一种具有周期触发功能的示波器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有周期触发功能的示波器，包括：数据采样单元，用于依据采样时钟对被测信号进行数字采样，获得采样数据；数字比较单元，用于对采样数据进行电平比较处理，产生比较信号；采样存储单元，用于依据触发信号对采样数据进行存储，产生波形显示数据；触发控制单元，用于利用采样时钟，由比较信号获取被测信号中局部信号的周期值；并将周期值与预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生触发信号。本发明可由比较信号获取被测信号中局部信号的周期值，在该周期值满足一定条件时实现周期触发，由于周期值是从数字化的比较信号中获取的，因此，本发明是利用了数字的方式，实现了周期触发。
【专利说明】一种具有周期触发功能的示波器
【技术领域】
[0001]本发明涉及测试测量【技术领域】，特别是涉及一种具有周期触发功能的示波器。
【背景技术】
[0002]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, DS0),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。
[0003]触发是示波器的核心功能之一，所谓触发，是指按照需求设置一定的触发条件。当被测信号中的波形满足该触发条件时，示波器即时捕获该波形及其相应的部分，并显示在屏幕上。目前的数字示波器已经出现了数字触发，即，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。
[0004]例如，中国专利CN 200710089788.8“改进型数字触发器”，公开了一种数字触发器100，该数字触发器100可用于数字示波器。参照图1，数字触发器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 ;数字比较单元102将采样数据b与比较电平进行比较，得到比较信号c ;触发控制单元103根据用户设置的触发类型对比较信号c进行逻辑处理，在识别到触发事件时产生触发信号d ;进一步，数字示波器的采样存储单元可以依据触发信号d对采样数据b进行存储，产生波形显示数据，以供波形显示单元进行波形显示。
[0005]一般的，触发控制单元103可用于实现多种触发类型的逻辑处理，触发类型可以是边沿触发、脉宽触发、斜率触发等等。如果是边沿触发，则在比较信号的上升沿和/或下降沿产生一触发信号；如果是脉宽触发，则在比较信号的正脉宽或负脉宽处于预设脉宽范围内时产生一触发信号；如果是斜率触发，则在比较信号的正斜率时间或负斜率时间满足预设时间范围时产生一触发信号。现有的触发类型有多种，此处不再赘述，但是，现有的触发方式中，均没有根据被测信号的周期，来实现触发的技术。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种具有周期触发功能的示波器，能够依据被测信号的周期，来实现触发。
[0007]为了解决上述问题，本发明公开了一种具有周期触发功能的示波器，包括:
[0008]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；
[0009]数字比较单元，用于对所述采样数据进行电平比较处理，产生比较信号；[0010]触发控制单元，用于依据所述比较信号，产生触发信号；
[0011]采样存储单元，用于依据所述触发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；
[0012]所述触发控制单元，用于利用所述采样时钟，由所述比较信号获取所述被测信号中的局部信号的周期值；并将所获取的周期值与一预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生所述触发信号。
[0013]本发明可由所述比较信号获取所述被测信号中的局部信号的周期值，进而与预设阈值范围进行比较，产生所述触发信号，也即，在该周期值满足一定条件时实现周期触发，由于周期值是从数字化的比较信号中获取的，因此，本发明是利用了数字的方式，实现了周期触发。
[0014]作为一个举例说明，在本发明中，所述触发控制单元用于依据所述采样时钟，获取所述比较信号中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第一周期值；并将所获取的第一周期值与所述预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生所述触发信号。
[0015]作为一个举例说明，在本发明中，所述触发控制单元用于依据所述采样时钟，获取所述比较信号中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第一周期值；依据所述采样时钟，获取所述比较信号中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第二周期值；并将所获取的第一周期值和第二周期值分别与所述预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生所述触发信号。
[0016]在本发明中，可以仅利用比较信号中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为被测信号的周期值实现周期触发；也可以利用比较信号中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，将其作为被测信号的周期值实现周期触发；还可以将第一时间间隔和第二时间间隔均作为表被测信号a中的局部信号的周期值，利用上述两个时间间隔实现周期触发。周期触发的判断方式具有多种，可按照用户的不同需求进行设置。
[0017]作为一个示例,在本举例说明中,所述触发控制单元包括:
[0018]上升沿触发产生单元，用于依据所述采样时钟获取所述比较信号中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第一周期值；并将所述第一周期值与预设阈值范围进行比较，在所述第一周期值处于所述预设阈值范围时，产生一个第一触发脉冲信号；
[0019]下降沿触发产生单元，用于依据所述采样时钟获取所述比较信号中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第二周期值；并将所述第二周期值与预设阈值范围进行比较，在所述第二周期值处于所述预设阈值范围时，产生一个第二触发脉冲信号；
[0020]第一触发信号产生单元，用于选择所述第一触发脉冲信号和所述第二触发脉冲信号中的一个，作为触发信号输出。
[0021]作为又一个示例,在本举例说明中,所述触发控制单元包括:
[0022]上升沿触发产生单元，用于依据所述采样时钟获取所述比较信号中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第一周期值；并将所述第一周期值与预设阈值范围进行比较，在所述第一周期值处于所述预设阈值范围时，产生一个第一触发脉冲信号；
[0023]下降沿触发产生单元，用于依据所述采样时钟获取所述比较信号中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第二周期值；并将所述第二周期值与预设阈值范围进行比较，在所述第二周期值处于所述预设阈值范围时，产生一个第二触发脉冲信号；
[0024]第二触发信号产生单元，用于对所述第一触发脉冲信号和所述第二触发脉冲信号进行逻辑或处理，将逻辑或处理的结果作为触发信号输出。
[0025]作为一个实施例，在本示例中，所述下降沿触发产生单元对所述比较信号进行反相处理，得到一个反相比较信号；并依据所述采样时钟获取所述反相比较信号中相邻两个上升沿之间的时间间隔，得到所述比较信号中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔。
[0026]作为一个实施例,在本示例中,所述上升沿触发产生单元包括:
[0027]第一周期处理子单元，用于在所述比较信号的上升沿产生一个脉宽为采样时钟周期的正脉冲，得到一个包含至少两个正脉冲的第一脉冲信号；
[0028]第一周期计数子单元，用于依据所述采样时钟计算所述第一脉冲信号中相邻两个正脉冲的时间间隔，获得所述第一时间间隔，将其作为所述第一周期值输出；
[0029]第一周期比较子单元，用于将所述第一周期值与预设阈值范围进行比较，当所述第一周期值处于预设阈值范围时，在所述相邻两个正脉冲中后一个正脉冲的上升沿，产生所述第一触发脉冲信号。
[0030]作为又一个实施例，在本示例中，所述第一周期计数子单元包括:
[0031]第一次数累加器，用于在所述第一脉冲信号为低电平时，对所述采样时钟的数据变化次数进行累加，在所述第一脉冲信号由低电平转换为高电平时，将累加结果作为第一计数值输出，之后对累加结果清零复位；
[0032]第一时间获取模块，用于依据采样时钟的周期，将所述第一计数值转换为所述第一时间间隔，将其作为所述第一周期值输出。
[0033]作为一个实施例，在本示例中，所述下降沿触发产生单元包括:
[0034]反相处理子单元，用于对所述比较信号进行反相处理，得到所述反相比较信号；
[0035]第二周期处理子单元，用于在所述反相比较信号的上升沿产生一个脉宽为采样时钟周期的正脉冲，得到一个包含至少两个正脉冲的第二脉冲信号；
[0036]第二周期计数子单元，用于依据所述采样时钟计算所述第二脉冲信号中相邻两个正脉冲的时间间隔，获得所述第二时间间隔，将其作为所述第二周期值输出；
[0037]第二周期比较子单元，用于将所述第二周期值与预设阈值范围进行比较，当所述第二周期值处于预设阈值范围时，在所述相邻两个正脉冲中后一个正脉冲的上升沿，产生所述第二触发脉冲信号。
[0038]作为又一个实施例，在本示例中，所述第二周期计数子单元包括:
[0039]第二次数累加器，用于在所述第二脉冲信号为低电平时，对所述采样时钟的数据变化次数进行累加，在所述第二脉冲信号由低电平转换为高电平时，将累加结果作为第二计数值输出，之后对累加结果清零复位；
[0040]第二时间获取模块，用于依据采样时钟的周期，将所述第二计数值转换为所述第二时间间隔，将其作为所述第二周期值输出。
[0041]作为一个举例说明，在本发明中，所述示波器还包括:
[0042]用户输入接口，用于设置周期比较模式和至少一个周期阈值时间；
[0043]所述触发控制单元还用于依据所设置的周期阈值时间和所选择的周期比较模式生成所述预设阈值范围。
[0044]作为又一个举例说明，在本发明中，所述数据采样单元用于分别对多个通道的被测信号进行数字采样，获得相应的多路采样数据；所述数字比较单元用于分别对所述多路采样数据进行电平比较处理，产生相应的多路比较处理结果，并从所述多路比较处理结果中选择其中一路作为所述数据比较单元输出的比较信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1是现有技术公开的一种用于数字示波器的数字触发器的结构示意图；
[0046]图2是本发明一种具有周期触发功能的示波器实施例的结构示意图；
[0047]图3 (a)是触发控制单元的一个示例的结构示意图；
[0048]图3 (b)是触发控制单元的另一个示例的结构示意图；
[0049]图3 (C)是触发控制单元的又一个示例的结构示意图；
[0050]图4是上升沿触发产生单元的一个举例说明的结构示意图；
[0051]图5是本发明示波器实施例中的一种信号时序示意图；
[0052]图6是下降沿触发产生单元的一个举例说明的结构示意图；
[0053]图7是本发明示波器实施例中的另一种信号的时序示意图。
【具体实施方式】
[0054]为了说明本发明的一种具有周期触发功能的示波器，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0055]参照图2，示出了本发明一种具有周期触发功能的示波器实施例的结构示意图，本实施例提出的示波器200，包括:
[0056]数据采样单元201，其依据一个采样时钟f对被测信号a进行数字采样，获得采样数据b ；
[0057]数字比较单元202，其对采样数据b进行电平比较处理，产生比较信号c ；
[0058]触发控制单元203，其利用采样时钟f，由比较信号c获取被测信号a中的局部信号的周期值；并将所获取的周期值与一预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生触发信号d ；
[0059]采样存储单元204，其依据触发信号d对采样数据b进行存储，产生用于波形显示的波形显示数据e。
[0060]本实施例所述的被测信号a由示波器200的通道输入至数据采样单元201中，数据米样单兀201中包括一个模数转换器ADC,其依据米样时钟f以一定的米样率对被测信号a进行模拟到数字的转换，实现数据采样；之后，将得到的采样数据b传送至采样存储单元204中。一般的，在数据采样单元201之前还会有一个模拟前端电路，用于实现对被测信号a的偏移调整、增益控制和带宽限制等等一系列的功能，使被测信号a调理为合适的幅度范围，以供数据采样单元201的接收。模拟前端电路的具体实现可以采用多种设计方案，此处不在赘述。
[0061]作为一个举例说明，在本发明实施例中，数据采样单元201也可以分别对多个通道的多路被测信号a进行数字采样，获得相应的多路采样数据b ;数字比较单元202分别对所述多路采样数据b进行电平比较处理，产生相应的多路比较处理结果，并从所述多路比较处理结果中选择其中一路作为数据比较单元201输出的比较信号C。也就是说，对于具有多路通道的示波器200，数据采样单元201可以包括多个ADC，分别对不同通道的被测信号进行采样；相应的，数字比较单元202可以包括多个数字比较子单元，分别由多路采样数据产生相应的多路比较结果，数字比较单元202还可以包括一个通道选择器，用于选择周期触发的数据源，即触发通道，选择将与触发通道对应的一路比较处理结果作为比较信号c输入至触发控制单元203中。
[0062]作为一个举例说明，在本发明实施例中，数字比较单元202可以由粘滞比较器构成，粘滞比较器可以是Sbit比较精度，用户可以设置比较电平及粘滞范围，用以减少信号噪声带来的影响。比较电平和粘滞范围组合后可以得到两个物理比较电平，称为上电平和下电平。如果粘滞比较器输入的采样数据b (Sbit)大于上电平，则粘滞比较器输出逻辑“I”(Ibit);如果输入的采样数据b小于下电平，则粘滞比较器输出逻辑“O”(lbit)，可以看出，比较信号C是由数据“I”和数据“O”构成的高低电平信号。结合图5，可以看到正弦波形的被测信号a通过采样和电平比较处理后，得到由数据“ I ”和数据“O”构成的具有高低电平的比较信号C，比较信号c由数据“O”到数据“I”跳变时，形成比较信号c的上升沿；比较信号c由数据“I”到数据“O”跳变时，形成比较信号c的下降沿。如图5，在比较信号c中，X标示出上升沿的位置，y标示出下降沿的位置。
[0063]触发控制单元203可由FPGA构成，其根据设置的触发类型和触发条件，对比较信号c执行触发判断、解码等触发逻辑处理，例如，执行脉宽计算、边沿判决、或者各种协议解码(如RS232、SP1、CAN解码)等，当判断满足触发条件时，产生触发信号d，用于采样存储单元204对采样数据b进行存储。当用户选择的触发类型为周期触发时，触发控制单元203将由比较信号c中所获取的被测信号a中局部信号的周期值与一预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生触发信号d。
[0064]被测信号a可以是周期性信号，也可以使非周期性信号。对于周期性信号，局部信号为被测信号a的一个周期的信号，其各段局部信号的周期值均相同。结合图5，被测信号a为一周期性的正弦信号，该信号的局部信号可以是点《I到点《3之间的信号，该段局部信号的周期值即为点《I到点《3之间的时间；被测信号a中的局部信号也可以是点《2到点《4之间的信号，该段局部信号的周期值即为点《2到点w4之间的时间。对于非周期性信号，每一段局部信号的周期值可能相同，也可能不同，由于被测信号a中局部信号的周期值是由比较信号c中所获取的，因此，比较信号c相邻两个上升沿的位置之间对应被测信号a的一段局部信号，或者比较信号c相邻两个下降沿的位置之间对应被测信号a的一段局部信号。结合图7，被测信号a为一非周期性信号，在比较信号c中，X标示出上升沿的位置，y标示出下降沿的位置。与比较信号c相邻两个上升沿的位置之间对应，被测信号a的一段局部信号可以是点Zl到点z3之间的信号，该段局部信号的周期值即为点Zl到点z3之间的时间；被测信号a的另一段局部信号可以是点z3到点z5之间的信号，该段局部信号的周期值即为点z3到点z5之间的时间。与比较信号c相邻两个下降沿的位置之间对应，被测信号a的一段局部信号可以是点z2到点z4之间的信号，该段局部信号的周期值即为点z2到点z4之间的时间；被测信号a的另一段局部信号可以是点z4到点z6之间的信号，该段局部信号的周期值即为点z4到点z6之间的时间。
[0065]需要说明的是，被测信号a可能并不是严格平滑的波形信号，如图7中，V所指示的波形区域，其具有一定的毛刺，该段毛刺可能也具有一定的周期性，但是被测信号a的局部信号的周期值并不是指该段毛刺的周期，被测信号a的局部信号与比较信号c的边沿位置有关，由于比较信号c的边沿位置是由进行电平比较处理时的比较电平决定，因此局部信号的周期值与用户所设置的比较电平有关。在图5和图7中，以两个比较电平，即上电平和下电平，为例进行说明。对于具有一个比较电平的电平比较处理过程，可相互参阅。数字比较单元202的电平比较处理为现有技术的内容，此处不再赘述。
[0066]参照图2，触发控制单元203依次获取被测信号a每一段的局部信号，分别利用各段局部信号的周期值来进行触发判断。在本发明实施例中，可由比较信号c获取被测信号a中的局部信号的周期值，进而与预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生触发信号山也即，在该周期值满足一定条件时实现周期触发，由于周期值是从数字化的比较信号c中获取的，因此，本发明是利用了数字的方式，实现了周期触发。
[0067]作为一个举例说明，在本发明实施例中，所述示波器200还可以包括用户输入接口，其设置周期比较模式和至少一个周期阈值时间，一般的，最多设置两个周期阈值时间；所述周期比较模式为:大于一个周期阈值时间、小于一个周期阈值时间、小于一个周期阈值时间或大于另一个周期阈值时间、或者大于一个周期阈值时间且小于另一个周期阈值时间；则触发控制单元203依据所设置的周期阈值时间和用户所选择的周期比较模式生成所述预设阈值范围，可以看出，用户所设置的一个或者两个周期阈值时间，可以为预设阈值范围的端点值。可以理解的是，前面所述的触发通道、触发类型、比较电平和粘滞范围，也是由该用户输入接口设置的。
[0068]作为一个举例说明，在本发明实施例中，触发控制单元203可以依据采样时钟f，获取比较信号c中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为所获取的被测信号a中的局部信号的第一周期值；并将所获取的第一周期值与预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生触发信号d。在本举例说明中，比较信号c中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔对应被测信号a中的局部信号的一个周期值，即第一周期值，仅利用相邻两个上升沿之间的第一时间间隔进行触发判断，当第一时间间隔处于所述预设阈值范围时，则判断满足周期触发条件，产生触发信号d。
[0069]在上述举例说明中，可以利用比较信号c中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为被测信号a的局部信号的周期值实现周期触发，由于仅利用比较信号c的上升沿进行触发判别，因此实现方法简单。
[0070]作为另一个举例说明，在本发明实施例中，触发控制单元203可以依据采样时钟f，获取比较信号c中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，将其作为所获取的被测信号a中的局部信号的第二周期值；并将所获取的第二周期值与预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生触发信号d。在本举例说明中，比较信号c中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔代表了被测信号a中的局部信号的一个周期值，即第二周期值，仅利用相邻两个下降沿之间的第二时间间隔进行触发判断，当第二时间间隔处于所述预设阈值范围时，则判断满足周期触发条件，产生触发信号d。
[0071]在上述举例说明中，可以利用比较信号c中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，将其作为被测信号a的局部信号的周期值实现周期触发，由于仅利用比较信号c的下降沿进行触发判别，因此实现方法简单。
[0072]作为又一个举例说明，在本发明实施例中，触发控制单元203依据采样时钟f，获取比较信号c中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为所获取的被测信号a中的局部信号的第一周期值；同时，还依据采样时钟f，获取比较信号c中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，将其作为所获取的被测信号a中的局部信号的第二周期值；并将所获取的第一周期值和第二周期值分别与预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生所述触发信号d。在本举例说明中，第一时间间隔和第二时间间隔均可以代表被测信号a中的局部信号的周期值，利用上述两个时间间隔进行触发判断。
[0073]在上述举例说明中，可以将第一时间间隔和第二时间间隔均作为表被测信号a中的局部信号的周期值，既可以利用第一时间间隔实现周期触发，又可以利用第二时间间隔实现周期触发，触发方式灵活多样。
[0074]作为一个示例，在上述举例说明中，如图3 (a)所示，触发控制单元203可以包括:
[0075]上升沿触发产生单元301，其依据采样时钟f获取比较信号c中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为所获取的被测信号a中的局部信号的第一周期值；并将第一周期值与预设阈值范围进行比较，在第一周期值处于所述预设阈值范围时，产生一个第一触发脉冲信号i ;
[0076]下降沿触发产生单元302，其依据采样时钟f获取比较信号c中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，将其作为所获取的被测信号a中的局部信号的第二周期值；并将第二周期值与预设阈值范围进行比较，在第二周期值处于所述预设阈值范围时，产生一个第二触发脉冲信号j ;
[0077]第一触发信号产生单元303，其选择第一触发脉冲信号i和第二触发脉冲信号j中的一个，作为触发信号d输出。
[0078]周期值可以是比较信号c中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，如图5中tl所表示的时间长度，也可以是比较信号c中相邻两个下降沿之间的的第二时间间隔，如图5中t2所表示的时间长度，因此在实现信号周期触发时，需要两套同样的触发机制，一套按照上升沿计算周期值，另一套按照下降沿计算周期值。在本示例中，用户可以通过用户输入接口选择按照相邻两个上升沿之间的第一时间间隔、还是按照相邻两个下降沿之间的第二时间间隔进行触发判断，第一触发信号产生单元303相当于一个选择开关，当用户选择按照相邻两个上升沿之间的第一时间间隔进行触发判断时，第一触发信号产生单元303选择第一触发脉冲信号i作为触发信号d ;当用户选择按照相邻两个下降沿之间的第二时间间隔进行触发判断时，第一触发信号产生单元303选择第二触发脉冲信号j作为触发信号d。
[0079]作为另一个示例，在上述举例说明中，如图3 (b)所示，触发控制单元203可以包括:
[0080]上升沿触发产生单元301，其依据采样时钟f获取比较信号c中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为所获取的被测信号a中的局部信号的第一周期值；并将第一周期值与预设阈值范围进行比较，在第一周期值处于所述预设阈值范围时，产生一个第一触发脉冲信号i;
[0081]下降沿触发产生单元302，其依据采样时钟f获取比较信号c中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，将其作为所获取的被测信号a中的局部信号的第二周期值；并将第二周期值与预设阈值范围进行比较，在第二周期值处于所述预设阈值范围时，产生一个第二触发脉冲信号j ;
[0082]第二触发信号产生单元304，其对第一触发脉冲信号i和第二触发脉冲信号j进行逻辑或处理，将逻辑或处理的结果作为触发信号d输出。
[0083]结合图5，在本示例中，对第一触发脉冲信号i和第二触发脉冲信号j进行逻辑或处理，逻辑或处理的结果s为在时间顺序上、既包括第一触发脉冲信号1、又包括第二触发脉冲信号j的信号，将逻辑或处理的结果S作为触发信号d，那么可保证对比较信号C进行完整的判断，既可以按照相邻两个上升沿之间的第一时间间隔进行触发判断，产生包括第一触发脉冲信号i的触发信号，同时，又可以按照相邻两个下降沿之间的第二时间间隔进行触发判断，产生包括第二触发脉冲信号j的触发信号。
[0084]作为又一个示例，在上述举例说明中，如图3 (C)所示，触发控制单元203可以包括:上升沿触发产生单元301、下降沿触发产生单元302、第一触发信号产生单元303和第二触发信号产生单元304。在本示例中，触发控制单元203既可以利用第一触发信号产生单元303，选择第一触发脉冲信号i和第二触发脉冲信号j中的一个，作为触发信号d输出；又可以利用第二触发信号产生单元304，对第一触发脉冲信号i和第二触发脉冲信号j进行逻辑或处理，将逻辑或处理的结果作为触发信号d输出。可以理解的是，第一触发信号产生单元303和第二触发信号产生单元304在同一时刻只能有一个进行工作。
[0085]作为一个变型，在上述三个示例中，下降沿触发产生单元302可以先对比较信号c进行反相处理，得到一个反相比较信号g ;之后再依据采样时钟f获取反相比较信号g中相邻两个上升沿之间的时间间隔，得到比较信号c中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔。也就是说，在按照比较信号c中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔进行触发时，可以对比较信号进行反相，此时，与上升沿触发产生单元301的原理类似，通过计算相邻两个上升沿之间的时间间隔来获取被测信号a中的局部信号的周期值。
[0086]作为又一个变型，在上述三个示例中，如图4所示，上升沿触发产生单元301包括:
[0087]第一周期处理子单元401，其接收比较信号C，并在比较信号c的上升沿产生一个脉宽为采样时钟周期的正脉冲，得到一个包含至少两个正脉冲的第一脉冲信号k ；
[0088]第一周期计数子单元402，其依据采样时钟f计算第一脉冲信号k中相邻两个正脉冲的时间间隔，获得第一时间间隔，将其作为第一周期值tl输出；
[0089]第一周期比较子单元403，其将第一周期值tl与预设阈值范围进行比较，当第一周期值tl处于预设阈值范围时，在所述相邻两个正脉冲中后一个正脉冲的上升沿，产生第一触发脉冲信号i。
[0090]下面结合图5，对上升沿触发产生单元301的工作过程进行具体说明。从图5中可以看出，第一周期处理子单元401在比较信号c的每个上升沿位置处产生脉宽为采样时钟周期的正脉冲Pl和正脉冲P2，得到包含正脉冲pi和正脉冲p2的第一脉冲信号k。需要说明的是，比较信号C可能具有多个上升沿，相应的，第一脉冲信号k具有多个正脉冲，此处仅以两个正脉冲作为示意。第一周期计数子单元402依据采样时钟f计算第一脉冲信号k中相邻两个正脉冲Pl和p2之间的时间间隔。
[0091]作为一个实例，在上述变型中，如图4所示，第一周期计数子单元402包括:
[0092]第一次数累加器404，其依据触发控制单元203产生的一个恒为高电平的使能信号U，在第一脉冲信号k为低电平时，对采样时钟f的数据变化次数进行累加，在第一脉冲信号k由低电平转换为高电平时，将累加结果作为第一计数值m输出，之后对累加结果清零复位；
[0093]第一时间获取模块405，其依据采样时钟f的周期，将第一计数值m转换为第一时间间隔，将其作为第一周期值tl输出。
[0094]结合图5，第一次数累加器404在第一脉冲信号k为低电平时，对采样时钟f的数据变化次数进行累加，截止到第一脉冲信号k的高电平，采样时钟f的数据变化次数为9，则输出第一计数值m为9。假设本实例中，采样时钟f的周期为1ns，则第一时间获取模块405将采样时钟f的周期乘以第一计数值m，即可得到第一脉冲信号k低电平的持续时间，为9ns。从图5中可以看出，按照正脉冲pi和正脉冲p2的上升沿，准确计算二者的时间间隔，应该是第一脉冲信号k低电平的持续时间加上一个正脉冲的脉宽，因此，转换的得到第一时间间隔应该为:第一计数值m*采样时钟f的周期+正脉冲P的脉宽，为10ns。将该值作为第一周期值tl，与预设阈值范围进行比较，在本示例中，第一周期值tl处于预设阈值范围，则在相邻两个正脉冲Pl和P2中的后一个正脉冲p2的上升沿产生第一触发脉冲信号i。在本举例说明中，采样时钟f与比较信号C、第一脉冲信号k、第一触发脉冲信号i同步。
[0095]需要说明的是，第一周期计数子单元402可以仅将第一脉冲信号k中低电平的持续时间，作为相邻两个正脉冲的时间间隔，也即为第一周期值tl ;则第一周期比较子单元403先将预设阈值范围减去一个采样时钟f的周期，然后将第一周期值tl与减去采样时钟f周期的预设阈值范围进行比较，同样可以根据比较结果产生第一触发脉冲信号i。
[0096]作为另一个变型，在上述三个示例中，如图6所示，下降沿触发产生单元302包括:
[0097]反相处理子单元604，其对比较信号c进行反相处理，得到反相比较信号g ；
[0098]第二周期处理子单元601，其在反相比较信号g的上升沿产生一个脉宽为采样时钟周期的正脉冲，得到一个包含至少两个正脉冲的第二脉冲信号r ；
[0099]第二周期计数子单元602，其依据采样时钟f计算第二脉冲信号r中相邻两个正脉冲的时间间隔，获得第二时间间隔，将其作为第二周期值t2输出；
[0100]第二周期比较子单元603，其将第二周期值t2与预设阈值范围进行比较，当第二周期值t2处于预设阈值范围时，在所述相邻两个正脉冲中后一个正脉冲的上升沿，产生第二触发脉冲信号j。
[0101]下面结合图5，对下降沿触发产生单元302的工作过程进行具体说明。从图5中可以看出，反相处理子单元604得到的反相比较信号g的高低电平与比较信号c相反，第二周期处理子单元601在反相比较信号g的每个上升沿位置处产生脉宽为采样时钟周期的正脉冲ql和正脉冲q2，得到包含正脉冲ql和正脉冲q2的第二脉冲信号r。同样，第二脉冲信号r可以具有多个正脉冲，此处仅以两个正脉冲作为示意。第二周期计数子单元602依据采样时钟f计算第二脉冲信号r中相邻两个正脉冲ql和q2之间的时间间隔。
[0102]作为一个实例，在上述变型中，如图6所示，第二周期计数子单元602包括:
[0103]第二次数累加器605，其依据一个恒为高电平的使能信号U，在第二脉冲信号r为低电平时，对采样时钟f的数据变化次数进行累加，在第二脉冲信号r由低电平转换为高电平时，将累加结果作为第二计数值η输出，之后对累加结果清零复位；
[0104]第二时间获取模块606，其依据采样时钟f的周期，将第二计数值η转换为第二时间间隔，将其作为第二周期值t2输出。
[0105]结合图5，正脉冲ql和q2之间的时间间隔，与正脉冲pi和p2之间的时间间隔的计算方法类似，此处不再赘述，可参照第一脉冲信号k中相邻两个正脉冲的时间间隔的计算方法。之后，将正脉冲ql和q2之间的时间间隔作为第二周期值t2，与预设阈值范围进行比较，在本示例中，第二周期值t2处于预设阈值范围，则在相邻两个正脉冲ql和q2中的后一个正脉冲q2的上升沿产生第二触发脉冲信号j。需要说明的是，与第一周期计数子单元402类似，第二周期计数子单元602可以仅将第二脉冲信号r中低电平的持续时间，作为相邻两个正脉冲的时间间隔，也即为第二周期值t2;则第二周期比较子单元603先将预设阈值范围减去一个采样时钟f的周期，然后将第二周期值t2与减去采样时钟f周期的预设阈值范围进行比较，同样可以根据比较结果产生第二触发脉冲信号j。在本举例说明中，采样时钟f与比较信号C、反相比较信号g、第二脉冲信号r、第一触发脉冲信号j同步。
[0106]可以理解的是，反相比较信号g中相邻两个上升沿之间的时间间隔与比较信号c中相邻两个上升沿之间的时间间隔的计算方法类似。上升沿触发产生单元301的工作过程与下降沿触发产生单元302的工作过程可相互参照，其各个单元、模块的搭建原理类似，不同的是，第二周期值t2的计算步骤比第一周期值tl的计算步骤多了一个反相过程。
[0107]结合图3 (a)、图3 (C)与图5，当用户设置周期触发的周期边沿为:上升沿到上升沿，即将比较信号c中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，作为被测信号a中的局部信号的周期值进行周期触发时，第一触发信号产生单元303可以选择将上升沿触发产生单元301产生的第一触发脉冲信号i，将其作为触发信号d输出。
[0108]当用户设置周期触发的周期边沿为:下降沿到下降沿，即将比较信号c中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，作为被测信号a中的局部信号的周期值进行周期触发时，第一触发信号产生单元303可以选择将下降沿触发产生单元302产生的第二触发脉冲信号j，将其作为触发信号d输出。
[0109]结合图3 (b)、图3 (C)与图5，当用户设置周期触发的周期边沿为:上升沿到上升沿，或者下降沿到下降沿，即，既可以将比较信号c中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，作为被测信号a中的局部信号的周期值进行周期触发；又可以将比较信号c中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，作为被测信号a中的局部信号的周期值进行周期触发，此时，第二触发信号产生单元304将上升沿触发产生单元301产生的第一触发脉冲信号i与下降沿触发产生单元302产生的第一触发脉冲信号i进行逻辑或处理，得到逻辑或处理的结果S，将其作为触发信号d输出。
[0110]需要说明的是，触发控制单元203产生触发信号后，采样存储单元204依据触发信号d对采样数据b进行存储，产生用于波形显示的波形显示数据e。并不是说，每产生一个触发信号d，采样存储单元204就响应于该触发信号d对采样数据b进行存储。这是因为，采样存储单元204首先对采样数据进行预采样存储，在预采样存储的这段时间内，采样存储单元204是不响应触发信号d的。在预采样存储结束后，触发控制单元203会产生一触发使能信号，此后，采样存储单元204才响应于触发信号d，对采样数据b开始进行延迟采样存储。而在后续延迟采样存储的这段时间内，如果有触发信号d产生，采样存储单元204对该触发信号d也是不作响应的。另外，延迟采样存储完成，到下一次的预采样存储之间会有一个死区时间，在死区时间内，采样存储单元204对触发信号d也不作响应。
[0111]结合图5，逻辑或处理的结果s为在时间顺序上，既包含第一触发脉冲信号1、又包含第二触发脉冲信号j的信号，如果触发控制单元203产生一触发使能信号后，采样存储单元204接收到包含第一触发脉冲信号i的触发信号d，则响应于触发信号d对采样数据b进行延迟采样存储，即相当于按照相邻两个上升沿之间的第一时间间隔进行周期触发；如果在后续延迟采样存储的这段时间内、或者在延迟采样存储完成后的死区时间内，采样存储单元204接收到随后产生的包含第二触发脉冲信号j的触发信号d，则不响应于触发信号d ;如果在下一次预采样存储完成、触发控制单元203产生一触发使能信号后，采样存储单元204接收到包含第二触发脉冲信号j的触发信号d，则响应于触发信号d对采样数据b进行延迟采样存储，即相当于按照相邻两个下降沿之间的第二时间间隔实现了周期触发。
[0112]采样存储单元204按照触发信号d进行采样存储的过程属于现有技术的内容，本实施例仅作简略说明，此处不再赘述。
[0113]需要说明的是，由比较信号c获取被测信号a中的局部信号的周期值时，根据比较信号c中由高低电平形成的脉冲串，要两两测量，按照时间顺序依次获取相邻两个上升沿之间的第一时间间隔、相邻两个下降沿之间的第二时间间隔中的至少一个，并根据依次获取的时间与所述预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生触发新号d。
[0114]可以理解的是，本发明实施例所述的示波器200还可以用于频率触发。作为一个举例说明，在本发明实施例中，所述用户输入接口还用于设置频率比较模式和至少一个频率阈值；所述频率比较模式为:大于一个频率阈值、小于一个频率阈值、小于一个频率阈值或大于另一个频率阈值、或者大于一个频率阈值且小于另一个频率阈值；则触发控制单元203依据所设置的频率阈值和用户所选择的频率比较模式生成所述预设阈值范围，可以看出，用户所设置的一个或者两个频率阈值，为预设阈值范围的端点值。触发控制单元203由比较信号c获取被测信号a中的局部信号的周期值之后，将该周期值转换为频率值；并将所述频率值与所述预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生触发信号d，从而实现频率触发。频率触发的原理与周期触发类似，只是多了一个由周期值获得频率值的过程，此处不再赘述。
[0115]以上对本发明所提供的一种具有周期触发功能的示波器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种具有周期触发功能的示波器，包括: 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； 数字比较单元，用于对所述采样数据进行电平比较处理，产生比较信号； 触发控制单元，用于依据所述比较信号，产生触发信号； 采样存储单元，用于依据所述触发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，用于利用所述采样时钟，由所述比较信号获取所述被测信号中的局部信号的周期值；并将所获取的周期值与一预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生所述触发信号。
2.如权利要求1所述的示波器，其特征在于， 所述触发控制单元用于依据所述采样时钟，获取所述比较信号中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第一周期值；并将所获取的第一周期值与所述预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生所述触发信号。
3.如权利要求1所述的示波器，其特征在于， 所述触发控制单元用于依据所述采样时钟，获取所述比较信号中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第一周期值；依据所述采样时钟，获取所述比较信号中 相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第二周期值； 并将所获取的第一周期值和第二周期值分别与所述预设阈值范围进行比较，根据比较结果产生所述触发信号。
4.如权利要求3所述的示波器，其特征在于，所述触发控制单元包括: 上升沿触发产生单元，用于依据所述采样时钟获取所述比较信号中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第一周期值；并将所述第一周期值与预设阈值范围进行比较，在所述第一周期值处于所述预设阈值范围时，产生一个第一触发脉冲信号； 下降沿触发产生单元，用于依据所述采样时钟获取所述比较信号中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第二周期值；并将所述第二周期值与预设阈值范围进行比较，在所述第二周期值处于所述预设阈值范围时，产生一个第二触发脉冲信号； 第一触发信号产生单元，用于选择所述第一触发脉冲信号和所述第二触发脉冲信号中的一个，作为触发信号输出。
5.如权利要求3所述的示波器，其特征在于，所述触发控制单元包括: 上升沿触发产生单元，用于依据所述采样时钟获取所述比较信号中相邻两个上升沿之间的第一时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第一周期值；并将所述第一周期值与预设阈值范围进行比较，在所述第一周期值处于所述预设阈值范围时，产生一个第一触发脉冲信号； 下降沿触发产生单元，用于依据所述采样时钟获取所述比较信号中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔，将其作为所获取的被测信号中的局部信号的第二周期值；并将所述第二周期值与预设阈值范围进行比较，在所述第二周期值处于所述预设阈值范围时，产生一个第二触发脉冲信号； 第二触发信号产生单元，用于对所述第一触发脉冲信号和所述第二触发脉冲信号进行逻辑或处理，将逻辑或处理的结果作为触发信号输出。
6.如权利要求4或5所述的示波器，其特征在于， 所述下降沿触发产生单元对所述比较信号进行反相处理，得到一个反相比较信号；并依据所述采样时钟获取所述反相比较信号中相邻两个上升沿之间的时间间隔，得到所述比较信号中相邻两个下降沿之间的第二时间间隔。
7.如权利要求4或5所述的示波器，其特征在于，所述上升沿触发产生单元包括: 第一周期处理子单元，用于在所述比较信号的上升沿产生一个脉宽为采样时钟周期的正脉冲，得到一个包含至少两个正脉冲的第一脉冲信号； 第一周期计数子单元，用于依据所述采样时钟计算所述第一脉冲信号中相邻两个正脉冲的时间间隔，获得所述第一时间间隔，将其作为所述第一周期值输出； 第一周期比较子单元，用于将所述第一周期值与预设阈值范围进行比较，当所述第一周期值处于预设阈值范围时，在所述相邻两个正脉冲中后一个正脉冲的上升沿，产生所述第一触发脉冲信号。
8.如权利要求7所述的示波器，其特征在于，所述第一周期计数子单元包括: 第一次数累加器，用于在所述第一脉冲信号为低电平时，对所述采样时钟的数据变化次数进行累加，在所述第一脉冲信号由低电平转换为高电平时，将累加结果作为第一计数值输出，之后对累加结果清零复位； 第一时间获取模块，用于依据采样时钟的周期，将所述第一计数值转换为所述第一时间间隔，将其作为所述第一周期值输`出。
9.如权利要求6所述的示波器，其特征在于，所述下降沿触发产生单元包括: 反相处理子单元，用于对所述比较信号进行反相处理，得到所述反相比较信号； 第二周期处理子单元，用于在所述反相比较信号的上升沿产生一个脉宽为采样时钟周期的正脉冲，得到一个包含至少两个正脉冲的第二脉冲信号； 第二周期计数子单元，用于依据所述采样时钟计算所述第二脉冲信号中相邻两个正脉冲的时间间隔，获得所述第二时间间隔，将其作为所述第二周期值输出； 第二周期比较子单元，用于将所述第二周期值与预设阈值范围进行比较，当所述第二周期值处于预设阈值范围时，在所述相邻两个正脉冲中后一个正脉冲的上升沿，产生所述第二触发脉冲信号。
10.如权利要求9所述的示波器，其特征在于，所述第二周期计数子单元包括: 第二次数累加器，用于在所述第二脉冲信号为低电平时，对所述采样时钟的数据变化次数进行累加，在所述第二脉冲信号由低电平转换为高电平时，将累加结果作为第二计数值输出，之后对累加结果清零复位； 第二时间获取模块，用于依据采样时钟的周期，将所述第二计数值转换为所述第二时间间隔，将其作为所述第二周期值输出。
11.如权利要求1所述的示波器，其特征在于，还包括: 用户输入接口，用于设置周期比较模式和至少一个周期阈值时间；所述触发控制单元还用于依据所设置的周期阈值时间和所选择的周期比较模式生成所述预设阈值范围。
12.如权利要求1所述的示波器，其特征在于， 所述数据采样单元用于分别对多个通道的被测信号进行数字采样，获得相应的多路采样数据； 所述数字比较单元用于分别对所述多路采样数据进行电平比较处理，产生相应的多路比较处理结果， 并从所述多路比较处理结果中选择其中一路作为所述数据比较单元输出的比较信号。
【文档编号】G01R13/00GK103675380SQ201210362469
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月25日 优先权日:2012年9月25日
【发明者】龚桂强, 王悦, 王铁军, 李维森 申请人:北京普源精电科技有限公司