一种示波器触发电平自动捕获装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种示波器触发电平自动捕获装置，包括依次连接的模拟通道、模数变换器、数据缓冲器、触发比较器和触发控制模块，被测信号输入模拟通道的输入端，触发控制模块的输出端输出触发使能信号；装置还包括快速平均器和灵敏度控制模块，快速平均器的输入端连接数据缓冲器的输出端，快速平均器的输出端连接灵敏度控制模块的输入端，灵敏度控制模块的输出端连接触发比较器的输入端，输出触发电平。所述装置无需手动操作能自动更新触发电平，达到自动同步显示波形的目的。
【专利说明】一种示波器触发电平自动捕获装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种示波器触发电平自动捕获装置，属于数字存储示波器的智能 触发方式与系统。
【背景技术】
[0002] 数字存储示波器（DS0)具有多种触发方式，不同复杂程度的信号运用不同的触发 方式，可以更快捷、准确的观测波形，使得数字示波器拥有更广泛的应用。
[0003] 所谓数字示波器的触发功能是指，为了有效的观测被测信号，通过设定一些触发 条件，将被测信号的数字量不断地与触发条件相做比较，当满足触发条件时同步一次数据 采集与显示。使用户在屏幕中观察到满足触发条件的波形，同时可以达到同步多通道波形 的效果。正是有了触发技术，DS0才能捕捉并稳定显示用户感兴趣的波形，从而使得数字示 波器技术不断发展。
[0004] 目前，数字存储示波器领域有多种触发方式。例如："边沿触发"、"脉宽触发"、"斜 率触发"、"视频触发"等。最常用的是"边沿触发"方式，即将被测信号连续的与某一电平比 较，当信号的变化以某种选定的方式(如上升沿方式即为信号由小于该电平变为大于)达到 触发条件时，产生一个触发信号，启动一次数据采集与显示。边沿触发是最基本的示波器 触发方式。其他触发方式大多出现于高端、昂贵的数字示波器上。然而上述各种触发模式 都必须要求用户在理解示波器触发原理的条件下，并通过调节触发模式、触发条件以及触 发电平等才能正确的显示波形，这对于类似学生这个用户群体比较苛刻。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的，在于提供一种示波器触发电平自动捕获装置，实现自动更新 触发电平，达到自动同步显示波形的目的。
[0006] 为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
[0007] -种示波器触发电平自动捕获装置，包括依次连接的模拟通道、模数变换器、数据 缓冲器、触发比较器和触发控制模块，被测信号通过模拟通道的输入端进入装置，触发控制 模块的输出端输出触发使能信号；所述装置还包括快速平均器和灵敏度控制模块，快速平 均器的输入端连接数据缓冲器的输出端，快速平均器的输出端连接灵敏度控制模块的输入 端，灵敏度控制模块的输出端连接触发比较器的输入端，输出触发电平。
[0008] 进一步的，所述快速平均器包括累加器和除法器，数据缓冲器的输出端连接累加 器的输入端，累加器的输出端连接除法器的输入端，除法器的输出端连接灵敏度控制模块 的输入端。
[0009] 进一步的，所述模数变换器采用美国ADI公司的AD9288芯片。
[0010] 采用上述方案后，本实用新型具有以下有益效果：
[0011] (1)本实用新型提供了一种示波器触发电平自动捕获装置，丰富了数字示波器领 域的触发方式；
[0012] (2)所述示波器触发电平自动捕获装置可以精简数字示波器的操作，同时快速稳 定与同步波形；
[0013] (3)在对于不需要理解示波器原理的运用场合，尤其在高校教学中，触发电平的自 动调整可以帮助学生更快更准的显示正确的波形，同时也避免了在测量高频信号时由于欠 采样产生的假波现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本实用新型的整体架构图。
[0015] 图2是本实用新型中快速平均器架构图。
[0016] 图3是现有技术的整体架构图。
【具体实施方式】
[0017] 以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
[0018] 如图1所示，一种示波器触发电平自动捕获装置，包括依次连接的模拟通道、模数 变换器、数据缓冲器、快速平均器、灵敏度控制模块、触发比较器和触发控制模块，被测信号 通过模拟通道的输入端进入装置，触发控制模块的输出端输出触发使能信号；快速平均器 的输入端连接数据缓冲器的输出端，快速平均器的输出端连接灵敏度控制模块的输入端， 灵敏度控制模块的输出端连接触发比较器的输入端，输出触发电平。
[0019] 如图2所示，所述快速平均器包括累加器和除法器，数据缓冲器的输出端连接累 加器的输入端，累加器的输出端连接除法器的输入端，除法器的输出端连接灵敏度控制模 块的输入端，其相比于传统的通过软件指令实现平均值计算拥有较快的响应速率。
[0020] 其中，模拟通道由衰减网络、电压跟随器、程控放大器、加法器组成。与传统示波器 一样，因此这里不再赘述。
[0021] 模数变换器将被测信号由模拟量变为数字量，本装置中采用美国ADI公司的 AD9288 芯片。
[0022] 数据缓冲器用于暂存由上述模数转换器转变得来的被测信号的数字量，方便系统 的数据处理与调用。
[0023] 如图2所示，快速平均器通过其中的累加器不断输出当前N个数据的总和至其内 部的硬件除法器，从而输出当前N个数据的平均值。N值可视系统性能决定。如示波器一屏 幕显示600个点，则N值可选为600。快速平均器的输出为此600个点的算数平均值。该快 速平均器是基于数字电路结构实现的，可由累加器和除法器组成，因此拥有较快的计算速 度与较小的相应时间。系统计算平均值的时间虽然会使触发电平的更新有一定的滞后性， 但是由于该设计是硬件数字电路结构，因此由此产生的延时几乎可以忽略。
[0024] 图1中灵敏度控制模块，是考虑到时基档位相对于波形周期较小时，即所显示的 一屏幕数据波形中所含周期较少。本装置中快速平均器所计算出的值可能会有较大的波 动，因此加上灵敏度控制模块，即当快速平均算法计算出的值变化超过一定范围时再更新 触发电平。所述范围用一固定阀值标定，如设置阀值为10,即表示在快速平均器所计算出的 均值的变化超过±10时再更新触发电平。阀值越大则显示的波形越稳定，但是触发电平的 更新越少。因此通过设计不同的阀值可以应用于测量不同的信号，满足跟多用户的需求。
[0025] 触发比较器是针对"边沿触发"方式的必要器件，如图1它的主要作用是判断数据 何时满足触发条件并在此时产生相应电平变化，为之后的触发控制模块提供输入。如用户 选取触发条件为上升沿触发，则当被测数据由小于触发电平变为大于触发电平的瞬间，该 触发比较器输出电平同时产生变化。触发比较器是不断比较输入数据与触发电平值的大 小，本实用新型装置中的触发电平是自动更新的。该触发比较器可用集成电路Asic实现或 数字电路实现。
[0026] 触发控制模块是基于传统数字示波器上的通用设计方法，根据上述触发比较器产 生的电平变化产生触发使能信号。
[0027] 如图3所示，传统的数字示波器是通过用户手动调节触发电平，使其位于被测信 号的峰值之间，才能同步与稳定显示波形。因此传统的示波器的使用需要用户对示波器触 发系统有一定的了解才能正确捕获感兴趣波形。
[0028] 本实用新型数字示波器是通过硬件系统对需要显示的波形做快速平均计算，自动 捕获正确的触发电平值，并可用FPGA做数字电路模拟实现。实现快速、简捷同步波形显示 效果，进一步降低了示波器的使用门槛。
[0029] 以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范 围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实 用新型保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种示波器触发电平自动捕获装置，包括依次连接的模拟通道、模数变换器、数据缓 冲器、触发比较器和触发控制模块，被测信号通过模拟通道的输入端进入装置，触发控制模 块的输出端输出触发使能信号；其特征在于：所述装置还包括快速平均器和灵敏度控制模 块，快速平均器的输入端连接数据缓冲器的输出端，快速平均器的输出端连接灵敏度控制 模块的输入端，灵敏度控制模块的输出端连接触发比较器的输入端，输出触发电平。
2. 如权利要求1所述的一种示波器触发电平自动捕获装置，其特征在于：所述快速平 均器包括累加器和除法器，数据缓冲器的输出端连接累加器的输入端，累加器的输出端连 接除法器的输入端，除法器的输出端连接灵敏度控制模块的输入端。
3. 如权利要求1或2所述的一种示波器触发电平自动捕获装置，其特征在于：所述模 数变换器采用美国ADI公司的AD9288芯片。
【文档编号】G01R13/02GK203894302SQ201420266335
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】刘建成, 潘琦, 李彦力, 马健, 刘如俊, 张洁, 邹应全 申请人:南京信息工程大学