CN1017019B

CN1017019B - 一种新型波形采集存贮器

Info

Publication number: CN1017019B
Application number: CN 91102233
Authority: CN
Inventors: 方展伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1992-06-10
Also published as: CN1054849A

Abstract

本发明提供了一种不用外部时钟控制采样频率的波形采集存贮器，它的控制器由n位计数器、D/A转换器、对扫描信号起幅度等分作用的幅度比较器、整形电路以及读写控制器组成，根据幅度等分的原则将扫描信号分成固定的2^m个采样点。本发明采用价格低廉的低速A/D芯片，即可实现对高速重复波形的存贮，而对极低速的信号又可输出不闪烁的清晰显示。本装置可与各种波形扫描仪器连接使用，使其具有存贮功能，又可与CPU连接，对存贮的数据进行处理。

Description

本发明属于电子技术领域，特别是用于对信号波形进行检测的电子仪器。

为实现对波形的数字化存贮，必须解决采样频率的适应问题。现有的这类仪器对采样频率的调整是靠一个外部时钟实现的，其频率来自采样速度开关，或来自先对输入信号一个完整周期进行测量，很明显后者不适用于单个瞬态信号。此外，这些信号的数字化依靠一个与仪器上限频率相适应的A/D（即：模拟/数字，下同）转换装置，它需要速度很高的A/D芯片，价格较高。关于现有技术，可参考国防工业出版社出版于继洲编著的《集成A/D和D/A转换器应用技术》，P.421。

本发明的目的是使扫描频率高的示波器、超声探伤仪等，获得一个简单而价廉的、可供CPU（即：计算机中央处理器，下同）存取的存贮器，而对于扫描频率低的这类仪器，则可以提供一种不闪烁显示的存贮器。

本发明是这样实现的：把波形显示仪的扫描信号按幅度等分的原则，分成固定的若干个采样点，而不问其扫描周期长短，因此这个采样的过程就是自动调节采样间隔的过程，能满足不同频率范围的信号存贮的需要。

按此原理，本发明用一个n位计数器和D/A（即：数字/模拟，下同）转换器、幅度比较器来实现对扫描信号的2ⁿ个幅度等分，每输出一个分幅度信号，A/D转换器就进行一次信号转换，转换结束的信号脉冲通过读写控制器令计数器加1，提供下一个采样点的转换信息，在电路上构成闭环反馈形式。计数器的内容作为存贮该点信息的地址送给RAM（即：随机存取存贮器，下同）。计满2ⁿ点时溢出产生存贮结束的信号，它使读写控制器转换成读状态，因此上述扫描信号与计数器产生的分幅度信号和地址把RAM中数据逐点读出，经模拟输出D/A转换器恢复到扫描屏幕上的对应点。

由于分幅度信号的产生只与信号的幅度有关，而与其速度无关，因此对极低速的信号，可转换成高重复率的输出，使显示时不会闪烁。

对于无法在一个扫描周期内完成全部2ⁿ个采样点转换的高速波形，本装置的电路将自动调整为每扫描周期只采样一个点，而用2ⁿ个扫描周期完成全部2ⁿ个采样。因此用低速A/D芯片即可实现对高速重复波形的存贮。由CPU存取时，需要在检测到“存贮结束”信号之后进行，因此CPU产生的地址送给RAM，同时阻断计数器的地址输出，CPU的读写信号通过读写控制器将数据逐点从RAM中读出，处理后返回RAM中。

此装置的最佳工作频率范围为0～70MHz。

综上所述，本发明有如下积极效果：

1、由于采用幅度等分和反馈控制的原理，因此不必用外部时钟来控制电路;

2、对极低速的扫描信号，经本装置采样存贮后显示时不出现闪烁;

3、用价廉的低速A/D芯片即可实现对高速重复波形的存贮;

4、此装置可看作对CPU存在的RAM，它易于与CPU连接和存取;

5、它可以方便地与普通示波器连接，使之升级为存贮示波器;它也可以方便地与其它类型波形扫描仪器连接使用，如超声探伤仪等;

6、此装置只需换上不同速度的同类A/D芯片，即可改变整个电路的工作频率，而不必改动电路的其它参数。

以下结合附图详细说明本发明最佳实施方案的细节以及工作情况。

图1是本发明的一个实施方案的原理框图。图中注明了各部名称： DB为数据总线，CB为控制总线，AB为地址总线，而A/D、D/A和RAM等已如上述。

1、存入：由按键K通过读写控制器产生计数器的清零脉冲;多路器向n位计数器打开，存贮器RAM接收计数器的输出作为地址;三态门对DB关闭;计数器的输出经D/A转换器产生第一个分幅度电平，这电平略高于扫描信号的起始电压，因此扫描开始后幅度比较器产生第一个跳变信号，它经整形电路变成宽度合适的触发脉冲，送给采保器和A/D转换器，控制对输入信号的采样和A/D转换之进行。每次转换完成后，A/D转换器输出的转换结束脉冲经读写控制器产生读写信号，控制存贮器RAM写入由A/D转换器读过来的转换数据。同时，读写控制器还产生一个计数脉冲到计数器，使计数器增1，并产生第二个地址和分幅度信号。这时可能出现下述二种情况：（1）设整个电路的工作频率为f，计数器n位，扫描信号的扫描时间为t，则当分幅度电平的产生快于扫描信号的变化，即t＞2ⁿ· 1/(f) 时，幅度比较器随即产生第二个采样点的输出;（2）当t≤2ⁿ· 1/(f) 时，幅度比较器要等待下一个扫描周期的到来才产生第二个采样点的输出。如此循环下去，直至2ⁿ个采样点转换完成，计数器产生溢出信号给读写控制器结束存入状态，并开始进入读出状态。

2、读出：进入读出状态后，模拟输出的D/A转换器工作，而存贮器RAM地址和分幅度信号的产生仍如前述，但因不再需要A/D转换的时间，所以直接由整形电路的输出脉冲经过读写控制器产生RAM的读信号，并使计数器工作。读出状态只能靠外部的控制（按键或CPU）才能改变，因此计数器的溢出不再有效，这使读出过程在任意个扫描周期内持续进行。从RAM读出的数据送到D/A芯片转换成模拟信号，或经收发器送到DB。读出时，可以提高扫描频率，使显示曲线更加清晰稳定。

3、当该装置与外部CPU连接时，上述过程可由CPU通过AB、CB控制进行。通过DB可以读出RAM中数据，由CPU处理后再返回RAM中。

本发明可由国内市场出售的通用集成芯片制造;也可以将整个装置制成卡件形式，或将控制器做成专用集成块。

Claims

1、一种波形采集存贮器，由A/D(即：模拟/数字，下同)转换机构(它包括：跟随器、采样器和A/D转换器)、存贮器RAM(即：随机存取存贮器)、控制器以及模拟输出D/A(即：数字/模拟，下同)转换器所组成，其特征是控制器由n位计数器、D/A转换器、对扫描信号起幅度等分作用的幅度比较器、整形电路以及读写控制器组成。

2、按权利要求1所述之波形采集存贮器，其特征是以速度不同的同类A/D芯片构成各种工作频率的波形采集存贮器。

3、按权利要求1、2所述之波形采集存贮器，其特征是最佳工作频率范围是0～70MHz。

4、按权利要求1所述之波形采集存贮器，其特征是计数器对反馈信号进行循环计数。

5、按权利要求1所述之波形采集存贮器，其特征是将它与各种波形扫描仪器连接使用。

6、按权利要求1所述之波形采集存贮器，其特征是将它与示波器连接使用，构成存贮示波器。

7、按权利要求1所述之波形采集存贮器，其特征是将它与超声探伤仪连接使用。

8、按权利要求1所述之波形采集存贮器，其特征是将它与CPU（计算机中央处理器）连接使用。

9、按权利要求1所述之波形采集存贮器，其特征是该装置制成卡件形式。

10、按权利要求1所述之波形采集存贮器，其特征是控制器做成专用集成块。