單元303選擇第一觸發脈沖信號i作為觸發信號d ;當用戶選擇按照相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔進行觸發判斷時，第一觸發信號產生單元303選擇第二觸發脈沖信號j作為觸發信號d。
[0079]作為另一個示例，在上述舉例說明中，如圖3 (b)所示，觸發控制單元203可以包括:
[0080]上升沿觸發產生單元301，其依據采樣時鐘f獲取比較信號c中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為所獲取的被測信號a中的局部信號的第一周期值；并將第一周期值與預設閾值范圍進行比較，在第一周期值處于所述預設閾值范圍時，產生一個第一觸發脈沖信號i;
[0081]下降沿觸發產生單元302，其依據采樣時鐘f獲取比較信號c中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，將其作為所獲取的被測信號a中的局部信號的第二周期值；并將第二周期值與預設閾值范圍進行比較，在第二周期值處于所述預設閾值范圍時，產生一個第二觸發脈沖信號j ;
[0082]第二觸發信號產生單元304，其對第一觸發脈沖信號i和第二觸發脈沖信號j進行邏輯或處理，將邏輯或處理的結果作為觸發信號d輸出。
[0083]結合圖5，在本示例中，對第一觸發脈沖信號i和第二觸發脈沖信號j進行邏輯或處理，邏輯或處理的結果s為在時間順序上、既包括第一觸發脈沖信號1、又包括第二觸發脈沖信號j的信號，將邏輯或處理的結果S作為觸發信號d，那么可保證對比較信號C進行完整的判斷，既可以按照相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔進行觸發判斷，產生包括第一觸發脈沖信號i的觸發信號，同時，又可以按照相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔進行觸發判斷，產生包括第二觸發脈沖信號j的觸發信號。
[0084]作為又一個示例，在上述舉例說明中，如圖3 (C)所示，觸發控制單元203可以包括:上升沿觸發產生單元301、下降沿觸發產生單元302、第一觸發信號產生單元303和第二觸發信號產生單元304。在本示例中，觸發控制單元203既可以利用第一觸發信號產生單元303，選擇第一觸發脈沖信號i和第二觸發脈沖信號j中的一個，作為觸發信號d輸出；又可以利用第二觸發信號產生單元304，對第一觸發脈沖信號i和第二觸發脈沖信號j進行邏輯或處理，將邏輯或處理的結果作為觸發信號d輸出。可以理解的是，第一觸發信號產生單元303和第二觸發信號產生單元304在同一時刻只能有一個進行工作。
[0085]作為一個變型，在上述三個示例中，下降沿觸發產生單元302可以先對比較信號c進行反相處理，得到一個反相比較信號g ;之后再依據采樣時鐘f獲取反相比較信號g中相鄰兩個上升沿之間的時間間隔，得到比較信號c中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔。也就是說，在按照比較信號c中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔進行觸發時，可以對比較信號進行反相，此時，與上升沿觸發產生單元301的原理類似，通過計算相鄰兩個上升沿之間的時間間隔來獲取被測信號a中的局部信號的周期值。
[0086]作為又一個變型，在上述三個示例中，如圖4所示，上升沿觸發產生單元301包括:
[0087]第一周期處理子單元401，其接收比較信號C，并在比較信號c的上升沿產生一個脈寬為采樣時鐘周期的正脈沖，得到一個包含至少兩個正脈沖的第一脈沖信號k ；
[0088]第一周期計數子單元402，其依據采樣時鐘f計算第一脈沖信號k中相鄰兩個正脈沖的時間間隔，獲得第一時間間隔，將其作為第一周期值tl輸出；
[0089]第一周期比較子單元403，其將第一周期值tl與預設閾值范圍進行比較，當第一周期值tl處于預設閾值范圍時，在所述相鄰兩個正脈沖中后一個正脈沖的上升沿，產生第一觸發脈沖信號i。
[0090]下面結合圖5，對上升沿觸發產生單元301的工作過程進行具體說明。從圖5中可以看出，第一周期處理子單元401在比較信號c的每個上升沿位置處產生脈寬為采樣時鐘周期的正脈沖Pl和正脈沖P2，得到包含正脈沖pi和正脈沖p2的第一脈沖信號k。需要說明的是，比較信號C可能具有多個上升沿，相應的，第一脈沖信號k具有多個正脈沖，此處僅以兩個正脈沖作為示意。第一周期計數子單元402依據采樣時鐘f計算第一脈沖信號k中相鄰兩個正脈沖Pl和p2之間的時間間隔。
[0091]作為一個實例，在上述變型中，如圖4所示，第一周期計數子單元402包括:
[0092]第一次數累加器404，其依據觸發控制單元203產生的一個恒為高電平的使能信號U，在第一脈沖信號k為低電平時，對采樣時鐘f的數據變化次數進行累加，在第一脈沖信號k由低電平轉換為高電平時，將累加結果作為第一計數值m輸出，之后對累加結果清零復位；
[0093]第一時間獲取模塊405，其依據采樣時鐘f的周期，將第一計數值m轉換為第一時間間隔，將其作為第一周期值tl輸出。
[0094]結合圖5，第一次數累加器404在第一脈沖信號k為低電平時，對采樣時鐘f的數據變化次數進行累加，截止到第一脈沖信號k的高電平，采樣時鐘f的數據變化次數為9，則輸出第一計數值m為9。假設本實例中，采樣時鐘f的周期為1ns，則第一時間獲取模塊405將采樣時鐘f的周期乘以第一計數值m，即可得到第一脈沖信號k低電平的持續時間，為9ns。從圖5中可以看出，按照正脈沖pi和正脈沖p2的上升沿，準確計算二者的時間間隔，應該是第一脈沖信號k低電平的持續時間加上一個正脈沖的脈寬，因此，轉換的得到第一時間間隔應該為:第一計數值m*采樣時鐘f的周期+正脈沖P的脈寬，為10ns。將該值作為第一周期值tl，與預設閾值范圍進行比較，在本示例中，第一周期值tl處于預設閾值范圍，則在相鄰兩個正脈沖Pl和P2中的后一個正脈沖p2的上升沿產生第一觸發脈沖信號i。在本舉例說明中，采樣時鐘f與比較信號C、第一脈沖信號k、第一觸發脈沖信號i同步。
[0095]需要說明的是，第一周期計數子單元402可以僅將第一脈沖信號k中低電平的持續時間，作為相鄰兩個正脈沖的時間間隔，也即為第一周期值tl ;則第一周期比較子單元403先將預設閾值范圍減去一個采樣時鐘f的周期，然后將第一周期值tl與減去采樣時鐘f周期的預設閾值范圍進行比較，同樣可以根據比較結果產生第一觸發脈沖信號i。
[0096]作為另一個變型，在上述三個示例中，如圖6所示，下降沿觸發產生單元302包括:
[0097]反相處理子單元604，其對比較信號c進行反相處理，得到反相比較信號g ；
[0098]第二周期處理子單元601，其在反相比較信號g的上升沿產生一個脈寬為采樣時鐘周期的正脈沖，得到一個包含至少兩個正脈沖的第二脈沖信號r ；
[0099]第二周期計數子單元602，其依據采樣時鐘f計算第二脈沖信號r中相鄰兩個正脈沖的時間間隔，獲得第二時間間隔，將其作為第二周期值t2輸出；
[0100]第二周期比較子單元603，其將第二周期值t2與預設閾值范圍進行比較，當第二周期值t2處于預設閾值范圍時，在所述相鄰兩個正脈沖中后一個正脈沖的上升沿，產生第二觸發脈沖信號j。
[0101]下面結合圖5，對下降沿觸發產生單元302的工作過程進行具體說明。從圖5中可以看出，反相處理子單元604得到的反相比較信號g的高低電平與比較信號c相反，第二周期處理子單元601在反相比較信號g的每個上升沿位置處產生脈寬為采樣時鐘周期的正脈沖ql和正脈沖q2，得到包含正脈沖ql和正脈沖q2的第二脈沖信號r。同樣，第二脈沖信號r可以具有多個正脈沖，此處僅以兩個正脈沖作為示意。第二周期計數子單元602依據采樣時鐘f計算第二脈沖信號r中相鄰兩個正脈沖ql和q2之間的時間間隔。
[0102]作為一個實例，在上述變型中，如圖6所示，第二周期計數子單元602包括:
[0103]第二次數累加器605，其依據一個恒為高電平的使能信號U，在第二脈沖信號r為低電平時，對采樣時鐘f的數據變化次數進行累加，在第二脈沖信號r由低電平轉換為高電平時，將累加結果作為第二計數值η輸出，之后對累加結果清零復位；
[0104]第二時間獲取模塊606，其依據采樣時鐘f的周期，將第二計數值η轉換為第二時間間隔，將其作為第二周期值t2輸出。
[0105]結合圖5，正脈沖ql和q2之間的時間間隔，與正脈沖pi和p2之間的時間間隔的計算方法類似，此處不再贅述，可參照第一脈沖信號k中相鄰兩個正脈沖的時間間隔的計算方法。之后，將正脈沖ql和q2之間的時間間隔作為第二周期值t2，與預設閾值范圍進行比較，在本示例中，第二周期值t2處于預設閾值范圍，則在相鄰兩個正脈沖ql和q2中的后一個正脈沖q2的上升沿產生第二觸發脈沖信號j。需要說明的是，與第一周期計數子單元402類似，第二周期計數子單元602可以僅將第二脈沖信號r中低電平的持續時間，作為相鄰兩個正脈沖的時間間隔，也即為第二周期值t2;則第二周期比較子單元603先將預設閾值范圍減去一個采樣時鐘f的周期，然后將第二周期值t2與減去采樣時鐘f周期的預設閾值范圍進行比較，同樣可以根據比較結果產生第二觸發脈沖信號j。在本舉例說明中，采樣時鐘f與比較信號C、反相比較信號g、第二脈沖信號r、第一觸發脈沖信號j同步。
[0106]可以理解的是，反相比較信號g中相鄰兩個上升沿之間的時間間隔與比較信號c中相鄰兩個上升沿之間的時間間隔的計算方法類似。上升沿觸發產生單元301的工作過程與下降沿觸發產生單元302的工作過程可相互參照，其各個單元、模塊的搭建原理類似，不同的是，第二周期值t2的計算步驟比第一周期值tl的計算步驟多了一個反相過程。
[0107]結合圖3 (a)、圖3 (C)與圖5，當用戶設置周期觸發的周期邊沿為:上升沿到上升沿，即將比較信號c中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，作為被測信號a中的局部信號的周期值進行周期觸發時，第一觸發信號產生單元303可以選擇將上升沿觸發產生單元301產生的第一觸發脈沖信號i，將其作為觸發信號d輸出。
[0108]當用戶設置周期觸發的周期邊沿為:下降沿到下降沿，即將比較信號c中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，作為被測信號a中的局部信號的周期值進行周期觸發時，第一觸發信號產生單元303可以選擇將下降沿觸發產生單元302產生的第二觸發脈沖信號j，將其作為觸發信號d輸出。
[0109]結合圖3 (b)、圖3 (C)與圖5，當用戶設置周期觸發的周期邊沿為:上升沿到上升沿，或者下降沿到下降沿，即，既可以將比較信號c中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，作為被測信號a中的局部信號的周期值進行周期觸發；又可以將比較信號c中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，作為被測信號a中的局部信號的周期值進行周期觸發，此時，第二觸發信號產生單元304將上升沿觸發產生單元301產生的第一觸發脈沖信號i與下降沿觸發產生單元302產生的第一觸發脈沖信號i進行邏輯或處理，得到邏輯或處理的結果S，將其作為觸發信號d輸出。
[0110]需要說明的是，觸發控制單元203產生觸發信號后，采樣存儲單元204依據觸發信號d對采樣數據b進行存儲，產生用于波形顯示的波形顯示數據e。并不是說，每產生一個觸發信號d，采樣存儲單元204就響應于該觸發信號d對采樣數據b進行存儲。這是因為，采樣存儲單元204首先對采樣數據進行預采樣存儲，在預采樣存儲的這段時間內，采樣存儲單元204是不響應觸發信號d的。在預采樣存儲結束后，觸發控制單元203會產生一觸發使能信號，此后，采樣存儲單元204才響應于觸發信號d，對采樣數據b開始進行延遲采樣存儲。而在后續延遲采樣存儲的這段時間內，如果有觸發信號d產生，采樣存儲單元204對該觸發信號d也是不作響應的。另外，延遲采樣存儲完成，到下一次的預采樣存儲之間會有一個死區時間，在死區時間內，采樣存儲單元204對觸發信號d也不作響應。
[0111]結合圖5，邏輯或處理的結果s為在時間順序上，既包含第一觸發脈沖信號1、又包含第二觸發脈沖信號j的信號，如果觸發控制單元203產生一觸發使能信號后，采樣存儲單元204接收到包含第一觸發脈沖信號i的觸發信號d，則響應于觸發信號d對采樣數據b進行延遲采樣存儲，即相當于按照相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔進行周期觸發；如果在后續延遲采樣存儲的這段時間內、或者在延遲采樣存儲完成后的死區時間內，采樣存儲單元204接收到隨后產生的包含第二觸發脈沖信號j的觸發信號d，則不響應于觸發信號d ;如果在下一次預采樣存儲完成、觸發控制單元203產生一觸發使能信號后，采樣存儲單元204接收到包含第二觸發脈沖信號j的觸發信號d，則響應于觸發信號d對采樣數據b進行延遲采樣存儲，即相當于按照相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔實現了周期觸發。
[0112]采樣存儲單元204按照觸發信號d進行采樣存儲的過程屬于現有技術的內容，本實施例僅作簡略說明，此處不再贅述。
[0113]需要說明的是，由比較信號c獲取被測信號a中的局部信號的周期值時，根據比較信號c中由高低電平形成的脈沖串，要兩兩測量，按照時間順序依次獲取相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔、相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔中的至少一個，并根據依次獲取的時間與所述預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生觸發新號d。
[0114]可以理解的是，本發明實施例所述的示波器200還可以用于頻率觸發。作為一個舉例說明，在本發明實施例中，所述用戶輸入接口還用于設置頻率比較模式和至少一個頻率閾值；所述頻率比較模式為:大于一個頻率閾值、小于一個頻率閾值、小于一個頻率閾值或大于另一個頻率閾值、或者大于一個頻率閾值且小于另一個頻率閾值；則觸發控制單元203依據所設置的頻率閾值和用戶所選擇的頻率比較模式生成所述預設閾值范圍，可以看出，用戶所設置的一個或者兩個頻率閾值，為預設閾值范圍的端點值。觸發控制單元203由比較信號c獲取被測信號a中的局部信號的周期值之后，將該周期值轉換為頻率值；并將所述頻率值與所述預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生觸發信號d，從而實現頻率觸發。頻率觸發的原理與周期觸發類似，只是多了一個由周期值獲得頻率值的過程，此處不再贅述。
[0115]以上對本發明所提供的一種具有周期觸發功能的示波器，進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發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明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種具有周期觸發功能的示波器，包括: 數據采樣單元，用于依據一個采樣時鐘對被測信號進行數字采樣，獲得采樣數據； 數字比較單元，用于對所述采樣數據進行電平比較處理，產生比較信號； 觸發控制單元，用于依據所述比較信號，產生觸發信號； 采樣存儲單元，用于依據所述觸發信號對所述采樣數據進行存儲，產生用于波形顯示的波形顯示數據； 其特征在于， 所述觸發控制單元，用于利用所述采樣時鐘，由所述比較信號獲取所述被測信號中的局部信號的周期值；并將所獲取的周期值與一預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生所述觸發信號。
2.如權利要求1所述的示波器，其特征在于， 所述觸發控制單元用于依據所述采樣時鐘，獲取所述比較信號中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第一周期值；并將所獲取的第一周期值與所述預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生所述觸發信號。
3.如權利要求1所述的示波器，其特征在于， 所述觸發控制單元用于依據所述采樣時鐘，獲取所述比較信號中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第一周期值；依據所述采樣時鐘，獲取所述比較信號中 相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第二周期值； 并將所獲取的第一周期值和第二周期值分別與所述預設閾值范圍進行比較，根據比較結果產生所述觸發信號。
4.如權利要求3所述的示波器，其特征在于，所述觸發控制單元包括: 上升沿觸發產生單元，用于依據所述采樣時鐘獲取所述比較信號中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第一周期值；并將所述第一周期值與預設閾值范圍進行比較，在所述第一周期值處于所述預設閾值范圍時，產生一個第一觸發脈沖信號； 下降沿觸發產生單元，用于依據所述采樣時鐘獲取所述比較信號中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第二周期值；并將所述第二周期值與預設閾值范圍進行比較，在所述第二周期值處于所述預設閾值范圍時，產生一個第二觸發脈沖信號； 第一觸發信號產生單元，用于選擇所述第一觸發脈沖信號和所述第二觸發脈沖信號中的一個，作為觸發信號輸出。
5.如權利要求3所述的示波器，其特征在于，所述觸發控制單元包括: 上升沿觸發產生單元，用于依據所述采樣時鐘獲取所述比較信號中相鄰兩個上升沿之間的第一時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第一周期值；并將所述第一周期值與預設閾值范圍進行比較，在所述第一周期值處于所述預設閾值范圍時，產生一個第一觸發脈沖信號； 下降沿觸發產生單元，用于依據所述采樣時鐘獲取所述比較信號中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔，將其作為所獲取的被測信號中的局部信號的第二周期值；并將所述第二周期值與預設閾值范圍進行比較，在所述第二周期值處于所述預設閾值范圍時，產生一個第二觸發脈沖信號； 第二觸發信號產生單元，用于對所述第一觸發脈沖信號和所述第二觸發脈沖信號進行邏輯或處理，將邏輯或處理的結果作為觸發信號輸出。
6.如權利要求4或5所述的示波器，其特征在于， 所述下降沿觸發產生單元對所述比較信號進行反相處理，得到一個反相比較信號；并依據所述采樣時鐘獲取所述反相比較信號中相鄰兩個上升沿之間的時間間隔，得到所述比較信號中相鄰兩個下降沿之間的第二時間間隔。
7.如權利要求4或5所述的示波器，其特征在于，所述上升沿觸發產生單元包括: 第一周期處理子單元，用于在所述比較信號的上升沿產生一個脈寬為采樣時鐘周期的正脈沖，得到一個包含至少兩個正脈沖的第一脈沖信號； 第一周期計數子單元，用于依據所述采樣時鐘計算所述第一脈沖信號中相鄰兩個正脈沖的時間間隔，獲得所述第一時間間隔，將其作為所述第一周期值輸出； 第一周期比較子單元，用于將所述第一周期值與預設閾值范圍進行比較，當所述第一周期值處于預設閾值范圍時，在所述相鄰兩個正脈沖中后一個正脈沖的上升沿，產生所述第一觸發脈沖信號。
8.如權利要求7所述的示波器，其特征在于，所述第一周期計數子單元包括: 第一次數累加器，用于在所述第一脈沖信號為低電平時，對所述采樣時鐘的數據變化次數進行累加，在所述第一脈沖信號由低電平轉換為高電平時，將累加結果作為第一計數值輸出，之后對累加結果清零復位； 第一時間獲取模塊，用于依據采樣時鐘的周期，將所述第一計數值轉換為所述第一時間間隔，將其作為所述第一周期值輸`出。
9.如權利要求6所述的示波器，其特征在于，所述下降沿觸發產生單元包括: 反相處理子單元，用于對所述比較信號進行反相處理，得到所述反相比較信號； 第二周期處理子單元，用于在所述反相比較信號的上升沿產生一個脈寬為采樣時鐘周期的正脈沖，得到一個包含至少兩個正脈沖的第二脈沖信號； 第二周期計數子單元，用于依據所述采樣時鐘計算所述第二脈沖信號中相鄰兩個正脈沖的時間間隔，獲得所述第二時間間隔，將其作為所述第二周期值輸出； 第二周期比較子單元，用于將所述第二周期值與預設閾值范圍進行比較，當所述第二周期值處于預設閾值范圍時，在所述相鄰兩個正脈沖中后一個正脈沖的上升沿，產生所述第二觸發脈沖信號。
10.如權利要求9所述的示波器，其特征在于，所述第二周期計數子單元包括: 第二次數累加器，用于在所述第二脈沖信號為低電平時，對所述采樣時鐘的數據變化次數進行累加，在所述第二脈沖信號由低電平轉換為高電平時，將累加結果作為第二計數值輸出，之后對累加結果清零復位； 第二時間獲取模塊，用于依據采樣時鐘的周期，將所述第二計數值轉換為所述第二時間間隔，將其作為所述第二周期值輸出。
11.如權利要求1所述的示波器，其特征在于，還包括: 用戶輸入接口，用于設置周期比較模式和至少一個周期閾值時間；所述觸發控制單元還用于依據所設置的周期閾值時間和所選擇的周期比較模式生成所述預設閾值范圍。
12.如權利要求1所述的示波器，其特征在于， 所述數據采樣單元用于分別對多個通道的被測信號進行數字采樣，獲得相應的多路采樣數據； 所述數字比較單元用于分別對所述多路采樣數據進行電平比較處理，產生相應的多路比較處理結果， 并從所述多路比較處理結果中選擇其中一路作為所述數據比較單元輸出的比較信號。
【文檔編號】G01R13/00GK103675380SQ201210362469
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月25日 優先權日:2012年9月25日
【發明者】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