CN105548641A - 波形触发装置、用于波形触发的示波器及波形触发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种波形触发装置，比较单元包括同时接收触发输入信号的下迟滞比较模块和上迟滞比较模块，下迟滞比较模块的迟滞下限小于上迟滞比较模块的迟滞下限，下迟滞比较模块的迟滞上限大于等于上迟滞比较模块的迟滞下限，下迟滞比较模块的迟滞上限小于上迟滞比较模块的迟滞上限，下迟滞比较模块输出第一脉冲信号，上迟滞比较模块输出第二脉冲信号；上升沿检测模块接收并响应于第一脉冲信号的上升沿而输出脉冲上升沿检测信号，下降沿检测模块接收并响应于第二脉冲信号的下降沿而输出脉冲下降沿检测信号，脉冲上升沿检测信号和脉冲下降沿检测信号用于控制形成波形触发信号。本发明很大程度上降低信号噪声对触发信号的影响，支持精确波形触发。
Description
技术领域
本发明属于电子信号处理技术领域，特别涉及的是能够实现精确波形触发的波形触发装置、示波器及波形触发方法。
背景技术
示波器已广泛应用于测试测量的各个领域。数字示波器电路设计体积小，便于携带，且数字示波器由于其易于操作及较高的稳定性，越来越得到大家的青睐。测试测量中，对数字示波器的测量精度也提出了更高的要求。无论是模拟示波器还是数字示波器，获取精确的波形触发信号对提高测量精度有着重大的意义。
然而由于输入信号存在噪声、谐波等现象，传统数字示波器的触发装置仅使用一个触发比较器，容易导致误触发；或者使用一个迟滞比较器，如果迟滞范围比较小，那么抑制噪声的能力则会较弱，而如果迟滞范围比较大，那么触发位置将不够精确。目前还没有一种具备较高抑制噪声能力的同时不影响触发位置精确度的波形触发技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种波形触发装置，很大程度上降低信号噪声对触发信号的影响，支持精确波形触发。
为解决上述问题，本发明提出一种波形触发装置，包括比较单元和检测输出单元；
所述比较单元包括同时接收触发输入信号的下迟滞比较模块和上迟滞比较模块，所述下迟滞比较模块的迟滞下限小于上迟滞比较模块的迟滞下限，所述下迟滞比较模块的迟滞上限大于等于上迟滞比较模块的迟滞下限，所述下迟滞比较模块的迟滞上限小于上迟滞比较模块的迟滞上限，所述下迟滞比较模块根据所述触发输入信号进行迟滞比较而输出第一脉冲信号，所述上迟滞比较模块根据所述触发输入信号进行迟滞比较而输出第二脉冲信号；
所述检测输出单元包括上升沿检测模块和下降沿检测模块，所述上升沿检测模块接收所述第一脉冲信号并响应于所述第一脉冲信号的上升沿而输出脉冲上升沿检测信号，所述下降沿检测模块接收所述第二脉冲信号并响应于所述第二脉冲信号的下降沿而输出脉冲下降沿检测信号，所述脉冲上升沿检测信号和脉冲下降沿检测信号用于控制形成波形触发信号。
根据本发明的一个实施例，所述检测输出单元还包括脉冲锁存模块，接收所述脉冲上升沿检测信号和脉冲下降沿检测信号，并响应于所述脉冲上升沿检测信号而输出高电平并保持、响应于所述脉冲下降沿检测信号而输出低电平并保持，从而形成波形触发信号。
根据本发明的一个实施例，还包括阈值调整单元，用以配置所述下迟滞比较模块的迟滞下限、迟滞上限和所述上迟滞比较模块的迟滞下限、迟滞上限。
本发明还提供一种用于波形触发的示波器，包括前述波形触发装置，还包括控制处理器，用以控制波形触发。
根据本发明的一个实施例，所述下迟滞比较模块的迟滞上限配置为等于上迟滞比较模块的迟滞下限且均等于一触发阈值，所述下迟滞比较模块的迟滞下限为下迟滞阈值，所述上迟滞比较模块的迟滞上限为上迟滞阈值，所述下迟滞阈值、触发阈值和上迟滞阈值通过所述控制处理器设置。
根据本发明的一个实施例，还包括阈值寄存单元，接收所述控制处理器的下迟滞阈值、触发阈值和上迟滞阈值并存储，并输出至所述波形触发装置的比较单元进行比较。
根据本发明的一个实施例，还包括触发输入信号处理单元，包括A/D转换器和数字信号处理模块；所述A/D转换器接收并采样模拟信号源，以输出数字波形；所述数字信号处理模块接收所述数字波形并进行信号处理后输出所述触发输入信号。
根据本发明的一个实施例，还包括存储控制单元，接收所述波形触发信号，响应于所述波形触发信号而启动存储功能存储有用数据。
本发明还提供一种波形触发方法，包括以下步骤：
S1：下迟滞比较模块和上迟滞比较模块同时接收触发输入信号，所述下迟滞比较模块的迟滞下限小于上迟滞比较模块的迟滞下限，所述下迟滞比较模块的迟滞上限大于等于上迟滞比较模块的迟滞下限，所述下迟滞比较模块的迟滞上限小于上迟滞比较模块的迟滞上限；
S2：所述下迟滞比较模块根据所述触发输入信号进行迟滞比较而输出第一脉冲信号，所述上迟滞比较模块根据所述触发输入信号进行迟滞比较而输出第二脉冲信号；
S3：上升沿检测模块接收所述第一脉冲信号并响应于所述第一脉冲信号的上升沿而输出脉冲上升沿检测信号，所述下降沿检测模块接收所述第二脉冲信号并响应于所述第二脉冲信号的下降沿而输出脉冲下降沿检测信号，所述脉冲上升沿检测信号和脉冲下降沿检测信号用于控制形成波形触发信号。
根据本发明的一个实施例，还包括步骤S4：脉冲锁存模块接收所述脉冲上升沿检测信号和脉冲下降沿检测信号，并响应于所述脉冲上升沿检测信号而输出高电平并保持、响应于所述脉冲下降沿检测信号而输出低电平并保持，从而形成波形触发信号。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤S1之前还包括步骤S11：A/D转换器接收并采样模拟信号源，以输出数字波形，数字信号处理模块接收所述数字波形并进行信号处理后输出所述触发输入信号。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤S4之后还包括步骤S5：存储控制单元接收所述波形触发信号，响应于所述波形触发信号而启动存储功能存储有用数据。
采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：通过下迟滞比较模块和上迟滞比较模块的迟滞比较，信号触发上升沿在下迟滞比较模块的迟滞上限点、下降沿在上迟滞比较模块的迟滞下限点，通过上边沿检测模块和下边沿检测模块分别检测下迟滞比较模块的迟滞上限点的上升沿和上迟滞比较模块的迟滞下限点的下降沿，以能够获得触发信号，实现了双迟滞，使得两边沿的噪声能够很好的滤除，由于下迟滞比较模块的迟滞上限和上迟滞比较模块的迟滞下限比较接近甚至可以相等，因而触发阈值基本为同一值，触发精度较高。
附图说明
图1为本发明一实施例的波形触发装置的结构框图；
图2为本发明一实施例的波形触发装置的各波形示意图；
图3为本发明一实施例的示波器的结构框图；
图4为本发明一实施例的波形触发方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
图1示出本发明实施例的波形触发装置，包括比较单元1和检测输出单元2。其中，比较单元1包括同时接收触发输入信号的下迟滞比较模块11和上迟滞比较模块12，下迟滞比较模块11的迟滞下限小于上迟滞比较模块12的迟滞下限，下迟滞比较模块11的迟滞上限大于等于上迟滞比较模块12的迟滞下限，下迟滞比较模块11的迟滞上限小于上迟滞比较模块12的迟滞上限，换言之，下迟滞比较模块11的迟滞区域和上迟滞比较模块12的迟滞区域相交而不重合，下迟滞比较模块11的迟滞下限小于上迟滞比较模块12的迟滞上限。下迟滞比较模块11根据触发输入信号进行迟滞比较而输出第一脉冲信号，上迟滞比较模块12根据所述触发输入信号进行迟滞比较而输出第二脉冲信号。
在一个实施例中，波形触发装置还包括阈值调整单元(图中未示出)，用以配置所述下迟滞比较模块11的迟滞下限、迟滞上限和所述上迟滞比较模块12的迟滞下限、迟滞上限。
在优选的实施例中，下迟滞比较模块11的迟滞上限和上迟滞比较模块12的迟滞下限配置为相等，从而触发信号的上下边沿的触发阈值为相同值，以实现更高触发精度。参看图3，在本实施例中，下迟滞比较模块11的迟滞下限作为下迟滞阈值，上迟滞比较模块12的迟滞上限作为上迟滞阈值，相等的下迟滞比较模块11的迟滞上限和上迟滞比较模块12的迟滞下限作为触发阈值。在触发输入信号幅值小于下迟滞阈值时，下迟滞比较模块11和上迟滞比较模块12均输出低电平。在触发输入信号幅值在下迟滞阈值和触发阈值之间时，为下迟滞区域，上迟滞比较模块12输出低电平，下迟滞比较模块11输出信号状态不变，也就是下迟滞比较模块11在触发输入信号幅值达到触发阈值之前的下迟滞区域为输出保持低电平，下迟滞比较模块11在触发输入信号幅值达到下迟滞阈值之前的下迟滞区域为输出保持高电平。在触发输入信号幅值在触发阈值和上迟滞阈值之间时，下迟滞比较模块11输出高电平，上迟滞比较模块12输出信号状态保持不变，也就是上迟滞比较模块12在触发输入信号幅值达到上迟滞阈值之前的上迟滞区域为输出保持低电平，上迟滞比较模块12在触发输入信号幅值达到触发阈值之前的上迟滞区域为输出保持高电平。在触发输入信号幅值大于上迟滞阈值时，下迟滞比较模块11和上迟滞比较模块12均输出高电平。由此，可以在触发阈值时，实现信号精准触发，并且，触发信号的上升沿和下降沿均可做迟滞滤波，从而具备较高抑制噪声能力的同时不影响触发位置精确度。
检测输出单元2包括上升沿检测模块21和下降沿检测模块22。上升沿检测模块21接收第一脉冲信号，并响应于第一脉冲信号的上升沿而输出脉冲上升沿检测信号，作为触发信号的上升沿触发信号；下降沿检测模块22接收第二脉冲信号，并响应于第二脉冲信号的下降沿而输出脉冲下降沿检测信号，作为触发信号的下降沿触发信号。脉冲上升沿检测信号和脉冲下降沿检测信号用于控制形成波形触发信号，检测输出单元2通过检测出第一脉冲信号的上升沿和第二脉冲信号的下降沿，由于触发该两边沿的触发阈值相同，因而可形成的触发信号的精度高。
较佳的，检测输出单元2还包括脉冲锁存模块23。参看图3，脉冲锁存模块23接收上升沿检测模块21输出的脉冲上升沿检测信号和下降沿检测模块22输出的脉冲下降沿检测信号，脉冲锁存模块23响应于脉冲上升沿检测信号而输出高电平并保持，并且脉冲锁存模块23响应于脉冲下降沿检测信号而输出低电平并保持，其余情况脉冲锁存模块23输出保持不变，从而形成波形触发信号。
本发明的波形触发装置较佳的是用于示波器中，本发明还提供一种用于波形触发的示波器。在一个实施例中，参看图2，示波器包括本发明实施例的波形触发装置和控制处理器3，控制处理器3用于控制波形触发。下迟滞比较模块11的迟滞上限等于上迟滞比较模块12的迟滞下限且均等于一触发阈值，下迟滞比较模块11的迟滞下限为下迟滞阈值，上迟滞比较模块12的迟滞上限为上迟滞阈值，下迟滞阈值、触发阈值和上迟滞阈值通过所述控制处理器3设置。
较佳的，由于在示波器中可以实现阈值可配置，因而示波器还可以包括阈值寄存单元4，接收并存储控制处理器3输出的下迟滞阈值、触发阈值和上迟滞阈值，并输出至波形触发装置的比较单元1进行比较。下迟滞阈值、触发阈值和上迟滞阈值可以根据实际测试信号进行灵活地配置，既能保证较好的噪声抑制能力，又可以得到精确的触发位置，做到精确触发与迟滞抗噪声两种特性不再矛盾，且触发阈值、迟滞范围全部可调整。
在一个实施例中，示波器还包括触发输入信号处理单元，包括A/D(模数)转换器51和数字信号处理模块52，通过A/D转换器51将模拟信号源信号转化为数字信号，可以完全数字化方式实现数据处理，AD转换器51实时采样被测信号的数据，通过数字信号处理模块52实现滤波、校准以及多项式拟合等操作，输出触发输入信号给波形触发装置。A/D转换器51接收并采样模拟信号源，以输出数字波形，数字信号处理模块52接收数字波形并进行信号处理后输出触发输入信号，数字信号处理模块52需根据实际的测量需求通过控制处理器3设置相关的滤波参数，以达到更好的滤波效果。控制处理器3可以设置触发阈值、迟滞阈值、触发信号源、触发模式(上升沿或者下降沿)以及触发次数等，实现灵活的多模式触发组合。
在一个实施例中，示波器还包括存储控制单元6，接收脉冲锁存输出模块23输出的波形触发信号，响应于波形触发信号而启动存储功能存储有用数据，减少控制处理器3遍历数据的过程，提高系统的性能。
图4示出本发明实施例的波形触发方法，包括以下步骤：
S1：下迟滞比较模块和上迟滞比较模块同时接收触发输入信号，所述下迟滞比较模块的迟滞下限小于上迟滞比较模块的迟滞下限，所述下迟滞比较模块的迟滞上限大于等于上迟滞比较模块的迟滞下限，所述下迟滞比较模块的迟滞上限小于上迟滞比较模块的迟滞上限；
S2：所述下迟滞比较模块根据所述触发输入信号进行迟滞比较而输出第一脉冲信号，所述上迟滞比较模块根据所述触发输入信号进行迟滞比较而输出第二脉冲信号；
S3：上升沿检测模块接收所述第一脉冲信号并响应于所述第一脉冲信号的上升沿而输出脉冲上升沿检测信号，所述下降沿检测模块接收所述第二脉冲信号并响应于所述第二脉冲信号的下降沿而输出脉冲下降沿检测信号，所述脉冲上升沿检测信号和脉冲下降沿检测信号用于控制形成波形触发信号。
根据本发明的一个实施例，还包括步骤S4：脉冲锁存模块接收所述脉冲上升沿检测信号和脉冲下降沿检测信号，并响应于所述脉冲上升沿检测信号而输出高电平并保持、响应于所述脉冲下降沿检测信号而输出低电平并保持，从而形成波形触发信号。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤S1之前还包括步骤S11：A/D转换器接收并采样模拟信号源，以输出数字波形，数字信号处理模块接收所述数字波形并进行信号处理后输出所述触发输入信号。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤S4之后还包括步骤S5：存储控制单元接收所述波形触发信号，响应于所述波形触发信号而启动存储功能存储有用数据。
关于本发明的波形触发方法的具体内容可以参看本发明装置部分所描述的实施例，在此不再赘述。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (12)
1.一种波形触发装置，其特征在于，包括比较单元和检测输出单元；
所述比较单元包括同时接收触发输入信号的下迟滞比较模块和上迟滞比较模块，所述下迟滞比较模块的迟滞下限小于上迟滞比较模块的迟滞下限，所述下迟滞比较模块的迟滞上限大于等于上迟滞比较模块的迟滞下限，所述下迟滞比较模块的迟滞上限小于上迟滞比较模块的迟滞上限，所述下迟滞比较模块根据所述触发输入信号进行迟滞比较而输出第一脉冲信号，所述上迟滞比较模块根据所述触发输入信号进行迟滞比较而输出第二脉冲信号；
所述检测输出单元包括上升沿检测模块和下降沿检测模块，所述上升沿检测模块接收所述第一脉冲信号并响应于所述第一脉冲信号的上升沿而输出脉冲上升沿检测信号，所述下降沿检测模块接收所述第二脉冲信号并响应于所述第二脉冲信号的下降沿而输出脉冲下降沿检测信号，所述脉冲上升沿检测信号和脉冲下降沿检测信号用于控制形成波形触发信号。
2.如权利要求1所述的波形触发装置，其特征在于，所述检测输出单元还包括脉冲锁存模块，接收所述脉冲上升沿检测信号和脉冲下降沿检测信号，并响应于所述脉冲上升沿检测信号而输出高电平并保持、响应于所述脉冲下降沿检测信号而输出低电平并保持，从而形成波形触发信号。
3.如权利要求1所述的波形触发装置，其特征在于，还包括阈值调整单元，用以配置所述下迟滞比较模块的迟滞下限、迟滞上限和所述上迟滞比较模块的迟滞下限、迟滞上限。
4.一种用于波形触发的示波器，其特征在于，包括如权利要求1或2或3所述的波形触发装置，还包括控制处理器，用以控制波形触发。
5.如权利要求4所述的用于波形触发的示波器，其特征在于，所述下迟滞比较模块的迟滞上限配置为等于上迟滞比较模块的迟滞下限且均等于一触发阈值，所述下迟滞比较模块的迟滞下限为下迟滞阈值，所述上迟滞比较模块的迟滞上限为上迟滞阈值，所述下迟滞阈值、触发阈值和上迟滞阈值通过所述控制处理器设置。
6.如权利要求5所述的用于波形触发的示波器，其特征在于，还包括阈值寄存单元，接收所述控制处理器的下迟滞阈值、触发阈值和上迟滞阈值并存储，并输出至所述波形触发装置的比较单元进行比较。
7.如权利要求4所述的用于波形触发的示波器，其特征在于，还包括触发输入信号处理单元，包括A/D转换器和数字信号处理模块；所述A/D转换器接收并采样模拟信号源，以输出数字波形；所述数字信号处理模块接收所述数字波形并进行信号处理后输出所述触发输入信号。
8.如权利要求4所述的用于波形触发的示波器，其特征在于，还包括存储控制单元，接收所述波形触发信号，响应于所述波形触发信号而启动存储功能存储有用数据。
9.一种波形触发方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：下迟滞比较模块和上迟滞比较模块同时接收触发输入信号，所述下迟滞比较模块的迟滞下限小于上迟滞比较模块的迟滞下限，所述下迟滞比较模块的迟滞上限大于等于上迟滞比较模块的迟滞下限，所述下迟滞比较模块的迟滞上限小于上迟滞比较模块的迟滞上限；
S2：所述下迟滞比较模块根据所述触发输入信号进行迟滞比较而输出第一脉冲信号，所述上迟滞比较模块根据所述触发输入信号进行迟滞比较而输出第二脉冲信号；
S3：上升沿检测模块接收所述第一脉冲信号并响应于所述第一脉冲信号的上升沿而输出脉冲上升沿检测信号，所述下降沿检测模块接收所述第二脉冲信号并响应于所述第二脉冲信号的下降沿而输出脉冲下降沿检测信号，所述脉冲上升沿检测信号和脉冲下降沿检测信号用于控制形成波形触发信号。
10.如权利要求9所述的波形触发方法，其特征在于，还包括步骤S4：脉冲锁存模块接收所述脉冲上升沿检测信号和脉冲下降沿检测信号，并响应于所述脉冲上升沿检测信号而输出高电平并保持、响应于所述脉冲下降沿检测信号而输出低电平并保持，从而形成波形触发信号。
11.如权利要求9或10所述的波形触发方法，其特征在于，在所述步骤S1之前还包括步骤S11：A/D转换器接收并采样模拟信号源，以输出数字波形，数字信号处理模块接收所述数字波形并进行信号处理后输出所述触发输入信号。
12.如权利要求10所述的波形触发方法，其特征在于，在所述步骤S4之后还包括步骤S5：存储控制单元接收所述波形触发信号，响应于所述波形触发信号而启动存储功能存储有用数据。
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