CN102053184B - 一种具有高波形捕获率的数字示波器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种具有高波形捕获率的数字示波器，包括一个具有第一强度存储器201和一个第二强度存储器202的轨迹强度合成器103，且执行有一个操作步骤S10包括：一个用于判断触发信号的时间间隔是否大于一个预定值的判断步骤S11、一个在所述的触发信号的时间间隔小于等于一个预定值时执行的第一荧光处理步骤S12和一个在所述的触发信号的时间间隔大于一个预定值时执行的第二荧光处理步骤S13。对于需要关注信号长期变化的情况，本发明的数字示波器可以自动选用动态荧光效果，对于需要关注信号快速变化情况，本发明的数字示波器又可以自动选用静态荧光效果。本发明的数字示波器利用两个强度存储器102、103实现，不仅结构紧凑，且使示波器具有更高的波形捕获率。

Description

一种具有高波形捕获率的数字示波器及其控制方法

技术领域

本发明的一种具有高波形捕获率的数字示波器及其控制方法涉及到以波形显示方式表示被测电变量的测量设备领域，特别是涉及到了数字示波器领域。

背景技术

传统的模拟示波器的显示系统采用阴极射线管CRT。如美国专利US4940931A所公开的技术方案，由于CRT具有很好的荧光效果，即荧光粉的激活效果，它会随时间推移，使被显示的波形轨迹由亮变暗，从而可以体现出波形两个方面的特征，一个是轨迹本身的变化情况，一个是轨迹重现的频度。

目前数字示波器的显示系统大多是采用LCD显示屏，其屏幕好比是一个二维的像素阵列，每个象素位置都可以由一个行地址和一个列地址唯一的确定。通过控制其每个象素的“开”或“关”可以使LCD显示屏上的像素立即呈现“亮”或“关闭”。虽LCD显示屏本身并不具备阴极射线管CRT的荧光效果，但LCD显示屏上的每个象素的亮度是可以控制的，比如利用一个4位深度的亮度存储器就可以控制所述的亮度具有15个等级和一个关闭状态，当利用具有更多位的亮度存储器还可以使每个象素具有更加精细的亮度等级。

利用LCD显示屏的每个象素位的亮度等级控制方法，不仅可以用来控制LCD显示屏象素位的亮度和颜色，还可以用来可以仿真荧光效果，如当前最为常见的静态荧光效果和动态荧光效果。

对于静态荧光效果而言，其实现原理是根据触发发生后的一个时间窗口内，同一幅度值上信号出现的次数，或还包括根据轨迹本身的变化情况来为采集到的波形轨迹设定一个加权值，使该加权值的可以反映一个时间窗口内，轨迹重现的频度(如，通过对触发发生后的一个时间窗口内的出现同一个幅度值的次数进行加权统计计算，出现的次数多，权值就高，出现的次数少，权值小)或还包括轨迹本身的变化情况(如，两个采样点之间变化快，使权值小；采样点之间变化慢，权值大)，轨迹的加权值通常也被称为轨迹的强度值。将轨迹的强度信息施加到LCD显示屏上，就可以使LCD显示屏呈现静态荧光效果。

在使LCD显示屏呈现静态荧光效果时，为防止信号强度无限增加，在一个时间窗口到来时，需清除上一时间窗口保存下来的强度信息，重新依据上述的原则，为LCD上的象素计算新的强度信息。由于静态荧光效果实际是一种固定强度的显示效果，也是常说的概率方式的显示效果，实现静态荧光显示效果不需要占用系统的时间来处理时间窗口之间的关联信息，因此，对于采用静态荧光效果的数字示波器而言，示波器可以具有较高的波形捕获率!但同时人们也发现，由于静态荧光效果下，时间窗口之间的强度信息缺少有机的联系，往往是使用户无法分辨波形轨迹出现的先后顺序。

另一种仿真荧光效果是动态荧光效果，工作原理很类似CRT的荧光粉活跃曲线，新到来的轨迹强度最大(最活跃)，随着时间推移轨迹强度会减小，直至为零。一段时间后，最近出现的轨迹强度最大，越早出现的轨迹强度越小，甚至消失。因此动态荧光效果能够较好的反映整个时间尺度下的轨迹重现频度。但是，由于动态荧光效果是一种可变强度方式的显示效果，也是常说的实时显示方式，为了实现动态荧光效果，数字示波器必须花费极大的系统资源对残余轨迹信息进行不断的衰减处理，而且，必须在完成对残余轨迹信息衰减处理之后，才能叠加新的波形轨迹，因此，对于采用动态荧光效果的示波器而言，耗费资源较大，且波形捕获率较低，以致时常无法捕捉和观察到某些瞬间即逝的波形轨迹!

发明内容

本发明的目的之一在于，克服现有技术存在的问题，提供一种具有高波形捕获率的数字示波器。

本发明的一种具有高波形捕获率的数字示波器，包括一个测量部件、一个轨迹强度计算器、一个轨迹强度合成器、一个显示部件、一个触发器和一个中央控制器，在所述的中央控制器的控制下，所述的触发器用于输出触发信号，所述的轨迹强度计算器用于根据一组测量部件输出的测量数据，计算出一个波形轨迹的强度信息，所述的轨迹强度合成器用于依据所述的轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息，生成用于驱动显示部件的累加强度信息，本发明的一种具有高波形捕获率的数字示波器还具有如下操作步骤：

一个判断步骤，判断所述的触发信号的时间间隔是否大于一个预定值；

一个第一荧光处理步骤：

根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔小于等于一个预定值时，所述的轨迹强度合成器将其内部保存的一个累加强度信息输出至所述的显示部件；

在所述的轨迹强度合成器将所述的累加强度信息全部输出至所述的显示部件后，所述的第一荧光处理步骤结束，返回运行所述的判断步骤；

在所述的轨迹强度合成器向所述的显示部件输出所述的累加强度信息的同时，所述的轨迹强度合成器还将所述的轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息累加、并保存形成又一累加强度信息；

一个第二荧光处理步骤：根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔大于一个预定值时，将所述的轨迹强度合成器内部保存的一个累加强度信息进行一次衰减，然后，所述的轨迹强度合成器再将衰减后的累加强度信息和所述的轨迹强度计算器新输出的一个波形轨迹的强度信息累加在一起，并将累加后形成的累加强度信息保存和输出至所述的显示部件，在所述的轨迹强度合成器将所述的累加强度信息全部输出至所述的显示部件后，所述的第二荧光处理步骤结束，返回运行所述的判断步骤；

在向所述的显示部件输出所述的累加强度信息的同时，还在所述的轨迹强度计算器输出波形轨迹的强度信息时，对所述的轨迹强度合成器内部保存的累加强度信息进行衰减，并使衰减后的累加强度信息与所述的轨迹强度计算器输出的波形轨迹的强度信息累加、并保存形成又一累加强度信息。

本发明的一种具有高波形捕获率的数字示波器还可以包括以下的进一步的特征：

所述的轨迹强度合成器可以包括一个第一强度存储器和一个第二强度存储器，所述的第一荧光处理步骤包括一个次序管理步骤、一个第一步骤和一个第二步骤；

所述的次序管理步骤：用于选择运行所述的第一步骤和所述的第二步骤中的一个步骤，且使所述的第一步骤和所述的第二步骤交替运行；

所述的第一步骤：用于将所述的第二强度存储器保存的累加强度信息输出至所述的显示部件，同时，将由轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息累加保存至所述的第一强度存储器，在将所述的第二强度存储器保存的累加强度信息全部输出至所述的显示部件后，所述的第一荧光处理步骤结束，返回所述的判断步骤；

所述的第二步骤：用于将所述的第一强度存储器保存的累加强度信息输出至所述的显示部件，同时，将由轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息累加保存至所述的第二强度存储器，在将所述的第一强度存储器保存的累加强度信息全部输出至所述的显示部件后，所述的第一荧光处理步骤结束，返回所述的判断步骤。

本发明的一种具有高波形捕获率的数字示波器还可以包括以下的进一步的特征：

所述的轨迹强度合成器可以包括一个第一强度存储器和一个第二强度存储器，所述的第二荧光处理步骤包括依次运行的一个第三步骤和一个第四步骤：

所述的第三步骤：首先，将所述的第一强度存储器保存的一个累加强度信息进行一次衰减，然后，再将衰减后的累加强度信息与所述的轨迹强度计算器新输出的一个波形轨迹的强度信息累加在一起，并将累加后形成的累加强度信息保存至所述的第一强度存储器和所述的第二强度存储器；

所述的第四步骤：将所述的第二强度存储器保存的累加强度信息输出至所述的显示部件，在将所述的第二强度存储器保存的累加强度信息全部输出至所述的显示部件后，第二荧光处理步骤结束，返回所述的判断步骤；

在所述的第二强度存储器向所述的显示部件输出所述的累加强度信息同时，还在所述的轨迹强度计算器输出波形轨迹的强度信息时，对所述的第一强度存储器保存的累加强度信息进行衰减，并使衰减后的累加强度信息与所述的轨迹强度计算器输出的波形轨迹的强度信息累加，最后再将累加结果保存至所述的第一强度存储器。

本发明的一种具有高波形捕获率的数字示波器还可以包括以下的进一步的特征：

本发明的一种具有高波形捕获率的数字示波器还可以根据所述的触发信号的时间间隔的长短，设置所述的衰减的力度。

所述的第二荧光处理步骤还可以包括：使所述的轨迹强度计算器输出的波形轨迹的强度信息为最大值。

所述的预定值略小于所述的显示部件的屏幕刷新时间。

本发明的又一目的在于，克服现有技术存在的问题，提供又一种具有高波形捕获率的数字示波器。

本发明的一种具有高波形捕获率的数字示波器，包括一个测量部件、一个轨迹强度计算器、一个轨迹强度合成器、一个显示部件、一个触发器和一个中央控制器，在所述的中央控制器的控制下，所述的触发器用于产生触发信号，所述的轨迹强度计算器用于根据测量部件输出的测量数据，计算出波形轨迹的强度信息，所述的轨迹强度合成器用于依据所述的轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息，生成用于驱动显示部件的强度信息，其中，

所述的轨迹强度合成器包括有一个第一强度存储器、一个第二强度存储器、一个衰减器、一个累加器、一个第一多路开关和一个第二多路开关，所述的累加器的一个输入端与所述的轨迹强度计算器的输出端连接，所述的累加器的输出端连接所述的第一多路开关的一个输入端，所述的第一多路开关具有两个输出端，分别连接所述的第一强度存储器和所述的第二强度存储器的输入端，所述的第一强度存储器和第二强度存储器的输出端分别通过所述的第二多路开关连接所述的显示部件，所述的第二多路开关还具有一个输出端，这个输出端连接所述的衰减器输入端，所述的衰减器具有两个输出端，这两个输出端分别连接所述的累加器的又一个输入端和所述的第一多路开关的又一个输入端。

本发明的又一目的在于，克服现有技术存在的问题，提供又一种具有高波形捕获率的数字示波器。

本发明的一种具有高波形捕获率的数字示波器，包括一个轨迹强度计算器、一个轨迹强度合成器、一个显示部件、一个触发器和一个中央控制器，在所述的中央控制器的控制下，所述的触发器用于产生触发信号，所述的轨迹强度计算器用于根据测量部件输出的测量数据，计算出波形轨迹的强度信息，所述的轨迹强度合成器用于依据所述的轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息，生成用于驱动显示部件的强度信息，其特征在于具有如下步骤：

一个判断步骤，判断所述的触发信号的时间间隔是否大于一个预定值；

一个静态荧光显示步骤：用于根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔小于等于一个预定值时，使所述的轨迹强度合成器产生一个对应静态荧光效果的累加强度信息；

一个动态荧光显示步骤：用于根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔大于一个预定值时，使所述的轨迹强度合成器产生一个对应动态荧光效果的累加强度信息。

本发明的一种具有高波形捕获率的数字示波器还可以包括以下的进一步的特征：

所述的静态荧光显示步骤中：每在所述的轨迹强度合成器产生一个对应静态荧光效果的累加强度信息，并使该信息输出至所述的显示部件后，所述的静态荧光显示步骤终止，返回执行所述的判断步骤。

本发明的一种具有高波形捕获率的数字示波器还可以包括以下的进一步的特征：

所述的动态荧光显示步骤中：每在所述的轨迹强度合成器产生一个对应动态荧光效果的累加强度信息，并使该信息输出至所述的显示部件后，所述的动态荧光显示步骤终止，返回执行所述的判断步骤。

本发明的又一目的在于，克服现有技术存在的问题，提供又一种具有高波形捕获率的数字示波器的控制方法。

本发明的一种具有高波形捕获率的数字示波器的控制方法，用于上述的示波器，包括一个轨迹强度计算器、一个轨迹强度合成器、一个显示部件、一个触发器和一个中央控制器，在所述的中央控制器的控制下，所述的触发器用于产生触发信号，所述的轨迹强度计算器用于根据测量部件输出的测量数据，计算出波形轨迹的强度信息，所述的轨迹强度合成器用于依据所述的轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息，生成用于驱动显示部件的强度信息，包括步骤：

一个判断步骤，判断所述的触发信号的时间间隔是否大于一个预定值；

一个静态荧光显示步骤：用于根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔小于等于一个预定值时，使所述的轨迹强度合成器用于产生对应静态荧光；

一个动态荧光显示步骤：用于根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔大于一个预定值时，使所述的轨迹强度合成器用于动态荧光显示方式。

本发明所述的示波器及其控制方法可以自动适应被测信号的情况，采用不同的显示方法，对于需要关注信号长期变化的情况，自动选用动态荧光效果，以使轨迹强度信息反映出轨迹本身时间特性和轨迹之间的时间关系，在需要关注信号快速变化情况，使用静态荧光效果，使示波器具有较高的轨迹捕获率，并用轨迹强度信息反映出轨迹出现的频度和轨迹本身的变化情况。

附图说明

图1所示为本发明的最佳实施例所选用的数字示波器100的结构说明图。

图2所述为本发明的数字示波器100执行的操作步骤S10的流程说明图。

图3所述为本发明的数字示波器100的进一步的结构说明图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明所述的具有高波形捕获率的数字示波器及其控制方法，下面列举本发明所以选用的最佳实施例。

本实施例选用了数字示波器100，参考图1，具有一个测量部件101、一个轨迹强度计算器102、一个轨迹强度合成器103、一个显示部件104、一个触发器105、一个中央控制器106。

其中，测量部件101具有用于连接被测信号的信号接入端，用于对被测电信号的进行采样，并将采样得到的模拟电信号数字化后输出。

触发器105用于产生触发信号，包括有多种触发类型，比如：边沿触发类(上升沿、下降沿、上升沿&下降沿)、脉冲宽度触发类(大于、小于或等于设定的脉冲宽度)、斜率触发类(大于或小于设置的上升或下降时间)、时间设置类(设置上升或下降时间或时间窗)等，在判定符合条件的触发信号后，触发器105可以向中央控制单元106发出触发信号，中央控制单元106根据触发器105输出的触发信号，控制轨迹强度计算器102从测量单元101采集关于被测信号的采样信号。

需要说明的一点是，本发明的示波器100还可以接收来自外部的触发信号，中央控制单元106也可以根据来自外部的触发信号，控制轨迹强度计算器102从测量单元101采集关于被测信号的采样信号。

在本实施例中，轨迹强度计算器102用于根据测量单元101输出的采样信号，计算出波形轨迹的强度信息。

具体而言，轨迹强度计算器102在接收到关于被测信号的采样信息后，执行的操作包括：

1.在来自测量单元101的采样信息中，依次根据每两个采样点的幅度差值，即其绝对值的大小，设定两个采样点中的后一个采样点的强度，从而得到关于所述的全部采样信息的幅度值变化情况的强度值。在关于幅度值变化情况的强度值计算时，对应幅度变化快的波形，设置较小的强度值，反之则设置较大的强度值。强度的具体取值可以由函数计算或通过查表方式来获得。

2.根据显示部件104中的LCD的像素数目、示波器100的显示时基和测量部件101的采样率，对测量部件101输出的多个采样数据进行压缩合并处理，形成用于显示在屏幕上的一个波形轨迹的强度信息。所述的波形轨迹的强度信息是由多个时间窗口连接组成，每一个时间窗口中又包含多个轨迹点的强度信息，每个所述的轨迹点的强度信息均是由对应同一时间窗口内的采样数据的强度值计算而得。在现有技术中，对于波形轨迹上的每个轨迹点的强度值的计算有多种方法，对于本实施例而言，采用了点显示方式和矢量显示方式两种。

对于点显示方式：通过对同一时间窗口内的每一个幅度值，统计采样点出现的次数，使采样点出现的次数多，强度值就高，出现的次数少，强度值就小，由此可以计算出对应该时间窗口的所有轨迹点的强度值，

对于矢量显示方式：不仅需要计算出每个所述的时间窗口的轨迹点的强度值，还需根据每两个轨迹点的强度值，计算出每两个轨迹点之间的各个中间点的强度值，在计算每两个轨迹点之间的各个中间点的强度值时，可以根据两个采样点之间的幅值变化快慢确定其强度的大小，变化快使其强度值小，变化慢，使其强度值大。

根据不同的应用，也为了更全面的反应采样信息的内容，波形轨迹的强度计算方法也可以有多种。这些方法均可以在现有技术中找到，且均可以用于本实施例所述的示波器100。

在本实施例中，对于不同的显示应用，轨迹强度计算器102的作用也可以有所不同，比如对应于静态荧光显示效果时，轨迹强度计算器102可以采用上述的方法之一，或其组合，根据测量单元101输出的采样信号，计算出波形轨迹的强度信息。而对于动态荧光显示方式而言，轨迹强度计算器102也可以采用又一种方法，比如在本实施例中，就是将所有的波形轨迹的强度信息置为最大值，当然也可以采用逐次衰减的方式或按照某一计算方式生成每一条模型轨迹的强度信息。

在本实施例中，轨迹强度合成器103用于依据轨迹强度计算器102输出的多个波形轨迹的强度信息，生成用于驱动显示部件104的累加强度信息。

本实施例所述的示波器100，结合参照图1、2，执行如下的操作步骤S10：

一个判断步骤S11，用于判断触发信号的时间间隔是否大于一个预定值，在本实施例中，基于所述的显示部件104采用的LCD显示器108的屏幕刷新时间约为25ms，本实施例所选用的所述的预定值为20MS。在本实施例中，所述的触发信号可以是来自触发器105，也可以是来自示波器100中其他的装置，也可以是来自示波器以外的外接触发信号。

一个第一荧光处理步骤S12：用于根据判断步骤S11的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔小于等于所述的预定值时，轨迹强度合成器103将其内部保存的一个累加结果强度信息输出至显示部件104；

在轨迹强度合成器103将所述的累加强度结果信息全部输出至显示部件104后，第一荧光处理步骤S12结束，返回运行判断步骤S11；

在本第一荧光处理步骤S12中，在轨迹强度合成器103向显示部件104输出所述的累加强度结果信息的同时，轨迹强度合成器103还将轨迹强度计算器102输出的多个波形轨迹的强度信息累加、并保存形成又一累加强度结果信息；

一个第二荧光处理步骤S13：根据判断步骤S11的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔大于一个预定值时，将轨迹强度合成器103内部保存的一个累加强度信息进行一次衰减，然后，再将衰减后的累加强度信息和轨迹强度计算器102新输出的一个波形轨迹的强度信息累加在一起，并将累加后形成的累加强度信息保存、并输出至显示部件104，在轨迹强度合成器103将所述的累加强度信息全部输出至显示部件104后，第二荧光处理步骤S13结束，返回运行判断步骤S11；

在向显示部件104输出所述的累加强度信息的同时，还在轨迹强度计算器102输出波形轨迹的强度信息时，对轨迹强度合成器103内部保存的累加强度信息进行衰减，并使衰减后的累加强度信息与轨迹强度计算器102输出的波形轨迹的强度信息累加、并保存形成又一累加强度信息。

在本实施例中，显示部件104包括有一个强度映射装置107和一个LCD显示器108，LCD显示器108的屏幕像素选为400×700，强度映射装置107用于接收来自轨迹强度合成器103输出的强度信号，并将该强度信号用于LCD显示器108的亮度和色彩映射。针对不同的应用，作为举例说明，也可以用于色阶、灰度、单色，彩色、对比度和亮度映射。

在本实施例中，参考图3，轨迹强度合成器103进一步包括有一个第一强度存储器201、一个第二强度存储器202、一个衰减器203、一个累加器204、一个多路开关MUX和一个多路开关DE-MUX。

其中，累加器204的一个输入端与轨迹强度计算器102的输出端连接，累加器204的输出端连接多路开关MUX的一个输入端，多路开关MUX具有两个输出端，分别连接第一强度存储器201和第二强度存储器202的输入端，第一强度存储器201和第二强度存储器202的输出端分别通过一个多路开关DE-MUX连接显示部件104，多路开关DE-MUX还具有一个输出端，这个输出端连接衰减器203的输入端，衰减器203具有两个输出端，衰减器203的两个输出端分别连接累加器204的又一个输入端和多路开关MUX的又一个输入端。

在本实施例中，结合参考图2、3，在所述的触发信号的时间间隔小于等于所述的预定值，示波器100执行第一荧光处理步骤S12，第一荧光处理步骤S12包括一个次序管理步骤S12C、一个第一步骤S12A和一个第二步骤S12B：

次序管理步骤S12C：

用于根据判断步骤S11的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔小于等于一个预定值时，选择运行第一步骤S12A和第二步骤S12B中的一个步骤，且使第一步骤S12A和第二步骤S12B交替运行，即，每在所述的触发信号的时间间隔小于等于所述的预定值，波形采样速率较快，使示波器100执行第一荧光处理步骤S12时，次序管理步骤S12C使第一步骤S12A和第二步骤S12B中的一个步骤运行，且交替运行，比如，上次是运行第一步骤S12A，下次就运行第二步骤S12B。

在本实施例中，第一步骤S12A用于将第二强度存储器202内部保存的关于波形轨迹的累加强度信息经过多路开关DE-MUX输出至显示部件104，用于波形显示。且每在从第二强度存储器202输出一个存储单元中保存的信息后，就将第二强度存储器202保存该强度信息的存储单元清零；

在将第二强度存储器202内部保存的累加强度信息输出至显示部件104的同时，如果轨迹强度计算器102又一次输出关于波形轨迹的新的强度信息时，则在中央控制器106的控制下，在这些新的强度信息被依次输入累加器204的一个输入端时，同步读取第一强度存储器201中的与之对应的保存单元中的强度信息，使从第一强度存储器201读取到的强度信息经过多路开关DE-MUX、衰减器203输出至累加器204的另一端。累加器204在接收到来自第一强度存储器201的强度信息和来自轨迹强度计算器102输出的强度信息后，将两者累加，并在多路开关MUX的控制下，使累加结果存回第一强度存储器201中的对应的保存单元中。在第一步骤S12A中，衰减器203的衰减系数被设置为1，即，在此步骤中，衰减器203不对输入的信号进行衰减。

作为举例说明，当轨迹强度计算器102向累加器204输出一个关于波形轨迹的某一时刻的一个幅值的强度信息时，在中央控制器106的控制下，就同时从第一强度存储器201中的与该时刻和该幅值对应的存储单元中读取其中保存的累加强度信息，并在多路开关DE-MUX控制下，使该强度信息经过衰减器203输出至累加器204的另一端，由累加器204将该强度信息与轨迹强度计算器102输出的强度信息相累加。最后，再将累加器204输出的累加结果经过多路开关MUX存回第一强度存储器201的同一存储单元中。

本实施例中，在累加器204对输入的强度信息进行累加时，一旦输入的强度信号的累加结果达到或超过强度信息的最大值时，就将累加结果设定为该最大值。

在本实施例中，当第二强度存储器202已经将其内部保存的关于波形轨迹的累加强度信息全部输出至显示部件104，且第一强度存储器201完成一个完整的波形轨迹的保存操作时，操作步骤S10将返回判断步骤S11，再次运行判断步骤S11。

在本实施例中，第二步骤S12B用于将第一强度存储器201内部保存的关于波形轨迹的累加强度信息经过多路开关DE-MUX输出至显示部件104，用于波形显示。且每在从第一强度存储器201输出一个存储单元中保存的信息后，就将第一强度存储器201保存该强度信息的存储单元清零；

在将第一强度存储器201内部保存的累加强度信息输出至显示部件104的同时，如果轨迹强度计算器102又一次输出关于波形轨迹的新的强度信息时，则在中央控制器106的控制下，在这些新的强度信息被依次输入累加器204的一个输入端时，同步读取第二强度存储器202中的与之对应的保存单元中的强度信息，使从第二强度存储器202读取到的强度信息经过多路开关DE-MUX、衰减器203输出至累加器204的另一端。累加器204在接收到来自第二强度存储器202的强度信息和来自轨迹强度计算器102输出的强度信息后，将两者累加，并在多路开关MUX的控制下，使累加结果存回第二强度存储器202中的对应的保存单元中。在第二步骤S12B中，衰减器203的衰减系数被设置为1，即，在此步骤中，衰减器203不对输入的信号进行衰减。

与第一步骤S12A中同样，

作为举例说明，当轨迹强度计算器102向累加器204输出一个关于波形轨迹的某一时刻的一个幅值的强度信息时，在中央控制器106的控制下，就同时从第二强度存储器202中的与该时刻和该幅值对应的存储单元中读取其中保存的累加强度信息，并在多路开关DE-MUX控制下，使该强度信息经过衰减器203输出至累加器204的另一端，由累加器204将该强度信息与轨迹强度计算器102输出的强度信息相累加。最后，再将累加器204输出的累加结果经过多路开关MUX存回第二强度存储器202的同一存储单元中。

本实施例中，在累加器204对输入的强度信息进行累加时，一旦输入的强度信号的累加结果达到或超过强度信息的最大值时，就将累加结果设定为该最大值。

在本实施例中，当第一强度存储器201已经将其内部保存的关于波形轨迹的强度信息全部输出至显示部件104，且第二强度存储器202完成一个完整的波形轨迹保存操作时，操作步骤S10将返回判断步骤S11，再次运行判断步骤S11。

在本实施例中，当所述的触发信号的时间间隔持续的小于等于一个预定值时，即采样速率较快时，第一荧光处理步骤S12将连续的交替运行第一步骤S12A和第二步骤S12B，使两个存储器201、202交替承担强度信息的保存和输出操作。借此方法，本实施例所述的示波器100不仅通过采用固定强度方式产生一个对应静态荧光效果的累加强度信息，使示波器100呈现了静态荧光显示效果，且使示波器100具有更多的时间用于捕获波形。

本实施例所例举的静态荧光效果仅是众多方法中的一种，实际上还有很多方法具有更快的采样速率，具有更好视觉效果，作为举例说明，当轨迹强度合成器103仅采用一个存储器时，也是可以用于实现静态荧光效果的，只不过不如上述的方法，采样率更高。由于利用一个存储器实现静态荧光效果，使其产生对应静态荧光效果的累加强度信息是众所周知的现有技术，这里不再赘述。

另外，在本实施例中，使操作步骤S10将返回判断步骤S11的步骤也可以有多种设计方法，比如仅在第一步骤S12A或第二步骤S12B中设置有使操作步骤S10将返回判断步骤S11的步骤，或使第一步骤S12A和第二步骤S12B经过多了轮回后，再使操作步骤S10返回判断步骤S11。这样的设计可能会使示波器100在静态荧光显示方式时具有更高的速度。

在本实施例中，在所述的触发信号的时间间隔大于所述的预定值，示波器100将执行第二荧光处理步骤S13，第二荧光处理步骤S13包括依次运行的一个第三步骤S13A和一个第四步骤S13B：

第三步骤S13A中包括：

根据判断步骤S11的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔大于所述的预定值时，即采样速率较低的情况下，在轨迹强度计算器102将一条新的波形轨迹的强度信息依次输入累加器204的一个输入端的同时，在中央控制器106的控制下，依据该强度信息的时间窗和幅值，同步的读取第一强度存储器201中的与之对应的保存单元中的累加强度信息，使该累加强度信息经过多路开关DE-MUX后输出至衰减器203，经过衰减器203的衰减后，该波形轨迹的累加强度信息被输出至累加器204的另一端，累加器204在接收到来自轨迹强度计算器102的关于一条新的波形轨迹的强度信息和经过衰减器203衰减过的累加强度信息后，将两者累加，并在多路开关MUX的控制下，使累加的结果同时保存至第一强度存储器201和第二存储强度存储器202中的对应的保存单元中。在完成所述的累加结果的保存操作后，示波器100开始执行第四步骤S13B。

在上述的第三步骤S13A中，衰减器203对来自第一强度存储器201的强度信息进行衰减，其衰减比率可以由用户设定，也可以是根据所述的触发信号的时间间隔自动设定，如果根据所述的触发信号的时间间隔自动设定，则可以使示波器100具有更好的视觉效果，方便了用户的使用。

第四步骤S13B包括：

在中央控制器106的控制下，将第二强度存储器202内部保存的关于波形轨迹的累加强度信息经过多路开关DE-MUX输出至显示部件104，用于波形显示。

在将第二强度存储器202保存的累加强度信息全部输出至显示部件104后，第四步骤S13B结束，返回执行判断步骤S11；这里需要说明的，将第二强度存储器202保存的累加强度信息全部输出至显示部件104，通常是比较慢的，因为需要将存储器202中的所有信息输出至显示部件104。

在第二强度存储器202内部保存的强度信息输出至显示部件104的同时，

中央控制器106对轨迹强度计算器102输出的波形轨迹的强度信息敏感，在轨迹强度计算器102又继续输出关于波形轨迹的新的强度信息时，则在中央控制器106的控制下，依据该强度信息的时间窗和幅值，与之同步的读取第一强度存储器201中的与之对应的保存单元中的累加强度信息，使该累加强度信息经过多路开关DE-MUX后输出至衰减器203，经过衰减器203的衰减后，被输出至累加器204的另一端，累加器204在接收到来自轨迹强度计算器102的关于一条新的波形轨迹的强度信息和经过衰减器203衰减过的累加强度信息后，将两者累加，并在多路开关MUX的控制下，使累加结果保存至第一强度存储器201的同一存储单元中。

在本第四步骤S13B中，当已经将第二强度存储器202内部保存的累加强度信息全部输出至显示部件104，且第一强度存储器201完成一个完整的波形轨迹保存操作时，操作步骤S10将返回判断步骤S11，再次运行判断步骤S11。

同样的，在上述的第三步骤S13A和第四步骤S13B中，衰减器203对来自第一强度存储器201的强度信息进行衰减，其衰减比率可以由用户设定，也可以是根据所述的触发信号的时间间隔自动设定，比如随着触发信号的时间间隔的增加使所述的衰减减少，随着触发信号的时间间隔的减小使所述的衰减增加。

在本实施例中，所述的预定值是基于所述的显示部件104采用的LCD显示器108的屏幕刷新时间来设定的，LCD显示器108的屏幕刷新时间与多种因素相关，比如显示器件的类型、性能、驱动的方式、显示器的像素、尺寸等，也可其显示方式相关，在本实施例中，LCD显示器108采用了一个屏幕像素为400×700的LCD显示器，其屏幕刷新率约为25ms，本实施例所选用的所述的预定值为20MS。作为举例说明，针对不同尺寸和型号的显示器108，或选用不同的显示器108的屏幕刷新方式时，可以将所述的预定值设定为不同的值。特别需要注意的是，一定要尽力的使这个预订值小于所述的显示器108屏幕刷新时间，比如使该预定值小于所述的屏幕刷新率，且大于该屏幕刷新率的70％。其原因在于，如果该预定值大于屏幕刷新时间，就会出现两次信号触发之间的时间间隔大于屏幕刷新的时间的情况，即，如果此时仍然采用静态荧光显示模式，就会出现每次刷新后的屏幕上只显示有一条轨迹的情况，这时的显示效果就不好了。如果将该预定值设置为略小于屏幕刷新时间，就可以有效的避免这一情况的发生，使两次信号触发之间的时间间隔一旦接近两次屏幕刷新时间时，示波器100就自动进入动态荧光显示方式，从而保证无论触发时间间隔如何变化，均使示波器100保持有良好的显示效果。换而言之，为了保证获得较好的显示效果，设定所述的预订值时，应当保证每次屏幕上显示的波形轨迹不少于一条，一旦少于这个数量，就应当采用动态荧光显示模式。

在本实施例中，在所述的触发信号的时间间隔大于所述的预定值，示波器100运行第二荧光处理步骤S13时，还同时使轨迹强度计算器102将其输出的波形轨迹中的强度信息的数值均设置为最大值。但作为说明，对于不同的应用，也可以将以设置为不同的数值，比如，运行第三步骤S13A的同时，使轨迹强度计算器102仅将其此后输出的第一条新的波形轨迹中的强度信息设置为最大值，而以后输出的波形轨迹的强度信息为所述的最大值乘以一个固定的衰减系数或按一定规律变化的衰减系数，也可以使这个强度信息的数值与触发信号相关，使其与触发信号发生的时间至该波形轨迹的强度信息输出到屏幕的时间长度成反比，即触发信号发生时刻离屏幕刷新时刻越远，该波形轨迹的强度信息的数值越小，等。

在本实施例中，当所述的触发信号的时间间隔持续的大于一个预定值时，即采样速率较慢时，第二荧光处理步骤S13将依次的运行第三步骤S13A和第四步骤S13B，使两个存储器201、202分别承担强度信息的保存和输出操作，借此方法，本实施例所述的示波器100不仅通过采用可变强度方式产生一个对应动态荧光效果的累加强度信息，使示波器100呈现了动态荧光显示效果，且使示波器100在具有动态荧光效果的同时仍保持有较多的时间用于捕获波形。

本实施例所例举的动态荧光效果仅是众多方法中的一种，实际上还有很多方法具有更快的采样速率，更好视觉效果。作为举例说明，比如，可以在第二强度存储器202向显示部件104输出其保存的累加强度信息时，不仅可以累加来自轨迹强度计算器102的一个轨迹强度信息，也可以累加一个来自强度存储器201的关于一条波形轨迹的累加强度信息，这种方法比较适合于触发信号特别慢的情况。

另外，当轨迹强度合成器103仅采用一个存储器时，也是可以用于实现动态荧光效果的，只不过不如上述的方法，采样率更高。由于利用一个存储器实现动态荧光效果，使其产生对应动态荧光效果的累加强度信息是众所周知的现有技术，很多的采用动态荧光显示效果的数字示波器均采用了这样的设置，因此这里不再赘述。

另外，在本实施例中，使操作步骤S10将返回判断步骤S11的步骤也可以有多种设计方法，比如，经过多了轮回后，再使操作步骤S10返回判断步骤S11。这样的设计可能会使示波器100在动态荧光显示方式时具有更高的速度。

在本实施例中，结合参考附图1、2、3，示波器100利用第一荧光处理步骤S12实现的一种静态荧光显示方式，利用第二荧光处理步骤S13实现的了一种动态荧光显示方式，且示波器100可以自动根据被测信号的触发情况自动选择不同的荧光显示方式。不仅极大的方便了用户的使用，且实现了自动根据触发率情况，选择波形捕获率更高的静态荧光显示方式、或是选择观看效果更佳、更为细致的动态显示方式。

在本实施例中，示波器100还可以根据触发信号的时间间隔，自动的设置动态荧光显示模式下，对旧轨迹信息的衰减力度，具体反映到示波器100的LCD显示器108上，就是使LCD显示器108上呈现的波形的余辉效果可以自动适应被测信号的触发情况而变化，在触发间隔时间长时，余辉就长。而在触发间隔时间短时，就使余辉变短。这种自动处理方式，不仅减小了具有荧光显示功能的数字示波器的操作和设置的复杂程度，且更有利于数字示波器捕捉到异常波形，特别是那些未知的突发的异常波形。

另外，在本实施例中，轨迹强度合成器103由两个存储器201、202组成，在静态荧光显示方式时，通过这两个存储器201、202交替承担强度信息的保存和输出操作，使得数字示波器100具有更多的时间用于捕获波形，因此，具有更高的波形捕获率。在动态荧光显示方式时，本实施例仍然是利用这两个存储器201、202，通过使其中的一个负责保存、一个主要负责波形的输出，巧妙的形成了动态荧光效果，不仅使该动态荧光显示方式具有较好的余辉显示效果，且由于采用了并行保存的方法，使动态荧光显示方式也具有较高的波形捕获率。

综上所述，本实施例所述的数字示波器100实现了在不明显降低波形捕获率的情况下，让数字存储示波器的显示效果更加接近模拟示波器的CRT显示效果，给使用者更直观的波形显示，提供更丰富和更有效的信息。

Claims (12)

1.一种具有高波形捕获率的数字示波器，包括一个测量部件、一个轨迹强度计算器、一个轨迹强度合成器、一个显示部件、一个触发器和一个中央控制器，在所述的中央控制器的控制下，所述的触发器用于输出触发信号，所述的轨迹强度计算器用于根据一组测量部件输出的测量数据，计算出一个波形轨迹的强度信息，所述的轨迹强度合成器用于依据所述的轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息，生成用于驱动显示部件的累加强度信息，其特征在于具有如下操作步骤：

一个判断步骤，判断所述的触发信号的时间间隔是否大于一个预定值；

一个第一荧光处理步骤：

根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔小于等于一个预定值时，所述的轨迹强度合成器将其内部保存的一个累加强度信息输出至所述的显示部件；

在所述的轨迹强度合成器将所述的累加强度信息全部输出至所述的显示部件后，所述的第一荧光处理步骤结束，返回运行所述的判断步骤；

在所述的轨迹强度合成器向所述的显示部件输出所述的累加强度信息的同时，所述的轨迹强度合成器还将所述的轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息累加、并保存形成又一累加强度信息；

一个第二荧光处理步骤：根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔大于一个预定值时，将所述的轨迹强度合成器内部保存的一个累加强度信息进行一次衰减，然后，再将衰减后的累加强度信息和所述的轨迹强度计算器新输出的一个波形轨迹的强度信息累加在一起，并将累加后形成的累加强度信息在保存至所述的轨迹强度合成器的同时，输出至所述的显示部件；在将所述的轨迹强度合成器中的所述的累加强度信息全部输出至所述的显示部件后，所述的第二荧光处理步骤结束，返回运行所述的判断步骤；

在向所述的显示部件输出所述的累加强度信息的同时，还在所述的轨迹强度计算器输出波形轨迹的强度信息时，对所述的轨迹强度合成器内部保存的累加强度信息进行衰减，并使衰减后的累加强度信息与所述的轨迹强度计算器输出的波形轨迹的强度信息累加、并保存形成又一累加强度信息。

2.根据权利要求1所述的示波器，其特征在于：

所述的轨迹强度合成器包括一个第一强度存储器和一个第二强度存储器，

所述的第一荧光处理步骤包括一个次序管理步骤、一个第一步骤和一个第二步骤；

所述的次序管理步骤：用于根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔小于等于一个预定值时，选择运行所述的第一步骤和所述的第二步骤中的一个步骤，且使所述的第一步骤和所述的第二步骤交替运行；

所述的第一步骤：用于将所述的第二强度存储器保存的累加强度信息输出至所述的显示部件，同时，将由轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息累加保存至所述的第一强度存储器，在将所述的第二强度存储器保存的累加强度信息全部输出至所述的显示部件后，所述的第一荧光处理步骤结束，返回所述的判断步骤；

所述的第二步骤：用于将所述的第一强度存储器保存的累加强度信息输出至所述的显示部件，同时，将由轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息累加保存至所述的第二强度存储器，在将所述的第一强度存储器保存的累加强度信息全部输出至所述的显示部件后，所述的第一荧光处理步骤结束，返回所述的判断步骤。

3.根据权利要求1所述的示波器，其特征在于：

所述的轨迹强度合成器包括一个第一强度存储器和一个第二强度存储器，

所述的第二荧光处理步骤包括依次运行的一个第三步骤和一个第四步骤：

所述的第三步骤：用于根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔大于一个预定值时，将所述的第一强度存储器保存的一个累加强度信息进行一次衰减，再将衰减后的累加强度信息与所述的轨迹强度计算器新输出的一个波形轨迹的强度信息累加在一起，并将累加后形成的累加强度信息保存至所述的第一强度存储器和所述的第二强度存储器；

所述的第四步骤：将所述的第二强度存储器保存的累加强度信息输出至所述的显示部件，在将所述的第二强度存储器保存的累加强度信息全部输出至所述的显示部件后，第二荧光处理步骤结束，返回所述的判断步骤；

在所述的第二强度存储器向所述的显示部件输出所述的累加强度信息同时，还在所述的轨迹强度计算器输出波形轨迹的强度信息时，对所述的第一强度存储器保存的累加强度信息进行衰减，并使衰减后的累加强度信息与所述的轨迹强度计算器输出的波形轨迹的强度信息累加，最后再将累加结果保存至所述的第一强度存储器。

4.根据权利要求3所述的示波器，其特征在于：

所述的第一荧光处理步骤包括一个次序管理步骤、一个第一步骤和一个第二步骤；

所述的次序管理步骤：用于根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔小于等于一个预定值时，选择运行所述的第一步骤和所述的第二步骤中的一个步骤，且使所述的第一步骤和所述的第二步骤交替运行；

所述的第一步骤：用于将所述的第二强度存储器保存的累加强度信息输出至所述的显示部件，同时，将由轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息累加保存至所述的第一强度存储器，在将所述的第二强度存储器保存的累加强度信息全部输出至所述的显示部件后，所述的第一荧光处理步骤结束，返回所述的判断步骤；

所述的第二步骤：用于将所述的第一强度存储器保存的累加强度信息输出至所述的显示部件，同时，将由轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息累加保存至所述的第二强度存储器，在将所述的第一强度存储器保存的累加强度信息全部输出至所述的显示部件后，所述的第一荧光处理步骤结束，返回所述的判断步骤。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的示波器，其特征在于，根据所述的触发信号的时间间隔的长短，设置所述的衰减的力度。

6.根据权利要求5所述的示波器，其特征在于：所述的第二荧光处理步骤包括：使所述的轨迹强度计算器输出的波形轨迹的强度信息为最大值。

7.根据权利要求6所述的示波器，其特征在于：所述的预定值略小于所述的显示部件的屏幕刷新时间。

8.一种具有高波形捕获率的数字示波器，包括一个测量部件、一个轨迹强度计算器、一个轨迹强度合成器、一个显示部件、一个触发器和一个中央控制器，在所述的中央控制器的控制下，所述的触发器用于产生触发信号，所述的轨迹强度计算器用于根据测量部件输出的测量数据，计算出波形轨迹的强度信息，所述的轨迹强度合成器用于依据所述的轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息，生成用于驱动显示部件的强度信息，其特征在于：

所述的轨迹强度合成器包括有一个第一强度存储器、一个第二强度存储器、一个衰减器、一个累加器、一个第一多路开关和一个第二多路开关，所述的累加器的一个输入端与所述的轨迹强度计算器的输出端连接，所述的累加器的输出端连接所述的第一多路开关的一个输入端，所述的第一多路开关具有两个输出端，分别连接所述的第一强度存储器和所述的第二强度存储器的输入端，所述的第一强度存储器和第二强度存储器的输出端分别通过所述的第二多路开关连接所述的显示部件，所述的第二多路开关还具有一个输出端，这个输出端连接所述的衰减器输入端，所述的衰减器具有两个输出端，这两个输出端分别连接所述的累加器的又一个输入端和所述的第一多路开关的又一个输入端。

9.一种具有高波形捕获率的数字示波器，包括一个轨迹强度计算器、一个轨迹强度合成器、一个显示部件、一个触发器和一个中央控制器，在所述的中央控制器的控制下，所述的触发器用于产生触发信号，所述的轨迹强度计算器用于根据测量部件输出的测量数据，计算出波形轨迹的强度信息，所述的轨迹强度合成器用于依据所述的轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息，生成用于驱动显示部件的强度信息，其特征在于具有如下步骤：

一个判断步骤，判断所述的触发信号的时间间隔是否大于一个预定值；

一个静态荧光显示步骤：用于根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔小于等于一个预定值时，使所述的轨迹强度合成器以固定强度方式产生一个对应静态荧光效果的累加强度信息；

一个动态荧光显示步骤：用于根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔大于一个预定值时，使所述的轨迹强度合成器以可变强度方式产生一个对应动态荧光效果的累加强度信息。

10.根据权利要求9所述的示波器，其特征在于：

所述的静态荧光显示步骤中：每在所述的轨迹强度合成器产生一个对应静态荧光效果的累加强度信息，并使该信息输出至所述的显示部件后，所述的静态荧光显示步骤终止，返回执行所述的判断步骤。

11.根据权利要求9或10所述的示波器，其特征在于：所述的动态荧光显示步骤中：每在所述的轨迹强度合成器产生一个对应动态荧光效果的累加强度信息，并使该信息输出至所述的显示部件后，所述的动态荧光显示步骤终止，返回执行所述的判断步骤。

12.一种具有高波形捕获率的数字示波器的控制方法，用于权利要求9所述的示波器，其特征在于包括：

一个判断步骤，判断所述的触发信号的时间间隔是否大于一个预定值；

一个静态荧光显示步骤：用于根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔小于等于一个预定值时，以固定强度方式产生一个对应静态荧光效果的累加强度信息；

一个动态荧光显示步骤：用于根据所述的判断步骤的判断结果，在所述的触发信号的时间间隔大于一个预定值时，以可变强度方式产生一个对应动态荧光效果的累加强度信息。

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