CN110346625B - 一种可调分频器的触发信号产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调分频器的触发信号产生方法，通过对输入信号进行分频后输出，再测量输出信号的脉宽，并进行周期性特征检测，然后将脉宽计数值序列通过平滑滤波，并判断滤波后的序列值是否大于设定阈值，若大于，则增加可调分频器的分频数，更新输出，再次进行测量判断，直到小于设定的阈值，实现了周期触发信号的快速自动产生，从而解决复杂信号的同步触发问题，且能够自动在示波器上呈现出复杂信号的稳定波形，使得示波器的触发功能更智能。

Description

一种可调分频器的触发信号产生方法

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，更为具体地讲，涉及一种可调分频器的触 发信号产生方法。

背景技术

众所周知，通过设置特定的触发条件，示波器能够捕获、存储和稳定显示 满足条件(特征)的被测信号。然而，对于复杂信号而言，一个周期内可能会 包含多个相似的信号特征，其对应多个触发点，从而导致波形无法稳定显示。 在图1所示的左图中，在输入信号的三个上升沿都满足“上升沿”触发条件， 因此，在如图1所示的右图中，波形显示不稳定。为此，示波器引入触发释抑 功能以解决此问题：示波器在触发一次后，会启动触发释抑时间计数，在此时 间内触发功能会被抑制，即使信号满足触发条件，也不会标记为触发点，直到 释抑时间计数结束才重新使能触发，图2所示。释抑时间的设置对FM/AM/PM 等信号的稳定显示极为好用，但若触发释抑时间设得不对，示波器仍会把不同 “上升沿”的信号作为触发点重叠在一起，造成波形显示晃动。

为了解决触发问题，专利No.6,621,913公开了一种通过触发释抑来实现波 形稳定显示的复杂方法。示波器的有效触发可以通过触发电平、时间间隔、信 号幅度等信息来识别出来，从而控制波形采集。在该方法中，当输入是周期信 号时，必须已知触发时间间隔信息，才能产生有效的触发。专利 CN201710446140.5公开了一种释抑时间的实时自动调节方法。该方法首先测量 系统触发信号的周期，迭代调整释抑时间，再根据周期序列的统计特性判断 2σ/Pop(μ)或|Cmax-Cmin|/Pop(μ)是否大于设定阈值，若大于，则设定释抑时间等 于周期序列的最大值(或最小值、均值)，然后重新进行周期测量统计，直到小 于设定的阈值。该实现减小了触发释抑调节的复杂性和缓慢性，能够快速和稳 定的显示复杂信号。专利CN 201810468069.5公开了一种基于汉明距的智能触发 产生装置，利用汉明距作为波形特征的相似度辨别方法，最终生成周期性的触 发信号，稳定的显示复杂波形。专利No.2,402,768公开了一种改进的边沿触发 电路，该方法基于能够表征复杂信号的重复性的特征来选择某些触发事件，稳 定波形显示。

上述专利要么是通过迭代方式自动调整触发释抑时间，要么是根据信号的 特征选择符合条件的触发事件，要么是利用波形相似性算法生成周期的触发信 号。而本发明提出了基于可调分频器的触发信号产生装置，它通过对原始的触 发信号适当的分频以寻找信号的周期特征，以在示波器上提供稳定的波形显示。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可调分频器的触发信号 产生方法，通过对原始触发信号进行适当分频处理，并检测其周期特征，从而 快速产生出周期触发信号；

为实现上述发明目的，本发明一种可调分频器的触发信号产生方法，其特 征在于，包括以下步骤：

(1)、可调分频器接收输入的原始触发信号U_i，并对U_i进行N分频，输出 分频后的输出信号U_o；

(2)、将外接特定时钟CLK接入脉宽检测器，然后在特定时钟信号到来时， 实时测量信号U_o的脉宽，输出脉宽计数序列C₁,C₂,C₃,…,C_n,C_n+1,…；

(3)、判断特定时钟CLK的档位是否处于最低档位，如果未处在最低档位， 则继续判断该档位下的任意一个脉宽计数值C_n是否大于1024，如果未大于，则 将输出脉宽计数序列输入至差分器，如大于，则将特定时钟CLK的档位下调至 下一档位，再返回步骤(2)，重新输出脉宽计数序列；

如果处在最低档位，则继续判断该档位下的任意一个脉宽计数值C_n是否大 于1024，如果未大于，则将输出脉宽计数序列输入至差分器，如大于，则判定 该信号不具备周期性，并退出结束；

(4)、差分器接脉宽计数序列，并计算脉宽计数序列中任意两元素的差值 △τ_i＝C_i+1-C_i，再将所有的差值构成差值序列△τ₁,△τ₂,…,△τ_n,△τ_n+1,…；

(5)、利用低通滤波器对差值序列进行滤波处理，得到序列 μ₁,μ₂,μ₃,…,μ_n,μ_n+1,…；

(6)、利用分频数控制器接收滤波后的差值序列，再判断序列中任意元素 的绝对值|μ_i|是否大于用户设定的灵敏度阈值α，若|μ_i|大于α，则将分频数控制 器的分频N自加1，使可调分频器输出分频后的新信号U_o，再返回步骤(2)；否 则，进入步骤(7)；

(7)、对输出信号U_o进行边沿检测，每个边沿对应一个窄脉冲，再把该窄 脉冲信号作为可调分频器的触发信号。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明一种可调分频器的触发信号产生方法，通过对输入信号进行分频后 输出，再测量输出信号的脉宽，并进行周期性特征检测，然后将脉宽计数值序 列通过平滑滤波，并判断滤波后的序列值是否大于设定阈值，若大于，则增加 可调分频器的分频数，更新输出，再次进行测量判断，直到小于设定的阈值， 实现了周期触发信号的快速自动产生，从而解决复杂信号的同步触发问题，且 能够自动在示波器上呈现出复杂信号的稳定波形，使得示波器的触发功能更智 能。

附图说明

图1是现有触发条件下波形显示不稳定示意图；

图2是现有技术中触发信号调节示意图；

图3是本发明一种可调分频器的触发信号产生方法流程图；

图4是本发明中触发信号调节示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更 好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设 计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图3是本发明一种可调分频器的触发信号产生方法流程图。

在本实施例中，设定可调分频器初始分频数、灵敏度参数及脉宽检测器工 作时钟；

初始化可调分频器分频数N为1；

测试人员根据输入信号为脉宽检测器选定合适的工作时钟CLK_i，本实施例 中，脉宽检测器的输入时钟频率及范围如表1所示；

时钟频率(Hz)	频率范围(Hz)
		250M	100M～250k
2.5M	1M～2.5k
		25k	10k～25
250	100～0.25

表1

在本实施例中，初始化选择250M时钟；

测试人员设定灵敏度阈值α＝5，5为用户允许的最大误差时钟数。本例中将 低通滤波关闭；

测试人员设置DSO(Digital Storage Oscilloscope，数字存储示波器)触发类 型(为边沿、脉宽等传统触发方式)、触发条件(触发电平或脉宽时间、极性等)、 触发耦合(交流、直流耦合等)，以生成原始触发信号；

下面我们结合图3，对本发明一种可调分频器的触发信号产生方法进行详细 说明，包括以下步骤：

S1、可调分频器接收输入的原始触发信号U_i，并对U_i进行N分频，输出分 频后的输出信号U_o；

在本实施例中，输入的原始触发信号U_i的频率范围：250k～100M；

S2、将外接特定时钟CLK接入脉宽检测器，然后在特定时钟信号到来时， 实时测量信号U_o的脉宽，输出脉宽计数序列C₁,C₂,C₃,…,C_n,C_n+1,…；

S3、判断特定时钟CLK的档位是否处于最低档位，在本实施例中，如表1 所示，特定时钟CLK有4个档位，如果未处在最低档位，即第1档位250，则 继续判断该档位下的任意一个脉宽计数值C_n是否大于1024，如果未大于，则将 输出脉宽计数序列输入至差分器，如大于，则将将特定时钟CLK的档位下调至 下一档位，再返回步骤S2，重新输出脉宽计数序列；

如果处在最低档位，即第1档位250，则继续判断该档位下的任意一个脉宽 计数值C_n是否大于1024，如果未大于，则将输出脉宽计数序列输入至差分器， 如大于，则判定该信号不具备周期性，并退出结束；

S4、差分器接脉宽计数序列，并计算脉宽计数序列中任意两元素的差值△τ_i＝C_i+1-C_i，再将所有的差值构成差值序列△τ₁,△τ₂,…,△τ_n,△τ_n+1,…；

S5、利用低通滤波器对差值序列进行滤波处理，得到序列 μ₁,μ₂,μ₃,…,μ_n,μ_n+1,…；

S6、利用分频数控制器接收滤波后的差值序列，再判断序列中任意元素的 绝对值|μ_i|是否大于用户设定的灵敏度阈值α，若|μ_i|大于α，则将分频数控制器 的分频N自加1，使可调分频器输出分频后的新信号U_o，再返回步骤S2；否 则，进入步骤S7；

S7、对输出信号U_o进行边沿检测，每个边沿对应一个窄脉冲，再把该窄脉 冲信号作为可调分频器的触发信号。

在本实施例中，如上图4所示，当CLK选择250M时钟时，初始分频数N＝1， 按照上述方法对原始信号U_i输入可变分频器得到U_o，脉宽检测器实时测量U_o的脉宽，得到基于CLK＝250M的脉宽计数序列C₁，C₂，C₃，…，C_n，…，序列 值如表2所示，并将该序列依次通过差分器，得到的|μ_i|>5，分频数控制器令 N＝N+1＝2，使得可变分频器对U_i进行2分频输出新的U_o，再次通过脉宽检测器 重复上述步骤，......，直到分频数N＝3时，|μ_i|<5，即已寻找到输入信号的基本 周期。

表2是250M时钟下脉宽计数序列值；

表2

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域 的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对 本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定 的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发 明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种可调分频器的触发信号产生方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、可调分频器接收输入的原始触发信号U_i，并对U_i进行N分频，输出分频后的输出信号U_o；

(2)、将外接特定时钟CLK接入脉宽检测器，然后在特定时钟信号到来时，实时测量信号U_o的脉宽，输出脉宽计数序列C₁,C₂,C₃,…,C_n,C_n+1,…；

(3)、判断特定时钟CLK的档位是否处于最低档位，如果未处在最低档位，则继续判断该档位下的任意一个脉宽计数值C_n是否大于1024，如果未大于，则将输出脉宽计数序列输入至差分器，如大于，则将特定时钟CLK的档位下调至下一档位，再返回步骤(2)，重新输出脉宽计数序列；

如果处在最低档位，则继续判断该档位下的任意一个脉宽计数值C_n是否大于1024，如果未大于，则将输出脉宽计数序列输入至差分器，如大于，则判定该信号不具备周期性，并退出结束；

(4)、差分器接脉宽计数序列，并计算脉宽计数序列中任意两元素的差值△τ_i＝C_i+1-C_i，再将所有的差值构成差值序列△τ₁,△τ₂,…,△τ_n,△τ_n+1,…；

(5)、利用低通滤波器对差值序列进行滤波处理，得到序列μ₁,μ₂,μ₃,…,μ_n,μ_n+1,…；

(6)、利用分频数控制器接收滤波后的差值序列，再判断序列中任意元素的绝对值|μ_i|是否大于用户设定的灵敏度阈值α，若|μ_i|大于α，则将分频数控制器的分频N自加1，使可调分频器输出分频后的新信号U_o，再返回步骤(2)；否则，进入步骤(7)；

(7)、对输出信号U_o进行边沿检测，每个边沿对应一个窄脉冲，再把该窄脉冲信号作为可调分频器的触发信号。

2.根据权利要求1所述的一种可调分频器的触发信号产生方法，其特征在于，所述灵敏度阈值α的范围为[0,M]，M为用户允许的最大误差时钟数。

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