CN101410718A - 无死区时间数据获取 - Google Patents

Abstract

测量仪器的“无死区时间”数据获取系统接收表示正被监测的电信号的数字化的信号，并使用快速数字触发电路从该数字化的信号生成触发信号，该触发信号包括该数字化的信号中所有的触发事件。

Description

无死区时间数据获取

技术领域

本发明涉及数据获取，更具体涉及测量仪器，诸如示波器的“无死区时间”数据获取。

背景技术

测量仪器，诸如示波器的“死区时间”，是数据获取电路没有通过显示代表正被监控的电信号的波形来响应有效的触发事件的时间。例如，在模拟示波器中，死区时间在阴极射线管上的射束回扫时间期间内发生。在数字示波器中，死区时间通常在仪器忙于多个任务时发生，即，当正从获取存储器读取之前获取的波形时，或者当它正忙于绘制所获取的数据以形成波形图像用于显示时不能处理触发。电子电路有时以不期望的方式工作。不正确的操作可能很少，也许在几千次正确的操作周期发生一次。快速循环的快速电路通常以比标准数字示波器能够显示对应的波形快得多的速率操作。典型的数字示波器由于忙于处理和绘制波形，忽略大部分的触发。可能会错失，即没有能够获取示出电路不正确的操作的波形。示波器用户可能必须等待很长时间来观看该不正确的操作。即使可能没有看到不正确的电路操作，示波器用户也不会对电路是正确工作的有信心，因为示波器显示器上绘制的只是波形的一小部分。基本的数字示波器具有的结构中在获取存储器中接收数据，接着由触发事件停止获取，同时读取获取存储器，执行波形绘制。

所期望的是电信号波形的持续绘制，从而正被监控的电路如果存在不正确的操作，保证会被绘制到显示器上。

发明内容

相应地，本发明通过接收表示正被监控的电信号的数字化的信号，并使用快速数字触发电路从该数字化的信号生成触发信号，该触发信号包括该数字化的信号中所有的触发事件，提供测量仪器的“无死区时间”数据获取系统。数字化的信号按需要被压缩，并由先进先出(FIFO)缓冲器在触发信号中的第一触发事件之前延迟一段时间，以确保预定量的数据。延迟的数字化的信号在第一触发事件发生时被发送到快速光栅器(fast rasterizer)或绘图引擎来生成波形图像。该波形图像接着被提供到显示缓冲器，以便与之前的波形图像和/或来自其它绘图引擎的其它图形输入组合。以显示器更新率将显示缓冲器的内容提供给显示器，以便显示表示该电信号的所有波形图像的合成。可以对测量仪器的每个输入信道使用两个或更多绘图引擎来产生两个或更多波形图像，每个波形图像具有触发事件中的一个，位于显示窗口中的指定的触发位置。这些波形图像被组合来形成包含所有触发事件的合成波形图像，以便与显示缓冲器中之前的波形图像和/或来自其它绘图引擎的图形组合。对于显示器窗口中特定的触发位置，提供指示器来示出可能被错失的触发事件。另外当没有触发事件时，仍可以为显示器提供信号内容的图形。

本发明的这些目标，优点和其它新特征，从下面结合所附权利要求和附图一起阅读的详细描述中变得明显。

附图说明

图1是根据本发明的“无死区时间”数据获取的框图视图。

图2是根据本发明，包括触发事件的波形图像的图形显示视图。

图3是根据本发明，使用第二绘图引擎的波形图像的一部分的图形显示视图。

图4是根据本发明，由多个绘图引擎形成的合成波形图像的图形显示视图。

具体实施方式

现在参考图1，示出了测量仪器，诸如数字示波器的数字数据获取体系结构，其允许显示每一有效的触发事件。有四个要求来使得“无死区时间”成为可能，在下面描述。“无死区时间”定义为表示在显示器屏幕上显示所有触发事件，与这些触发事件关联的每个波形图像都具有位于显示器屏幕上的指定触发位置T的触发事件，不必要(或者期望)在该指定的触发位置显示所有触发事件。

即使当触发事件达到测量仪器的全部带宽，每个触发事件也必须被检测到，所以需要快速触发识别。除了识别每个触发事件之外，必须计算每个与所获取的数据相对于触发事件的时间。因此，通过模数转换器(ADC)12将正被监控的信号转换成数字数据样本来生成数字化的信号，并且将数字化的信号输入数字触发电路14，诸如共同待批的标题为“Improved Digital Trigger”的美国专利申请序列号No.[代理人卷号No.US7791]中所描述的数字触发电路。尽管这里的描述讨论了数字触发生成，也可以使用捕捉所有触发事件的模拟触发电路。

来自ADC 12的数字化的信号还输入到数据压缩器16，以在不损失信号的任何重要特征下减少要存储的数据量。数字测量仪器需要能够在触发事件之前绘制数字化的信号的一部分。因此通过将数字化的信号输入先进先出(FIFO)缓冲器18来进行延迟，该FIFO 18允许在触发事件之前存储指定量的数据，即触发前数据。标题为“Waveform MeasuringApparatus for Easily Providing Pretrigger Function by Using FIFOMemory”的美国专利No.5706203中描述了类似的FIFO 18。FIFO 18延迟数字化的信号，从而在检测到触发事件之后，将要绘制的第一数据从FIFO传递到波形绘制引擎20。

FIFO 18的输出被直接发送到波形绘制引擎20，其中心处是定制存储器，如标题为“Fast Rasterizer”的共同待批的美国专利申请序列号No.[代理人卷号No.US7961]中所描述的。定制存储器中的每一比特对应于波形的黑白图像中的像素。该定制存储器的构造使得在最快的绘制速率下的一个时钟周期中，可以在该定制存储器中绘制N列宽的波形图像。这允许与获取数字化的信号的数据样本同样快地绘制波形图像。

没有死区时间地为测量仪器生成显示中的最终步骤是复制绘图引擎20，从而可以同时绘制超过一个的波形图像。如图2中所示，示出了模拟的图像，具有位于显示器上的指定触发位置的第一触发事件(由脉冲所指示)，其后是后续的触发事件。如果只有三个触发事件，第一显示帧满足无死区时间要求，因为示出了所有触发事件并且其中一个触发事件位于指定的触发位置。然而，当存在没有包括在该第一帧中的第四触发事件时，需要第二帧来捕捉该最近的触发事件。一旦单个绘图引擎完成第一帧就重新启动它在显示器屏幕上形成所有的触发事件，但是第二帧中在指定的触发位置没有触发事件，即，该波形图像在触发的操作模式中不是常规地合法的。如果有两个绘图引擎20，第二绘图引擎可以以第四触发事件在指定的触发位置绘制波形图像，如图3所示。通过组合来自两个绘图引擎20的输出，如图4所示，其中第一绘图引擎就绘制第一帧而第二绘图引擎绘制重叠的第一帧，形成组合的波形图像，其中每一触发事件被显示并且触发事件总是位于指定的触发位置。结果是第二和第三触发事件位于两个地方，而且事实上仅有四个触发事件没有清楚地示出。但如果加宽波形窗口来覆盖更多的时间，那么可以在一个波形图像中显示这四个触发事件。

因此，优选提供至少两个绘图引擎20，从而一个绘图引擎可以在一旦另一个绘图引擎进入波形图像的第二半，就准备好开始绘图。刚好越过第一绘图引擎的显示窗口(对应于显示屏)的右侧的触发事件，由第二绘图引擎显示在指定的触发位置。指定的触发位置的位置设置的越靠右，可能会需要更多的绘图引擎以便在显示屏幕上绘制每个触发事件。该相同信道的多个绘图引擎的输出由OR函数22组合，并与其它图形绘制引擎26的输出和之前的来自显示缓冲器的波形图像的组合一起输入到显示缓冲器24中

尽管图1中为了简单没有示出，对于具有多个输入信道的测量仪器，可以通过复制A/D 12，数据压缩16，FIFO 18和绘图引擎20，来同时绘制两个或更多信道。来自显示缓冲器24的输出以显示器更新率提供在显示器28上。

尽管上述体系结构在一般情况下允许所有的触发事件都被绘制在显示器28上，也存在可能阻止这种体系结构能够绘制所有的触发事件的情况。例如，用户可能将触发位置-显示器28上要显示触发的水平位置-移动到显示器的右侧。当触发事件足够快速时，一些触发事件可能没有被显示。当所有的绘图引擎20都繁忙，而数字触发电路14仍正在检测触发事件时，可以设置“错失触发”指示器。当没有设置错失触发指示器时，那么可以在显示器28上显示“100％实况”指示器，向用户保证所有的触发正被显示。

另外，存在没有触发生成，从而没有波形被绘制到显示器28的时间段。为了给用户提供关于这些时间段内的信号的反馈，可以在显示器28的一端绘制条线图，以便显示在没有发生触发事件时的信号活动。该条线图还可以在显示器28上显示活动的概略。共同待批的标题为“Waveform Compression and Display”的美国专利申请序列号No.[代理人卷号No.US7792]中描述了显示波形的方法。

打包器(packer)30可以包括在数据压缩器16和FIFO 18之间，以将来自数据压缩器的数据组合为作为对数字化的信号正执行的数据压缩的类型的函数的、较大的数据宽度。同时，解打包器32可以包括在FIFO 18和绘图引擎20之间以还原数字化的信号。如果需要，解打包器32可以包括插值。控制器34从数字触发电路14接收触发事件，并控制绘图引擎20的操作，以确保触发前和触发后的数据被包括，并且准确地定位了该触发的位置。

从而本发明通过将信号数字化，使用快速数字触发电路从数字化的信号中检测测量仪器带宽内的所有触发事件，使用FIFO将数字化的信号延迟触发前量，使用定制绘图引擎来在每个时钟周期绘制波形的N列宽部分，并使用双缓冲从而可以同时绘制超过一个波形图像，以确保当被组合时，显示所有的触发事件。

Claims (11)

1.一种“无死区时间”获取设备，包括：

用于识别正被监控的电信号中所有的触发事件以产生触发信号的装置；

用于将表示该电信号的数字化的信号在触发信号中的第一触发事件之前延迟一预定时间的装置；以及

用于在显示器窗口中实时绘制包括所有触发事件的数字化的信号的波形的装置。

2.如权利要求1所述的设备，其中绘制装置包括：

用于绘制与触发事件关联的多个波形图像的装置，每个波形图像具有位于显示器窗口中的指定触发位置的触发事件之一；以及

用于组合该多个波形图像以产生该数字化的信号的波形的装置。

3.如权利要求1所述的设备，还包括用于指示对于显示器窗口中一定的指定触发位置处发生的错失的触发事件的装置。

4.如权利要求1所述的设备，还包括用于在没有触发事件发生时显示该数字化的信号的信号活动的装置。

5.一种“无死区时间”数据获取设备，包括：

快速触发生成器，以正被监控的电信号作为输入，并产生触发信号作为输出，该触发信号包括该电信号内所有的触发事件；

缓冲器，以来自表示该电信号的数字化的信号的数字数据作为输入，并提供延迟的数字数据作为输出，以确保先于触发信号中的第一触发事件接收预定量的数字数据；

快速光栅器，以延迟的数字数据作为输入，并产生波形图像作为输出，该波形图像是该电信号的图形表示。

6.如权利要求5所述的设备，还包括数据压缩器，以数字化的信号作为输入，并以数字数据作为输出，以便在不丢失该电信号的任何重要特征下减少要存储的数据量。

7.如权利要求5所述的设备，其中快速光栅器包括：

多个绘图引擎，每个以延迟的数字数据作为输入，并提供单独的波形图像作为输出，每个单独的波形图像具有位于显示器窗口中的指定触发位置的触发事件之一；以及用于将这些单独的波形图像组合以形成合成波形图像作为快速光栅器的波形图像输出的装置，该合成波形图像包括所有的触发事件。

8.一种“无死区时间”获取方法，包括步骤：

识别正被监控的电信号中所有的触发事件以产生触发信号；

将表示该电信号的数字化的信号在触发信号中的第一触发事件之前延迟一预定时间；以及

在显示器窗口中实时绘制该包括所有触发事件的数字化的信号的波形。

9.如权利要求8所述的方法，其中绘制步骤包括步骤：

绘制与触发事件关联的多个波形图像，每个波形图像具有位于显示器窗口中的指定触发位置的触发事件之一；以及

组合该多个波形图像以产生该数字化的信号的波形。

10.如权利要求8所述的方法，还包括步骤：指示对于显示器窗口中一定的指定触发位置处发生的错失的触发事件。

11.如权利要求8所述的方法，还包括步骤：在没有触发事件发生时显示该数字化的信号的信号活动。

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