[发明专利]一种基于FPGA实现的触发电平自动校准方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA实现的触发电平自动校准方法，属于校准技术领域，本发明方法通过电压比较电路将输入的正弦波信号整形处理成方波信号，然后在FPGA中进行方波信号正脉宽和负脉宽计数，并进行计数判别处理，以及DAC触发比较电路比较电平的判别调节，最终确定适合要求的触发电平值，通过上位机CPU进行保存及再使用。本发明方法提高了测试的速度和准确性，避免了人为观测方式的观测误差和操作偏差，对于已封装好的产品，有效克服了人为观测方法不能进行再调试、再修正的缺陷，解决了因使用环境差异、产品老化退化、注入信号差异等引起触发基准电平偏差而再校准的问题。

技术领域

本发明属于校准技术，具体涉及一种基于FPGA实现的触发电平自动校准方法。

背景技术

信号触发功能是数据采集领域的一个重要功能，其在信号采集的精准定位、信号数据的准确分析、信号波形的稳定显示等方面扮演重要角色。而触发信号的灵敏实现中，电压比较电路是其主要功能环节，电压比较器的稳定性、灵敏性直接关系到整形后触发信号质量的好坏。因通常的输入信号大多为正弦信号，其信号上升沿、下降沿较为平缓，不利于FPGA等数字信号处理器件进行信号的识别判别，所以，输入信号需先经电压比较电路进行触发信号的方波整形处理，然后再输送到FPGA或其他处理单元进行触发信号的识别处理。方波信号具备快速的信号上升和滚降特性，FPGA等处理器件能够灵敏的识别处理。图1为电压比较器在触发应用中的工作原理。

如图1所示，正弦波输入信号在经与直流比较电压信号在电压比较器中比较处理后，输出方波整形信号，对于输入信号中大于直流比较电压的信号段，经电压比较器输出后输出为高电平，对于输入信号中小于等于直流比较电压的信号段，经电压比较器输出后输出为低电平。当直流比较电压在输入信号幅值范围内时，输出一个正脉宽和负脉宽占比一定的方波信号；当直流比较电压低于输入信号幅值最小值时，比较输出只有高电平；当直流比较电压高于输入信号幅值最大值时，比较输出只有低电平。

在正常信号触发的使用应用中，系统初始化状态下一般要默认为触发电平在输入信号幅值的中心位置处，也即电压比较器输出为正脉宽和负脉宽接近相等的方波信号，所以对于比较电压，在初始化时是一个固定值。而在通常的设计实现过程中，我们通过数模转换器DAC来实现直流比较电压的设置，DAC通过FPGA等可编程逻辑器件进行电压数字编码的设置，输出一定幅值的直流信号，所以对于初始直流比较电压而言，需要在FPGA中预置一个初始电压数字编码，以完成直流电压的初始化生成。在通过电压比较器进行触发信号的产生、调试过程中，如图2所示，其一般的确定方法为：通过信号源产生想要的输入波形信号，在电压比较器的输出端，在测试探点处通过示波器进行触发信号的观测，通过FPGA进行DAC直流电压设置的控制，改变DAC直流设置，产生不同的直流电压，观测示波器触发信号改变的情况，不断的调节DAC设置从而确定相对输入信号的触发电平中心位置值。

触发电平的以上测试确定方法虽然能够满足大部分的使用应用情况，但却存在以下缺点，通过人为观测的方式确定触发电平，存在人为因素观测误差，且可能不同的人有不同的略小差别结果，存在人为操作偏差，无法避免。对于已经调试好的电路在产品中封装好后，无法再次进行调试，当由于产品的使用存在电路老化等产生比较电路电压偏差时，无法直接进行人为再测试、再修正。对于不同的工作环境，可能存在电源电压偏差问题，无法直接进行测试修正。对于输入信号中存在直流分量的情况，封装产品也无法直接进行人为测试修改。也即，对于产品一旦封装好，触发部分触发电平的修正修改将不再能够通过以上测试方法进行，如存在以上误差情况，将不能得到及时的改进处理，有可能致使触发工作存在一定的偏差或发生错误。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于FPGA实现的触发电平自动校准方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于FPGA实现的触发电平自动校准方法，包括如下步骤：