專利名稱：真正的示波器雙時基裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
主發(fā)明一般涉及示波器雙時基工作的領(lǐng)域，更特別涉及使用以雙時基工作模式使用的抽取電路的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雙時基工作是數(shù)字存儲示波器的一個所希望的特征。該特征允許用戶更為詳細(xì)的檢查已獲取的數(shù)據(jù)記錄的一部分。即，可以選擇已獲取的數(shù)據(jù)記錄的一部分(即子集)，并將其在屏幕上展開以查看更多細(xì)節(jié)。
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)使用了很多方法來實現(xiàn)這種功能。在數(shù)字存儲示波器中，通過使用放大或雙抽取這兩種方法中的一個，已經(jīng)實現(xiàn)了這個特征。
當(dāng)使用放大方法時，要求單個獲取數(shù)據(jù)記錄覆蓋屏幕上可視的時間范圍。要求該數(shù)據(jù)記錄的抽樣率比觀看完整記錄所必須的抽樣率要高，使得有足夠的分辨率來準(zhǔn)確顯示數(shù)據(jù)記錄的“放大”部分。不幸的是，這導(dǎo)致對顯示屏上的每個像素列進(jìn)行大量的獲取數(shù)據(jù)抽樣。即，檢查數(shù)據(jù)記錄能夠使用的細(xì)節(jié)等級取決于在每個像素列中獲取的數(shù)據(jù)抽樣數(shù)。因此，大的放大因子需要長的記錄長度，實現(xiàn)可能是高成本的。此外由于為了顯示概要記錄，需要處理所有已獲取抽樣，所以放大方法提供了較慢的更新速度。即，對于放大方法有兩個明顯的問題，概要記錄的繪制速度慢和需要大容量存儲器來存儲所有的已獲取抽樣。
為了解決第一個問題，概要記錄的繪圖速度慢，一些現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字存儲示波器使用雙抽取器裝置，獲取兩個數(shù)據(jù)記錄用于顯示，低分辨率的概要記錄和高分辨率的放大記錄。
如從現(xiàn)有技術(shù)知道的，雙抽取器的一種方案是并行抽取(將在下面描述)。并行抽取提供用于快速顯示的低分辨率概要信號和用于隨后掃視和放大的高分辨率信號。不幸的是，這種解決方法需要使用兩個完整的抽取器，因此實現(xiàn)成本高。
串行抽取裝置(也將在下面進(jìn)一步描述)也集中在解決概要記錄顯示慢的問題。這種裝置是已知的，例如根據(jù)1998.8.4發(fā)出的、指定給加利福尼亞州帕洛阿爾托市的Hwelett-Packard公司的U.S.專利號5,790,133(Holcomb等人)。在該裝置中，第一抽取器將高抽樣率的信號寫入存儲器的第一區(qū)，也直接寫入第二抽取器，第二抽取器執(zhí)行進(jìn)一步抽取，并將得到的波形數(shù)據(jù)存儲在存儲器的第二區(qū)中。這種串行裝置在減少繪制概要波形圖像所需要的時間方面提供了與并行裝置相同的優(yōu)點，而且還提供了另一個優(yōu)點，不需要重復(fù)兩個串聯(lián)的抽取器的許多電路。在這點上，任何抽取器都可以被看作是一個多級鏈，可以將兩個串聯(lián)抽取器實現(xiàn)成在一個合適的中間點抽頭的、長度較長的單個鏈。
所有上面提到的現(xiàn)有技術(shù)都集中在解決第一個問題，減少繪制低分辨率概要記錄所需要的時間。它們都沒有集中在第二個問題，減少存儲波形高分辨率形式所需要的存儲器容量。
在上面提到的各種現(xiàn)有技術(shù)中，在完整記錄上獲得一個高分辨率信號，需要一個存儲高抽樣率信號所需的大容量存儲器。即，獲取低抽樣率信號(即概要信號)所遍及的時間與獲取高抽樣率記錄(即放大記錄)所遍及的時間基本一樣。另一種敘述這一點的方式是，獲取兩個完整的波形，一個為低抽樣率，一個為高抽樣率，其中兩個波形擁有相同的時間周期。
所需要的是一種方法和儀器，用于快速顯示低分辨率(即低抽樣率)概要信號，同時提供以高分辨率(即高抽樣率)獲取并顯示波形較小部分的功能，避免需要將完整高數(shù)據(jù)率波形存儲在長記錄長度的存儲器中。
發(fā)明概述數(shù)字存儲示波器的雙時基特征包括一個產(chǎn)生試驗信號的數(shù)字抽樣的A/D轉(zhuǎn)換器。數(shù)字抽樣提供給第一抽取器來抽取抽樣。第二抽取器連接到第一抽取器的輸出，進(jìn)一步抽取抽樣。一對門電路選擇性的將第一和第二抽取器的輸出連接到一個存儲器?？刂破骺刂埔粋€門電路選擇一個長度比完整數(shù)據(jù)記錄短的高數(shù)據(jù)率記錄，存儲在存儲器中并作為放大(即詳細(xì))記錄顯示，控制另一個門電路選擇一個擁有基本是所有的完整數(shù)據(jù)記錄的低數(shù)據(jù)率記錄，作為概要記錄顯示。本儀器產(chǎn)生兩個不同數(shù)據(jù)率、擁有不同時間周期的數(shù)據(jù)記錄。
附圖簡述

圖1的簡化方框圖顯示了由現(xiàn)有技術(shù)已知的單抽取裝置。
圖2的簡化方框圖顯示了由現(xiàn)有技術(shù)已知的并行抽取裝置。
圖3的簡化方框圖顯示了由現(xiàn)有技術(shù)已知的串行抽取裝置。
圖4的簡化方框圖顯示了本發(fā)明的串行抽取實施裝置。
圖5說明了由圖2和3的抽取裝置產(chǎn)生的波形。
圖6說明了由圖4的抽取裝置產(chǎn)生的波形，有助于理解本發(fā)明。
附圖詳述圖1到4中相似標(biāo)號的單元表示相似的單元，不需要再次詳細(xì)描述。參看現(xiàn)有技術(shù)圖1，A/D轉(zhuǎn)換器100將試驗信號的數(shù)字抽樣提供給抽取器110的輸入端。抽取器110抽取輸入信號(即產(chǎn)生抽樣率比其輸入處的信號低的輸出信號)，并將其提供給存儲器120。使用存儲在存儲器120中的信號抽樣繪制概要記錄和放大記錄，由于將存儲的高分辨率數(shù)據(jù)壓縮到顯示低分辨率概要信號所需的少得多的數(shù)據(jù)量所需要的時間量，導(dǎo)致概要記錄的繪制速度慢。
如上所述，圖2現(xiàn)有技術(shù)的儀器集中在糾正由圖1的儀器暴露出來的速度問題。即，圖2的儀器同時將A/D轉(zhuǎn)換器200的數(shù)據(jù)直接提供給抽取器210和抽取器230的輸入。抽取器210產(chǎn)生詳細(xì)的高抽樣率波形數(shù)據(jù)，抽取器230設(shè)置為較高的抽樣率，以產(chǎn)生分辨率較低的概要記錄。請注意，每個抽取器都是從提供給它的完整記錄中選取抽樣。如所希望的，抽取器230產(chǎn)生的信號包含的抽樣少于抽取器210產(chǎn)生的信號。圖5的圖形說明了這一點。抽取器210產(chǎn)生的第一波形(通常表示為501)的信號抽樣由多個點表示。波形501擴展到整個時間T。按照比第一波形大2倍的因子抽取第二波形(通常表示為502)。不幸的是，如圖2中顯示的抽取器并行裝置由于電路加倍，不可能節(jié)省成本。
圖3現(xiàn)有技術(shù)的儀器通過一種不同的方法，串行抽取，來糾正這個問題。圖3的儀器存儲來自抽取器310的第一抽取數(shù)據(jù)，同時將該數(shù)據(jù)直接提供給抽取器330的輸入進(jìn)一步抽取。與在圖2儀器中一樣，每個抽取器都是從提供給它的完整記錄中選取抽樣。再次如所希望的，由級聯(lián)抽取器，抽取器330，產(chǎn)生的信號包含的抽樣少于第一抽取器，抽取器310，產(chǎn)生的信號。如上所述，圖5的圖形說明了這一點。重要的是要再次注意到，在圖3的儀器運行時，波形502的抽樣少于波形501，但兩個波形仍然擴展到整個時間周期T。
雖然圖4串聯(lián)的抽取器410、430(即抽取器1A和1B)的結(jié)構(gòu)看上去類似圖3的裝置，但電路運行大不相同。在圖4中，重要是要注意到，控制器440控制門電路435、437(即合適的電子開關(guān)形式)和存儲器420的操作，從而為給定任務(wù)的各個路徑存儲合適的抽樣量。
運行時，抽取器410抽取輸入信號并通過第一門電路435只將它的一部分存儲在存儲器420中。請注意，門電路435的操作使要抽取的抽樣少于要存儲在存儲器中的完整記錄長度(如圖6中所示)。這得到短長度記錄的高分辨率表示。與圖3相比，抽取器1A 420的已存儲輸出的抽樣通常比級聯(lián)抽取器1B 430的已存儲輸出少得多。
在這點上，還應(yīng)該注意，不能使用來自抽取器410的已存儲輸出在完整數(shù)據(jù)記錄上掃視和放大，因為它不包含完整數(shù)據(jù)記錄的表示(與來自圖3現(xiàn)有技術(shù)的第一抽取器的輸出一樣)。但是，在這里要認(rèn)識到，當(dāng)操作者實時觀看現(xiàn)場數(shù)據(jù)時，他只需選擇使他感興趣的一部分波形，顯示該區(qū)域的高分辨率“放大”圖像。不需要存儲沒有使他感興趣的數(shù)據(jù)(即波形的剩余部分)的高分辨率表示。
雖然只在存儲器420中存儲抽取器1A 410的輸出信號的一個子集，但是抽取器1B 430還是接收抽取器1A 410的完整輸出信號(完整記錄的第一抽取表示)并進(jìn)一步抽取，存儲在存儲器420中并作為概要記錄顯示。抽取器1B 430的已存儲輸出的分辨率低于抽取器1A 410所存儲的，是沿著整個記錄長度的信號表示。
圖6可以是使用根據(jù)本發(fā)明的儀器的示波器的屏幕顯示。第一個波形(通常表示為601)表示獲取(及二次抽取)記錄的概要顯示部分。同樣的，它可以是，例如，圖4抽取器1B 430的輸出。定位光標(biāo)對602a和602b，定義了波形601中的感興趣區(qū)域A，區(qū)域A包含波形區(qū)段605。波形610表示波形區(qū)段605的詳細(xì)放大顯示。例如波形610可以是圖4抽取器1A 410的輸出。在這種情況下，抽取器410和430以各自適合于手邊任務(wù)的抽樣率抽取，控制器440控制門電路435和存儲器420存儲合適數(shù)量的抽樣(即在比完整記錄短的時間周期上獲取的合適的子記錄長度)。
已經(jīng)描述的是真正雙時基數(shù)字存儲示波器的實現(xiàn)。儀器提供的雙時基特征使得以低抽樣率捕捉和顯示完整數(shù)據(jù)記錄上的概要記錄，以高數(shù)據(jù)率記錄捕捉和顯示小于概要記錄的完整周期上的放大記錄。使用本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的兩個問題。它減少了繪制概要記錄所需的時間，使得存儲器需要與現(xiàn)有技術(shù)相比有顯著降低。
雖然為了簡化說明而顯示了兩個串聯(lián)的抽取器，但技術(shù)熟練的人會認(rèn)識到，可以使用在一個中間點抽頭的、長度較長的單個抽取器替換所說明的兩個較短的抽取器。技術(shù)熟練的人會認(rèn)識到，因為抽取器通常包括串聯(lián)的級，所以實際上可由兩個串聯(lián)的子抽取器實現(xiàn)任何抽取器。子抽取器可以或不可以根據(jù)同一個抽取裝置抽取。
在這里會認(rèn)識到，如果總是想要在存儲器440中存儲完整波形(即從不小于完整波形)的低分辨率表示，則可以去掉圖4的門電路B437，來自第二抽取器430的信號直接提供給存儲器440，我們認(rèn)為這樣的修改處于下列權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙時基數(shù)字存儲示波器，包括一個A/D轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生試驗信號的數(shù)字抽樣；一個第一抽取器，輸入連接到A/D轉(zhuǎn)換器的輸出，用于接收并抽取該抽樣；一個第二抽取器，輸入連接到第一抽取器的輸出，用于接收抽取抽樣并進(jìn)一步抽取該抽取抽樣；一個第一門電路，有一個連接到第一抽取器輸出的輸入，和一個輸出；一個第二門電路，有一個連接到第二抽取器輸出的輸入，和一個輸出；一個存儲器，連接到門電路的輸出，用于接收并存儲信號抽樣；以及一個控制器，用于控制第一門電路將長度比完整數(shù)據(jù)記錄短的高數(shù)據(jù)率記錄連接到存儲器，并且控制第二門電路將基本是所有的完整數(shù)據(jù)記錄的低數(shù)據(jù)率概要記錄連接到存儲器。
2.權(quán)利要求1的雙時基示波器，其中第一抽取器產(chǎn)生高數(shù)據(jù)率記錄。
3.權(quán)利要求1的雙時基示波器，其中第二抽取器產(chǎn)生低數(shù)據(jù)率概要記錄。
4.權(quán)利要求1的雙時基示波器，其中低數(shù)據(jù)率概要記錄包含的抽樣多于高數(shù)據(jù)率記錄。
5.權(quán)利要求1的雙時基示波器，其中高數(shù)據(jù)率記錄是放大記錄。
6.一種雙時基數(shù)字存儲示波器，包括一個A/D轉(zhuǎn)換器，用于產(chǎn)生試驗信號的數(shù)字抽樣；一個抽取器，輸入連接到A/D轉(zhuǎn)換器的輸出，用于接收并抽取該抽樣，并在第一輸出處產(chǎn)生第一抽取抽樣；該抽取器的第二個輸出產(chǎn)生進(jìn)一步抽取的抽樣；一個第一控制開關(guān)，有一個連接到抽取器第一輸出的輸入，和一個輸出；一個第二控制開關(guān)，有一個連接到抽取器第二輸出的輸入，和一個輸出；一個存儲器，連接到控制開關(guān)的輸出，用于接收并存儲信號抽樣；以及一個控制器，用于控制第一控制開關(guān)將長度比完整數(shù)據(jù)記錄短的高數(shù)據(jù)率記錄連接到存儲器，并且控制第二控制開關(guān)將基本是所有的完整數(shù)據(jù)記錄的低數(shù)據(jù)率概要記錄連接到存儲器。
7.權(quán)利要求6的雙時基示波器，其中在抽取器的第一輸出處產(chǎn)生高數(shù)據(jù)率記錄，該高數(shù)據(jù)率記錄是放大記錄。
8.權(quán)利要求6的雙時基示波器，其中在抽取器的第二輸出處產(chǎn)生低數(shù)據(jù)率概要記錄。
9.權(quán)利要求6的雙時基示波器，其中低數(shù)據(jù)率概要記錄包含的抽樣多于高數(shù)據(jù)率記錄。
10.一種為數(shù)字存儲示波器提供真正的雙時基特征的方法，包括步驟產(chǎn)生試驗信號的數(shù)字抽樣；接收并抽取該抽樣，并且產(chǎn)生第一抽取抽樣；進(jìn)一步抽取該第一抽取抽樣，以產(chǎn)生進(jìn)一步抽取抽樣；在存儲器中存儲預(yù)定數(shù)量的第一抽取抽樣；在存儲器中存儲進(jìn)一步抽取抽樣；將進(jìn)一步抽取抽樣作為概要記錄顯示；以及將存儲的第一抽取抽樣量作為放大記錄顯示。
11.一種雙時基數(shù)字存儲示波器，包括一個A/D轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生試驗信號的數(shù)字抽樣；一個第一抽取器，輸入連接到A/D轉(zhuǎn)換器的輸出，用于接收并抽取該抽樣；一個第二抽取器，輸入連接到第一抽取器的輸出，用于接收抽取抽樣并進(jìn)一步抽取該抽取抽樣；一個門電路，有一個連接到第一抽取器輸出的輸入，和一個輸出；一個存儲器，第一輸入連接到門電路的輸出，第二輸入連接到第二抽取器的輸出，用于接收并存儲信號抽樣；以及一個控制器，控制門電路將長度比完整數(shù)據(jù)記錄短的高數(shù)據(jù)率記錄連接到存儲器，并且控制將基本是所有的完整數(shù)據(jù)記錄的低數(shù)據(jù)率概要記錄存儲到存儲器中。
全文摘要
數(shù)字存儲示波器的雙時基特征包括一個產(chǎn)生試驗信號的數(shù)字抽樣的A/D轉(zhuǎn)換器。數(shù)字抽樣提供給第一抽取器來抽取抽樣。第二抽取器連接到第一抽取器的輸出，進(jìn)一步抽取抽樣。一對門電路選擇性的將第一和第二抽取器的輸出連接到一個存儲器?？刂破骺刂埔粋€門電路選擇選擇一個長度比完整數(shù)據(jù)記錄短的高數(shù)據(jù)率記錄，存儲在存儲器中并作為放大(即詳細(xì))記錄顯示，控制另一個門電路選擇一個擁有基本是所有的完整數(shù)據(jù)記錄的低數(shù)據(jù)率記錄，作為概要記錄顯示。本儀器產(chǎn)生兩個不同數(shù)據(jù)率、擁有不同時間周期的數(shù)據(jù)記錄。
文檔編號G01R13/34GK1459636SQ0313687
公開日2003年12月3日 申請日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月22日
發(fā)明者K·P·多拜恩斯 申請人:特克特朗尼克公司