DE10118180B4

DE10118180B4 - Oszilloskop mit vereinfachtem Einstellverfahren und Verfahren zum Einstellen eines Oszilloskops

Info

Publication number: DE10118180B4
Application number: DE10118180A
Authority: DE
Inventors: Frederick A. Portland Azinger
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2021-04-12
Also published as: JP2002005965A; GB2363853A; DE10118180A1; GB2363853B; US6525525B1; GB0108728D0

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Oszilloskops, welches folgendes umfaßt:
(a) Erfassen von Wellenformdaten eines Eingangssignals unter Verwendung einer Gruppe von Standard-Erfassungsparametern,
(b) durch einen Benutzer Auswählen von einem von einer Vielzahl von Regelsätzen zum Analysieren der erfaßten Wellenformdaten,
(c) automatisches Analysieren der erfaßten Wellenformdaten desselben Eingangsignals gemäß dem ausgewählten Regelsatz und automatisches Ableiten einer Gruppe von im Hinblick auf den ausgewählten Regelsatz in Bezug auf die Anzeige der Wellenformdaten mit hohem Detailniveau optimierten Erfassungsparametern, wobei die optimierten Erfassungsparameter eine Anzeige in einem höheren Detailgrad zumindest in einer vertikalen Anzeigerichtung ermöglichen,
(d) Erfassen von Wellenformdaten desselben Eingangssignals unter Verwendung der Gruppe von optimierten Erfassungsparametern, und
(e) Anzeigen der Wellenformdaten desselben Eingangssignals, die unter Verwendung der Gruppe von optimierten Erfassungsparametern erfaßt wurden.

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Oszilloskop mit einem vereinfachten Einstellverfahren und ein Verfahren zum Einstellen eines Oszilloskops.
Ein Oszilloskop kann verwendet werden, um eine Wellenform anzuzeigen, die eine Änderung einer ersten Variable als Funktion einer zweiten Variable darstellt. Es ist in der folgenden Erörterung zweckmäßig, von Zeit zu Zeit anzunehmen, daß die erste Variable der Betrag einer gemessenen Größe, ausgedrückt als Spannung, ist, und daß die zweite Variable die Zeit ist, so daß die Wellenform die Änderung des Betrags der gemessenen Größe als Funktion der Zeit darstellt, aber es ist selbstverständlich, daß die zweite Variable nicht die Zeit sein muß oder nicht einmal mit der Zeit in Beziehung stehen muß. Typischerweise zeigt das Oszilloskop ein Segment der Wellenform während eines Intervalls an, das ein Auftreten eines Auslöseereignisses, wie z.B. eines Nulldurchgangs, enthält.
1 stellt in vereinfachter Form den Aufbau eines herkömmlichen Digitalspeicheroszilloskops dar. Ein geprüftes analoges Signal, das an einem Prüfpunkt 2 vorliegt, wird über eine geeignete Schnittstellenschaltung (nicht dargestellt) an ein Erfassungssystem 6 angelegt. Das Erfassungssystem 6 umfaßt einen Analog-Digital-Wandler (ADC), durch den das analoge Signal abgetastet und quantisiert wird. Der ADC arbeitet kontinuierlich und erzeugt einen kontinuierlichen Strom von digitalen Datenworten und das Erfassungssystem unterteilt den Strom von digitalen Datenworten in mehrere Wellenform-Datensätze mit Bezug auf ein Auslöseereignis, das durch einen Prozessor 14 für das Erfassungssystem festgelegt wird. Jeder lineare Wellenformdatensatz stellt die Zeitentwicklung des geprüften Signals während eines Erfassungsintervalls dar. Die Wellenformdatensätze werden in einen Erfassungsspeicher 10 geladen. Der Prozessor kombiniert die verschiedenen Wellenformdatensätze und verwendet den zusammengesetzten Wellenformdatensatz, um einen Anzeigespeicher 22 zu aktualisieren. Der Inhalt des Anzeigespeichers wird verwendet, um eine Wellenformanzeige auf einer Rasterabtast-Anzeigevorrichtung 26 zu erzeugen.
Der Charakter der Anzeige wird durch Erfassungsparameter festgelegt, die vom Prozessor 14 zum Erfassungssystem geliefert werden. Die Erfassungsparameter umfassen die Art des Auslöseereignisses, die Abtastfrequenz, die Größe des Umwandlungsbereichs des ADC und die Verschiebung des Umwandlungsbereichs relativ zu einer Grundreferenz. Im allgemeinen können die Erfassungsparameter durch Benutzerbedienelemente 18 eingestellt werden.
Oszilloskope werden häufig von Technikern verwendet, die mit den Fähigkeiten des Instruments nicht vertraut sind und es schwierig finden können, das Instrument einzustellen, um eine klare Anzeige der Wellenform bereitzustellen. Einige moderne Oszilloskope weisen eine Funktion AUTOSET (automatische Einstellung) auf, die aufgerufen werden kann, um dem Benutzer bei der Einstellung der Erfassungsparameter zu helfen. Die AUTOSET-Funktion ist durch einen Regelsatz definiert, der in einem Programmspeicher 30 gespeichert ist, welcher zum Prozessor 14 gehört. Wenn die AUTOSET-Funktion aufgerufen wird, analysiert der Prozessor 14 die im Erfassungsspeicher gespeicherten Datenwerte und stellt die Erfassungsparameter iterativ ein, so daß die Länge des Wellenformdatensatzes ungefähr gleich einigen Perioden der Grundfrequenz des geprüften Signals ist und die Spitze-Spitze-Amplitude der angezeigten Wellenform den Bildschirm vertikal fast ausfüllt.
In vielen Fällen ist die AUTOSET-Funktion ein angemessener Ausgangspunkt für einen Meßvorgang, aber es ist selten, daß die von der AUTOSET-Funktion bereitgestellte Anzeige Signalmerkmale in ausreichendem Detail erkennen läßt, um dem Benutzer zu ermöglichen, brauchbare Messungen durchzuführen. Beispielsweise ist die Wellenform häufig eine nominale Rechteckwelle, wie in 2 gezeigt, aber der Benutzer will normalerweise nicht einen vollständigen Zyklus der Wellenform betrachten, sondern will ein Detail der Wellenform, wie z.B. das Überschwingen und Einschwingen an der steigenden oder fallenden Flanke, in einem höheren Detailgrad betrachten, als von der AUTOSET-Funktion gewährt wird. Nach Aufrufen der AUTOSET-Funktion muß der Benutzer folglich weitere umfangreiche Einstellungen der Erfassungsparameter vornehmen, um die gewünschte Anzeige zu erhalten. In einigen Fällen könnte der Benutzer mit dem optimalen Verfahren zum Erreichen der optimalen Einstellung zum Anzeigen eines interessierenden Signalmerkmals nicht vertraut sein.

Die WO 96/10856 A1 offenbart eine Anzeige zur Verwendung bei der Energiemessung. Die auf dem Display dargestellten Kurvenzüge gehören jedoch zu unterschiedlichen Eingangssignalen und nicht zu unterschiedlichen Abschnitten eines selben Eingangssignals. Diesem Dokument kann nicht entnommen werden ein- und dasselbe Eingangssignal zunächst mit einer Gruppe von Standarderfassungsparametern anzuzeigen und anschließend mit einer Gruppe von im Hinblick auf den ausgewählten Regelsatz optimierten Erfassungsparametern.

Bei der EP 0 756 176 A2 bezieht sich die zweite dargestellte Welleform auf ein Referenzsignal, das von einer Datenbank für Referenzwellenformen geliefert wird, und nicht auf ein- und dasselbe Eingangssignal. Ein Benutzer kann aus einer vorgegebenen Anzahl von Tests auswählen, wobei das Oszilloskop konsequent automatisch konfiguriert wird durch Festlegung der Skalierung und der Daten für die Triggerung. Daher arbeitet diese Vorrichtung nur für bestimmte vorgebbare Tests, d.h. vorgebbare Signale, und nicht für beliebige Signale, bei denen der Benutzer bestimmte Abschnitte genauer untersuchen möchte. Wenn beispielsweise ein das Signal eine Ungewöhnlichkeit aufweist in einem bestimmten Abschnitt des Signalverlaufs, so hat der Benutzer keine Möglichkeit, diesen Teil des Signal genauer zu untersuchen. Es ist nur eine begrenzte Anzahl von Messungen verfügbar, nämlich zwölf verschiedene Tests. Innerhalb eines Tests ist keine Optimierung möglich, sondern nur die Anzeige über den vorgebbaren Standarddatensatz.

Die EP 0 349 328 A2 bezieht sich auf ein Oszilloskop mit einer automatischen Anzeige. Diesem Dokument kann nicht entnommen werden, dass ein Datensatz durch einen Benutzer zur Optimierung ausgewählt werden kann.

Die US 5 397 981 beschreibt ein Oszilloskop mit einer automatischen Anzeige, wobei die Optimierung stattfindet zur Angabe der Anzahl von Zyklen, die auf der Anzeige angezeigt werden sollen. Eine geeignete Anzeige bedeutet hier lediglich die Änderung der Skalierung auf der x-Achse, d.h. auf der Zeitachse, durch einen Benutzer. Es ist auch möglich Wellenformabschnitte des Eingangssignals darzustellen. Es kann dieser Druckschrift jedoch nicht entnommen werden, die y-Achse im Hinblick auf ein ausgewähltes Detail des Eingangssignals zu dimensionieren. Daher wird nur ein Erfassungsparameter geändert.

Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen und ein Oszilloskop mit einem vereinfachten Einstellverfahren und ein Verfahren zum Einstellen eines Oszilloskops bereit zu stellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 4 sowie durch ein Oszilloskop gemäß Patentanspruch 5.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe ausgeführt werden kann, wird nun beispielhaft auf die zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen, in denen gilt:
1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines herkömmlichen Digitalspeicheroszilloskops,
2 stellt die Wellenform eines typischen geprüften Signals dar,
3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Digitalspeicheroszilloskops, und
4 ist eine vereinfachte Darstellung der von einem erfindungsgemäßen Oszilloskop bereitgestellten Anzeige.
Ausführliche Beschreibung
Wie in 3 gezeigt, ist der Gesamtaufbau eines erfindungsgemäßen Oszilloskops ähnlich jenem des in 1 gezeigten Oszilloskops, außer daß der Programmspeicher 30 mehrere Regelsätze speichert. Die Regelsätze entsprechen jeweiligen Wellenformmerkmalen oder Standardanzeigen und jeder Regelsatz definiert ein Verfahren zum Einstellen der Erfassungsparameter, so daß das entsprechende Wellenformmerkmal mit einem ziemlich hohen Detailniveau angezeigt wird. Die Benutzerbedienelemente 18 ermöglichen dem Benutzer, ein spezielles Wellenformmerkmal auszuwählen und dadurch den entsprechenden Regelsatz aufzurufen. Wenn das ausgewählte Wellenformmerkmal angezeigt wird, muß der Benutzer nur geringe Einstellungen der Erfassungsparameter vornehmen, um ein Detail des Merkmals zu betrachten.
In einem Fall zur Universal-Fehlersuche könnten die Wellenformmerkmale positiv verlaufenden Nulldurchgang und positive Spitze umfassen. Folglich wäre ein Regelsatz dazu ausgelegt, die Erfassungsparameter zum Anzeigen des positiv verlaufenden Nulldurchgangs der Signalwellenform zu optimieren, und ein weiterer Regelsatz wäre dazu ausgelegt, die Erfassungsparameter zum Anzeigen der positiven Spitze zu optimieren. In einem weiteren Fall könnte dem Benutzer eine Wahl von marktspezifischen Anzeigen präsentiert werden. Zum Prüfen eines Fernsehgeräts könnte beispielsweise ein Wellenformmerkmal das Farbsynchronsignal sein und ein weiteres Wellenformmerkmal könnte der Synchronimpuls sein.
Es gibt verschiedene mögliche Benutzerschnittstellen, um die Auswahl eines speziellen Regelsatzes zu ermöglichen. Gemäß einer Möglichkeit sind die Regelsätze beispielsweise als lineare Sequenz organisiert und das Oszilloskop weist eine AUTOSET-Taste und eine RESET-Taste (Rücksetz-Taste) auf. Wenn die RESET-Taste gedrückt wird und dann die AUTOSET-Taste gedrückt wird, wird die Standard-AUTOSET-Funktion aufgerufen. Aufeinanderfolgende Aktivierungen der AUTOSET-Taste bewirken, daß der Prozessor nacheinander durch die Regelsätze fortschreitet. Bei jedem Drücken der AUTOSET-Taste wählt der Prozessor automatisch den entsprechenden Regelsatz aus, stellt die Erfassungsparameter ein und aktualisiert den Inhalt des Wellenformspeichers entsprechend. Wenn der Benutzer den Regelsatz erreicht, der das interessierende Wellenformsegment auswählt, kann er die Erfassungsparameter manuell einstellen, um das interessierende Merkmal in optimaler Weise anzuzeigen. Alternativ können die Regelsätze als Menübaum organisiert sein, der aus mehreren Zweigmenüs, wie z.B. Universal-Fehlersuche und Fernsehprüfung, und aufeinanderfolgenden Iterationen eines ersten Frontplatten-Handlungsschritts durch die Menüzweige der Reihe nach besteht. Der Benutzer wählt einen gewünschten Menüzweig durch eine zweite Frontplattenhandlung aus, und dann schreiten aufeinanderfolgende Iterationen der ersten Frontplattenhandlung nacheinander durch die Regelsätze in dem ausgewählten Menüzweig fort.
Eine weitere Art und Weise um einem Benutzer zu ermöglichen, daß er einen speziellen Regelsatz auswählt, bestünde darin, den Bildschirm in mehrere Stücke aufzuteilen und in jedem Stück das Ergebnis der Anwendung von einem der Regelsätze anzuzeigen. Mit Bezug auf 4 wird der sichtbare Bereich des Bildschirms beispielsweise in vier Stücke aufgeteilt. In einem anfänglichen Zustand steuert der Prozessor das Erfassungssystem 6, um vier Regelsätze wiederholt anzuwenden, was Anzeigedaten für vier Wellenformsegmente erzeugt, und die Anzeigedatenwerte werden typischerweise nach Dezimierung, Skalierung und Verschiebung zum Anzeigespeicher geliefert. Die Geschwindigkeit, mit der die Erfassungen durchgeführt und verarbeitet werden, reicht aus, um eine scheinbar gleichzeitige Anzeige der vier Wellenformsegmente vorzusehen. Im Fall des in 4 dargestellten Beispiels ist das Signal nominal eine Rechteckwelle und das Stück 40 enthält eine Anzeige einer einzelnen Periode der Wellenform, das Stück 44 enthält eine vergrößerte Ansicht des positiv verlaufenden Nulldurchgangs, das Stück 48 zeigt das Überschwingen und Einschwingen am Ende des Übergangs der steigenden Flanke und das Stück 52 zeigt das Überschwingen und Einschwingen am Ende des Übergangs der fallenden Flanke. Der Benutzer kann auswählen, welches der vier Segmente auch immer das interessierende Merkmal am vorteilhaftesten anzeigt. Die Auswahl kann durch einen Frontplatten-Bedienknopf oder eine Frontplatten-Bedientaste durchgeführt werden, kann jedoch auch unter Verwendung eines Berührungsbildschirms ausgeführt werden.
Noch ein weiteres Verfahren um einem Benutzer zu ermöglichen, daß er den geeigneten Regelsatz auswählt, verwendet Bildsymbole, die am Rand der Wellenformanzeigefläche angezeigt werden. Jedes Bildsymbol ist eine primitive Darstellung der Art der Wellenform, die angezeigt werden würde, z.B. Nulldurchgang oder positive Spitze, und durch Auswählen des Bildsymbols, z.B. unter Verwendung eines Berührungsbildschirms, wird der ausgewählte Regelsatz aufgerufen.
Bildsymbole können auch angezeigt werden, um dem Benutzer zu ermöglichen, verschiedene Gruppen von Regelsätzen auszuwählen. Eine Gruppe von Regelsätzen könnten Universal-Wellenformenmessungen sein und eine weitere könnte marktspezifisch sein. Durch Auswählen eines Bildsymbols wechselt das Oszilloskop in den Zustand, in dem der Wellenformanzeigebereich in Stücke aufgeteilt ist und jedes Stück ein unter Verwendung von einem der Regelsätze erfaßtes Segment anzeigt.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Oszilloskops, welches folgendes umfaßt: (a) Erfassen von Wellenformdaten eines Eingangssignals unter Verwendung einer Gruppe von Standard-Erfassungsparametern, (b) durch einen Benutzer Auswählen von einem von einer Vielzahl von Regelsätzen zum Analysieren der erfaßten Wellenformdaten, (c) automatisches Analysieren der erfaßten Wellenformdaten desselben Eingangsignals gemäß dem ausgewählten Regelsatz und automatisches Ableiten einer Gruppe von im Hinblick auf den ausgewählten Regelsatz in Bezug auf die Anzeige der Wellenformdaten mit hohem Detailniveau optimierten Erfassungsparametern, wobei die optimierten Erfassungsparameter eine Anzeige in einem höheren Detailgrad zumindest in einer vertikalen Anzeigerichtung ermöglichen, (d) Erfassen von Wellenformdaten desselben Eingangssignals unter Verwendung der Gruppe von optimierten Erfassungsparametern, und (e) Anzeigen der Wellenformdaten desselben Eingangssignals, die unter Verwendung der Gruppe von optimierten Erfassungsparametern erfaßt wurden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) folgendes umfaßt: durch einen Benutzer Aufrufen eines ersten Regelsatzes, automatisches Analysieren der erfaßten Wellenformdaten gemäß dem ersten Regelsatz und automatisches Ableiten einer ersten Gruppe von Erfassungsparametern, Erfassen von Wellenformdaten desselben Eingangssignals unter Verwendung der ersten Gruppe von Erfassungsparametern, Anzeigen der unter Verwendung der ersten Gruppe von Erfassungsparametern erfaßten Wellenformdaten, durch einen Benutzer Aufrufen eines zweiten Regelsatzes, automatisches Analysieren der erfaßten Wellenformdaten gemäß dem zweiten Regelsatz und automatisches Ableiten einer zweiten Gruppe von Erfassungsparametern, Erfassen von Wellenformdaten desselben Eingangsignals unter Verwendung der zweiten Gruppe von Erfassungsparametern, Anzeigen der unter Verwendung der zweiten Gruppe von Erfassungsparametern erfaßten Wellenformdaten, und durch einen Benutzer Auswählen des ersten Regelsatzes oder des zweiten Regelsatzes auf der Basis der Anzeigen der Wellenformdaten, die unter Verwendung der ersten bzw. der zweiten Gruppe von Erfassungsparametern erfaßt wurden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Regelsätzen als Menübaum organisiert sind, der aus zumindest einem ersten und einem zweiten Zweigmenü besteht, und bei Schritt (b) den Schritt des Auswählens eines Menüzweigs und des Auswählens von einem der Regelsätze in dem Menüzweig durch einen Benutzer umfaßt.
Verfahren zum Betreiben eines Oszilloskops, welches folgendes umfaßt: (a) Erfassen von Wellenformdaten eines Eingangssignals unter Verwendung einer Gruppe von Standard-Erfassungsparametern, (b) automatisches Analysieren der erfaßten Wellenformdaten unter Verwendung von mindestens zwei Regelsätzen und automatisches Ableiten von mindestens zwei Gruppen von im Hinblick auf die mindestens zwei Regelsätze in Bezug auf die Anzeige der Wellenformdaten mit hohem Detailniveau optimierten Erfassungsparametern, wobei die optimierten Erfassungsparameter eine Anzeige in einem höheren Detailgrad zumindest in einer vertikalen Anzeigerichtung ermöglichen, (c) Erfassen von Wellenformdaten desselben Eingangssignals unter Verwendung der Gruppe von optimierten Erfassungsparametern, die in Schritt (b) abgeleitet wurden, (d) separates Anzeigen der in Schritt (c) unter Verwendung der jeweiligen Gruppen von optimierten Erfassungsparametern erfaßten Wellenformdaten, (e) durch einen Benutzer Auswählen von einer der Gruppe von optimierten Erfassungsparametern auf der Basis der in Schritt (d) bereitgestellten Anzeige, (f) Erfassen von Wellenformdaten desselben Eingangssignals unter Verwendung der ausgewählten Gruppe von Erfassungsparametern, und (g) Anzeigen der unter Verwendung der ausgewählten Gruppe von Erfassungsparametern erfaßten Wellenformdaten.
Oszilloskop, das ausgelegt ist, eines der Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu realisieren.