[發明專利]一種高效的低失真數字示波器培訓信號產生電路及方法

有效

• 申請號: 201611020798.1
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106568996B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 邵建波;劉洪慶;郭同華;向前;王嘯;吳恒奎
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01R13/02
• 分類號: G01R13/02;G01R1/28
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種高效的低失真數字示波器培訓信號產生電路及方法，包括數字積分器，數字積分器的輸出連接過零比較器，過零比較器的輸出連接鎖存器，鎖存器的輸出一路連接濾波器，另一路串連數模轉換器、垂直分辨率擴展映射器后反饋到數字積分器的輸入端；濾波器由開關控制其工作與否；鎖存器還與時鐘信號發生器連接，數字積分器、過零比較器、鎖存器、數模轉換器及垂直分辨率擴展映射器都在FPGA中搭建；還包括存儲器，存儲器內預存有數字信號和模擬波形。能夠完全集成于示波器內部，有針對性地、高效地產生所需的各種培訓信號，從示波器自帶的輔助輸出端口，波形失真很小，且整個功能模塊硬件電路極少，軟件占用處理器資源極少，成本極低。

技術領域

本發明涉及測試測量技術領域，尤其涉及一種高效的低失真數字示波器培訓信號產生電路及方法。

背景技術

數字示波器已成為研發、制造和維修電子設備不可或缺的工具。隨著科技和市場需求的不斷發展，示波器功能日益強大和豐富，而其體積正向手持式、小型化、集成化方向快速發展。當前示波器在進行演示、培訓、教學等應用時，因其自身豐富的功能，往往還需配備函數發生器、總線協議發生器等配套儀器，這就使得攜帶和搬運極其不便，既給用戶增加了極大的成本，又背離了手持式、小型化、集成化的發展趨勢。

國內示波器發展越來越迅速，功能日益豐富和完善，為滿足多樣化的市場需求，各大示波器廠商往往推出價格幾千甚至上萬元的函數發生器選件集成于示波器內部，方便用戶購買和使用。但是，函數發生器選件不僅成本高，而且用戶在使用該選件時，往往還需要有針對性的自行編輯相關應用的波形數據，這就造成操作的極大不便。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種高效的低失真數字示波器培訓信號產生電路及方法，能夠在很少硬件電路和處理器資源支持的情況下，有針對性地、高效地產生所需的各種培訓信號，擺脫示波器在相關應用中還需配備函數發生器等配套儀器帶來的不便，從而推動示波器進一步向手持式、小型化、集成化方向發展。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高效的低失真數字示波器培訓信號產生電路，包括數字積分器，所述數字積分器的輸出連接過零比較器，所述過零比較器的輸出連接鎖存器，所述鎖存器的輸出一路連接濾波器，另一路串連數模轉換器、垂直分辨率擴展映射器后反饋到所述數字積分器的輸入端；所述濾波器由開關控制其工作與否；所述鎖存器還與時鐘信號發生器連接，所述數字積分器、過零比較器、鎖存器、數模轉換器及垂直分辨率擴展映射器都在FPGA中搭建；還包括存儲器，所述存儲器內預存有數字信號和模擬波形。

所述模擬波形包括正弦波、調幅波、調頻波、SINC、欠幅脈沖信號、三角波及鋸齒波。

所述數字信號包括脈沖信號、方波、帶偶發毛刺的時鐘信號、數字猝發信號、RS232總線信號、CAN總線信號、LIN總線信號、FlexRay總線信號及1-Wire總線信號。

所述數字積分器輸入為數字信號時，控制開關將濾波器斷開，最終輸出波形直接通過鎖存器輸出，波形量化后只有0和1兩個狀態，0輸出低電平，1輸出高電平，無需調制。

所述數字積分器輸入為模擬波形時，鎖存器的輸出通過開關連通濾波器；波形量化后垂直分辨率選定為8Bit，具有0～255共256個模擬電壓采樣量化值。

鎖存器輸出的調制信號通過邏輯上的數模轉換器以及垂直分辨率擴展映射器組成的反饋通路，最終將低電平映射為數字0，將高電平映射為模擬波形量化數據的最大幅值255，將儲存的模擬波形量化數據和反饋值進行作差比較，并對比較結果進行有符號數累加，如果結果大于0，則通過鎖存器輸出高電平1；如果結果小于或等于0，則通過鎖存器輸出低電平0。

所述數模轉換器為1Bit數模轉換器。

所述濾波器為一階無源低通濾波器。