一种具有周期触发功能的并行采样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并行采样的示波器，包括：数据采样单元，其对一路被测信号进行采样，产生触发时钟和并行的n路采样数据；数字比较单元，其对n路采样数据进行并行电平比较处理，产生n路比较信号；触发控制单元，其依据触发时钟，由n路比较信号获取被测信号中的局部信号的周期值；并将周期值与一预设周期范围进行比较，根据比较结果产生触发信号；采样存储单元，其依据触发信号对采样数据进行存储。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并行采样的示波器
【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并行采样的不波器。
【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CN200710080005.X“触发结构、测量系统及使用方法”，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包括M个并行的模数转换器ADCfADCM，其响应于M个频率相同、相位不同的采样时钟FfFM，对被测信号a进行并行采样，也即，在一个采样时钟周期的不同时间处从被测信号a中并行的获取数据样本，MS I ;其中，每一个ADC又可以依据其对应的一个采样时钟进行数据采样，产生多路并行采样数据和触发时钟，每一个ADC产生的触发时钟均相同。例如，一个双核ADC可以依据IGHz的采样时钟，产生8路并行采样数据和250MHz的触发时钟。多个ADC交织采样后，可以得到n路采样数据bfbn，需要说明的是，数据采样单元101可以只包括一个ADC ;数字比较单元102包括n个数字比较器11，其并行的对n路采样数据bfbn进行电平比较处理，产生n路比较信号cfcn ;触发控制单元103根据用户设置的触发类型对n路比较信号cf cn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。由于数字触发器100的数据采样单元101是并行地进行采样，因此，其所应用示波器，也可以称之为并行采样的示波器。
[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。假设将N路比较信号cfcn中的数据按照采样时间先后顺序进行交织，则会得到一路交织比较信号。如果是边沿触发，则依据N路比较信号crcn获取与交织比较信号的上升沿和/或下降沿的边沿位置，并在边沿位置处产生触发信号d ;如果是脉宽触发，则依据n路比较信号cf cn获取与交织比较信号的正脉宽或负脉宽，并在脉宽处于预设脉宽范围内时产生触发信号d。上述触发类型的逻辑处理属于现有技术的内容，此处不再赘述。例如，中国专利CN200710089788.8“改进型数字触发器”，其公开的触发器就能够实现边缘事件触发逻辑(相当于边沿触发)；还能够实现脉冲宽度触发逻辑(相当于脉宽触发)等等。现有的触发类型有多种，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并行采样的示波器，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并行采样的示波器，包括:
[0008]数据采样单元，用于对一路被测信号进行采样，产生触发时钟和并行的n路采样数据；
[0009]数字比较单元，用于对所述n路采样数据进行并行电平比较处理，产生n路比较信号;
[0010]触发控制单元，用于依据所述触发时钟，由所述n路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周期范围进行比较，根据比较结果产生所述触发信号；
[0011]采样存储单元，用于依据所述触发信号对所述n路采样数据进行存储，产生用于波形显示的波形显示数据。
[0012]本发明可由所述n路比较信号获取所述被测信号中的局部信号的周期值，进而与预设周期范围进行比较，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。
[0013]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触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个同类型数据变化之间的时间间隔，将其作为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所述预设周期范围进行周期比较处理，根据比较结果产生所述触发信号。
[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触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔，将其作为所述被测信号中的局部信号的第一周期值；以及获取相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔，将其作为所述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周期范围进行周期比较处理，根据比较结果产生所述触发信号。
[0015]在本发明中，可以仅利用第一周期值进行触发判别，实现上升沿触发；也可以仅利用第二周期值进行触发判别，实现下降沿触发；还可以同时利用第一周期值和第二周期值进行触发判别，既实现上升沿触发、同时又实现下降沿触发。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。
[0016]作为一个示例,在本举例说明中,所述触发控制单元包括:
[0017]上升沿触发产生单元，用于依据所述触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“OI”之间的时间间隔，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周期范围进行比较，在所述第一周期值处于所述预设周期范围时，产生一个第一触发脉冲信号；
[0018]下降沿触发产生单元，用于依据所述触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔，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周期范围进行比较，在所述第二周期值处于所述预设周期范围时，产生一个第二触发脉冲信号；
[0019]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，作为所述触发信号输出。
[0020]作为又一个示例,在本举例说明中,所述触发控制单元包括:
[0021]上升沿触发产生单元，用于依据所述触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔，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周期范围进行比较，在所述第一周期值处于所述预设周期范围时，产生一个第一触发脉冲信号；
[0022]下降沿触发产生单元，用于依据所述触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔，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周期范围进行比较，在所述第二周期值处于所述预设周期范围时，产生一个第二触发脉冲信号；
[0023]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。
[0024]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n路比较信号进行反相处理，得到n路反相比较信号；并依据所述触发时钟，针对所述n路反相比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔，作为所述n路比较信号的相邻的两个数据变化“ 10 ”之间的时间间隔。
[0025]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:
[0026]第一周期处理子单元，用于依据所述触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，在出现数据变化“01”时，产生一个脉宽为触发时钟周期的正脉冲，得到一个包含至少两个正脉冲的第一脉冲信号；并在数据变化“01”时，获取与其对应的周期起始时刻和周期结束时刻；
[0027]第一周期计数子单元，用于依据所述触发时钟，计算所述第一脉冲信号中相邻两个正脉冲之间的第一时间间隔；
[0028]第一周期比较子单元，用于依据所述第一时间间隔、所述相邻两个正脉冲中前一个正脉冲对应的数据变化“01”的周期起始时亥lj、所述相邻两个正脉冲中后一个正脉冲对应的数据变化“01”的周期结束时刻，获得所述第一周期值；并当所述第一周期值处于预设周期范围时，在第一脉冲信号的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。
[0029]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:
[0030]第一次数累加器，用于在所述第一脉冲信号为低电平时，对所述触发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；
[0031]第一周期获取模块，用于依据所述触发时钟的周期，将所述第一计数值转换为所述第一时间间隔。
[0032]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:
[0033]反相处理子单元，用于对所述n路比较信号进行反相处理，得到n路反相比较信号;
[0034]第二周期处理子单元，用于依据所述触发时钟，针对所述n路反相比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，在出现数据变化“01”时，产生一个脉宽为触发时钟周期的正脉冲，得到一个包含至少两个正脉冲的第二脉冲信号；并在数据变化“01”时获取与其对应的周期起始时刻和周期结束时刻；
[0035]第二周期计数子单元，用于依据所述触发时钟，计算所述第二脉冲信号中相邻两个正脉冲之间的第二时间间隔；
[0036]第二周期比较子单元，用于依据所述第二时间间隔、所述相邻两个正脉冲中前一个正脉冲对应的数据变化“01”的周期起始时亥lj、所述相邻两个正脉冲中后一个正脉冲对应的数据变化“01”的周期结束时刻，获得所述第二周期值；并当所述第二周期值处于预设周期范围时，在第二脉冲信号的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。
[0037]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:
[0038]第二次数累加器，用于在所述第二脉冲信号为低电平时，对所述触发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；
[0039]第二周期获取模块，用于依据所述触发时钟的周期，将所述第二计数值转换为所述第二时间间隔。
[0040]作为又一个举例说明，在本发明中，所述示波器还包括:
[0041]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；
[0042]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周期范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]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；
[0044]图2是本发明一种具有周期触发功能的并行采样的示波器实施例的结构示意图；
[0045]图3 (a)是触发控制单元的一个示例的结构示意图；
[0046]图3 (b)是触发控制单元的另一个示例的结构示意图；
[0047]图3 (C)是触发控制单元的又一个示例的结构示意图；
[0048]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；
[0049]图5是下降沿触发产生单元的一个举例说明的结构示意图；
[0050]图6 (a)是本发明不波器实施例中产生第一触发脉冲信号的时序不意图；
[0051]图6 (b)是本发明示波器实施例中产生第二触发脉冲信号和逻辑或处理结果的时序不意图。【具体实施方式】
[0052]为了说明本发明的一种具有周期触发功能的并行采样的示波器，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。
[0053]参照图2，示出了本发明一种具有周期触发功能的并行采样的示波器实施例的结构图，本实施例提出的示波器200包括:
[0054]数据采样单元201，对一路被测信号a进行采样，产生触发时钟f I和并行的n路采样数据bl?bn ；
[0055]数字比较单元202，其对n路采样数据bfbn进行并行电平比较处理，产生n路比较信号cl"cn ；
[0056]触发控制单元203，其依据n路比较信号cf cn进行触发逻辑处理，产生触发信号d ;其中，当用户设置的触发类型为周期触发时，其依据触发时钟fl，由n路比较信号cf cn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周期范围进行比较，根据比较结果产生触发信号d ；
[0057]采样存储单元204，其依据触发信号d对n路采样数据bfbn进行存储，产生用于波形显示的波形显示数据e。
[0058]本实施例所述的被测信号a由示波器200的一路通道输入至数据采样单元201中，数据采样单元201包括M个并行的模数转换器ADCf ADCM，其响应于M个频率相同、相位不同的采样时钟FfFM分别对被测信号a进行模拟到数字的转换，实现并行数据采样，每一个模数转换器ADC依据与其对应一个采样时钟对被测信号a进行采样后得到多路采样数据和触发时钟，例如，一个ADC采样后可以得到4路、8路或者16路采样数据。多个ADC交织采样后，按照采样时间的先后顺序可以得到并行的n路采样数据bfbn ;之后，数据采样单元201将得到的n路采样数据bfbn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。本实施例所述的n可取大于等于2的整数。
[0059]作为一个举例说明，在本发明实施例中，示波器200也可以具有多个通道，数据采样单元201可以包括多个采样子单元，分别对应多个通道，每一个采样子单元包括M个并行的模数转换器ADCf ADCM，对从与之对应的通道输入的被测信号进行并行采样，得到n路采样数据。相应的，数字比较单元202包括多个比较子单元，分别对应多个采样子单元，每一个比较子单元对从采样子单元输出的n路采样数据进行电平比较处理，产生n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个采样子单元输出的n路比较结果，将其作为比较信号输入至触发控制单元203中。
[0060]在本实施例中，可以通过对一个主采样时钟进行倍频和相移,得到多个频率相同、相位不同的采样时钟FfFM，各个采样时钟FfFM之间具有相同的相位差。例如，数据采样单元201包括两个并行的模数转化器ADCl和ADC2，ADCl依据一个IGHz采样时钟Fl对被测信号a采样后，得到4路采样数据bl?b4和250MHz的触发时钟，ADCl的采样率为lGSa/s ；ADC2依据一个IGHz采样时钟F2对被测信号a采样后，得到4路采样数据b5?b8和250MHz的触发时钟，ADC2的采样率为lGSa/s ;采样时钟Fl与采样时钟F2的相位相差n/2，通过两个ADC的交织采样后，实现示波器200的实际采样率为2GSa/s。
[0061]在本实施例中，数字比较单元202由n个数字比较器构成。作为一个举例说明，在本发明实施例中，数字比较器可以是粘滞比较器，n个粘滞比较器分别对n路采样数据进行并行电平比较处理，每一个粘滞比较器可以是8bit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“0” (Ibit);如果输入的采样数据b处于下电平和上电平之间，则粘滞比较器输出的数据与所输出的相邻前一个数据相同。结合图6 (a)，以n取8为例，可以看到正弦波形的被测信号a通过具有8个粘滞比较器的数字比较单元202的电平比较处理后，得到8路比较信号cf c8，可以看出，每一路比较信号c均是由数据“ I”和数据“0”构成的高低电平信号。作为另一个举例说明，在本发明实施例中，数字比较器可以是普通的比较器，其具有一个比较电平，如果输入的采样数据b大于所述比较电平，则数字比较器输出逻辑“I” ；如果输入的采样数据b小于所述比较电平，则数字比较器输出逻辑“O”。
[0062]在本实施例中，触发控制单元203可以由FPGA构成，其根据设置的触发类型和触发条件，对n路比较信号cf cn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n路采样数据bfbn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将依据触发时钟fl，由n路比较信号cf cn中所获取的被测信号a中局部信号的周期值与一预设周期范围进行比较，根据比较结果产生触发信号d。可以理解的是，每一个ADC产生的触发时钟均相同，触发控制单元203依据任何一个ADC产生的触发时钟fl进行触发逻辑处理，获取被测信号a中局部信号的周期值。
[0063]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，结合图
6(a)，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Wl到点《3之间的信号，该段局部信号的周期值即为点Wl到点《3之间的时间；被测信号a中的局部信号也可以是点w2到点《4之间的信号，该段局部信号的周期值即为点《2到点《4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n路比较信号cf cn所获取的，因此，针对n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，相邻的两个数据变化“01”之间对应被测信号a的一段局部信号，或者相邻的两个数据变化“01”之间对应被测信号a的一段局部信号。
[0064]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6 (a)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一定是指该段毛刺的周期，设置所述粘滞比较器的比较电平及粘滞范围得到上电平和下电平，如果该段毛刺处于上电平和下电平之间，则可以消除所述毛刺对测量带来的影响，这是本领域的技术人员所公知的。如果该段毛刺时而位于上电平之上，时而位于下电平之下，则依据该段毛刺可以产生具有高低电平的比较信号，则被测信号a的局部信号的周期值与该段毛刺有关。被测信号a的局部信号与n路比较信号中相邻的两个数据变化的位置有关，由于数据变化的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6 (a)中，以一个比较电平为例进行说明，对于具有两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。
[0065]在本实施例中，参照图2，触发控制单元203依次获取被测信号a每一段的局部信号的周期值，依次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n路比较信号cf cn获取被测信号a中的局部信号的周期值，进而与预设周期范围进行比较，根据比较结果产生触发信号d，也就是说，一段局部信号对应一个完整的周期变化的信号，根据被测信号的局部信号完成一个周期变化所用的时间是否满足一定条件，进而判断是否产生触发信号。由于周期值是从数字化的比较信号cf cn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。通过周期触发，可以检测被测信号的周期是否符合设计要求，该功能可应用于数据分析测试中。
[0066]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，例如，可以通过显示界面和输入键盘实现的用户输入接口，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周期范围，可以看出，用户所设置的一个或者两个周期阈值时间，即为预设周期范围的端点值。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。作为一个举例说明，在本发明实施例中，所述预设周期范围可以是在出厂之前预先配置好的一个固定的默认范围，则无需设置用户输入接口，触发控制单元203即可直接得到该预设周期范围。
[0067]作为一个举例说明，在本发明实施例中，触发控制单元203可以依据触发时钟fl，针对n路比较信号cf cn中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔，将其作为被测信号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所述预设周期范围进行周期比较处理，根据比较结果产生触发信号d。在本举例说明中，n路比较信号cf cn中相邻两个数据变化“01”之间的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，仅利用第一周期值进行触发判断，当第一周期值处于所述预设周期范围时，则判断满足周期触发条件，产生触发信号d。
[0068]所述数据变化“01”是指:将当前一个触发时钟周期内比较信号cfcn的数据、及相邻的前一个触发时钟周期内比较信号cn的数据组成n+1比特的数据，判断该n+1比特数据中出现数据“0”到数据“ I”变化。以数据变化“01”中数据“ I”对应的时刻为数据变化“01”的时刻。所述数据变化“01”即为一种同类型数据变化。
[0069]在本举例说明中，作为一个示例，结合图6，以n取8为例，针对8路比较信号cf c8
中的数据，以A、t2......t9、t1(l、tn......tx+1、tx+2......标示出采样的时间顺序,按照采样的时间
顺序查找数据变化，得到第一个数据变化“01”，为t4时刻；然后获取相邻下一个数据变化“01”，为tx+2时刻，则可以将t4到tx+2之间的时间间隔作为被测信号a中的局部信号的第一
周期值。[0070]在上述举例说明中，如果将n路比较信号cf cn中的数据按照采样时间进行交织，得到一路交织比较信号，则数据变化“01”对应交织比较信号的上升沿，利用相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔，将其作为被测信号a的局部信号的周期值实现周期触发，相当于按照上升沿进行触发判别，因此实现方法简单。
[0071]作为另一个举例说明，在本发明实施例中，触发控制单元203可以依据触发时钟fl，针对n路比较信号cfcn中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔，将其作为被测信号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所述预设周期范围进行周期比较处理，根据比较结果产生触发信号d。在本举例说明中，n路比较信号cf cn中相邻两个数据变化“10”之间的时间间隔对应被测信号a中的局部信号的一个周期值，即第二周期值，仅利用第二周期值进行触发判断，当第二周期值处于所述预设周期范围时，则判断满足周期触发条件，产生触发信号d。
[0072]所述数据变化“10”是指，将当前一个触发时钟周期内比较信号cfcn的数据、及相邻的前一个触发时钟周期内比较信号cn的数据组成n+1比特的数据，判断该n+1比特数据中出现数据“ I ”到数据“ 0 ”变化。以数据变化“ 10 ”中数据“ 0 ”对应的时刻为数据变化“10”的时刻。所述数据变化“10”即为另一种同类型数据变化。相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔的获取过程，可参阅上述举例说明中，相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔的获取过程，二者类似，此处不再示例。
[0073]在上述举例说明中，如果将n路比较信号cf cn中的数据按照采样时间进行交织，得到一路交织比较信号，则数据变化“10”对应交织比较信号的下降沿，利用相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔，将其作为被测信号a的局部信号的周期值实现周期触发，相当于按照下降沿进行触发判别，因此实现方法简单。
[0074]作为又一个举例说明，在本发明实施例中，触发控制单元203可以依据触发时钟fl，针对n路比较信号cfcn中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔，将其作为所述被测信号a中的局部信号的第一周期值；同时,还依据触发时钟fl,针对n路比较信号cfcn中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔，将其作为被测信号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周期范围进行比较，根据比较结果产生所述触发信号d。在本举例说明中，相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔和相邻的两个数据变化“ 10”之间的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。
[0075]在上述举例说明中，既可以利用第一周期值实现周期触发，即按照上升沿沿进行触发判别；又可以利用第二周期值实现周期触发，即按照下降沿进行触发判别，触发方式灵活多样。
[0076]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:
[0077]上升沿触发产生单元301，其依据触发时钟fl，针对n路比较信号cf cn中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“01 ”之间的时间间隔，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周期范围进行比较，在所述第一周期值处于所述预设周期范围时，产生一个第一触发脉冲信号i ;
[0078]下降沿触发产生单元302，其依据触发时钟f 1，针对n路比较信号cf cn中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔，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周期范围进行比较，在所述第二周期值处于所述预设周期范围时，产生一个第二触发脉冲信号j;
[0079]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。
[0080]周期值可以是n路比较信号cfcn中采样时间顺序的相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔，对应上升沿触发；也可以是n路比较信号cfcn中采样时间顺序的相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔，对应下降沿触发，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、还是按照下降沿进行触发判断，第一触发信号产生单元303相当于一个选择开关，当用户选择按照上升沿进行触发判断时，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 ;当用户选择按照下降沿进行触发判断时，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。
[0081]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:
[0082]上升沿触发产生单元301，其依据触发时钟fl，针对n路比较信号cf cn中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“01 ”之间的时间间隔，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周期范围进行比较，在所述第一周期值处于所述预设周期范围时，产生一个第一触发脉冲信号i ;
[0083]下降沿触发产生单元302，其依据触发时钟f 1，针对n路比较信号cf cn中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔，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周期范围进行比较，在所述第二周期值处于所述预设周期范围时，产生一个第二触发脉冲信号j ;
[0084]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。
[0085]结合图6(b)，其示出了第一触发脉冲信号i和第二触发脉冲信号j的逻辑处理时序图。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n路比较信号cfcn进行完整的判断，既可以按照相邻两个数据变化“01”之间的时间间隔进行上升沿触发判断，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数据变化“10”之间的时间间隔进行下降沿触发判断，产生包括第二触发脉冲信号j的触发信号。
[0086]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。
[0087]作为一个变型，在上述三个示例中，下降沿触发产生单元302可以先分别对n路比较信号cf cn进行反相处理，得到n路反相比较信号；并依据触发时钟H，针对所述n路反相比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔，作为n路比较信号cfcn的相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔。
[0088]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:
[0089]第一周期处理子单元401，其依据触发时钟fl，针对n路比较信号cf cn中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，在出现数据变化“01”时，产生一个脉宽为触发时钟周期的正脉冲，得到一个包含至少两个正脉冲的第一脉冲信号k ;并在出现数据变化“01”时，依据数据变化“01”中数据“ I”所在比较信号的路数m和触发时钟周期，获取与数据变化“01”所对应的周期起始时刻Tll和周期结束时刻T12 ;其中，m=l，2，……n ;所述正脉冲与触发时钟fl同步。
[0090]第一周期计数子单元402，其依据触发时钟H，计算第一脉冲信号k中相邻两个正脉冲的第一时间间隔Tl ；
[0091]第一周期比较子单元403，其依据第一时间间隔Tl、所述相邻两个正脉冲中前一个正脉冲对应的数据变化“01”的周期起始时刻Til、所述相邻两个正脉冲中后一个正脉冲对应的数据变化“01”的周期结束时刻T12，获得第一周期值，也即n路比较信号Cf C2中相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔；并将第一周期值与预设周期范围进行比较，当第一周期值处于预设周期范围时，在第一脉冲信号k的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。
[0092]下面结合图6 (a)，对上升沿触发产生单元301的工作过程进行具体说明。从图
6中可以看出，第一周期处理子单元401针对n路比较信号cfcn中的数据，在第一次出现数据变化“01”时，产生一个与触发时钟fl同步的、脉宽为触发时钟周期的正脉冲Pl ;在第二次出现数据变化“01”时，产生一个与触发时钟fl同步的、脉宽为触发时钟周期的正脉冲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，n路比较信号cf cn中可能具有多个数据变化“01”，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。
[0093]仅按照相邻两个正脉冲计算的时间并不能代表比较信号cf cn中相邻两个数据变化“01”之间的精确时间，因此，还需判断数据“0”到数据“I”变化的时间位置，用于精确计算触发周期。第一周期处理子单元401在数据变化“01”时，获取与该数据变化相对应的周期起始时刻和周期结束时刻，具体的，依据触发时钟周期，根据变化的数据在第几路比较信号上进行计算，即数据变化“01”中数据“I”所在比较信号的路数m。假设数据变化“01”中变化的数据“ I”在第m路比较信号上，则，
[0094]与数据变化“01”对应的周期起始时刻T11
[0095]
=J 触发时钟周期* (n-m+l)/n? m=2,3,4......n；
10,m=l o
[0096]与数据变化“01”对应的周期结束时刻T12=触发时钟周期* (m-1) /n,m=l，2，3，4......n.
[0097]如表1所示，给出了数据变化及其对应的周期起始时刻、周期结束时刻；其中，第一列为数据变化“01”中变化的数据“1”所在比较信号的路数m，第二列给出与数据变化“01”对应的周期起始时刻，第三列给出与数据变化“01”对应的周期起始时刻。
[0098]表1
【权利要求】
1.一种具有周期触发功能的并行采样的示波器，包括: 数据采样单元，用于对一路被测信号进行采样，产生触发时钟和并行的n路采样数据； 数字比较单元，用于对所述n路采样数据进行并行电平比较处理，产生n路比较信号； 触发控制单元，用于依据所述n路比较信号，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n路采样数据进行存储，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，用于依据所述触发时钟，由所述n路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周期范围进行比较，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触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个同类型数据变化之间的时间间隔，将其作为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所述预设周期范围进行周期比较处理，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触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔，将其作为所述被测信号中的局部信号的第一周期值；以及获取相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔，将其作为所述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周期范围进行周期比较处理，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，用于依据所述触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔，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周期范围进行比较，在所述第一周期值处于所述预设周期范围时，产生一个第一触发脉冲信号； 下降沿触发产生单元，用于依据所述触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“ 10”之间的时间间隔，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周期范围进行比较，在所述第二周期值处于所述预设周期范围时，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，作为所述触发信号输出。
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，用于依据所述触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔，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周期范围进行比较，在所述第一周期值处于所述预设周期范围时，产生一个第一触发脉冲信号； 下降沿触发产生单元，用于依据所述触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“10”之间的时间间隔，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周期范围进行比较，在所述第二周期值处于所述预设周期范围时，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n路比较信号进行反相处理，得到n路反相比较信号；并依据所述触发时钟，针对所述n路反相比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，获取相邻的两个数据变化“01”之间的时间间隔，作为所述n路比较信号的相邻的两个数据变化“ 10 ”之间的时间间隔。
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，用于依据所述触发时钟，针对所述n路比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，在出现数据变化“01”时，产生一个脉宽为触发时钟周期的正脉冲，得到一个包含至少两个正脉冲的第一脉冲信号；并在数据变化“01”时，获取与其对应的周期起始时刻和周期结束时刻； 第一周期计数子单元，用于依据所述触发时钟，计算所述第一脉冲信号中相邻两个正脉冲之间的第一时间间隔； 第一周期比较子单元，用于依据所述第一时间间隔、所述相邻两个正脉冲中前一个正脉冲对应的数据变化“01”的周期起始时亥lj、所述相邻两个正脉冲中后一个正脉冲对应的数据变化“01”的周期结束时刻，获得所述第一周期值；并当所述第一周期值处于预设周期范围时，在第一脉冲信号的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，对所述触发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； 第一周期获取模块，用于依据所述触发时钟的周期，将所述第一计数值转换为所述第一时间间隔。
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n路比较信号进行反相处理，得到n路反相比较信号；第二周期处理子单元，用于依据所述触发时钟，针对所述n路反相比较信号中的数据，按照采样的时间顺序查找数据变化，在出现数据变化“01”时，产生一个脉宽为触发时钟周期的正脉冲，得到一个包含至少两个正脉冲的第二脉冲信号；并在数据变化“01”时获取与其对应的周期起始时刻和周期结束时刻； 第二周期计数子单元，用于依据所述触发时钟，计算所述第二脉冲信号中相邻两个正脉冲之间的第二时间间隔； 第二周期比较子单元，用于依据所述第二时间间隔、所述相邻两个正脉冲中前一个正脉冲对应的数据变化“01”的周期起始时亥lj、所述相邻两个正脉冲中后一个正脉冲对应的数据变化“01”的周期结束时刻，获得所述第二周期值；并当所述第二周期值处于预设周期范围时，在第二脉冲信号的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，对所述触发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； 第二周期获取模块，用于依据所述触发时钟的周期，将所述第二计数值转换为所述第二时间间隔。
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周期范 围。
【文档编号】G01R13/00GK103675381SQ201210362933
【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