CN104049118B - 以趋势图显示波形测量参数的示波器 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种以趋势图显示波形测量参数的示波器，包含有显示器、信号处理模块及取样控制模块；其该取样控制模块是与该显示器及该取样控制模块连接，且具有波形数据存储器及波形测量参数存储器，并内建多个波形测量参数计算程序，于接收经信号处理模块处理过的输入信号后，对该输入信号进行取样而获得一组波形取样数据，并以波形测量参数计算程序计算出对应多个时间点的波形测量参数，而将多个时间点对应的波形测量参数储存于波形测量参数存储器中，再将波形取样数据处理为待显示波形，而将波形测量参数处理为显示波形测量参数对时间的趋势图后，以显示器显示；令用户可以趋势图观察波形测量参数，便利波形的量测，并提升示波器的运用价值。

Description

以趋势图显示波形测量参数的示波器

技术领域

本发明是关于一种示波器，尤指一种以趋势图显示波形测量参数的示波器。

背景技术

示波器是一种用来测量电子信号波形的仪器，其普遍使用于检测、研究电子信号及电子组件的特性曲线等，为电子材料、电子信号等研究时最常使用的研究器材之一。

请参阅图7，示波器中主要的电路模块包含有：

一显示器70；

一信号处理模块80，其具有一组信号输入端口81，以接收输入信号，并将该输入信号经过直流回复（DC restore）及放大处理后输出，一般信号处理模块包含有电压叠加电路及放大电路，以对输入信号进行电压叠加及放大；

一取样控制模块90，其连接该显示器70及该信号处理模块80，并具有一波形数据存储器901及预设有一波形取样频率，并于接收经信号处理模块处理过的输入信号，依据波形取样频率对该输入信号进行模拟转数字（Analog to Digital）取样后获得一组波形取样数据，并先将该组波形取样数据储存于该波形数据存储器901中，再将已储存于波形数据存储器901中的波形取样数据处理为一待显示波形而输出予该显示器70显示。

由于进行电子材料特性或电子信号等相关研究时，除了观察信号的波形以外，许多信号参数也常与研究议题关系重大，如IEEE Std181-2003Standard on Transitions,Pulses,and Related Waveforms中定义了量测波形或脉冲中与时间、电压值及延迟有关的许多参数，如频率（Frequency）、周期（Period）、上升时间（Rise time）、下降时间（Falltime）、峰对峰值（Pk-pk）、振幅（Amplitude）等参数，因此现有的示波器的取样控制模块90会另内建多个波形测量参数计算程序，使用者可选择执行不同波形测量参数计算程序，以于取样控制模块将波形取样数据处理为待显示波形时，已执行的波形测量参数计算程序所自动计算出对应的波形测量参数显示于显示器70上，故上述示波器将显示如图8所示的显示画面701，其除了显示待显示波形P以外，可另外显示波形的频率及峰对峰值等波形测量参数；然而，由于每个输入信号的频率、振幅等皆是不断变动的，因此，使用者观察到上述显示画面中关于波形的各参数值是随时间不断浮动的，虽然示波器有暂停显示画面的功能，但由于上述各种参数并未被储存，使用者只能看到暂停时的各参数值，若要观察过去时间的参数值时，必须自行设定光标（cursor）测量，且因上述示波器只显示了波形及瞬时参数值，研究员在进行各种研究时容易忽略波形长时间的变化趋势，容易使研究观察有盲点，故现有的示波器仍不尽理想，须有所改良。

发明内容

鉴于上述示波器只显示波形瞬时的波形测量参数，使用者要观察波形先前时间的波形测量参数，必须设定光标测量，且上述示波器提供的信息也让使用者易忽略波型长时间的变化趋势，对于学术研究的帮助有限的技术缺陷，本发明的主要目的为提出一种以趋势图显示波形测量参数的示波器。

欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该以趋势图显示波形测量参数的示波器包含有：

一显示器；

一信号处理模块，其具有一组用以接收输入信号的信号输入端口，并将输入信号选择式经过直流回复及放大处理后输出；

一取样控制模块，其连接该显示器及该信号处理模块，且具有一波形数据存储器及一波形测量参数存储器，并预设有一波形取样频率及内建多个可选择式使能执行的波形测量参数计算程序，该取样控制模块于接收经信号处理模块处理过的输入信号后，依据波形取样频率对该输入信号进行取样而获得一组波形取样数据，而将波形取样数据储存于波形数据存储器中，并以已执行的波形测量参数计算程序计算出对应多个时间点的波形测量参数，而将多个时间点对应的波形测量参数储存于波形测量参数存储器中，再将已储存的波形取样数据处理为一待显示波形，而将已储存多个时间点的波形测量参数处理为一显示波形测量参数对时间的趋势图后，输出予该显示器显示。

本发明的上述技术方案的有益技术效果在于：上述示波器除了将输入信号的对应波形显示于显示器上以外，其一并计算并记录了多个时间点的波形测量参数，如频率、振幅及峰对峰值等，而一并显示于显示器上，使用者以上述示波器量测一输入信号后，除可观察其波形，也可观察与输入信号相关的各种波形测量参数长时间的趋势图，使用者除从趋势图中除可得知过去时间点的各项波形测量参数以外，也可从而得知波形测量参数的变化趋势，让使用者可于观察输入信号的波形时直接注意到波形测量参数的变化趋势，除可提升学术研究的便利性以外，也提供研究员更多的信息，以避免研究观察的盲点。

附图说明

图1为本发明以趋势图显示波形测量参数的示波器的电路方块图；

图2为图1中取样控制模块接收输入信号后的动作流程图；

图3为图2中对输入信号进行取样步骤的示意图；

图4为图2中计算波形测量参数步骤的示意图；

图5A为图2中将波形取样数据处理为待显示波形的示意图；

图5B为图2中将波形测量参数处理为显示波形测量参数对时间的趋势图的示意图；

图6为图2中以显示器显示待显示波形及显示波形测量参数对时间的趋势图的示意图；

图7为现有示波器的电路方块图；

图8为现有示波器显示待显示波形的示意图。

具体实施方式

以下配合附图及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

请参阅图1，本发明以趋势图显示波形测量参数的示波器包含有：

一显示器10；

一信号处理模块20，其具有一组用以接收输入信号的信号输入端口201，以接收输入信号，且该信号处理模块20包含有一电压叠加电路21及一放大电路22，以对输入信号进行直流回复及放大后输出；

一取样控制模块30，其连接该显示器10及该信号处理模块20，且具有一波形数据存储器301及一波形测量参数存储器302，并预设有一波形取样频率fs及一波形测量参数记录频率fp，又内建有多个可选择式使能执行的波形测量参数计算程序，于本实施例中，该取样控制模块30包含有一取样单元31及一中央控制单元32，该取样单元31连接该信号处理模块20，该中央控制单元32与该取样单元31、该信号处理模块20、该波形数据存储器301及该波形测量参数存储器302连接，并设定该信号处理模块20处理输入信号的电压叠加值及放大倍率，而该多个波形测量参数计算程序、波形取样频率fs及波形测量参数记录频率fp内建于该中央控制单元32中。

请进一步参阅图2，上述取样控制模块30于接收经信号处理模块20处理过的输入信号后执行以下步骤：

以该取样单元31依据波形取样频率fs对该输入信号进行取样而获得一组波形取样数据，并将该组波形取样数据输出予该中央控制单元32，由该中央控制单元32将该组波形取样数据储存于波形数据存储器中S10，如图3所示，该取样单元31依据波形取样频率fs对所接收的输入信号51进行取样，并经过模拟数字转换，获得多个对应输入信号51电压值的波形取样数据data，并输出予该中央控制单元32，由中央控制单元32将该组波形取样数据data储存于该波形数据存储器301中；

该中央控制单元32以已执行的波形测量参数计算程序计算出对应多个时间点的波形测量参数，而将多个时间点对应的波形测量参数储存于波形测量参数存储器302中（S20），当该中央控制单元32取得足够的波形取样数据data后，再经过波形测量参数计算程序的计算，即可算出对应的波形测量参数，如图4所示，举计算波形的峰对峰值为例，当中央控制单元32于某一时间点t取得一段输入信号的波形取样数据data后，即可以峰对峰值的波形测量参数计算程序计算出该时间点t中该段输入信号对应的峰对峰值（pk-pk），并将计算出该时间点t对应的峰对峰值（pk-pk）储存于该波形测量参数存储器302中，同样地，也可依此计算其它波形测量参数，并将其与对应的时间点储存于波形测量参数存储器中302，又，可依据该波形测量参数记录频率fp设定波形测量参数计算程序计算波形测量参数的频率（每秒内计算波形测量参数的次数），但由于中央控制单元32必须至少取得多个波形取样数据data后，才能计算出一个波形测量参数，故该波形测量参数记录频率fp必须小于该波形取样频率fs；

将已储存的波形取样数据处理为一如图5A所示的待显示波形51’，而将已储存多个时间点的波形测量参数处理为一如图5B所示的显示波形测量参数对时间的趋势图52（S30）；

将待显示波形及显示波形测量参数对时间的趋势图输出予该显示器10显示S40，请参阅图6，该显示器10是显示一显示画面11，该显示画面11中包含有一波形显示区12及至少一波形测量参数趋势图区13，而诚如上述，使用者可选择式使能执行波形测量参数计算程序计算出波形的各种波形测量参数，因此使用者可同时使能至少一波形测量参数计算程序，为此，显示器10将以波形显示区12显示输入信号的待显示波形51’，而以至少一波形测量参数趋势图区13显示波形测量参数对时间的趋势图52。

为令使用者使能各种波形测量参数计算程序、设定波形取样频率fs、波形测量参数记录频率等，上述示波器可进一步包含一操作模块40，该操作模块40是与该取样控制模块30连接，以设定上述各种参数，且该操作模块40可为机械式按键、触控板、键盘连接端口或将操作模块与显示器整合为一触控面板。

当研究员以上述示波器进行信号量测时，其可一并使能多个波形测量参数计算程序，以计算输入信号的各种波形测量参数，如频率、振幅及峰对峰值等，而这些波形测量参数并非以浮动的数值显示，而是以一段时间的趋势图而与波形一并显示于显示器上，研究者除可观察到波形以外，也将马上察觉该波形相关的各种波形测量参数长时间的趋势图，例如波形频率呈现上下波动或持续上升等现象，若波形测量参数有此现象将对实验的准确性造成影响者，研究者将能马上察觉，并马上进行实验的修正，研究员欲观察波形测量参数于过去时间点的状况时，也可察看趋势图得知，不必自行计算，除较为方便以外，也避免人为计算错误，可获得较准确的数值。

综上所述，本发明以趋势图显示波形测量参数的示波器可将波形相关各种参数以趋势图显示，使用者除从趋势图中除可得知过去时间点的各项波形测量参数以外，也可从而得知波形测量参数的变化趋势，让使用者可于观察输入信号的波形时直接注意到波形测量参数的变化趋势，提升示波器对于产业或学术研究的实用性及运用价值。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域相关技术人员，在不脱离本发明权利要求的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明权利要求书的内容，依据本发明的权利要求对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种以趋势图显示波形测量参数的示波器，其特征在于，包含有：

一显示器；

一信号处理模块，其具有一组用以接收输入信号的信号输入端口，并将输入信号经过直流回复及放大处理后输出；

一取样控制模块，其连接所述显示器及所述信号处理模块，且具有一波形数据存储器及一波形测量参数存储器，并预设有一波形取样频率及内建多个波形测量参数计算程序，所述取样控制模块于接收经信号处理模块处理过的输入信号后，依据波形取样频率对所述输入信号进行取样而获得一组波形取样数据，而将波形取样数据储存于波形数据存储器中，并以波形测量参数计算程序计算出对应多个时间点的波形测量参数，而将多个时间点对应的波形测量参数储存于波形测量参数存储器中，再将已储存的波形取样数据处理为一待显示波形，而将已储存多个时间点的波形测量参数处理为一显示波形测量参数对时间的趋势图后，输出予所述显示器显示；

所述取样控制模块预设有一波形测量参数记录频率，依据所述波形测量参数记录频率设定波形测量参数计算程序计算波形测量参数的频率；

所述显示器显示一显示画面，所述显示画面中包含有一波形显示区及至少一波形测量参数趋势图区，所述待显示波形显示于所述波形显示区中，所述显示波形测量参数对时间的趋势图显示于所述至少一波形测量参数趋势图区中。

2.根据权利要求1所述的以趋势图显示波形测量参数的示波器，其特征在于，所述取样控制模块包含有一取样单元及一中央控制单元，所述取样单元连接所述信号处理模块，所述中央控制单元与所述取样单元、所述信号处理模块、所述波形数据存储器及所述波形测量参数存储器连接，并设定所述信号处理模块处理输入信号的电压叠加值及放大倍率，而所述多个波形测量参数计算程序、波形取样频率及波形测量参数记录频率内建于所述中央控制单元中。

3.根据权利要求2所述的以趋势图显示波形测量参数的示波器，其特征在于，所述取样控制模块进一步连接一操作模块，以设定执行各种波形测量参数计算程序，且设定波形取样频率及波形测量参数记录频率。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的以趋势图显示波形测量参数的示波器，其特征在于，所述信号处理模块包含有一电压叠加电路及一放大电路，以对输入信号进行电压叠加及放大后输出。