CN101915864B

CN101915864B - 矢量示波装置

Info

Publication number: CN101915864B
Application number: CN 201010223594
Authority: CN
Inventors: 尹建涛
Original assignee: Suzhou Pixcir Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Suzhou Pixcir Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2030-07-09
Also published as: CN101915864A

Abstract

本发明提出一种示波装置，包括用于采集模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号的采样单元，以及用于输出波形的输出单元，其特征在于，示波装置还包括：存储单元，内置多个函数模型；控制单元，分别与采样单元、存储单元以及输出单元相连，分析数字信号，从存储单元中调用相应的函数模型，并发送运算结果到输出单元。本发明的有益效果如下：对示波装置的硬件要求低，能耗低，且速度快。

Description

矢量示波装置

技术领域

本发明涉及一种示波装置，特别是一种内置存储功能的矢量示波装置。

背景技术

数字示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。

目前，数字示波器显示波形，都是通过扫描电路得到每一点的数据，再通过水平和垂直放大，再显示在显示屏上。如图1所示，采样单元101用来采集模拟信号，并进行模数转变(A/D转换)；然后，控制单元102接收处理后的信号，并根据该算信号的幅值，生成波形；最后输出单元103接收到该波形的数据，并予以显示。如此这样，示波器为显示波形，需要进行采样，并进行描点，故在在检测高频波时，需要采集相当多的点，故对数字示波器的扫描电路以及内部的数字信号处理器(DSP)要求很高，从而增加了示波器的成本。

因此亟需一种成本低、能耗低，且速度快的示波装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种成本低、能耗低，且速度快的示波装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种显示波形的方法，包括采集模拟信号，并将所述模拟信号转换为数字信号，其方法如下：(a)以预设的时间段为单位，分析所述数字信号，并计算出所述数字信号的特征信息；(b)根据所述数字信号的特征信息，选择相应的函数模型；(c)根据所述函数模型生成相应波形，并输出。

本发明的有益效果如下：对示波装置的硬件要求低，能耗低，且速度快。

附图说明

图1是现有示波器架构之示意图；

图2是本发明实施例架构之示意图；

图3.1是本发明实施例工作之流程图；

图3.2是本发明实施例采样点之示意图；

图3.3是本发明实施例根据采样点得到波形之示意图；

图4.1是本发明实施例波形一修正前之示意图；

图4.2是本发明实施例波形一修正后之示意图；

图5.1是本发明实施例波形二修正前之示意图；

图5.2是本发明实施例波形二修正后之示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图2所示，示波装置200包括：采样单元201、控制单元202、输出单元203，以及存储单元204。其中，采样单元201可以根据用户指定，在时间T内采集模拟信号的N个点(每个点均对应着一幅值)，并将该模拟信号转换为数字信号，发送至控制单元202。控制单元202根据该数字信号的特征信息，选择相对应的函数模型。存储单元204与控制单元202相连，内置多个函数模型供控制单元202调用。输出单元203用于输出相关函数的波形。

请参阅图3.1、3.2和3.3。首先，由采样单元201对模拟信号进行采样(301)，譬如采集时间T内的N个点，接着将模拟信号转换为数字信号(303)；然后，控制单元202根据该数字信号的特征，判断该数字信号对应着何种函数模型(305)。如图3.2，在每个T时段内，采样单元201均采集了N个点，这里以N等于16。控制单元202根据这些采样点，即可分析出：0-T段，与正弦函数相匹配；T-2T段，与矩形波函数相匹配。接着，控制单元201从存储单元204中选取匹配的函数模型(307)，然后将该数字信号的特征数据代入到相应的函数模型中，进行运算。最后，控制单元202再将相应的运算结果发送到输出单元203输出，运算结果包含波形的幅值、频率、相位等特征数据。这里T的长度，以及N等于16只是为了举例，并非是用来限制N的取值范围，且时间T、数值N均可以由用户指定。在使用过程中，时间T内，采样单元201往往会采集了多个周期不同的波形，如此，控制单元202需要分析不同的波形，并选择不同的函数模型与之匹配。

上述过程中，控制单元202只需处理能代表该数字信号特征的点，再从存储单元204中选取相应的函数模型，并生成波形。故本发明实施例中，不需逐个描点，即可生成相应的波形，如此，对示波装置200的硬件要求大大降低。

在生成波形前，需要对波形进行修正。在本实施例中，控制单元202调用的是现有的函数模型，故其在遇到突变或信号转变时，需要进行相应的处理。请同时参阅图4.1和图4.2。在T1时刻前，波形为一正弦波，但在T1时刻，波形跳转为矩形波。因为，控制单元202调用的是存储单元204中现有的函数模型，故需显示相应函数模型的完整波形。控制单元202需要对原始波形进行修正，即输出的波形在T时刻并不跳转为矩形波，仍保持为正弦波，在2T时刻，波形才跳转为矩形波。上述修正过程同样适用于其它时刻的波形跳变，比如在0-T之间，或者T-2T之间，虽然发生了跳变，但控制单元202均会将其修正为图4.2中所示之波形。

上述过程中，虽然能较大幅度减少对控制单元202的要求，但精度仍有提升空间。为增加精度，这里可以再添设时间段t。请参阅图5.1和图5.2。以T＝6t为例，来说明本实施例的波形修正过程。图5.1中，原始波形为三角波，控制单元202设一缓冲区，处理时间长度t的波形数据，即在0-t时段，控制单元202根据采样点(图中未标出)的分布，识别出该段波形呈线性，故该段波形为一直线，同理可连接其时段的波形，则0-6t之间即可显示为三角波。同理，8t-ct之间(c为1十六进制数，在十进制中为12)，显示为矩形波。但7t-8t之间，波形从三角波，跳变为矩形波。此时，控制单元202将对这段波形予以近似处理，这段波形中属于原始三角波的时长，相对于矩形波比较少，故将其近似为矩形波，忽略掉原始的三角波波形，修改如图5.2中所示波形。若7t-8t之间的三角波与矩形波的时长一样，则直接将矩形波作为7t-8t之间的波形。当然，只要修改时间段t的值，即可进一步增加精度。如此，控制单元202即可在只分析部分抽样值的情况下，得到波形，即只需要对比前后采样点的分布情况。如果前后分布情况一样，则控制单元204在对比过程结束后，可以直接输出波形，不需要再调用函数。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效结构变化，均同理包括于本发明的范围内。

Claims

1.一种显示波形的方法，包括采集模拟信号，并将所述模拟信号转换为数字信号，其特征在于，所述方法还包括；

(a)以预设的时间段为单位，分析所述数字信号，并计算出所述数字信号的特征信息；

(b)根据所述数字信号的特征信息，选择相应的函数模型；

(c)根据所述函数模型生成相应波形，并输出，若同一时间段的所述数字信号特征信息对应两种或两种以上的函数模型，则根据每个函数模型的所持续的时间长度，修正该时间段的波形。

2.如权利要求1所述的显示波形的方法，其特征在于，步骤(a)中，以预设的时间段为单位，分析所述数字信号的幅值及其变化。

3.如权利要求1所述的显示波形的方法，其特征在于，步骤(b)中，所述特征信息包括：幅值，频率，相位中一种或几种的组合。

4.如权利要求1所述的显示波形的方法，其特征在于，将相对时间长度较长的函数模型所对应的波形作为该时间段的波形。

5.如权利要求1所述的显示波形的方法，其特征在于，若每个函数模型所对应的时间长度一样，则依时间顺序，将最后一个函数模型所对应的波形作为该时间段的波形。