DE102014208464A1

DE102014208464A1 - Digitales Oszilloskop und Verfahren mit paralleler Akquisition und Signalnachverarbeitung

Info

Publication number: DE102014208464A1
Application number: DE102014208464.4A
Authority: DE
Inventors: Andrew Schaefer; Thomas Kuhwald; Bernhard Nitsch
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2015-09-03
Also published as: US9958479B2; US20150247883A1; US10281494B2; US20180120354A1; CN104880593B; CN104880593A

Abstract

Ein Verfahren zur Messung von mindestens einem Signal mit einem erfindungsgemäßen digitalen Oszilloskop akquiriert Abtastwerte des mindestens einen Signals in einzelnen Zeitbereichen, die jeweils in Relation zu einem Triggerzeitpunkt eines Triggerereignisses definiert sind, das jeweils vom digitalen Oszilloskop (1) in dem mindestens einem Signal detektiert wird. Es erfolgt dann eine Nachverarbeitung (8) der in den einzelnen Zeitbereichen jeweils akquirierten Abtastwerte. Das Akquirieren (4) und das Nachverarbeiten (8) werden erfindungsgemäß parallel durchgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein digitales Oszilloskop und ein entsprechendes Verfahren mit paralleler Akquisition und Signalnachverarbeitung.
In einem digitalen Oszilloskop werden, wie beispielsweise in der US 2003/0208328 A1 dargestellt ist, typischerweise mehrere Messsignale in jeweils einem Messkanal akquiriert und anschließend zur Signaldarstellung auf einem Display nachverarbeitet. Der Datenaustausch zwischen der Akquisition und der Signalnachverarbeitung erfolgt über einen Speicher, in den die akquirierten Abtastwerte der Messsignale geschrieben werden und aus dem die akquirierten Abtastwerte zur Signalnachverarbeitung ausgelesen werden.
Während der Signalnachverarbeitungszeit der Messsignale kann das digitale Oszilloskop, wie in 1 dargestellt ist, keine Akquisition durchführen. Erst nach Ablauf dieser Blindzeit ist eine erneute Akquisition möglich. Wichtige Signalereignisse, die in diese Blindzeit fallen, werden vom digitalen Oszilloskop nachteilig nicht detektiert und dargestellt.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein digitales Oszilloskop und ein entsprechendes Verfahren zur Messung eines Signals mit einem derartigen digitalen Oszilloskop zu schaffen, um bestimmte Signalereignisse im Messsignal jederzeit erfassen und darstellen zu können.
Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Messung eines Signals mit einem digitalen Oszilloskop mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein erfindungsgemäßes digitales Oszilloskop mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte technische Erweiterungen sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen aufgeführt.
Erfindungsgemäß werden im digitalen Oszilloskop die Akquisition in einer Akquisitions-Einheit und die Signalnachverarbeitung in einer Signalnachverarbeitungs-Einheit parallelisiert. Auf diese Weise wird die Akquisition nicht mehr durch die Signalnachverarbeitung unterbrochen und kann ohne Blindzeit kontinuierlich durchgeführt werden. Somit ist es möglich, jedes Signalereignis, das in einem oder mehreren der Messsignale auftritt, zu delektieren und auf dem Display des digitalen Oszilloskops darzustellen.
Die Parallelisierung der Akquisition und der Signalnachverarbeitung erfolgt in einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bevorzugt dadurch, dass während der Akquisition eines Zeitbereiches des mindestens einen zu messenden Signals die Signalnachverarbeitung des zuletzt akquirierten Zeitbereichs des mindestens einen zu messenden Signals erfolgt. In der ersten Ausführungsform der Erfindung entspricht das Verarbeitungsvermögen für die Signalnachverarbeitung dem Verarbeitungsvermögen für die Akquisition. Für jedes gemessene Signal sind jeweils ein Akquisitionskanal in einer Akquisitions-Einheit und ein Signalnachverarbeitungskanal in einer Signalnachverarbeitungs-Einheit vorgesehen.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Parallelisierung der Akquisition und der Signalnachverarbeitung dadurch, dass während der Akquisition jedes zu messenden Signals in jeweils mehreren aufeinanderfolgenden Zeitbereichen der Akquisition die parallele Signalnachverarbeitung jedes zu messenden Signals, das jeweils in mehreren aufeinanderfolgenden Zeitbereichen der Akquisition vor der aktuellen Sequenz von jeweils aufeinanderfolgenden Zeitbereichen der Akquisition akquiriert wurde, in jeweils einem einzigen Zeitbereich der Signalnachverarbeitung durchgeführt wird. In der zweiten Ausführungsform der Erfindung entspricht das Verarbeitungsvermögen für die Signalnachverarbeitung einem Vielfachen – bevorzugt einem ganzzahligen Vielfachen – des Verarbeitungsvermögens für die Akquisition. Die Signalnachverarbeitung des mindestens einen zu messenden Signals erfolgt bevorzugt in einem Zeitbereich der Signalnachverarbeitung, der sich direkt an den Zeitbereich der zugehörigen Akquisition anschließt. Da sich jeder Zeitbereich der Signalnachverarbeitung in der zweiten Ausführungsform der Erfindung jeweils über mehrere Zeitbereiche der Akquisition erstreckt, sind für die Akquisition jedes zu messenden Signals jeweils ein Akquisitionskanal der Akquisitions-Einheit und für die parallele Signalnachverarbeitung der akquirierten Zeitbereiche des zu messenden Signals jeweils mehrere Signalnachverarbeitungskanäle der Signalnachverarbeitungs-Einheit erforderlich.
In einer dritten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Signalnachverarbeitung von mehreren zu messenden Signalen jeweils in einem zugeordneten Zeitbereich der Signalnachverarbeitung, die sequentiell aufeinanderfolgen und zusammen parallel während eines einzigen Zeitbereichs der Akquisition durchgeführt werden. In der dritten Ausführungsform der Erfindung entspricht das Verarbeitungsvermögen für die Akquisition einem Vielfachen
– bevorzugt einem ganzzahligen Vielfachen – des Verarbeitungsvermögens für die Signalnachverarbeitung. Während für die Akquisition eines zu messenden Signals jeweils ein Akquisitionskanal in einer Akquisitions-Einheit vorgesehen ist, wird die Signalnachverarbeitung von mehreren akquirierten Signalen in einem einzigen Signalnachverarbeitungskanal einer Signalnachverarbeitungs-Einheit zusammengefasst.
Der Datenaustausch zwischen der Akquisition und der Signalnachverarbeitung erfolgt über einen zwischen der Akquisition-Einheit und der Signalnachverarbeitung-Einheit zwischengeschalteten Speicher, der zwei Speicherbereiche aufweist. In den einen Speicherbereich erfolgt das Zwischenspeichern der in einem oder mehreren Zeitbereichen jeweils akquirierten Abtastwerte des mindestens einen zu messenden Signals, während aus dem anderen Speicherbereich die für die Signalnachverarbeitung benötigten und in einem oder mehreren Zeitbereichen jeweils akquirierten Abtastwerte des zu messenden Signals parallel ausgelesen werden.
Nachdem vorzugsweise in den einen Speicherbereich des Speichers alle Abtastwerte des zu messenden Signals in einem Zeitbereich oder in einer bestimmten Anzahl von mehreren aufeinanderfolgenden Zeitbereichen zwischengespeichert sind bzw. aus dem anderen Speicherbereich des Speichers alle in einem Zeitbereich oder in einer bestimmten Anzahl von mehreren aufeinanderfolgenden Zeitbereichen jeweils akquirierten Abtastwerte des zu messenden Signals für die Signalnachverarbeitung ausgelesen sind, erfolgt über eine Schalt-Einheit eine Umschaltung der beiden Speicherbereiche des Speichers. Hierbei wird der Speicherbereich zum Zwischenspeichern zum Speicherbereich zum Auslesen und der Speicherbereich zum Auslesen wird zum Speicherbereich zum Zwischenspeichern.
In einer ersten bevorzugten Variante der Erfindung grenzen die Zeitbereiche der Akquisition jeweils direkt aneinander an. Somit entstehen keine Lücken bzw. Blindzeiten in der Akquisition.
In einer zweiten bevorzugten Variante der Erfindung überlappen sich die Zeitbereiche der Akquisition. Auf diese Weise ist es möglich, Triggerereignisse direkt im Anschluss an den jeweils vorausgehenden Zeitbereich der Akquisition im digitalen Oszilloskop zu detektieren und darzustellen. Im Extremfall ist eine Signalnachverarbeitung eines Triggerereignisses sogar im Nachtrigger-Zeitbereich des jeweils vorausgehenden Zeitbereichs der Akquisition möglich.
Im überlappenden Fall, der bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anwendbar ist, ergibt sich vorteilhaft die Signalnachverarbeitung der in einem Zeitbereich akquirierten Abtastwerte des zu messenden Signals aus dem Ergebnis der Signalnachverarbeitung der im jeweils vorausgehenden Zeitbereich akquirierten Abtastwerte des zu messenden Signals zuzüglich der im Zeitbereich aus der Akquisition neu hinzugekommenen Abtastwerte des zu messenden Signals und abzüglich der im jeweils vorausgehenden Zeitbereich akquirierten Abtastwerte des zu messenden Signals, die von den im Zeitbereich akquirierten Abtastwerten des zu messenden Signals verschieden sind. Auf diese Weise ist eine Vereinfachung und damit Beschleunigung der Signalnachverarbeitung gegenüber einer Nicht-Überlappung vorteilhaft möglich.
Im Folgenden werden das erfindungsgemäße digitale Oszilloskop und das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von mindestens einem Signal mit einem digitalen Oszilloskop in einzelnen Ausführungsformen anhand der Zeichnung im Detail beispielhaft erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen digitalen Oszilloskops,
2A ein Zeitdiagramm mit akquirierten Zeitbereichen nach dem Stand der Technik,
2B ein Zeitdiagramm mit aneinander angrenzenden akquirierten Zeitbereichen,
2C ein Zeitdiagramm mit überlappenden Zeitbereichen,
3A ein Zeitdiagramm mit Zeitbereichen der Akquisition und der Signalnachverarbeitung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
3B ein Zeitdiagramm mit Zeitbereichen der Akquisition und der Signalnachverarbeitung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
3C, 3D zwei Zeitdiagramme mit überlappenden Zeitbereichen der Akquisition und der Signalnachverarbeitung,
4A ein Zeitdiagramm mit Zeitbereichen der Akquisition und der Signalnachverarbeitung und deren Verteilung auf die einzelnen Akquisitions- und Signalnachverarbeitungskanäle nach der ersten Ausführungsform der Erfindung,
4B ein Zeitdiagramm mit Zeitbereichen der Akquisition und der Signalnachverarbeitung und deren Verteilung auf die einzelnen Akquisitions- und Signalnachverarbeitungskanäle nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
4C ein Zeitdiagramm mit Zeitbereichen der Akquisition und der Signalnachverarbeitung und deren Verteilung auf die einzelnen Akquisitions- und Signalnachverarbeitungskanäle nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
4D ein Zeitdiagramm mit Zeitbereichen der Akquisition und der Signalnachverarbeitung und deren Verteilung auf die einzelnen Akquisitions- und Signalnachverarbeitungskanäle nach einer der dritten Ausführungsform der Erfindung mit zeitlich überlappenden Zeitbereichen der Akquisition,
4E ein Zeitdiagramm mit Zeitbereichen der Akquisition und der Signalnachverarbeitung und deren Verteilung auf die einzelnen Akquisitions- und Signalnachverarbeitungskanäle nach der ersten Ausführungsform der Erfindung mit nicht genutzter Verarbeitungskapazität in der Signalnachverarbeitung,
5A ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung von mindestens einem Signal mit einem digitalen Oszilloskop und
5B ein Flussdiagramm einer zweiten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung von mindestens einem Signal mit einem digitalen Oszilloskop.
Im Folgenden wird die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung von mindestens einem Signal mit einem digitalen Oszilloskop anhand des Flussdiagrammes in 5A in Kombination mit dem erfindungsgemäßen digitalen Oszilloskop anhand des Blockdiagramms in 1 im Detail erläutert.
Ein zu messendes Signal oder mehrere zu messende Signale, die von jeweils einem Tastkopf erfasst werden und dem Eingangsbereich eines digitalen Oszilloskops 1 zugeführt werden, werden nach der Signalvorverarbeitung, die typischerweise eine Signalverstärkung und eine Signalfilterung beinhaltet, im ersten Verfahrensschritt S10 jeweils in einem Analog-Digital-Wandler 2 in ein korrespondierendes digitales Signal gewandelt. Aus Einfachheitsgründen werden in 1 die Analog-Digital-Wandler zur Analog-Digital-Wandlung jedes einzelnen zu messenden Signals nicht mehrfach dargestellt. Zur Kennzeichnung der Signalpfade von mehreren zu messenden Signalen wird in 1 ein Pfeil mit Doppellinie verwendet.
Im nächsten Verfahrensschritt S20 wird in einer Triggereinheit 3 in Abhängigkeit einer vorab definierten Triggerbedingung ein Triggerereignis in einem zu messenden Signal oder in einer Kombination von mehreren zu messenden Signalen detektiert und ein Triggersignal zum Trigger-Zeitpunkt bei der Detektion des Triggerereignisses erzeugt.
Im darauffolgenden Verfahrensschritt S30 wird anhand des Triggersignals jedes zu messende Signal in einem bestimmten Zeitbereich, der aus einem dem Trigger-Zeitpunkt vorgelagerten Vortrigger-Zeitbereich und einem dem Trigger-Zeitpunkt nachgelagerten Nachtrigger-Zeitbereich besteht, akquiriert. Die akquirierten Abtastwerte der zu messenden Signale werden bei der Akquisition aus einem Akquisitionsspeicher 10 entnommen, der typischerweise als zyklischer Pufferspeicher realisiert ist und in den der jeweils vorgelagerte Analog-Digital-Wandler 2 die erzeugten Abtastwerte jedes zu messenden Signals schreibt.
Die akquirierten Abtastwerte jedes zu messenden Signals werden in einem Speicherbereich 5 ₁ eines der Akquisition-Einheit 4 nachgelagerten Speichers 6 zwischengespeichert. Hierzu wird während des Zeitbereichs der Akquisition von einer Schalt-Einheit 7 die Akquisition-Einheit 4 über einen im Speicher 6 symbolisch dargestellten Schalter mit diesem Speicherbereich 5 ₁ verbunden.
Parallel zu Verfahrensschritt S30 erfolgt in Verfahrensschritt S40 in einem Zeitbereich zur Signalnachverarbeitung, der parallel zum Zeitbereich zur Akquisition verläuft, das Auslesen der im vorherigen Zeitbereich der Akquisition akquirierten Abtastwerte der einzelnen zu messenden Signale aus dem jeweils anderen Speicherbereich 5 ₂ des Speichers 6 durch die dem Speicher 6 nachgelagerte Signalnachverarbeitungs-Einheit 8. Hierzu wird der jeweils andere Speicherbereich 5 ₂ des Speichers 6 von der Schalt-Einheit 7 über einen im Speicher 6 rein symbolisch dargestellten Schalter mit der Signalnachverarbeitungs-Einheit 8 verbunden.
Der Speicher 6 kann getrennt vom Akquisitionsspeicher 10 realisiert sein, wie in 1 dargestellt ist, oder mit dem Akquisitionsspeicher 10 in einer Speicher-Einheit integriert sein.
In Verfahrensschritt S40 werden die aus dem jeweils anderen Speicherbereich 5 ₂ des Speichers 6 ausgelesenen und im jeweils vorherigen Zeitbereich akquirierten Abtastwerte jedes einzelnen zu messenden Signals nachverarbeitet. Bei der Signalnachverarbeitung handelt es sich beispielsweise um die Ermittlung einer Häufigkeitsverteilung der Signalpegelwerte der einzelnen zu messenden Signale oder um die Ermittlung eines nach einem bestimmten Mittelungsverfahren bestimmten gemittelten Signalverlaufs der einzelnen zu messenden Signale.
Schließlich werden im darauffolgenden Verfahrensschritt S50 die im jeweiligen Zeitbereich der Signalnachverarbeitung ermittelten Ergebnisse der Signalnachverarbeitung der einzelnen zu messenden Signale auf einem der Signalnachverarbeitung-Einheit 8 nachgelagerten Display 9 dargestellt.
Im darauf folgenden Verfahrensschritt S60 wird ermittelt, ob die Messung und Darstellung der einzelnen zu messenden Signale abgeschlossen ist. Ist dies der Fall, so endet das erfindungsgemäße Verfahren.
Ist die Messung noch nicht abgeschlossen, so verbindet die Schalt-Einheit 7 im darauffolgenden Verfahrensschritt S70 den einen Speicherbereich 5 ₁ zum Auslesen der akquirierten und zwischengespeicherten Abtastwerte der einzelnen zu messenden Signale mit der Signalnachverarbeitungs-Einheit 8 und den Speicherbereich 5 ₂ des Speichers 6 zum Beschreiben mit akquirierten Abtastwerten der einzelnen zu messenden Signale mit der Akquisition-Einheit 4.
Im Folgenden werden der Verfahrensschritt S30 zur Akquisition der im jeweils nächsten Zeitbereich akquirierten Abtastwerte der einzelnen zu messenden Signale und der Verfahrensschritt S40 zur Signalnachverarbeitung der im jeweils aktuellen Zeitbereich jeweils akquirierten Abtastwerte der einzelnen zu messenden Signale wiederholt.
Aus dem Zeitdiagramm der 3A für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen die einzelnen Zeitbereiche für die Akquisition AQ_i, AQ_i+1, AQ_i+2 und AQ_i+3 sowie die um jeweils einen Zeitbereich versetzten Zeitbereiche für die Signalnachverarbeitung P_i-1, P_i, P_i+1 und P_i+2 hervor.
In 4A sind für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die einzelnen Zeitbereiche für die Akquisition von Abtastwerten von jeweils zwei zu messenden Signalen in jeweils einem Akquisitionskanal der Akquisition-Einheit 4 und die um jeweils einen Zeitbereich der Akquisition versetzten Zeitbereiche für die Signalnachverarbeitung der jeweils zwei zu messenden Signale in jeweils einem Signalnachverarbeitungskanal der Signalnachverarbeitung-Einheit 8 dargestellt.
Aus 4E ergibt sich für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Akquisition von Abtastwerten von zwei zu messenden Signalen in jeweils einem einzigen Akquisitionskanal und der um jeweils einen Zeitbereich der Akquisition versetzte Zeitbereich für die parallele Signalnachverarbeitung in jeweils einem Signalnachverarbeitungskanal der Signalnachverarbeitung-Einheit 8. Die schraffierten Flächen in den Zeitbereichen der Signalnachverarbeitung stellen Zeitausschnitte der Zeitbereiche der Signalnachverarbeitung dar, in denen die Signalnachverarbeitung bereits abgeschlossen ist und somit keine Signalnachverarbeitung mehr benötigt wird. Da die Summe der Signalausschnitte, in denen keine Signalnachverarbeitung innerhalb der beiden parallelen Zeitbereiche für die Signalnachverarbeitung durchgeführt wird, kleiner als ein gesamter Zeitbereich der Signalnachverarbeitung ist, kann kein Signalnachverarbeitungskanal eingespart werden.
Nach dem Stand der Technik sind die einzelnen Zeitbereiche der Akquisition, die jeweils aus einem dem Triggerzeitpunkt vorgelagerten Vortrigger-Zeitbereich und einem dem Triggerzeitpunkt nachgelagerten Nachtrigger-Zeitbereich bestehen, durch den intermittierenden Zeitbereich für die Signalnachverarbeitung, die typischerweise ein Vielfaches an Zeit gegenüber der Akquisition benötigt, deutlich voneinander zeitlich getrennt sind, wie in 2A dargestellt ist.
Im Fall der erfindungsgemäßen Parallelisierung der Akquisition und Signalnachverarbeitung können wie beim Stand der Technik in 2A Zeitbereiche auftreten, in denen jeweils keine Akquisition durchgeführt wird. Dieser unkritische Fall tritt auf, wenn im zu messenden Signal zwei aufeinander folgende Triggerereignisse detektiert werden, die voneinander deutlich zeitlich getrennt sind.
Liegen die beiden aufeinander folgenden Triggerereignisse und die zugehörigen aufeinanderfolgenden Zeitbereiche der Akquisition so nahe beieinander, dass die dabei entstehende Lücke zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Zeitbereichen der Akquisition zu eng ist, um eine Signalnachverarbeitung während dieser Lücke durchzuführen, ist ein erfindungsgemäße Parallelisierung der Akquisition und der Signalnachverarbeitung erforderlich.
Aus 2B geht der Grenzfall einer lückenlosen Akquisition hervor, bei dem die beiden zugehörigen Triggerereignisse einen Abstand in der Größe des Zeitintervalls einer Akquisition aufweisen.
In einem Sonderfall können sich, wie in 2C dargestellt ist, die einzelnen aufeinanderfolgenden Zeitbereiche der Akquisition sogar überlappen, wenn der Triggerzeitpunkt für die in 2C dargestellte zweite Akquisition direkt im Anschluss an den Zeitbereich für die erste Akquisition stattfindet. In einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Überlappung von Zeitbereichen der Akquisition wird in diesem Sonderfall, wie in den 3C und 3D dargestellt ist, die Signalnachverarbeitung in Verfahrensschritt S40 hinsichtlich ihrer numerischen Komplexität, wie folgt, reduzieren:
Wie aus 3C hervorgeht, die den Sonderfall von zwei sich überlappenden Zeitbereichen AQ_i und AQ_i+1 für die Akquisition darstellt, weisen die jeweils zugehörigen Zeitbereiche P_i und P_i+1 für die Signalnachverarbeitung jeweils eine identische Phase – Phase II – auf. Somit ist es in Verfahrensschritt S40 möglich, für die Ermittlung des Ergebnisses der Signalnachverarbeitung im jeweils nachfolgenden Zeitbereich P_i+1 das Ergebnis der Signalnachverarbeitung im jeweils vorausgehenden Zeitbereich P_i zu verwenden und die Abtastwerte des jeweils nachfolgenden Zeitbereichs P_i+1, die noch nicht in Phase I enthalten sind, – Phase III – in das Ergebnis der Signalnachverarbeitung des jeweils vorausgehenden Zeitbereich P_i einzuarbeiten und die Abtastwerte des jeweils vorausgehenden Zeitbereiches P_i, die noch nicht im jeweils nachfolgenden Zeitbereich P_i+1 enthalten sind – Phase I – aus dem Ergebnis der Signalnachverarbeitung im jeweils vorausgehenden Zeitbereich P_i zu eliminieren.
Auf diese Weise kann sich der numerische Aufwand zur Ermittlung des Ergebnisses der Signalnachverarbeitung im jeweils nachfolgenden Zeitbereich P_i+1 gegenüber einer vollständig neuen Ermittlung des Ergebnisses der Signalnachverarbeitung im jeweils nachfolgenden Zeitbereich P_i+1 je nach Abstand zwischen den jeweils aufeinanderfolgenden Triggerzeitpunkten deutlich reduzieren.
Im Fall eines Triggerzeitpunktes, der im Bereich des Nachtrigger-Zeitbereiches des vorherigen Triggerzeitpunktes unmittelbar nach dem vorherigen Triggerzeitpunkt positioniert ist, wie aus 3D hervorgeht, ist die dabei erzielbare Reduktion in der numerischen Komplexität gegenüber dem Fall eines Triggerzeitpunktes, der nach dem vorherigen Zeitbereich für die Akquisition positioniert ist, wie aus 3C hervorgeht, deutlich höher.
In einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Überlappung von Zeitbereichen der Akquisition wird der in 2C dargestellte Sonderfall einer Überlappung von jeweils aufeinander folgenden Zeitbereichen der Akquisition dadurch gelöst, dass die zu den Akquisitionen in jeweils aufeinander folgenden Zeitbereichen gehörigen Signalnachverarbeitungen jeweils getrennt voneinander durchgeführt werden. Um das aufgrund der zeitlichen Überlappung der Akquisition temporär erhöhten Verarbeitungsvermögen in der zugehörigen Signalnachverarbeitung zu bedienen, werden zusätzliche Verarbeitungskapazitäten für die Signalverarbeitung zur Verfügung gestellt.
Im Folgenden wird die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung von mindestens einem Signal mit einem digitalen Oszilloskop anhand des Flussdiagrammes in 5B im Detail erläutert.
Die ersten drei Verfahrensschritte S100, S110 und S120 des Analog-Digital-Wandelns des mindestens einen zu messenden Signals, des Detektierens eines vorab definierten Triggerereignisses in einem zu messenden Signal oder in einer Kombination von mehreren zu messenden Signalen und des Akquirierens und des Zwischenspeicherns von Abtastwerten jedes zu messenden Signals entsprechen den ersten beiden Verfahrensschritten S10, S20 und S30 der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden deshalb an dieser Stelle nicht mehr wiederholt beschrieben.
Im darauffolgenden Verfahrensschritt S130 wird ermittelt, ob eine bestimmte, vorab festgelegte Anzahl von jeweils aufeinanderfolgenden Triggerereignissen bereits eingetreten ist und somit die Abtastwerte von mindestens einem zu messenden Signal in einer identischen Anzahl von jeweils aufeinanderfolgenden Zeitbereichen für die Akquisition bereits akquiriert wurden. Ist dies nicht der Fall, so wird Verfahrensschritt S110 wieder aufgenommen und gewartet, bis ein neues Triggerereignis identifiziert wird.
Mit diesem identifizierten Triggerereignis werden im darauffolgenden Verfahrensschritt S120 die in den zugehörigen Zeitbereich des detektierten Triggerereignisses fallenden Abtastwerte der einzelnen zu messenden Signale akquiriert.
Die Detektion eines Triggerereignisses und die Akquisition von Abtastwerten der einzelnen zu messenden Signale, die in den zum detektierten Triggerereignis gehörigen Zeitbereich der Akquisition fallen, wird solange wiederholt, bis die vorab festgelegte Anzahl von detektierten Triggerereignissen erreicht ist und die in den zugehörigen Zeitbereichen jeweils fallenden Abtastwerte der einzelnen zu messenden Signale akquiriert sind.
Parallel zu den einzelnen Akquisitionen der in jeweils aufeinanderfolgende Akquisitions-Zeitbereiche fallenden Abtastwerte der einzelnen zu messenden Signale werden im Verfahrensschritt S140 die in jeweils mehreren aufeinanderfolgenden Akquisitions-Zeitbereichen vor der aktuellen Sequenz von jeweils mehreren aufeinanderfolgenden Akquisitionen akquirierten Abtastwerte der einzelnen zu messenden Signale aus dem jeweils anderen Speicherbereich 5 ₂ des Speichers 6 ausgelesen und in der Signalnachverarbeitungs-Einheit 8 nachverarbeitet. Die Ergebnisse der Signalnachverarbeitung werden im darauffolgenden Verfahrensschritt S150 auf einem der Signalnachverarbeitung-Einheit 8 nachgeschalteten Displays dargestellt.
Ist die Akquisition von Abtastwerten von jeweils zu messenden Signalen nach einer bestimmten Anzahl von Akquisitions-Zeitbereichen gemäß der Abfrage in Verfahrensschritt S130 abgeschlossen und damit auch die dazu parallel verlaufende Signalnachverarbeitung von Abtastwerten der einzelnen zu messenden Signale in mehreren jeweils aufeinanderfolgenden Zeitbereichen der Akquisition abgeschlossen, die der aktuellen Sequenz von mehreren jeweils aufeinanderfolgenden Zeitbereichen der Akquisition vorausgehen, so wird im darauffolgenden Verfahrensschritt S160 ermittelt, ob die Messung und Darstellung der einzelnen zu messenden Signale auf dem digitalen Oszilloskop abgeschlossen ist.
Ist dies der Fall, so ist das erfindungsgemäße Verfahren abgeschlossen. Im anderen Fall werden im darauffolgenden Verfahrensschritt S170 die beiden Speicherbereiche 5 ₁ und 5 ₂ des Speichers 6 über die Schalt-Einheit 7 mit der jeweils anderen Funktionseinheit verbunden, d.h. die Akquisition-Einheit 4 wird mit dem Speicherbereich 5 ₂ und die Signalnachverarbeitung-Einheit 8 wird mit dem Speicherbereich 5 ₁ des Speichers 6 verbunden.
Daraufhin wird Verfahrensschritt S110 wieder aufgenommen und gewartet, bis ein neues Triggerereignis zur Akquisition von Abtastwerten der einzelnen zu messenden Signale in einem neuen Zeitbereich der Akquisition detektiert wird.
Aus dem Zeitdiagramm der 3B für die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen die einzelnen Zeitbereiche für die Akquisition AQ_i, AQ_i+1, AQ_i+2, AQ_i+3,AQ_i+4, AQ_i+5, AQi₊₆ und AQ_i+7 hervor. Über jeweils zwei sequenziell aufeinanderfolgende Zeitbereiche für die Akquisition AQ_i und AQ_i+1 bzw. AQ_i+2 und AQi₊₃ bzw. AQ_i+4 und AQ_i+5, bzw. AQi₊₆ und AQ_i+7 erstrecken sich parallel jeweils die parallel zueinander liegenden Zeitbereiche für die Signalnachverarbeitung P_i-2 und P_i-1 bzw. P_i und P_i+1 bzw. P_i+2 und P_i+3 bzw. Pi₊₄ und P_i+5.
In 4B sind für die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die einzelnen Zeitbereiche für die Akquisition von Abtastwerten von zwei zu messenden Signalen in jeweils einem Akquisitionskanal der Akquisition-Einheit 4 und die über jeweils zwei aufeinanderfolgende Zeitbereiche für die Akquisition sich erstreckenden Zeitbereiche für die Signalnachverarbeitung der beiden zu messenden Signale in jeweils vier parallelen Nachbarverarbeitungskanälen der Signalnachverarbeitung-Einheit 8 dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Signalnachverarbeitung von Abtastwerten der beiden zu messenden Signale beispielhaft in 4B in jeweils zwei aufeinander folgenden Zeitbereichen der Akquisition in den vier Signalnachverarbeitungskanälen jeweils parallel durchgeführt wird und sich jeweils über zwei Zeitbereiche der Akquisition erstreckt. Hierbei wird die Signalnachverarbeitung der akquirierten Abtastwerte der beiden zu messenden Signale in einem Zeitbereich der Signalnachverarbeitung durchgeführt, der sich unmittelbar an den Zeitbereich der Akquisition der zugehörigen akquirierten Abtastwerte der beiden zu messenden Signale anschließt.
In der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Umschaltung zwischen dem Beschreiben und dem Auslesen der jeweiligen Speicherbereiche 5 ₁ und 5 ₂ des Speichers 6 somit für die Abtastwerte jedes Zeitbereichs der Akquisition separat.
Die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung von mindestens einem Signal mit einem digitalen Oszilloskop entspricht mit Ausnahme des Verfahrensschritt S40 dem Flussdiagramm der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung von mindestens einem Signal mit einem digitalen Oszilloskop in 5A.
Während in der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die aus dem Speicherbereich 5 ₂ des Speichers 6 ausgelesenen und im jeweils vorherigen Zeitbereich akquirierten Abtastwerte jedes einzelnen zu messenden Signals gemäß 4A parallel in jeweils einem unterschiedlich Signalnachverarbeitungskanal in einem identischen Zeitbereich der Signalnachverarbeitung, der parallel zu einem nachfolgenden Zeitbereich der Akquisition verläuft, nachverarbeitet werden, werden in der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die aus dem Speicherbereich 5 ₂ des Speichers 6 ausgelesenen und im jeweils vorherigen Zeitbereich akquirierten Abtastwerte jedes einzelnen zu messenden Signals gemäß 4C in einem einzigen Signalnachverarbeitungskanal jeweils sequenziell in einem unterschiedlichen Zeitbereich der Signalnachverarbeitung nachverarbeitet, die in Summe parallel zu einem nachfolgenden Zeitbereich der Akquisition verlaufen.
In 4D ist für den Fall von überlappenden Zeitbereichen der Akquisition der der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechende Fall eines gegenüber dem Verarbeitungsbedarf der Akquisition reduzierten Verarbeitungsbedarfs der Signalnachverarbeitung dargestellt. Zu erkennen ist, dass die jeweiligen Zeitbereiche der Signalnachverarbeitung der beiden zu messenden Signale jeweils parallel zum jeweilig nachfolgenden Zeitbereich der Akquisition des ersten zu messenden Signals erfolgt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen und Variantenbeschränkt. Die Erfindung beinhaltet auch Akquisitions-Einheiten mit einer anderen Anzahl von Akquisitionskanälen und Signalnachverarbeitungs-Einheiten mit einer anderen Anzahl von Signalnachverarbeitungs-Einheiten gegenüber den in den 4A bis 4E dargestellten Ausführungsformen und Varianten. Von der Erfindung sind insbesondere die Kombinationen aller in den einzelnen Patentansprüchen jeweils beanspruchten Merkmale, aller in der Beschreibung jeweils offenbarten Merkmale und aller in den einzelnen Figuren der Zeichnung dargestellten Merkmale mit abgedeckt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2003/0208328 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Messung von mindestens einem Signal mit einem digitalen Oszilloskop mit folgenden Verfahrensschritten: Akquirieren von Abtastwerten des mindestens einen Signals in einzelnen Zeitbereichen, die jeweils in Relation zu einem Triggerzeitpunkt eines Triggerereignisses definiert sind, das jeweils vom digitalen Oszilloskop (1) in dem mindestens einem Signal detektiert wird, und Nachverarbeiten der in den einzelnen Zeitbereichen jeweils akquirierten Abtastwerte des mindestens einen Signals, dadurch gekennzeichnet, dass das Akquirieren und das Nachverarbeiten parallel durchgeführt werden.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während eines Zeitausschnittes des Akquirierens der Abtastwerte von mindestens einem Signal in einem jeweiligen Zeitbereich das Nachverarbeiten der im jeweils vorherigen Zeitbereich akquirierten Abtastwerte des mindestens einen Signals parallel durchgeführt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während eines Zeitausschnitts des aktuellen Akquirierens von Abtastwerten des mindestens einen Signals in jeweils mehreren aufeinanderfolgenden Zeitbereichen das parallele Nachverarbeiten der Abtastwerte des mindestens einen Signals durchgeführt wird, deren Akquisition in jeweils aufeinanderfolgenden Zeitbereichen vor der Sequenz von jeweils aufeinanderfolgenden Zeitbereichen des aktuellen Akquirierens erfolgte.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachverarbeiten der Abtastwerte des mindestens einen zu messenden Signals jeweils in einem zugeordneten Zeitbereich des Nachverarbeitens erfolgt, die sequentiell aufeinanderfolgen und in Summe parallel während eines einzigen Zeitbereichs des Akquirierens durchgeführt werden, im dem nachfolgende Abtastwerte des mindestens einen zu messenden Signals akquiriert werden.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes zu messende Signal jeweils ein Akquisitionskanal und jeweils ein Signalnachverarbeitungskanal vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes zu messende Signal jeweils ein Akquisitionskanal und mehrere parallele Signalnachverarbeitungskanäle vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere zu messende Signale jeweils ein Akquisitionskanal und zusammen ein Signalnachverarbeitungskanal vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Zeitbereich jeweils das Zwischenspeichern der akquirierten Abtastwerte des mindestens einen Signals und das Auslesen der nachzuverarbeitenden Abtastwerte des mindestens einen Signals in jeweils zwei verschiedenen Speicherbereichen (5 ₁, 5 ₂) eines im digitalen Oszilloskop (1) integrierten Speichers (6) erfolgt.
Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Phase des Akquirierens bzw. einer Phase des Nachverarbeitens der Speicherbereich (5 ₁; 5 ₂) zum Zwischenspeichern in den Speicherbereich (5 ₁; 5 ₂) zum Auslesen und der Speicherbereich (5 ₂; 5 ₁) zum Auslesen in den Speicherbereich (5 ₂; 5 ₁) zum Auslesen umgeschaltet werden.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitbereiche der Akquisition jeweils direkt aneinandergrenzen.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitbereiche der Akquisition sich überlappen.
Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall von sich überlappenden Zeitbereichen der Akquisition für das Nachverarbeiten der Abtastwerte in den sich überlappenden Zeitbereichen der Akquisition in dem Ergebnis des Nachverarbeitens des jeweils vorausgehenden Zeitbereiches der Akquisition die zusätzlichen Abtastwerte des jeweiligen Zeitbereiches der Akquisition zusätzlich berücksichtigt werden und die von den Abtastwerten des jeweiligen Zeitbereiches der Akquisition verschiedenen Abtastwerte des jeweils vorausgehenden Zeitbereiches der Akquisition aus dem Ergebnis des Nachverarbeitens des jeweils vorausgehenden Zeitbereiches der Akquisition eliminiert werden.
Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall von sich überlappenden Zeitbereichen der Akquisition für das Nachverarbeiten der Abtastwerte in den sich überlappenden Zeitbereichen zusätzliche Verarbeitungskapazität zur Verfügung gestellt wird.
Digitales Oszilloskop mit einer Akquisitions-Einheit (4) und einer nachgeschalteten Signalnachverarbeitungs-Einheit (8), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Zeitausschnitt des Betriebs der Akquisitions-Einheit (4) ein paralleler Betrieb mit der Signalnachverarbeitungs-Einheit (8) erfolgt.
Digitales Oszilloskop nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Akquisitions-Einheit (4) und der Signalnachverarbeitungs-Einheit (8) ein Speicher (6) mit zwei Speicherbereichen (5 ₁, 5 ₂) geschaltet ist.
Digitales Oszilloskop nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass abwechselnd der jeweils eine Speicherbereich (5 ₁, 5 ₂) mit der Akquisitions-Einheit (4) und der jeweils andere Speicherbereich (5 ₂, 5 ₁) mit der Signalnachverarbeitungs-Einheit (8) verbunden ist.
Digitales Oszilloskop nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Schalt-Einheit (7) zum abwechselnden Verbinden des jeweils einen Speicherbereiches (5 ₁, 5 ₂) mit der Akquisitions-Einheit (4) und des jeweils anderen Speicherbereiches (5 ₂, 5 ₁) mit der Signalnachverarbeitungs-Einheit (8) oder des jeweils einen Speicherbereiches (5 ₁, 5 ₂) mit der Signalnachverarbeitungs-Einheit (4) und des jeweils anderen Speicherbereiches (5 ₂, 5 ₁) mit der Akquisitions-Einheit (4) vorgesehen ist.
Digitales Oszilloskop nach einem der Patentansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Akquisitions-Einheit (4) mehrere Akquisitions-Kanäle zur Akquisition von jeweils einem vom digitalen Oszilloskop (1) zu messenden Signal und die Signalnachverarbeitungs-Einheit (8) mehrere Signalnachverarbeitungs-Kanäle aufweist.
Digitales Oszilloskop nach Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Signalnachverarbeitungs-Kanal so ausgebildet ist, dass in diesem jeweils das Nachverarbeiten eines vom digitalen Oszilloskop (1) zu messenden Signals erfolgt.
Digitales Oszilloskop nach Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Signalnachverarbeitungs-Kanäle so angeordnet sind, dass das Nachverarbeiten eines vom digitalen Oszilloskop (1) zu messenden Signals über die mehreren Signalnachverarbeitungs-Kanäle parallel verteilt erfolgt.
Digitales Oszilloskop nach Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Signalnachverarbeitungs-Kanal so ausgebildet ist, dass in diesem das Nachverarbeiten von mehreren vom digitalen Oszilloskop (1) zu messenden Signalen erfolgt.
Digitales Oszilloskop nach einem der Patentansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Signalnachverarbeitungs-Kanal so ausgebildet ist, dass die Nachverarbeitung von jedem vom digitalen Oszilloskop (1) zu messenden Signal schritthaltend zur Akquisition von jedem vom digitalen Oszilloskop (1) zu messenden Signal erfolgt.
Digitales Oszilloskop nach einem der Patentansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Akquisitions-Kanal so ausgebildet ist, dass eine überlappende Akquisition von mehreren vom digitalen Oszilloskop (1) zu messenden Signalen erfolgt.