[發(fā)明專利]一種具有波形快速定位與縮放功能的數(shù)字存儲示波器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910216256.5
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN101726644A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張沁川;邱渡裕;曾浩;蔣俊;向川云;葉兵
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01R13/02
• 分類號: G01R13/02
• 代理公司: 北京市路盛律師事務(wù)所 11326
• 代理人: 溫利平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字存儲示波器，具體來講，涉及在深度存儲下一種具有波形快 速定位與縮放功能的數(shù)字存儲示波器

背景技術(shù)

數(shù)字存儲示波器自上世紀(jì)七十年代誕生以來，其應(yīng)用越來越廣泛，現(xiàn)已成 為測試工程師必備的工具之一。

采樣率、存儲深度(memory?depth)和波形捕獲率是數(shù)字存儲示波器(DSO) 的三大主要性能指標(biāo)。采樣率是指每秒從連續(xù)信號中提取并組成離散信號的采 樣個數(shù)；存儲深度表示在最高實時采樣率下連續(xù)采集并存儲采樣點的能力，通 常用采樣點數(shù)(pts)表示；波形捕獲率表示單位時間內(nèi)示波器所能捕獲并顯示 的波形幅數(shù)，通常以波形幅數(shù)/秒(wfms/s)表示。采樣率直接與存儲深度有密 切關(guān)系，因為數(shù)字存儲示波器必須根據(jù)使用者關(guān)于捕捉時間長度的指令來管理 存儲器。如果使用者把數(shù)字存儲示波器的時基控制設(shè)置為100us/div，若波形顯 示區(qū)有10×8格，這就意味著整個屏幕代表1ms的時間，那么數(shù)字存儲示波器 必須確定在不耗盡其存儲器資源的前提下捕捉長達(dá)1ms的信號時可以采用的最 高采樣率。如果數(shù)字存儲示波器的最大采樣速為5GSPS，而存儲空間為10k，那 么實際的采樣率將不能高于10MSPS。這一采樣率大大低于最高采樣率，用戶的 測量將容易受到欠采樣(undersampling)的不利影響——混疊、信號細(xì)節(jié)丟失和測 量結(jié)果錯誤等。對于淺存儲示波器來說，這些都是嚴(yán)重的問題。

國內(nèi)外數(shù)字存儲示波器廠家都在提高存儲深度方面取得了突破性的發(fā)展。 美國泰克公司(Tektronix)的TDS6000系列數(shù)字存儲示波器，雙通道使用時， 每條通道的存儲深度是64Mpts，四條通道同時使用時，每條通道的存儲深度是 32Mpts；4000系列數(shù)字熒光示波器(DPO)每條通道上標(biāo)配了10Mpts的存儲深 度，可以捕獲長信號窗口，同時保持精細(xì)的定時分辨率。美國安捷倫公司(Agilent) 54642A?DSO和54642D?MSO系列的存儲深度是8Mpts；Agilent公司的 DSO/DSA90000A系列示波器的存儲深度標(biāo)準(zhǔn)是10Mpts，最大高達(dá)1Gpts。美 國力科公司(LeCroy)的LT342L系列的存儲深度是1Mpts。國內(nèi)以普源的 DS1000E系列為例，最大存儲深度單通道達(dá)到了1Mpts，雙通道是512Kpts。可 見，存儲深度的提高是未來數(shù)字存儲示波器的發(fā)展方向之一。

將大容量存儲器，例如DDR、DDR2、DDR3、LPDDR等內(nèi)存應(yīng)用于數(shù)字 存儲示波器中，可以大大提高數(shù)字存儲示波器的存儲深度，同時AD的采樣率 會要求相應(yīng)的提高。DSO的存儲深度越高，那么更多更細(xì)致的波形就可以被記 錄下來。

在深度存儲工作模式下，數(shù)據(jù)的采集和存儲是由觸發(fā)控制完成的。以觸發(fā) 信號為基準(zhǔn)，在整個存儲空間記錄下觸發(fā)信號到來前后的大量波形數(shù)據(jù)。大的 存儲深度，保證了在高采樣率下的波形數(shù)據(jù)采集時間，為波形的分析提供了充 分的數(shù)據(jù)信息，可以保證對細(xì)節(jié)信號的采集記錄。但是，與模擬示波器相比， DSO本身就存在響應(yīng)性不好的缺陷。隨著存儲深度的增加，由于數(shù)字波形記錄 的處理時間問題，勢必會帶來響應(yīng)慢問題。有些存儲深度極大的數(shù)字存儲示波 器每次屏幕波形刷新長達(dá)8到10秒。將如此大的存儲器應(yīng)用于DSO，在提高存 儲深度的同時，一定會帶來響應(yīng)速度慢的問題。比如說，1GSPS的采樣率和 128Mpts的存儲深度，存一個樣點數(shù)據(jù)的時間是1ns，那么存滿需要128ms，微 處理器讀一個樣點數(shù)據(jù)需要100ns，讀完存儲里面的數(shù)據(jù)需要 128Mpts×100ns＝12.8s，響應(yīng)速度必然會很慢。存儲深度越高，波形連續(xù)捕獲時 間越長，系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的時間越長，響應(yīng)速度越慢，死區(qū)時間越大，波形捕獲 率越低，毛刺等有害信號越難被發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有波形快速定位與縮放 功能的數(shù)字存儲示波器，在實現(xiàn)深度存儲的同時又解決響應(yīng)速度慢、波形捕獲 率低和毛刺等有害信號不易發(fā)現(xiàn)的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具有波形快速定位與縮放功能的數(shù)字存儲示波器， 包括信號調(diào)理通道、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、詳細(xì)波形存儲器控制模塊、大容量的詳細(xì)波 形存儲器、微處理器以及顯示器，其特征在于，還包括：

一特征值檢測模塊，與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于檢測模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的采樣數(shù) 據(jù)流，從連續(xù)的N個采樣數(shù)據(jù)中篩選出特征值數(shù)據(jù)；