CN107727906B - 一种示波器自动设置的方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种示波器自动设置的方法,所述方法包括:将模拟通道设置成指定状态;调节所述模拟通道的固定衰减档位;调节触发电路电平位置,使被测信号与触发比较器产生可用于频率测量的信号;测量所述被测信号的频率并获得频率值,通过所述频率值计算出X轴时基;采集所述被测信号,并计算所述被测信号的电压幅度;根据所述电压幅度调节Y轴幅度,使所述Y轴幅度适应所述被测信号的电压幅度。本发明公开的一种示波器自动设置的方法在双通道或四通道示波器自动设置算法基础上,改变部份算法思路实现快速自动设置的目的。
Description
技术领域
本发明属于示波器领域,具体涉及一种示波器自动设置的方法及其设备。
背景技术
目前,数字示波器一般包括:前端模拟通道、数据采集存储单元、触发电路、监控与分析处理部分、显示及人机交互部分。数据采集存储单元中的模数转换器将通过前端模拟通道调理后的模拟信号转换为数字信号并存储起来。当监控与分析处理部分需要进行数据处理时,读取存储器中的数据。为了对被测信号进行准确的观测,就必须使被测信号在显示屏上稳定的显示出来。所以需要调节水平时基、垂直幅度、触发通道、触发电平等到适当值。传统的双通道或四通道示波器自动设置会先利用模数转换器进行数据采集并测量信号幅度,如果信号幅度超量程则重新改变通道衰减来适应信号,并重新采集信号,再次计算;由此可能需要多次进行采集;再者,由于信号频率不确定所以无法确定X轴,只能选择一个较为慢的X轴时基档来使用,但如果此时的输入信号与当前时基出现欠采样会出现假波,采集的信号不能作为判断幅度的依据,此时又需要进行频率测量来进一步确定时基。如果一开始就使用频率计测量来确定信号时基,但又由于信号的电压幅度是未知的,只能设置一个固定电压伏格档位来使用,如果出现一个非常大的信号通常会使模拟通道处于深度饱和状态,此时频率计测量的频率值也不能作为判断时基的标准。因此该方法受输入信号频率限制,大部份时间无法一次性获取准确的被测信号参数,从而导制自动设置时间偏长,尤其在四通道同时工作时较为明显。
发明内容
针对上述问题,本发明提出一种示波器自动设置的方法及其设备,能够在单、双、四通道示波器中能显著的提自动设置时间。
一种示波器自动设置的方法,所述方法包括:
将模拟通道设置成指定状态;
调节触发电路电平位置,使被测信号与触发比较器产生可用于频率测量的信号;
测量所述被测信号的频率并获得频率值,通过所述频率值计算出X轴时基;
采集所述被测信号,并计算所述被测信号的电压幅度;
根据所述电压幅度调节Y轴幅度,使所述Y轴幅度适应所述被测信号的电压幅度。
上述示波器自动设置的方法,其中,根据所述电压幅度调节Y轴幅度,使所述Y轴幅度适应所述被测信号的电压幅度进一步包括:
判断采集到的所述电压幅度是否超出ADC的量程;
若是,则切换Y轴的衰减档位,再次判断所述电压幅度是否超出ADC的量程;
若否,则将所述模拟通道的伏格调节到所述电压幅度对应的伏格档位。
上述示波器自动设置的方法,其中,所述指定状态至少包括:通道交流耦合、带宽限制关闭、通道粗细调关闭、前置电压偏置关闭、设置边沿触发、触发直流耦合、触发电平归零。
上述示波器自动设置的方法,其中,所述衰减档位包括:直通档、10倍衰减档,400倍衰减档。
上述示波器自动设置的方法,其中,所述方法还包括:多个模拟通道的电信号在一个采样率下,所述采样率为1.25GSPS。
上述示波器自动设置的方法,其中,调节触发电路电平位置包括:将触发信号调节到0电平上。
上述示波器自动设置的方法,其中,所述方法还包括:在多个所述模拟通道自动设置时,采用并发运行来对多个所述模拟通道同时进行测量。
本发明还包括一种示波器自动设置的设备,所述设备包括:设置模块,用于将模拟通道设置成指定状态;
电平调节模块,用于调节触发电路电平位置,使被测信号与触发比较器产生可用于频率测量的信号;
频率测量模块,用于测量所述被测信号的频率并获得频率值,通过所述频率值计算出X轴时基;
采集模块,用于采集所述被测信号,并计算所述被测信号的电压幅度;
处理模块,用于根据所述电压幅度调节Y轴幅度,使所述Y轴幅度适应所述被测信号的电压幅度。
上述示波器自动设置的设备,其中,所述处理模块还包括,判断单元以及切换单元,所述判断单元用于判断采集到的所述电压幅度是否超出ADC的量程;若是,则所述切换单元切换Y轴的衰减档位;再次由所述判断单元判断所述电压幅度是否超出ADC的量程;若否,则将所述模拟通道的伏格调节到所述电压幅度对应的伏格档位。
上述示波器自动设置的设备,其中,多个模拟通道的电信号在一个采样率下,所述采样率为1.25GSPS。
本发明采用一种改进的算法对电路进行分析,分别针对X时间轴,Y电压轴进行确定,来对一个模拟通道进行快速的自动设置。本发明实施例所提供的示波器自动设置的方法在双通道或四通道示波器自动设置算法基础上,改变部份算法思路实现快速自动设置的目的。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的一种示波器自动设置的方法的流程图;
图2是本发明另一实施例所提供的一种示波器自动设置的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明实施例提供一种示波器自动设置的方法,如图1所示,所述方法包括:
步骤101,将模拟通道设置成指定状态;其中,指定状态是指示波器在自动设置前所需要的设置参数。通常包括示波器的通道耦合、带宽限制等。较佳的实施例中,在上述示波器的自动设置方法中,所述指定状态至少包括以下几项:通道交流耦合、带宽限制关闭、通道粗细调关闭、前置电压偏置关闭、设置边沿触发、触发直流耦合、触发电平归零等,本发明实施例中对上述示波器的设置参数统一成指定的状态以方便测量被测信号的频率和信号幅度。
步骤102,调节触发电路电平位置,使被测信号与触发比较器产生可用于频率测量的信号;
步骤103,快速地测量所述被测信号的频率并获得频率值,通过所述频率值计算出X轴时基;具体的,频率测量结果将对设置X时间轴产生重大影响,也是本发明实施例所述的快速自动设置的关键步骤。
步骤104,采集所述被测信号,并计算所述被测信号的电压幅度;具体的,在示波器X轴时基确定后,再采集电压幅度的电平值后进行步骤105。较佳的,采用高速ADC来对电压的幅度电平值进行采集。
步骤105,根据所述电压幅度调节Y轴幅度,使所述Y轴幅度适应所述被测信号的电压幅度。通过以上步骤可准确的设定一个未知的被测信号在示波器中X轴与Y轴的准确位置。
具体的,本发明实施例所公开的方法中,模拟通道垂直灵敏度为1mV/div到20V/div(1-2-5步进),最大输入电压为2000Vrms,每通道带宽为200MHz。本发明实施例采用一种改进的算法对电路进行分析,分别针对X时间轴,Y电压轴进行确定,来对一个模拟通道进行快速的自动设置。本发明实施例所提供的示波器自动设置的方法在双通道或四通道示波器自动设置算法基础上,改变部份算法思路实现快速自动设置的目的。
本发明实施例提供的一种示波器自动设置的方法,较佳的,如图2所示,根据所述电压幅度调节Y轴的幅度,使所述Y轴幅度适应所述被测信号的电压幅度进一步包括:
步骤201,判断采集到的所述电压幅度是否超出ADC的量程;
若是,则进入步骤202;
步骤202,切换Y轴的衰减档位,并且回到步骤201判断所述电压幅度是否超出ADC的量程;
若否,则进入步骤203;
步骤203,将所述模拟通道的伏格调节到对应的伏格档位。
具体的,本发明实施例所述的方法依次对输入信号进行相应的衰减档位的衰减,直到满足信号的电压幅度的范围要求。随后调节电压增益达到所需的信号幅度大小,使输入信号处于高速ADC采集范围内;通过高速ADC采集并量化出的数值,能够完全包含输入信号的最大信号和最小信号。
本发明实施例提供的一种示波器自动设置的方法,较佳的,所述衰减档位包括,直通档、10倍衰减档,400倍衰减档。根据程序置定从直通档调节到400倍衰减档,如信号在当前调节的衰减档位没有超出ADC的量程,则档位调节停止,随后调节电压增益达到所需的信号幅度大小,使输入信号处于高速ADC采集范围内。其中,直通档针对于小档位的设置,10倍衰减档针对于中档位的设置,400倍衰减档针对于大档位的设置。具体的,任何示波器电压档位都是设计出多个衰减档位,再通过对每个档位的电压增益进行调整来达到匹配其电压档位的目的。而在本发明实施例中,仅使用了三个原始档位,即直通档、10倍衰减档,400倍衰减档,相较于传统的算法档位少使用了10个档位左右,而在本发明实施例所提供的自动设置过程中,只使用这三个档位进行操作即可。
本发明实施例提供的一种示波器自动设置的方法,较佳的,所述方法还包括:多个模拟通道的电信号在一个采样率下,所述采样率为1.25GSPS。具体的,本发明实施例中为了提高运算速率,因此将每个模拟通道中电信号采样率固定为1.25GSPS。
本发明实施例提供的一种示波器自动设置的方法,较佳的,调节触发电路电平位置包括:将触发信号调节到0电平上。
本发明实施例提供的一种示波器自动设置的方法,较佳的,所述方法还包括:在多个所述模拟通道自动设置时,采用并发运行来对所述模拟通道的被测信号的频率同时进行测量。较佳的,在测量被测信号频率时,同时将多个通道的信号频率测量出来,此时再来确定X轴时基,然后通过ADC确定出Y轴幅度,由此可加快多个通道自动设置时间,该方法在单、双、四通道示波器中能显著的提自动设置时间。
本发明实施例还提供一种示波器的自动设置的设备,所述设备包括:设置模块301,用于将模拟通道设置成指定状态;
电平调节模块,用于调节触发电路电平位置,使被测信号与触发比较器产生可用于频率测量的信号;
频率测量模块,用于测量所述被测信号的频率并获得频率值,通过所述频率值计算出X轴时基;
采集模块,用于采集所述被测信号,并计算所述被测信号的电压幅度;
处理模块,用于根据所述电压幅度调节Y轴的幅度,使所述Y轴幅度适应所述被测信号的电压幅度。
较佳的,频率测量模块可以采用FPGA芯片,当被测信号经过模数转换后进入FPGA芯片内部,由内部逻辑将对数据流进行频率测量。
本发明实施例所提供的一种示波器的自动设置的设备,较佳的,所述处理模块还包括,判断单元以及切换单元,所述判断单元用于判断采集到的所述电压幅度是否超出ADC的量程;若是,则所述切换单元切换Y轴的衰减档位,再次由所述判断单元判断所述电压幅度是否超出ADC的量程;若否,则将所述模拟通道的伏格调节到所述电压幅度对应的伏格档位。
本发明实施例所提供的一种示波器的自动设置的设备,较佳的,多个模拟通道的电信号在一个采样率下,所述采样率为1.25GSPS。
较佳的,对多个所述模拟通道自动设置时,每个模拟通道设置一个频率测量模块,在测量被测信号频率时,同时将多个通道的的被测信号的频率测量出来,此时再来确定X轴时基,然后通过ADC确定出Y轴幅度,由时可加快多个通道自动设置时间,该方法在单、双、四通道示波器中能显著的提自动设置时间。
本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品,但不论在其形状或结构上作任何变化,凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种示波器自动设置的方法,其特征在于,所述方法包括:
将模拟通道设置成指定状态;
调节触发电路电平位置,使被测信号与触发比较器产生可用于频率测量的信号;
测量所述被测信号的频率并获得频率值,通过所述频率值计算出X轴时基;
采集所述被测信号,并计算所述被测信号的电压幅度;
判断采集到的所述电压幅度是否超出ADC的量程;
若是,则切换Y轴的衰减档位,再次判断所述电压幅度是否超出ADC的量程;
若否,则调节电压增益以将所述模拟通道的伏格调节到所述电压幅度对应的伏格档位,所述衰减档位仅包括:直通档、10倍衰减档和400倍衰减档。
2.根据权利要求1所述的一种示波器自动设置的方法,其特征在于,所述指定状态至少包括:通道交流耦合、带宽限制关闭、通道粗细调关闭、前置电压偏置关闭、设置边沿触发、触发直流耦合和触发电平归零。
3.根据权利要求1所述的一种示波器自动设置的方法,其特征在于,所述方法还包括:多个模拟通道的电信号在一个采样率下,所述采样率为1.25GSPS。
4.根据权利要求1所述的一种示波器自动设置的方法,其特征在于,调节触发电路电平位置包括:将触发信号调节到0电平上。
5.根据权利要求1所述的一种示波器自动设置的方法,其特征在于,所述方法还包括:在多个所述模拟通道自动设置时,采用并发运行来对多个所述模拟通道同时进行测量。
6.一种示波器的自动设置的设备,其特征在于,所述设备包括:设置模块,用于将模拟通道设置成指定状态;
电平调节模块,用于调节触发电路电平位置,使被测信号与触发比较器产生可用于频率测量的信号;
频率测量模块,用于测量所述被测信号的频率并获得频率值,通过所述频率值计算出X轴时基;
采集模块,用于采集所述被测信号,并计算所述被测信号的电压幅度;
处理模块,用于根据所述电压幅度调节Y轴幅度,使所述Y轴幅度适应所述被测信号的电压幅度,所述处理模块还包括,判断单元以及切换单元,所述判断单元用于判断采集到的所述电压幅度是否超出ADC的量程;若是,则所述切换单元切换Y轴的衰减档位;再次由所述判断单元判断所述电压幅度是否超出ADC的量程;若否,则调节电压增益以将所述模拟通道的伏格调节到所述电压幅度对应的伏格档位,所述衰减档位仅包括:直通档、10倍衰减档和400倍衰减档。
7.根据权利要求6所述的一种示波器的自动设置的设备,其特征在于,多个模拟通道的电信号在一个采样率下,所述采样率为1.25GSPS。
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