數(shù)字熒光示波器預(yù)觸發(fā)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬電子測量儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字熒光示波器隨機(jī)采樣數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。本發(fā)明的數(shù)字熒光示波器預(yù)觸發(fā)裝置，包括ADC模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、預(yù)觸發(fā)控制模塊、波形重組模塊、熒光顯示處理模塊和ARM判別控制模塊，ADC模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，數(shù)據(jù)采集模塊、ARM判別控制模塊分別與預(yù)觸發(fā)控制模塊連接，波形重組模塊分別與預(yù)觸發(fā)控制模塊、ARM判別控制模塊、熒光顯示處理模塊連接。本發(fā)明充分利用FPGA與ARM的特性，可實(shí)現(xiàn)隨機(jī)采樣系統(tǒng)中觸發(fā)點(diǎn)前后任意位置的觸發(fā)。該發(fā)明已成功應(yīng)用于本公司開發(fā)的數(shù)字熒光示波器樣機(jī)中。該發(fā)明的實(shí)現(xiàn),對相應(yīng)的測量儀器的研發(fā)特別是數(shù)字熒光示波器的設(shè)計(jì)起到了很大推進(jìn)作用。
【專利說明】數(shù)字熒光示波器預(yù)觸發(fā)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬電子測量儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字熒光示波器隨機(jī)采樣數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]原技術(shù)中的示波器一般為模擬示波器，近年來，國外數(shù)字示波器飛速發(fā)展，高端數(shù)字示波器市場基本被美國泰克公司壟斷。數(shù)字熒光示波器融會(huì)了數(shù)字存儲(chǔ)示波器與模擬示波器二者共同的優(yōu)點(diǎn):它具有數(shù)字存儲(chǔ)記憶功能，可利用數(shù)字濾波技術(shù)進(jìn)行波形處理并利用MCU的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行參數(shù)分析；同時(shí)，對輸入信號以三維信息(信號的幅度、時(shí)間、以及幅度相對于時(shí)間的分布)的方式顯示，具有模擬示波器的實(shí)時(shí)捕獲和三維顯示的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字示波器相對于模擬示波器具有無可比擬的優(yōu)越性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)效果能夠克服上述模擬、數(shù)字示波器缺陷，提供一種數(shù)字熒光示波器預(yù)觸發(fā)裝置，其可實(shí)現(xiàn)隨機(jī)采樣系統(tǒng)中觸發(fā)點(diǎn)前后任意位置的觸發(fā)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:其包括ADC模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、預(yù)觸發(fā)控制模塊、波形重組模塊、熒光顯示處理模塊和ARM判別控制模塊，ADC模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，數(shù)據(jù)采集模塊、ARM判別控制模塊分別與預(yù)觸發(fā)控制模塊連接，波形重組模塊分別與預(yù)觸發(fā)控制模塊、ARM判別控制模塊、熒光顯示處理模塊連接。
[0005]數(shù)字熒光示波器預(yù)觸發(fā)功能在系統(tǒng)故障檢測中具有很強(qiáng)的使用價(jià)值。利用預(yù)觸發(fā)可以觀測到電路對信號的延時(shí)效應(yīng)、開關(guān)特性、輸入和輸出瞬態(tài)特性等普通示波器中不易觀測到的信號。而隨機(jī)等效采樣方法是超高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中拓寬ADC模塊采樣頻率的有效手段。二者與DPO的數(shù)字熒光顯示效果相結(jié)合，使得電子測量儀器可以在系統(tǒng)故障檢測、信號時(shí)序分析等應(yīng)用中更好的發(fā)揮作用。
[0006]預(yù)觸發(fā)控制模塊與ARM判別控制模塊之間通過SPI接口連接。ARM判別控制模塊與波形重組模塊之間通過SPI接口連接。
[0007]對于周期性的高頻信號，當(dāng)ADC最高采樣頻率不足以滿足奈奎斯特采樣定律時(shí)，已無法從采樣數(shù)據(jù)中重構(gòu)信號波形。隨機(jī)采樣技術(shù)可以解決此問題:用較低的采樣率ADC模塊芯片(2Gsa/s)恢復(fù)出高頻(200Gsa/s)的周期信號。這就打破了國外公司高速ADC技術(shù)封鎖，并且大大降低芯片材料成本。具體過程如下:利用待測信號作為觸發(fā)源，當(dāng)信號電平超過某個(gè)觸發(fā)閾值時(shí)(此時(shí)為觸發(fā)時(shí)刻)，觸發(fā)電路產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖。該脈沖激活數(shù)據(jù)采集電路，并在采樣時(shí)鐘作用下進(jìn)行一輪采樣，從而獲得信號某一時(shí)間段的值。通過測量每次ADC采樣序列起點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)(信號觸發(fā)時(shí)刻)的相位差，就能確定本次采樣序列在信號波形中的位置。經(jīng)過多次波形重組后，即可重現(xiàn)完整波形。
[0008]本發(fā)明充分利用FPGA與ARM的特性，可實(shí)現(xiàn)隨機(jī)采樣系統(tǒng)中觸發(fā)點(diǎn)前后任意位置的觸發(fā)。該發(fā)明已成功應(yīng)用于本公司開發(fā)的數(shù)字熒光示波器樣機(jī)中。該發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，對相應(yīng)的測量儀器的研發(fā)特別是數(shù)字熒光示波器的設(shè)計(jì)起到了很大推進(jìn)作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明的數(shù)字熒光示波器預(yù)觸發(fā)裝置，包括ADC模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、預(yù)觸發(fā)控制模塊、波形重組模塊、熒光顯示處理模塊和ARM判別控制模塊，ADC模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，數(shù)據(jù)采集模塊、ARM判別控制模塊分別與預(yù)觸發(fā)控制模塊連接，波形重組模塊分別與預(yù)觸發(fā)控制模塊、ARM判別控制模塊、熒光顯示處理模塊連接。
[0011]預(yù)觸發(fā)控制模塊與ARM判別控制模塊之間通過SPI接口連接。ARM判別控制模塊與波形重組模塊之間通過SPI接口連接。
[0012]在示波器很多應(yīng)用場合，技術(shù)人員感興趣的波形部分并不緊跟在引起穩(wěn)定觸發(fā)的信號部位的后面，而是在觸發(fā)以后一段時(shí)間，甚至可能在觸發(fā)之前。模擬示波器只能觀測觸發(fā)點(diǎn)后的信號，且觸發(fā)點(diǎn)在掃描線的最左端。與模擬示波器相比，數(shù)字熒光示波器的觸發(fā)控制靈活很多，其中一個(gè)顯著特點(diǎn)就在于它容許用戶觀看觸發(fā)點(diǎn)之前或之后的事件。觸發(fā)位置在數(shù)字示波器中代表的是波形記錄中的水平位置。變更水平觸發(fā)位置，即可以實(shí)現(xiàn)觸發(fā)事件之前或之后數(shù)據(jù)信號的采集，此觸發(fā)過程稱為預(yù)觸發(fā)。
[0013]隨機(jī)采樣預(yù)觸發(fā)控制模塊位于整個(gè)隨機(jī)采樣模塊的核心部分，在接收到前端采集到的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行相應(yīng)的處理，并送波形重組模塊重組后，送熒光顯示處理模塊，整個(gè)過程均在硬件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，預(yù)觸發(fā)控制模塊電路的核心部分是觸發(fā)前與觸發(fā)后計(jì)數(shù)器，它們分別用于控制存儲(chǔ)器存儲(chǔ)觸發(fā)點(diǎn)到來之前與之后采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。根據(jù)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)，相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)采集模塊中FIFO的讀寫使能信號，調(diào)整存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中的水平觸發(fā)位置，即可實(shí)現(xiàn)觸發(fā)點(diǎn)位置的任意移動(dòng)(包括示波器屏內(nèi)移動(dòng)與屏外移動(dòng))。
[0014]由于隨機(jī)采樣的波形為多次觸發(fā)后重組而成。當(dāng)ADC模塊采樣率一定時(shí)，不同的時(shí)基分別對應(yīng)不同的采樣輪數(shù)；而當(dāng)DPO每屏顯示點(diǎn)數(shù)一定時(shí)，不同的采樣輪數(shù)對應(yīng)了每組不同的采樣點(diǎn)數(shù)，這就為水平觸發(fā)位置的確定帶來困難。
[0015]針對隨機(jī)采樣不同時(shí)基下水平觸發(fā)位置定位困難的問題，可以通過以下方法解決:
[0016]首先定義各符號意義如下:Sample_Clk:系統(tǒng)實(shí)時(shí)采樣率；Equal_Clk:系統(tǒng)等效采樣率；Group:隨機(jī)采樣輪數(shù)；Display_Num:每屏顯示點(diǎn)數(shù)；Group_Num:每輪采樣點(diǎn)數(shù)；Pres_Length:實(shí)際預(yù)觸發(fā)長度；Random_Value:等效觸發(fā)長度；Ram_Addr重組后波形起始讀取位置；
[0017]其中:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字熒光示波器預(yù)觸發(fā)裝置，其特征在于，包括ADC模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、預(yù)觸發(fā)控制模塊、波形重組模塊、熒光顯示處理模塊和ARM判別控制模塊，ADC模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，數(shù)據(jù)采集模塊、ARM判別控制模塊分別與預(yù)觸發(fā)控制模塊連接，波形重組模塊分別與預(yù)觸發(fā)控制模塊、ARM判別控制模塊、熒光顯示處理模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字熒光示波器預(yù)觸發(fā)裝置，其特征在于，預(yù)觸發(fā)控制模塊與ARM判別控制模塊之間通過SPI接口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字熒光示波器預(yù)觸發(fā)裝置，其特征在于，ARM判別控制模塊與波形重組模塊之間通過SPI接口連接。
【文檔編號】G01R13/02GK103809001SQ201210447603
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】呂華平, 吳圣帆 申請人:江蘇綠揚(yáng)電子儀器集團(tuán)有限公司