[发明专利]具有精细触发功能的数字示波器

说明书

技术领域

本发明涉及电变量测试领域，尤其涉及数字示波器领域。

背景技术

数字示波器是一种常用的测量装置，与模拟示波器不同，数字示波器通过模数转换器把被测量转换为数字信息。它捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止。随后，数字示波器重构波形。数字示波器的最大优点之一是它能够存储波形，随后再做观察。数字示波器分为数字存储示波器、数字荧光示波器和采样示波器。

采样在数字示波器中是非常重要的，采样是为了方便存储、处理或显示，把部分输入信号转变为许多离散电信号的过程。采样与抓拍类似，每一个瞬间图像代表波形上某一时刻的特定点，这些瞬间图像按照时间顺序排列起来，就能够重构输入信号。现在的数字示波器采用两种基本的采样方式：实时采样和等效采样。对于频率范围在示波器最大采样频率一半以下的信号，实时采样是理想的方式，此时，通过一次“扫描”波形，示波器就能获得足够多的点，重构精确的图像。当信号频率超过示波器采样频率的一半时，等效采样可以精确捕获这些信号。为构建重复信号的图像，在每一个重复期内，等效采样只采集少量的信息，波形逐渐累积而成，等效采样通过如此多次采样，把在信号的不同周期中采样得到的数据进行重组，从而重建原始的信号波形。

示波器的触发功能可以在信号的正确点处同步水平扫描，这对表现清晰的信号特性非常重要。触发使重复波形能够在示波器屏幕上稳定显示，实现方法是不断地显示输入信号的相同部分。

因为触发系统和采样系统完全是异步的系统，所以如果不对触发进行专门处理，那么在小时基下就会发现波形在2个采样周期内跳动。为了消除这个情况，就必须获得触发时刻和采样时刻之间的时间间隔T。通常有两种方法来获得这个时间间隔T，一种是间接法，一种是直接法。直接法有两种基本途径，一中是用高速的时钟对时间间隔T进行测量，二是通过高精度和高稳定的延迟线完成对时间间隔T的测量。间接法的基本思路是将时间间隔T进行放大，放大的方法通常是将这个很短的时间间隔T先转换为一个窄脉冲形式，通过窄脉冲放大电路将这个窄脉冲进行放大，计算放大后的脉冲宽度，根据放大倍数，就可以推出原有窄脉冲的宽度，从而得到这个时间间隔T。获得了时间间隔T之后，就可以调整波形位置，将抖动限制在测量精度上，测量精度越高抖动范围越小。

现有技术虽然都可以获得时间间隔T，但是都有不足之处，使用直接法需要高精度的测量时钟或延迟线，这部分的高速电路需要额外的电路板面积和费用。使用间接法需要对时间间隔T进行放大，也就是测量时间必然也要增大，从而增大了死区时间。且触发抖动至少是2倍测量精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，避免使用直接法中高速时钟和高精度及高稳定的延迟线，也避免使用间接法导致增大死区时间，提供一种能够明显降低抖动的具有精细触发功能的数字示波器。

所述具有精细触发功能的数字示波器，包括一个采样存储模块，用于保存多个采样点数据、一个内插器，用于读取所述采样存储模块保存的采样点数据，并通过在所述采样点数据之间插入内插数据，产生显示数据、一个显示模块，用于依据所述显示数据显示波形，还包括：一个计数器，用于对两个所述采样点数据之间插入的内插数据进行计数，一个粘滞比较器，用于将所述采样点数据之间插入的内插数据与一个触发电平信号进行比较，并依据比较结果产生一个触发信号，一个精细触发控制模块，用于依据所述触发信号和产生该触发信号时，所述计数器的计数结果，产生一个精确触发信号，一个中央控制单元，用于依据所述精确触发信号，控制所述的显示模块以波形方式显示所述显示数据。

所述内插器在读取到一个采样点数据时，所述计数器开始计数。

所述内插器在读取到一个采样点数据时产生一个标志位信号，所述计数器依据所述标志位信号开始计数。

所述精确触发信号是产生所述触发信号时，所述计数器的计数结果。

所述内插器依照正弦函数规律在所述采样点数据之间插入内插数据。

所述中央控制单元用于依据所述精确触发信号，从所述显示数据中选取一段数据作为新的显示数据，并控制所述的显示模块以波形方式显示所述新的显示数据。

所述中央控制单元依据所述计数器的计数结果，将所述显示数据舍去与计数结果相同数量的显示数据后，控制所述显示模块以波形方式显示剩余的显示数据。

所述精细触发控制单元采用FPGA器件构成。

本发明至少具有如下有益效果：