CN101498742A - 信号自动判断方法与时序差异自动量测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种示波器的信号自动判断方法与时序差异自动量测方法。当以示波器进行自动信号时序差异量测时，撷取第一待测信号的信号中心点；并撷取第二待测信号的第一取样点与第二取样点；比较门坎值与第二待测信号的此两取样点间的电压差，以判断并撷取出第二待测信号的上升信号中心点与下降信号中心点。如此，即可根据第一待测信号的信号中心点、第二待测信号的上升信号中心点与下降信号中心点间的关系，来计算出第一待测信号与第二待测信号间的时序差异。

Description

信号自动判断方法与时序差异自动量测方法

技术领域

本发明是有关于一种示波器的信号自动判断方法与时序差异自动量测方法。

背景技术

目前在利用示波器(如数字示波器)量测两种信号间的时序差异(skew)时，只能用人工判断出此两种待测信号的中心点位置。某些待测信号的信号封包是由多种不同型态的信号所组成。比如，待测信号可能由上升信号、下降信号、无转态信号混合而成。但传统方式上，并没有办法直接由量测者操作示波器来分离出此三种信号类型，而是由量测者人工判断累积在示波器屏幕上的待测信号的中心位置，手动调整示波器的显示位置，并读取示波器上的光标的读值，才能取得各信号中心点位置之间的距离。如此，才能量测到这些信号间的时序差异。

所以，此量测过程无法自动化。此外，不同量测者的手动调整结果可能不尽相同。可能会影响到量测结果。

故而，希望能有一种示波器的信号自动判断方法与时序差异自动量测方法，在量测至少两种待测信号间的时序差异时，可自动判断出待测信号的信号类型，并取得待测信号的累积信号中心位置，进而计算此两种待测信号间的时序差异。

发明内容

本发明提供一种示波器的时序差异自动量测方法，不需操作者人工调整信号的显示位置，而改以自动方式来调整信号的显示位置。

本发明提供一种示波器的时序差异自动量测方法，不需操作者人工判断信号的时序差异，而改以自动方式来判断信号的时序差异。

本发明提供一种示波器的信号自动判断方法，能自动从待测信号分离出不同波形，以利于量测时序差异。

本发明的一范例提供一种自动判断信号转态类型的方法，适用于示波器，该自动判断信号转态类型方法包括：建立一信号转态时间数据库；根据该信号转态时间数据库，设定一记录长度；根据该记录长度，撷取一待测信号的一第一取样点与一第二取样点；以及比较一门坎值与该待测信号的该第一取样点对该第二取样点的一电压差，以判断该待测信号的类型。

本发明的另一范例提供一种时序差异量测方法，适用于一示波器，该时序差异量测方法包括：藉由该示波器，撷取一第一待测信号的一信号测量点；建立一信号转态时间数据库；根据该信号转态时间数据库，设定一记录长度；根据该记录长度，撷取一第二待测信号的一第一取样点与一第二取样点；比较一门坎值与该第二待测信号的该第一取样点对该第二取样点的一电压差，以判断该第二待测信号的一上升信号测量点与一下降信号测量点；以及根据该第一待测信号的该信号测量点、该第二待测信号的该上升信号测量点与该下降信号测量点，计算该第一待测信号与该第二待测信号间的一时序差异。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1显示可应用于本发明数种实施例的量测系统。

图2显示根据本发明第一实施例的自动判断信号类型的流程图。

图3显示如何根据门坎值与电压差来判断待测信号的波段类型。

图4a～4c显示上升信号、下降信号与无转态信号的示意图。

图5显示根据本发明第二实施例的示波器的时序差异量测方法。

图6a显示未调整显示位置前的待测信号IN1与IN2的显示情况。

图6b显示调整显示位置后的待测信号IN1与IN2的显示情况。

图7显示出第一待测信号IN1的信号中心点IN1_BC、第二待测信号IN2的上升信号中心点IN2_RBC与下降信号中心点IN2_FBC的示意图。

具体实施方式

以下的叙述将伴随着实施例的图示，来详细对本发明所提出的实施例进行说明。在各图示中所使用相同或相似的参考标号，是用来叙述相同或相似的部份。须要注意的是，图示都已经精简过而不是精确的比例。另外，以下的揭露的技术，仅以适当和清晰为目的，而例如上、下、左、右、在上方、在下方、在以上、在以下、较低、在背面、在前等方向性的用词，都仅用来表示所伴随的图示。本发明相关领域具有通常知识者当知，这些方向性的用词不应用来限定本发明的精神。

在量测主机板1394界面电器讯号时，于计算时序差异(Skew)需要求取TPA的累积讯号中心位置，以及TPB上升(TPB Rise)与TPB下降(TPB Fall)累积讯号的中心位置，进而计算TPA到TPB上升与TPA到TPB下降的距离；由于TPB讯号封包的结构为上升/下降/无转态(Rise/Fall/None)三种讯号的混合，若希望计算时序差异，则需要先将此一讯号封包的三种讯号分离，分别求取上升/下降的累积讯号中心位置，方可量测。

图1显示可应用于本发明数种实施例的量测系统。如图1所示，数据处理装置101至少具有联机功能与数据处理功能，其比如为个人电脑(PC)或笔记本电脑(NB)。通过联机功能，数据处理装置101可取得示波器102的输出结果与数据、控制示波器102及传送计算/操作结果给示波器102。信号源103可提供至少两种待测信号IN1与IN2给示波器102。示波器102比如为数位示波器。比如，当量测主机板的1394界面的两个不同埠的信号时序差异时，信号源103是具有1394界面的待测主机板，而待测信号IN1与IN2则皆是1394信号。当然本领域普通技术人士应当可以应用本发明去量测其它信号，如USB界面信号或电子系统的时钟(Clock)信号等等。

为方便解释，底下在撷取待测信号IN1时，先行撷取其上升波段；而在撷取待测信号IN2时，则其上升波形，及/或下降波形，及/或无转态波形都要撷取。故而，在底下说明中，当撷取到待测信号IN2的上升波形时，将此待测信号IN2判断为上升信号；当撷取到待测信号IN2的下降波形时，将此待测信号IN2判断为下降信号；当撷取到待测信号IN2的无转态波形时，将此待测信号IN2判断为无转态信号。但已知此技者当知，待测信号IN1与IN2实际上应该是都具有上升波段、下降波段与无转态波段，只是为方便解释，只撷取出所需的波形类型，并加以判断。

第一实施例

在本发明第一实施例中，利用数据处理装置101内的程序，来自动判断信号类型。

图2显示根据本发明第一实施例的自动判断信号类型的流程图。图3显示如何判断待测信号的波段类型。图4a～4c显示上升信号、下降信号与无转态信号的示意图。现请参考图2～图4c。

如步骤21所示，首先，建立信号转态时间数据库于数据处理装置101内。此信号转态时间数据库乃是确定待测信号IN2进行转态所需要的时间长度，如此一来，对待测信号IN2进行取样时，尽可能撷取到所需要的波段。亦即，如果待测信号IN2有转态的话，在两取样点之间，待测信号IN2会完成信号转态。

接着，如步骤22所示，根据所建立好的信号转态时间数据库，设定示波器102的记录长度(record length)。在此，记录长度比如为5000个取样点或10000个取样点，根据示波器102的规格与性能而定。

接着，如步骤23所示，撷取待测信号IN2的第一取样点P1与第二取样点P2。第一取样点P1与第二取样点P2比如为5000个取样点的头尾两取样点。另外，为方便于寻找待测信号IN2的位置，可由量测者建立时序差异数据数据库于数据处理装置101中。此时序差异数据数据库至少包括水平延迟(horizontal delay)参数与水平刻度(horizontal scale)参数。下表显示出此时序差异数据数据库的一例。

 

	水平延迟参数	水平刻度参数
			A(100)	7E-8	2E-10
A(200)	3.5E-8	2E-10

 

A(400)	1.7E-8	2E-10
			B(100)	2E-8	2E-10
B(200)	1E-8	2E-10
			B(400)	5E-9	2E-10
C(100)	E-8	2E-10
			C(200)	2.5E-8	2E-10
C(400)	1.25E-8	2E-10
			D(100)	5.08E-8	2E-10
D(200)	2.54E-8	2E-10
			D(400)	1.27E-8	2E-10

上表中，A～D代表不同的1394芯片供货商，A(100)则代表供货商A的某一种规格，其它符号可依此类推。

接着，如步骤24所示，根据门坎值T与待测信号IN2的第一取样点P1对第二取样点P2间的电压差ΔV的绝对值|ΔV|间的关系，判断待测信号IN2的波段类型。

如何根据门坎值T与电差压绝对值|ΔV|间的关系来判断待测信号IN2的波段类型，可参考图3与图4a～4c。

现请参考图3。如步骤31所示，计算待测信号IN2的两取样点P1/P2(比如，5000个取样点的头尾两取样点)间的电压差ΔV的绝对值|ΔV|。电压差ΔV＝V2-V1，其中V1与V2分别代表头取样点P1与尾取样点P2的电压值。在数据处理装置101的控制下，示波器102将完整的取样点记录数据(包括时间与电压)送至数据处理装置101。所以，数据处理装置101可据以计算出两取样点间的电压差ΔV的绝对值|ΔV|。

接着，如步骤32所示，数据处理装置101会判断电压差绝对值|ΔV|是否小于门坎值T。如果是的话，代表此两取样点的电压相差不大。故而，可将此待测信号IN2判断为无转态信号，如步骤33所示。更进一步说明，在这些取样点之间，所撷取到的待测信号IN2并无进行信号转态(可能信号刚好处于逻辑高或逻辑低，所以无转态)，如图4c所示。

接着，数据处理装置101会判断电压差ΔV为正或为负，如步骤34所示。如果电压差ΔV为正的话，将此待测信号IN2判断为上升信号，如步骤35所示。更进一步说明，在这些取样点之间，所撷取到的待测信号IN2为上升波形，如图4a所示。

如果电压差ΔV为负的话，将此待测信号IN2判断为下降信号，如步骤36所示。更进一步说明，在这些取样点之间，所撷取到的待测信号IN2为下降波形，如图4b所示。

据此，可自动判断信号类型，以补足人工无法判断并分离信号类型的缺点。

第二实施例

在本发明第二实施例中，利用数据处理装置101内的程序，来自动计算出两待测信号间的时序差异(skew)。图5显示根据本发明第二实施例的示波器的时序差异量测方法。现请参考图5～图7。

如步骤51所示，藉由示波器，撷取第一待测信号IN1的信号测量点。为方便解释，在底下，第一待测信号IN1的信号测量点以图7的信号中心点IN1_BC为例做说明。当然，信号测量点亦可取第一待测信号IN1的其它位置，比如可取第一待测信号IN1的左边缘处IN1_LE或第一待测信号IN1的右边缘处IN1_RE。较好是，取第一待测信号IN1的信号测量点时，以通过参考电位(如0V)的值为准。

在理想上，第一待测信号IN1与第二待测信号IN2各别应该只有一个波形，但在图7中的第一待测信号IN1与第二待测信号IN2呈现多种波形(即位于某一范围内)的原因在于抖动(jitter)所造成。

为撷取信号中心点，可由数据处理装置101自动开启示波器102的信号堆栈功能与数据统计功能(histogram box)。如此，可撷取到第一待测信号IN1在参考电位(如0V)处的累积信号最大值与累积信号最小值。在已知技术中，需由量测者手动开启信号堆栈功能与数据统计功能。数据统计功能的作用乃是统计待测信号IN1通过参考轴(如电压振幅0V)的时间点与次数。根据示波器102所得到的累积信号最大值与累积信号最小值，数据处理装置101可计算出第一待测信号IN1的信号中心点IN1_BC。比如，令第一待测信号IN1的信号中心点IN1_BC＝(MAX+MIN)/2。

此外，请注意，由图7可得知，第一待测信号IN1的信号中心点IN1_BC、第一待测信号IN1的左边缘处IN1_LE与第一待测信号IN1的右边缘处IN1_RE所指的乃是累积后(堆栈后)的第一待测信号IN1的信号中心点、左边缘处与右边缘处。

此外，数据处理装置101更可根据第一待测信号IN1的信号中心点IN1_BC，来调整待测信号IN1与IN2在示波器102的显示位置。如图6a与6b所示。图6a显示未调整显示位置前的待测信号IN1与IN2的显示情况；而图6b显示调整显示位置后的待测信号IN1与IN2的显示情况。

进行信号显示位置的自动调整的原因在于，由于主机板的信号多少会有些许变异，故尚需将待测信号IN1/IN2的显示位置调整至示波器102的屏幕的中央，以方便观测与量测等。

接着，如图5的步骤52所示，由量测者建立信号转态时间数据库于数据处理装置101内。如何建立信号转态时间数据库的方式可参考前一实施例的内容，于此不再重述。

接着，如步骤53所示，根据所建立好的信号转态时间数据库，设定记录长度。接着，如步骤54所示，根据记录长度，撷取第二待测信号IN2的第一取样点与第二取样点。步骤53与54的实施方式可参考前一实施例，于此不再重述。

接着，如步骤55所示，根据门坎值T与第二待测信号IN2的两取样点间的电压差ΔV，判断第二待测信号IN2的上升信号测量点与下降信号测量点。同样地，为方便解释，在此，第二待测信号IN2的上升信号测量点以图7的上升信号中心点IN2_RBC为例做说明。当然，第二待测信号IN2的上升信号测量点亦可取第二待测信号IN2的其它位置，比如可为第二待测信号IN2的上升信号左边缘处IN2_RLE或第二待测信号IN2的上升信号右边缘处IN2_RRE。相似地，第二待测信号IN2的下降信号测量点以图7的下降信号中心点IN2_FBC为例做说明。当然，第二待测信号IN2的下降信号测量点亦可取第二待测信号IN2的其它位置，比如可为第二待测信号IN2的下降信号左边缘处IN2_FLE或第二待测信号IN2的下降信号右边缘处IN2_FRE。较好是，取第二待测信号IN2的上升信号测量点与第二待测信号IN2的下降信号测量点时，以通过参考电位(如0V)的值为准。

同样地，由图7可得知，第二待测信号IN2的上升信号中心点IN2_RBC、第二待测信号IN2的上升信号左边缘处IN2_RLE、第二待测信号IN2的上升信号右边缘处IN2_RRE、第二待测信号IN2的下降信号中心点IN2_FBC、第二待测信号IN2的下降信号左边缘处IN2_FLE与第二待测信号IN2的下降信号右边缘处IN2_FRE所指的乃是累积后(堆栈后)的第二待测信号IN2的上升信号中心点、第二待测信号IN2的上升信号左边缘处、第二待测信号IN2的上升信号右边缘处、第二待测信号IN2的下降信号中心点、第二待测信号IN2的下降信号左边缘处与第二待测信号IN2的下降信号右边缘处。

为判断出判断第二待测信号IN2的上升信号中心点与下降信号中心点，先需对第二待测信号IN2进行信号分类，以分离出第二待测信号IN2的上升波段，下降波段与无转态波段。至于如何分离出第二待测信号IN2的上升波段，下降波段与无转态波段，可参考前面实施例的内容，于此不再重述。

针对分离出的第二待测信号IN2的上升波段，筛选出此上升波段在参考轴(如0V)的所有时间位置点。再由这些时间位置点的最大值与最小值，来求出此上升波段的上升信号中心点。比如，可将此上升波段的上升信号中心点IN2_RBC设成时间位置点的最大值与最小值的平均值。

同样地，针对分离出的第二待测信号IN2的下降波段，筛选出此下降波段在参考轴(如0V)的所有时间位置点。再由这些时间位置点的最大值与最小值，来求出此下降波段的下降信号中心点IN2_FBC。比如，可将此下降波段的下降信号中心点IN2_FBC设成时间位置点的最大值与最小值的平均值。第一待测信号IN1的信号中心点IN1_BC、第二待测信号IN2的上升信号中心点IN2_RBC与下降信号中心点IN2_FBC可参考图7而了解。图7显示出第一待测信号IN1的信号中心点IN1_BC、第二待测信号IN2的上升信号中心点IN2_RBC与下降信号中心点IN2_FBC的示意图。

如步骤56所示，根据第一待测信号IN1的信号中心点IN1_BC、第二待测信号IN2的上升信号中心点IN2_RBC与下降信号中心点IN2_FBC，计算第一待测信号IN1与第二待测信号IN2间的时序差异(skew)。在步骤56中，要分别求出第一待测信号IN1对第二待测信号IN2的上升波段的时序差异sk1，以及第一待测信号IN1对第二待测信号IN2的下降波段的时序差异sk2。

比如，sk1可表示成：

sk1＝(IN2_RBC-IN1_BC)

sk2可表示成：

sk2＝(IN2_FBC-IN1_BC)。

最后，将量测结果、示波器102的屏幕影像与量测数据传送至数据处理装置101并储存。依照1394规格，由数据处理装置101判断第一待测信号IN1与第二待测信号IN2间的时序差异sk1与sk2是否可接受，并将判断结果显示于数据处理装置101的使用者界面上。

通过本发明上述实施例，使用者可利用数据处理装置101来自动得到两待测信号间的时序差异，更能自动判断此时序差异是否为可接受。此外，将传统人工设定示波器参数，改以电脑自动设定，所以可减少操作麻烦，并增进判断时序差异的正确性。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (17)

1.一种自动判断信号转态类型的方法，适用于一示波器，其特征是，上述自动判断信号转态类型的方法包括：

建立一信号转态时间数据库；

根据上述信号转态时间数据库，设定一记录长度；

根据上述记录长度，撷取一待测信号的一第一取样点与一第二取样点；以及

比较一门坎值与上述第一取样点对上述第二取样点的一电压差，以判断上述待测信号的类型。

2.根据权利要求1所述的自动判断信号转态类型的方法，其特征是，其中建立一信号转态时间数据库的上述步骤包括：

建立上述信号转态时间数据库于具联机功能的一数据处理装置内。

3.根据权利要求2所述的自动判断信号转态类型的方法，其特征是，其中建立一信号转态时间数据库的上述步骤更包括：

建立一时序差异数据数据库于上述数据处理装置内。

4.根据权利要求1所述的自动判断信号转态类型的方法，其特征是，其中判断上述待测信号的类型的上述步骤包括：

得到上述电压差的一绝对值。

5.一种时序差异量测方法，适用于一示波器，其特征是，上述时序差异量测方法包括：

藉由上述示波器，撷取一第一待测信号的一信号测量点；

建立一信号转态时间数据库；

根据上述信号转态时间数据库，设定一记录长度；

根据上述记录长度，撷取一第二待测信号的一第一取样点与一第二取样点；

比较一门坎值与上述第二待测信号的上述第一取样点对上述第二取样点的一电压差，以判断上述第二待测信号的一上升信号测量点与一下降信号测量点；以及

根据上述第一待测信号的上述信号测量点、上述第二待测信号的上述上升信号测量点与上述下降信号测量点，计算上述第一待测信号与上述第二待测信号间的一时序差异。

6.根据权利要求5所述的时序差异量测方法，其特征是，其中藉由上述示波器，撷取一第一待测信号的一信号测量点的上述步骤包括：

自动开启上述示波器的信号堆栈功能与数据统计功能，以撷取到上述第一待测信号在一参考电位处的一累积信号最大值与一累积信号最大值；以及

根据上述第一待测信号的上述累积信号最大值与上述累积信号最大值，计算出上述第一待测信号的上述信号测量点。

7.根据权利要求5所述的时序差异量测方法，其特征是，其中建立一信号转态时间数据库的上述步骤包括：

建立上述信号转态时间数据库于具联机功能的一数据处理装置内。

8.根据权利要求5所述的时序差异量测方法，其特征是，其中比较一门坎值与上述第二待测信号的上述第一取样点对上述第二取样点的一电压差，判断上述第二待测信号的一上升信号测量点与一下降信号测量点的上述步骤包括：

得到上述电压差的一绝对值。

9.根据权利要求8所述的时序差异量测方法，其特征是，其中比较一门坎值与上述第二待测信号的上述第一取样点对上述第二取样点的一电压差，判断上述第二待测信号的一上升信号测量点与一下降信号测量点的上述步骤更包括：

如果判断上述电压差绝对值小于上述门坎值，将上述待测信号判断为无转态信号；

如果判断上述电压差绝对值大于上述门坎值且上述电压差大于0，将上述待测信号判断为上升信号；以及

如果判断上述电压差绝对值大于上述门坎值且上述电压差小于0，将上述待测信号判断为下降信号。

10.根据权利要求9所述的时序差异量测方法，其特征是，其中比较一门坎值与上述第二待测信号的上述第一取样点对上述第二取样点的一电压差，判断上述第二待测信号的一上升信号测量点与一下降信号测量点的上述步骤更包括：

自动开启上述示波器的信号堆栈功能与数据统计功能，以撷取到被判断为上升信号的上述第二待测信号在一参考电位处的一累积信号最大值与一累积信号最大值；以及

根据上述第二待测信号的上述累积信号最大值与上述累积信号最大值，计算出上述第二待测信号的上述上升信号测量点。

11.根据权利要求9所述的时序差异量测方法，其特征是，其中比较一门坎值与上述第二待测信号的上述第一取样点对上述第二取样点的一电压差，判断上述第二待测信号的一上升信号测量点与一下降信号测量点的上述步骤更包括：

自动开启上述示波器的信号堆栈功能与数据统计功能，以撷取到被判断为下降信号的上述第二待测信号在上述参考轴处的一累积信号最大值与一累积信号最大值；以及

根据上述第二待测信号的上述累积信号最大值与上述累积信号最大值，计算出上述第二待测信号的上述下降信号测量点。

12.根据权利要求5所述的时序差异量测方法，其特征是，其中根据上述第一待测信号的上述信号测量点、上述第二待测信号的上述上升信号测量点与上述下降信号测量点，计算上述第一待测信号与上述第二待测信号间的一时序差异的上述步骤更包括：

根据上述第一待测信号的上述信号测量点与上述第二待测信号的上述上升信号测量点，计算一第一时序差异。

13.根据权利要求5所述的时序差异量测方法，其特征是，其中根据上述第一待测信号的上述信号测量点、上述第二待测信号的上述上升信号测量点与上述下降信号测量点，计算上述第一待测信号与上述第二待测信号间的一时序差异的上述步骤更包括：

根据上述第一待测信号的上述信号测量点与上述第二待测信号的上述下降信号测量点，计算一第二时序差异。

14.根据权利要求5所述的时序差异量测方法，其特征是，更包括：

根据上述第一待测信号的上述信号测量点，调整上述第一待测信号与上述第二待测信号在上述示波器上的显示位置。

15.根据权利要求5所述的时序差异量测方法，其特征是，其中上述第一待测信号的上述信号测量点包括：上述第一待测信号的一信号中心点，或上述第一待测信号的一信号边缘点。

16.根据权利要求5所述的时序差异量测方法，其特征是，其中上述第二待测信号的上述上升信号测量点包括：上述第二待测信号的一上升信号中心点，或上述第二待测信号的一上升信号边缘点。

17.根据权利要求5所述的时序差异量测方法，其特征是，其中上述第二待测信号的上述下降信号测量点包括：上述第二待测信号的一下降信号中心点，或上述第二待测信号的一下降信号边缘点。

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