CN116298450B - 一种用于数字示波器的探头设置方法和数字示波器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于数字示波器的探头设置方法和数字示波器，数字示波器包括探头设置模块。探头设置模块包括探头连接接口、探头参数测试单元、探头参数保存单元和探头初始化单元，探头连接接口用于连接非适配探头，探头参数测试单元用于对非适配探头的探头参数进行测量，探头参数保存单元用于存储对应非适配探头的探头参数，探头初始化单元用于在使用非适配探头前，依据预先保存的探头参数对非适配探头进行初始化设置。由于探头设置模块可按客户需求自定义添加探头并设定该添加探头的探头参数，可以使用户依据测量需求任意添加个性化探头，大大增加了数字示波器的适配能力，进而提高用户体验。

Description

一种用于数字示波器的探头设置方法和数字示波器

技术领域

本发明涉及示波器技术领域，具体涉及一种用于数字示波器的探头设置方法和数字示波器。

背景技术

数字示波器是设计、制造和维修电子设备不可或缺的工具，现在的示波器多以数字示波器为主，因具有波形触发、存储、显示、测量、分析等功能而日益普及，随着科技及市场需求的快速发展，数字示波器被认为是工程师们的眼睛，其将作为一种必要的工具而用来应对工程师们的测量挑战。尤其在电子电路开发过程中，需经常使用示波器调试和测量，测量精度越来越高，对示波器的性能要求也越来越高。现有的示波器都会标配或者选配探头，不同示波器厂家或不同型号的示波器其配套的探头型号和种类也不一样。不同的探头具有不同参数，例如，每个探头都具有不一样的衰减倍数，还一些有源探头或者电流探头在使用前还存在一定的零电平偏置，需要校准后进行主动补偿。另外，由于示波器使用环境和场景的需要，需要连接客户自制的或第三方提供的特殊探头，但现有技术中的示波器都不能对这些非标配和非选配探头进行兼容和支持，大大降低了用户的体验。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是如何使得示波器适配非标配和非选配的特殊探头。

根据第一方面，本申请提供了一种数字示波器，包括探头设置模块，用于对连接所述数字示波器的非适配探头进行初始化设置；所述初始化设置包括设定所述非适配探头的默认参数和/或校正参数；所述探头设置模块包括探头连接接口、探头参数测试单元、探头参数保存单元和探头初始化单元；所述探头连接接口设置在所述数字示波器的外壳上，用于连接所述非适配探头；所述探头参数测试单元用于对连接所述探头连接接口的所述非适配探头的探头参数进行测量；所述非适配探头的探头参数包括增益系数和/或偏置补偿系数；所述探头参数保存单元用于存储对应所述非适配探头的探头参数；所述探头初始化单元用于在使用所述非适配探头前，依据所述探头参数保存单元保存的所述探头参数对所述非适配探头进行初始化设置。

一实施例中，所述探头设置模块还包括探头编辑单元，所述探头编辑单元用于添加和/或删除对应所述非适配探头的名称、ID号和/或探头类型，并通过所述探头参数保存单元进行保存。

一实施例中，所述探头设置模块还包括信息输入单元，所述信息输入单元用于输入所述非适配探头的名称、ID号和/或探头类型的文本信息。

一实施例中，所述探头设置模块还包括探头显示单元，所述探头显示单元用于显示当前连接所述数字示波器的所述非适配探头的探头参数。

一实施例中，所述探头设置模块还包括探头切换单元，所述探头切换单元用于依据连接所述数字示波器的所述非适配探头，从所述探头参数保存单元中调用对应所述非适配探头的探头参数给所述探头初始化单元，以用于所述探头初始化单元对所述非适配探头进行初始化设置。

根据第二方面，本申请提供了一种用于数字示波器的探头设置方法，用于应用于如第一方面所述的数字示波器，以对连接所述数字示波器的所述非适配探头进行初始化设置；所述探头设置方法包括：

将所述非适配探头连接到所述数字示波器外壳的探头连接接口上；

从探头参数保存单元提取对应所述非适配探头的探头参数；

探头初始化单元依据从所述探头参数保存单元提取的所述探头参数对所述非适配探头进行初始化设置。

一实施例中，保存在所述探头参数保存单元的所述非适配探头的探头参数获取方法包括：

通过所述非适配探头测量已知信号，以获取所述非适配探头的增益系数，并将获取的所述增益系数存储在所述探头参数保存单元；

通过所述非适配探头测量不接入信号或者接到参考电平上，以获取所述非适配探头的偏置补偿系数，并将获取的所述偏置补偿系数存储在所述探头参数保存单元。

一实施例中，探头设置方法还包括：

所述探头参数保存单元输出所述非适配探头的探头参数数据，作为对应所述非适配探头的参数设定值，以用于当所述非适配探头连接到其它数字示波器时，其它数字示波器可直接调用该探头参数数据。

一实施例中，探头设置方法还包括：

当所述数字示波器通过所述非适配探头测量信号时，显示所述非适配探头的探头参数。

根据第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如第二方面所述的方法。

本申请实施例中提供的数字示波器，可以使用户依据测量需求任意添加个性化探头，大大增加了数字示波器对探头的适配性和灵活性，进而提高用户体验。

附图说明

图1为一种实施例中数字示波器的结构示意图；

图2为一种实施例中探头设置模块的电路结构框图；

图3为一种实施例中探头设置方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

在现有技术中，用户使用数字示波器的非适配探头（例如第三方探头、用户自制特殊探头或简单的临时连接线）时，只能用于信号的简单传输，如果考虑其非适配探头的增益系数和/或偏置系数等，就只能是每次使用前对数字示波器进行校正设置，给用户带来极大的不便。在本申请实施例中，在数字示波器中添加探头设置模块，可按客户实际需求，自定义添加探头并设定该添加探头的探头参数，大大增加了数字示波器的适配能力和灵活性，进而提高用户体验。

实施例一

请参考图1，为另一种实施例中数字示波器的结构示意图，数字示波器1包括控制器14、衰减网络11、阻抗变换网络18、第一可调增益放大器12、模数转换器13、偏置调节电路17、偏置增益电路19、数模转换器16和显示器15。衰减网络11与阻抗变换网络18连接，衰减网络11用于对输入数字示波器1的输入信号VIN进行衰减以得到第一调节信号VIN1，并将第一调节信号VIN1输出至阻抗变换网络18。数模转换器16分别与控制器14和偏置调节电路17连接，数模转换器16用于将控制器14输出的一数字信号的偏置编码转换为模拟信号的偏置编码信号VDAC，并将偏置编码信号VDAC发送至偏置调节电路17。偏置调节电路17与偏置增益电路19连接，偏置调节电路17用于依据偏置编码信号VDAC产生第一模拟偏置电压信号Voffset1，并将第一模拟偏置电压信号Voffset1发送至偏置增益电路19。偏置增益电路19与阻抗变换网络18连接，偏置增益电路18用于依据档位设定参数对第一模拟偏置电压信号Voffset1进行衰减或放大，以得到第二模拟偏置电压信号Voffset2，并将第二模拟偏置电压信号Voffset2发送至阻抗变换网络18。阻抗变换网络18与第一可调增益放大器12连接，阻抗变换网络18用于依据第一调节信号VIN1和第二模拟偏置电压信号Voffset2获取叠加信号VIN2，并将叠加信号VIN2发送至第一可调增益放大器12。第一可调增益放大器12分别与控制器14和模拟转换器13连接，第一可调增益放大器12用于依据控制器14输出的配置增益参数对叠加信号VIN2进行放大或衰减，以得到第二调节信号，并将第二调节信号发送至模拟转换器13。模数转换器13与控制器14连接，模数转换器13用于将第二调节信号转换为数字波形信号，并将数字波形信号发送至控制器14。控制器14分别与显示器15、偏置增益电路19和数模转换器16连接。控制器14用于依据数字示波器1的垂直档位设置值，将档位设定参数输出至偏置增益电路19。控制器14还用于将一预设的偏置调节参数发送至数模转换器16，以使数模转换器16将偏置调节参数转换为模拟信号的偏置编码信号VDAC。控制器14还用于依据数字波形信号获取第一显示驱动信号，并将第一显示驱动信号发送至显示器15，以用于显示器15依据第一显示驱动信号显示第一波形信号。其中，控制器14输出的偏置调节参数用于对第一波形信号进行调整，每个垂直档位设置值对应一个档位设定参数。

一实施例中，当数字示波器1的垂直档位设置值不大于第一档位值时，控制器14输出至偏置增益电路19的档位设定参数为低档位参数，且在低档位参数的情况下，偏置增益电路19依据低档位参数对第一模拟偏置电压信号Voffset1进行衰减，以得到第二模拟偏置电压信号Voffset2，其中，衰减倍数不小于1；当数字示波器1的垂直档位设置值大于第一档位值时，控制器14输出至偏置增益电路19的档位设定参数为高档位参数，且在高档位参数的情况下，偏置增益电路19依据高档位参数对第一模拟偏置电压信号Voffset1进行放大，以得到第二模拟偏置电压信号Voffset2，其中，放大倍数不小于1。一实施例中，第一档位值为NmV，N为小于5的正数。

其中，偏置增益电路19对第一模拟偏置电压信号Voffset1的衰减倍数或放大倍数依据衰减网络11的衰减倍数获取。衰减网络11的每个衰减倍数对应一个第一模拟偏置电压信号Voffset1的衰减倍数，衰减网络11的每个衰减倍数对应一个第一模拟偏置电压信号Voffset1的放大倍数。

请参考图2，为一种实施例中探头设置模块的电路结构框图，数字示波器还包括探头设置模块20，探头设置模块20用于对连接数字示波器的非适配探头30进行初始化设置，其中，初始化设置包括设定非适配探头30的默认参数和/或校正参数。探头设置模块20包括探头连接接口21、探头参数测试单元22、探头参数保存单元23和探头初始化单元24。探头连接接口21设置在数字示波器的外壳上，用于连接非适配探头30。探头参数测试单元22用于对连接探头连接接口21的非适配探头30的探头参数进行测量。非适配探头30的探头参数包括增益系数和/或偏置补偿系数。探头参数保存单元23用于存储对应非适配探头30的探头参数。探头初始化单元24用于在使用非适配探头30前，依据探头参数保存单元23保存的探头参数对非适配探头30进行初始化设置。

一实施例中，探头设置模块20还包括探头编辑单元25，探头编辑单元25用于添加和/或删除对应非适配探头30的名称、ID号和/或探头类型，并通过探头参数保存单元23进行保存。其中，探头类型包括有源探头和无源探头，有源探头包括电压探头和/或电流探头。一实施例中，探头类型还包括探头的单位类型（例如，电流探头的单位是电流单位，电压探头的单位是电压单元）。一实施例中，可以对数字示波器不能识别的非适配探头或者是能识别但是探头参数需要设定的进行命名，以便把该非适配探头的参数信息和探头名称关联，以用于按名称选择非适配探头及对应相应的配置文件或者配置选项，进而可直接使用已存的探头参数，进而方便用户。

一实施例中，探头设置模块20还包括信息输入单元26，信息输入单元26用于输入非适配探头的名称、ID号和/或探头类型的文本信息。一实施例中，探头设置模块20为可以连接数字示波器的外设设备，例如键盘。一实施例中，探头设置模块20可通过数字示波器的按键、旋钮和/或触摸屏。一实施例中，对于已提供精准的增益系数的非适配探头，可通过信息输入单元26可直接配置非适配探头的增益系数到对应的探头参数项里面。如果非适配探头未知或其已知的增益系数存在一定的偏差，需要进行校准，可根据测量已知的信号计算探头的增益系数，然后进行配置到示波器上，其增益系数可以保存到探头参数项里面。一实施例中，进行增益系数校正的同时，可以一并进行校正偏置补偿值。其中，偏置补偿是因为接入非适配探头，往往也会引入一定的偏置量，可以根据接入探头后不接入信号或者接到参考电平上获取到偏置的补偿值，并补偿到数字示波器上进行使用，该偏置补偿值可以保存到探头参数保存单元23的探头参数项里面，同时也支持保存和调出。

一实施例中，探头设置模块20还包括探头显示单元27，探头显示单元27用于显示当前连接数字示波器的非适配探头30的探头参数。一实施例中，探头显示单元27为数字示波器的显示屏或其外接的显示屏。

一实施例中，探头设置模块20还包括探头切换单元28，探头切换单元28用于依据连接数字示波器的非适配探头30，从探头参数保存单元23中调用对应非适配探头30的探头参数给探头初始化单元24，以用于探头初始化单元24对非适配探头30进行初始化设置。

请参考图3，为一种实施例中探头设置方法的流程示意图，本申请一实施例中还公开了一种用于应用于如上所述的数字示波器，以对连接数字示波器的非适配探头进行初始化设置。该探头设置方法包括：

步骤101，连接非适配探头。

将非适配探头连接到数字示波器外壳的探头连接接口上。一实施例中，在数字示波器上设置单独的连接接口，只用于连接非适配探头。一实施例中，通过数字示波器标配的探头连接接口进行连接。

步骤102，提取探头参数。

从探头参数保存单元提取对应非适配探头的探头参数。

步骤103，进行探头初始化设置。

探头初始化单元依据从探头参数保存单元提取的探头参数对非适配探头进行初始化设置。

然后就可以应用数字示波器进行常规测量了。

一实施例中，保存在探头参数保存单元的非适配探头的探头参数获取方法包括：通过非适配探头测量已知信号，以获取非适配探头的增益系数，并将获取的增益系数存储在探头参数保存单元；和/或，通过非适配探头测量不接入信号或者接到参考电平上，以获取非适配探头的偏置补偿系数，并将获取的偏置补偿系数存储在探头参数保存单元。

一实施例中，该探头设置方法还包括：

步骤104，输出探头参数。

探头参数保存单元输出非适配探头的探头参数数据，作为对应非适配探头的参数设定值，以用于当非适配探头连接到其它数字示波器时，其它数字示波器可直接调用该探头参数数据。一实施例中，非适配探头的探头参数数据不但支持保存还支持依据需求进行调出，探头参数数据不仅限于是配置，也可以是文件。一实施例中，探头参数数据即可以保存在当前通道里面，还可以保存在数字示波器里面。一实施例中，探头参数数据保存在存储介质中，例如存储在U盘或者网络路径等其他的一些外部存储介质，以用于其他支持符合本探头参数调出的数字示波器直接进行调用及使用。

一实施例中，非适配探头的探头参数获取方法包括：

通过探头参数测量单元校正非适配探头的探头增益系数以及偏置补偿值。现有的数字示波器都会存在一个或多个校正信号输出，这个信号的频率幅度各个数字示波器都是已知且固定的，所以可以通过非适配探头测量已知的校正信号，在通过数字示波器获取其幅值，根据当前配置的探头增益系数、示波器获取到的幅值Vamp和校正信号的真实幅值，可以计算出非适配探头的增益系数；同理根据数字示波器上获取到的偏置电压值Voffset或者(Vamp+Voffset)等垂直方向上的电压信息，根据当前配置的增益系数，可以计算出非适配探头的偏置补偿值。对于偏置补偿值的校正，可以把非适配探头接到数字示波器的地上或者是不接信号，数字示波器通过获取其平均值Voffset，根据当前已经正确配置过的探头增益系数，就可以计算出探头的偏置补偿值。

一实施例中，该探头设置方法还包括：

步骤105，显示探头参数。

当数字示波器通过非适配探头测量信号时，显示非适配探头的探头参数。

本申请实施例中公开的数字示波器包括探头设置模块。其中，探头设置模块包括探头连接接口、探头参数测试单元、探头参数保存单元和探头初始化单元，探头连接接口用于连接非适配探头，探头参数测试单元用于对非适配探头的探头参数进行测量，探头参数保存单元用于存储对应非适配探头的探头参数，探头初始化单元用于在使用非适配探头前，依据预先保存的探头参数对非适配探头进行初始化设置。由于探头设置模块可按客户需求自定义添加探头并设定该添加探头的探头参数，可以使用户依据测量需求任意添加个性化探头，大大增加了数字示波器的适配能力，进而提高用户体验。可以对数字示波器原来不识别的探头进行个性化命名，以在使用过程中选择更直观，探头参数支持保存和调出，更快捷方便的在其它数字示波器间使用，也便于记录。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种数字示波器，其特征在于，包括探头设置模块，用于对连接所述数字示波器的非适配探头进行初始化设置；所述初始化设置包括设定所述非适配探头的默认参数和/或校正参数；

所述探头设置模块包括探头连接接口、探头参数测试单元、探头参数保存单元、探头初始化单元和探头编辑单元；

所述探头连接接口设置在所述数字示波器的外壳上，用于连接所述非适配探头；

所述探头参数测试单元用于对连接所述探头连接接口的所述非适配探头的探头参数进行测量；所述非适配探头的探头参数包括增益系数和/或偏置补偿系数，其中，所述探头参数测试单元用于通过非适配探头测量已知的校正信号，在通过数字示波器获取其幅值，根据当前配置的探头增益系数、所述数字示波器获取到的幅值和所述校正信号的真实幅值，计算出所述非适配探头的所述增益系数；通过把非适配探头接到所述数字示波器的地上或者是不接信号，所述数字示波器通过获取偏置电压平均值，根据当前已经正确配置过的所述增益系数，计算出所述非适配探头的偏置补偿值从而得到所述偏置补偿系数；

所述探头参数保存单元用于存储对应所述非适配探头的探头参数；

所述探头初始化单元用于在使用所述非适配探头前，依据所述探头参数保存单元保存的所述探头参数对所述非适配探头进行初始化设置；

所述探头编辑单元用于添加和/或删除对应所述非适配探头的名称、ID号和/或探头类型，并通过所述探头参数保存单元进行保存。

2.如权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，所述探头设置模块还包括信息输入单元，所述信息输入单元用于输入所述非适配探头的名称、ID号和/或探头类型的文本信息。

3.如权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，所述探头设置模块还包括探头显示单元，所述探头显示单元用于显示当前连接所述数字示波器的所述非适配探头的探头参数。

4.如权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，所述探头设置模块还包括探头切换单元，所述探头切换单元用于依据连接所述数字示波器的所述非适配探头，从所述探头参数保存单元中调用对应所述非适配探头的探头参数给所述探头初始化单元，以用于所述探头初始化单元对所述非适配探头进行初始化设置。

5.一种用于数字示波器的探头设置方法，其特征在于，用于应用于如权利要求1至4中任一项所述的数字示波器，以对连接所述数字示波器的所述非适配探头进行初始化设置；所述探头设置方法包括：

将所述非适配探头连接到所述数字示波器外壳的探头连接接口上；

从探头参数保存单元提取对应所述非适配探头的探头参数；

探头初始化单元依据从所述探头参数保存单元提取的所述探头参数对所述非适配探头进行初始化设置。

6.如权利要求5所述的探头设置方法，其特征在于，保存在所述探头参数保存单元的所述非适配探头的探头参数获取方法包括：

通过所述非适配探头测量已知信号，以获取所述非适配探头的增益系数，并将获取的所述增益系数存储在所述探头参数保存单元；

通过所述非适配探头测量不接入信号或者接到参考电平上，以获取所述非适配探头的偏置补偿系数，并将获取的所述偏置补偿系数存储在所述探头参数保存单元。

7.如权利要求5所述的探头设置方法，其特征在于，还包括：

所述探头参数保存单元输出所述非适配探头的探头参数数据，作为对应所述非适配探头的参数设定值，以用于当所述非适配探头连接到其它数字示波器时，其它数字示波器可直接调用该探头参数数据。

8.如权利要求5所述的探头设置方法，其特征在于，还包括：

当所述数字示波器通过所述非适配探头测量信号时，显示所述非适配探头的探头参数。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求5至8中任一项所述的探头设置方法。