DE19653425C2 - Digitaloszilloskop mit einer Schwenk- und einer Zoomfunktion, die aus durch einen Triggerversatz indexierten, zeitlich gestempelten Datensätzen erzeugt werden - Google Patents

Description

Unter den Vorteilen, die von Digitaloszilloskopen geboten werden, sei die Fähigkeit genannt, die gleichen erfaßten Daten auf unterschiedliche Arten und Weisen anzuzeigen. Die Fähigkeit dazu entsteht daraus, daß mehr erfaßte Daten vor­ handen sind, als zu einem Zeitpunkt auf dem Bildschirm an­ gezeigt werden können. Abhängig von bestimmten Begrenzungen, die mit der Abtastrate, der Speichergröße und der ausgewähl­ ten Zeitbasis für die angezeigte Signalformabbildung in Verbindung stehen, besteht der Wunsch, in der Lage zu sein, daß das Oszilloskop die angezeigte Signalformabbildung neu aufbaut, um ein Hinein- oder Heraus-Zoomen (Veränderungen der Zeitbasis) oder ein Schwenken (welches Segment der Signalform bezüglich des Triggers angezeigt werden soll) zu bewirken. Hochleistungs-Digitaloszilloskope am oberen Ende der Preisskala erlauben diese Arten von Operationen, jedoch mit dem Preis, daß sie eine teuere Architektur besitzen. Sie haben sehr schnelle Abtastraten und relativ große Abtast­ wertspeicher, die als eine lange Zeitachse organisiert sind. Dieselben können als "Echtzeit"-Oszilloskope bezeichnet werden. Obwohl sie derart ausgerüstet sind, existiert oft eine bedeutsame Trägheit des Ansprechens auf die Steuerungen eines Echtzeitoszilloskops, wenn die angezeigte Signalform­ abbildung neu dargestellt wird, und zwar aufgrund der Tech­ niken, die verwendet werden, um Pixel in dem Bildspeicher für x-Achsen-Positionen in dem Rahmen zu interpolieren, die keinen entsprechenden y-Wert in einem in dem Abtastspeicher gespeicherten Datensatz aufweisen.

Eine Architektur, die in preisgünstigeren Digitaloszillosko­ pen mit mittlerer Leistung verwendet werden kann, ist eine, welche "zufälliges Äquivalentzeit-Abtasten" genannt wird.

Die Ausgabe vom Februar 1992 des Hewlett-Packard-Journals ist fast vollständig auf die Beschreibung einer frühen Form dieser Digitaloszilloskoparchitektur gewidmet (in der Form der damals neuen Oszilloskope HP 54600A und HP 54601A). Bei dem zufälligen Äquivalentzeit-Abtasten wird das zu messende Signal bei einer ziemlich niedrigen Rate für vielleicht eine beträchtliche Länge an Zeit abgetastet, oder für eine Zeit, die mindestens lang genug ist, um einen Abtastwert pro Pi­ xelposition in der x-Richtung zu erfassen bzw. abzutasten (d. h. Echtzeit). Dies erzeugt ein einziges Beispiel eines Abtastsdatensatzes. Dieser einzige Abtastdatensatz würde geeignet sein, um eine angezeigte Kurve zu bilden, wenn das Zeitintervall der angezeigten Kurve gleich dem Zeitintervall sein würde, das zum Erfassen bzw. Abtasten derselben aufge­ wendet wurde, und wenn derselbe eine ausreichende Anzahl von Abtastwerten enthalten würde. Wenn dies alle Schritte beim zufälligen Äquivalentzeit-Abtasten sein würden, dann würde es nicht mehr sein als ein Echtzeitabtasten mit niedriger Leistung. Stattdessen werden Schritte unternommen, um es automatisch zu erreichen, daß das Segment der Signalform, das auf dem Bildschirm erscheinen soll, lediglich ein Anteil des Abtastdatensatzes ist. Es ist offensichtlich, daß die Punkte in diesem Anteil zu weit entfernt sind, um eine zufriedenstellende Anzeige zu erzeugen. Aufgrund der sich wiederholenden Natur der Signalform ist es jedoch möglich, viele aufeinanderfolgende Abtastdatensätze zu erfassen. Das Verhalten der Architektur wird ziemlich akzeptabel, wenn Schritte unternommen werden, um den speziellen Versatz der Zeitachse jedes Abtastdatensatzes bezüglich seines zugeord­ neten Triggerereignisses zu notieren, und um eine relative Zufälligkeit (wie zwischen Abtastdatensätzen) des Starts der Zeitachse sicherzustellen, um sowohl redundante Abtastwerte als auch Löcher zu vermeiden, in denen keine erfaßten Daten zur Verwendung bei der beabsichtigten Anzeige vorhanden sind. Bei dieser Anordnung wird die Anzeige durch Untersu­ chen der Daten in nicht nur einem speziellen Segment eines einzigen Datensatzes, sondern für eine vollständige Sammlung solcher Datensätze gebildet. Wenn die Sammlung von Abtastda­ tensätzen groß genug ist, dann werden fast keine Löcher vor­ handen sein. Somit ist ein Schwenken und Zoomen möglich, in­ dem einfach das Segment von Interesse in der Sammlung von Abtastdatensätzen ausgewählt wird. Das Schwenken wird er­ reicht, indem das Segment von Interesse hin und her entlang der Zeitachse der Abtastdatensätze geschoben wird, während das Zoomen die Breite des interessierenden Segmentes verän­ dert. Es wird darauf gebaut, daß viele Abtastdatensätze vorhanden sind, deren Zeitachsen ausgerichtet sind, um Lö­ cher und redundante Abtastwerte zu vermeiden. Dieses Schema weist nicht die Einzelschußbandbreite auf, wie es bei Echt­ zeitsystemen der Fall ist, dasselbe stellt jedoch einen guten Kompromiß zum Betrachten von sich wiederholenden Si­ gnalen dar.

Typischerweise tragen die betrachteten Segmente der Abtast­ datensätze ihre Daten zu einem Signalformdatensatz bei, welcher, wenn er vollendet ist, in einen Rahmenpuffer oder Bildspeicher geladen wird, der aus Video-RAMs besteht. Es ist der Inhalt des Bildspeichers, der tatsächlich auf dem Bildschirm erscheint. Nun wird der Prozeß des Betrachtens der Abtastdatensatzsegmente betrachtet, um den Signal­ formdatensatz zu bauen. Es können vielleicht einhundert Abtastdatensätze vorhanden sein, wobei lediglich 10% jedes Datensatzes das gegenwärtige Segment von Interesse darstel­ len. Es sei aus Erklärungsgründen angenommen, daß jeder Abtastdatensatz Daten für eine Zeit von 5 Mikrosekunden hält. Jeder Abtastdatensatz wird nach einem Trigger oder Auslösevorgang durchgeführt, und derselbe wird Datenwerte für zum Beispiel 1000 aufeinanderfolgende Abtastwerte, wel­ che beispielsweise 5 Nanosekunden voneinander beabstandet sind, halten. Das Triggerereignis kann beispielsweise derart angenommen werden, daß es bei exaktem Vielfachen des 5-ns- Abtasttaktes auftritt. Es kann auftreten, immer wenn es will. Dies führt zu dem oben erwähnten Triggerversatz. Um den Versatz zu charakterisieren, ist es ausreichend, das Zeitintervall zwischen dem Triggerereignis und einem nächst­ liegenden Abtasttakt (entweder immer vorher oder immer nach­ her) zu notieren. Die Periode des Abtasttaktes stellt einen definierten Maximalwert für den Triggerversatz ein. Bei ei­ nem herkömmlichen Digitaloszilloskop werden die neuesten er­ faßten Daten einfach in dem nächsten verfügbaren Abtastda­ tensatz gespeichert.

Wenn das gemessene Signal ein sich ideal wiederholendes und niemals veränderndes Signal ist, dann sind all die Daten in den Abtastdatensätzen gleich gültig, und es werden keine Anomalitäten in dem Aufbau des Signalformdatensatzes auftre­ ten. Es kann jedoch passieren, daß bestimmte Abtastdaten­ sätze "nicht mehr aktuell" sind, und zwar in dem Sinn, daß sie eine relativ lange Zeit vor dem letzten Datensatz erfaßt wurden. Es kann der Fall auftreten, daß die Daten in einem älteren Abtastdatensatz, obwohl sie nicht falsch sind, sich wesentlich von neueren Daten unterscheiden, weshalb sie unterdrückt werden sollten. Dies tritt normalerweise bei einem (nicht speichernden Röhren-) Analogoszilloskop auf­ grund des Verschwindens der Kurve auf (sie hat eine be­ grenzte und kurze Nachleuchtdauer). Es würde wünschenswert sein, wenn ein Oszilloskop mit zufälligem Äquivalentzeit-Ab­ tasten das Anzeigen von Daten vermeiden könnte, die älter sind, als es für die gerade durchgeführte Messung geeignet ist.

Es kann ferner bei einem herkömmlichen Digitaloszilloskop auftreten, daß keine zufällige Verteilung der Triggerver­ satzwerte, die in dem Abtastwertspeicher dargestellt sind, vorhanden ist. Obwohl diese Situation nicht vollständig ver­ mieden werden kann, kann eine einfache sequentielle Speiche­ rung von Abtastdatensätzen in der Reihenfolge, in der sie auftreten, das Problem verschlimmern, indem der Abtastwerts­ peicher während einer Ansammlung von zu vielen Abtastdaten­ sätzen mit ähnlichen Triggerversatzwerten aufgebraucht wird. Es würde wünschenswert sein, wenn ein Digitaloszilloskop mit zufälligem Äquivalentzeit-Abtasten auf eine Art und Weise arbeiten würde, die das Halten einer Sammlung von Abtastda­ tensätzen mit einer zufälligen Verteilung von Triggerver­ satzwerten maximieren würde.

Das U. S. Patent Nr. 4,694,244 offenbart eine Vorrichtung zum wiederholten Abtasten einer zeitvarianten Signalform durch Abtasten der Amplitude der zeitvarianten Signalform zu einem Zeitpunkt, der durch den Abtasttakt erzeugt wird, um eine Sequenz von digitalen Amplitudenwerten zu erzeugen. Der Zeitpunkt wird bezüglich des Abtasttakts pseudo-zufällig variiert, um durchgehende Daten ohne leere Zwischenräume zu erhalten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur oszillographischen Darstellung einer zeitvari­ anten Signalform zu schaffen, das die Anzeige von nicht mehr geeigneten älteren Daten vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 ge­ löst.

Eine Lösung für das Problem des Anzeigens von nicht mehr ge­ eigneten alten Daten bei einem Oszilloskop mit zufälligem Äquivalentzeit-Abtasten besteht darin, jeden der Abtastda­ tensätze zeitlich zu stempeln. Dann können die Datensätze, die älter als ein ausgewählter und variabler Betrag sind, weggeworfen werden, statt daß sie verwendet werden, um Daten zu dem Signalformdatensatz beizutragen. Dies hat den Effekt, daß es vermieden wird, daß alte Daten in eine neue Messung eindringen. Das Zeitabstempeln erlaubt ferner einen zusätz­ lichen Vorteil. Wenn der Signalformdatensatz neu aufgebaut wird, um zu schwenken oder zu zoomen, während bereits erfaßte Daten verwendet werden, ist es möglich, sicherzu­ stellen, daß die neuesten Signalformdatensätze in diesen Neuaufbau aufgenommen werden. Dies hat den Effekt, daß sichergestellt wird, daß neue Daten angezeigt werden. Der Zeitstempel kann ein binärer Zählwert eines verstrichenen Zeitintervalls in Einheiten des Abtasttaktes sein, seit ein bestimmtes Hauptereignis, wie z. B. das letzte Mal LÖSCHEN oder RÜCKSETZEN, ausgelöst wurde. Durch Zuordnen einer groß­ zügigen Anzahl von Bits zu dem Zählwert, wie z. B. 40, be­ steht keine Sorge, daß der Zählwert in einer geringeren als einer vernünftigen Zeitdauer, welche in Stunden meßbar ist, überlaufen wird.

Um die zufällige Verteilung der Triggerversätze, die in dem Abtastwertspeicher dargestellt sind, zu maximieren, basiert die Regel zum Entscheiden, welcher der Abtastdatensätze (es seien beispielsweise 100 vorhanden) die neuesten Daten empfängt, auf dem Triggerversatz. Der erste der 100 Abtast­ datensätze erhält Abtastwerte, deren Triggerversätze min­ destens 0 jedoch kleiner als 1% einer Abtastperiode sind, während der zweite der 100 Abtastdatensätze Abtastwerte enthält, deren Triggerversätze mindestens 1% sind, jedoch kleiner als 2%, usw. Nach einer geeignet langen Zeitdauer sind die Chancen hoch, daß alle Abtastdatensätze Daten enthalten, derart, daß alle Bereiche in einem Bruchteil der Periode des Abtasttakts dargestellt sind. Eine nützliche Kurve kann jedoch auch angezeigt werden, selbst wenn nur einige der Abtastdatensätze Daten enthalten.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend bezug­ nehmend auf die einzige Figur beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm des Datenerfas­ sungs- und des Anzeigevorbereitungsabschnitts eines Digitaloszilloskops mit zufälligem Äquivalentzeit- Abtasten, das gemäß den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist.

In Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Datener­ fassungs- und des Anzeigevorbereitungsabschnitts eines Digitaloszilloskops mit zufälligem Äquivalentzeit-Abtasten gezeigt. Das Blockdiagramm 1 stellt den Fluß von Daten von einem Analogsignaleingang 2 zu seiner Anzeige auf einer Kathodenstrahlröhre (CRT; CRT = Cathode Ray Tube) 25 dar. Das Blockdiagramm bezieht sich weder auf Mehrkanaleingänge oder verschiedene Regeln zum Zuweisen von Speicher in ver­ schiedenen Beträgen der Datensatzlänge als Funktion der An­ zahl von Datensätzen (basierend auf Steuereinstellungen, wie z. B. der Zeitbasis), noch auf die verschiedenen Anmerkungen und gemessenen Werte, die in Felder neben der Kurve ge­ schrieben werden können. Statt dessen betrifft dasselbe eine Architektur für eine Abtastwertspeicherausnützung, die es erlaubt, daß erfaßte Daten beinahe mit maximaler Zeitbasis angezeigt werden, und daß die Kurve der Daten zum Schwenken nach links und rechts und zum Hinein- bzw. Herauszoomen neu aufgebaut wird, und zwar vollständig basierend auf vorher erfaßten Daten, die gegenwärtig in dem Abtastwertspeicher sind. Für Fachleute ist es vollständig offensichtlich, wie die Techniken, die hierin in einer vereinfachten Einzelkur­ venumgebung gezeigt sind, auf die üblicherweise komplizier­ teren Umgebungen mit mehreren Kurven mit Meßanmerkungen, welche auf der Anzeige enthalten sind, angewendet werden können.

Zu Beginn sei angemerkt, daß ein analoges Eingangssignal 2 an einen A/D-Wandler 3 (A/D = Analog/Digital) und an eine Triggerschaltung 7 angelegt wird. Das an den Analogsignal­ eingang angelegte Signal ist irgendeine zeitvariante Span­ nung, die von dem Oszilloskop gemessen werden soll, wobei dieselbe entweder "analog" oder "digital" sein kann, soweit ihre Funktion in ihrer natürlichen Umgebung betroffen ist. Bezüglich des Oszilloskops ist dieses Signal lediglich eine (angenommenerweise sich wiederholende) zeitvariante Span­ nung, deren Signalform gemessen und angezeigt werden soll.

Der A/D-Wandler 3 spricht auf ein Abtasttaktsignal an, das durch eine Abtasttaktschaltung 4 erzeugt wird. Es sei zwecks der Erklärung angenommen, daß der Abtasttakt bei 5 ns pro Periode fest ist. Jedesmal, wenn eine spezielle Flanke in dem Abtasttaktsignal auftritt, wandelt der A/D-Wandler 3 den Augenblickswert des angelegten analogen Eingangssignals in einen 8-Bit-Wert um (welcher ein Gray-codierter oder einfach ein binärer Wert sein kann). Dieser Wert wird dann in der nächsten Position eines zirkulären Eingangspuffers 6 gespei­ chert, der groß genug ist, um eintausend 8-Bit-Abtastwerte zu speichern. Dies bildet die Basis für das, was schließlich ein Eingangsdatensatz werden soll. Das angelegte analoge Eingangssignal wird ebenfalls zu einer Triggerschaltung 7 gekoppelt, deren Funktion darin besteht, die angezeigte Kur­ ve mit einem bestimmten ausgewählten Ereignis zu "synchroni­ sieren", wie z. B. mit dem Überschreiten einer Schwelle auf eine gegebene Art und Weise durch das Eingangssignal. Das Ausgangssignal der Triggerschaltung 7 wird an eine Zeitin­ tervallmeßschaltung 8 und an eine Triggerpositions-Logik­ schaltung 9 angelegt. Die Zeitintervallmeßschaltung 8 er­ zeugt das, was früher als der Triggerversatz bezeichnet wurde, wobei der Triggerversatz ein bestimmter Bruchteil der Abtasttaktperiode ist. Der Betrag der Zeit wird in einer Position 11 in dem Eingangsdatensatz (6) gespeichert. Die Triggerpositionslogik kann man sich als eine Vorrichtung vorstellen, die die horizontale Durchquerung des 8-Bit-Si­ gnals 5 von dem A/D-Wandler 3 steuert, während aufeinander­ folgende Abtastwerte gespeichert werden. Ein Trigger wird auftreten, während die horizontale Durchquerung bei einer bestimmten Adresse oder Position in dem zirkulären Puffer 6 ist. Es ist nicht möglich, von vorneherein zu wissen, wo das sein wird. Es ist ausreichend, diese Position zu notieren, wenn der Trigger auftritt. Es ist ein Identifizierer dieser Position (entsprechend dem Triggerereignis), der von der Triggerpositions-Logikschaltung 9 verfügbar ist, und an der Position 12 in dem Eingangsdatensatz gespeichert. Abhängig davon, wo angenommen wird, daß das Triggerereignis bezüglich der angezeigten Kurve ist (vorher, nachher oder irgendwo in der Mitte) kann das Laden von Abtastwerten in den zirkulären Puffer 6 sofort angehalten werden, oder es kann die Fort­ setzung für eine ausgewählte Anzahl von Abtastwerten erlaubt werden. Dies ist ebenfalls der Zweck der Triggerpositions- Logikschaltung 9.

Eine weitere Sache passiert, wenn der Trigger auftritt. Das Ausgangssignal der Triggerschaltung 7 bewirkt, daß ein Zeit­ stempelzähler 10 in einer Position 13 des Eingangsdaten­ satzes 6 einen Zählwert der Anzahl von Abtasttaktzyklen speichert. Dies erlaubt ein späteres Ordnen der Abtastdaten­ sätze 14 (wobei jeder derselben üblicherweise zu einem Zeit­ punkt ein Eingangsdatensatz 6 gewesen ist). Der Zählwert in dem Zeitstempelzähler wird auf Null zurückgesetzt, wenn ein bestimmtes Ereignis, das "Überlauf herbeiführen" entspricht, ausgeführt wird. Ein Beispiel dafür ist das Drücken einer Löschen-Taste, die den Bildspeicher leert und bewirkt, daß das gesamte Datenerfassungs- bzw. Abtastverfahren neu be­ ginnt. Der Zeitstempelzähler selbst weist eine ausreichende Anzahl von Bits auf, damit er nicht unzweckmäßigerweise in der Mitte einer Messung überlaufen wird (z. B. 40 Bit bei 5 ns pro Zählwert entsprechen etwa 91 Minuten oder 1,5 Stunden zwischen Überläufen).

Sobald der Eingangsdatensatz vollendet ist, wird er als ein Abtastdatensatz 14 gespeichert. Bei dem veranschaulichenden Beispiel von Fig. 1 wird angenommen, daß 100 Abtastdaten­ sätze (14a, 14b, 14c, ...) vorhanden sind, wobei jeder groß genug ist, um eintausend 8-Bit-Abtastwerte (16 in 14a) plus ihre zugeordneten Triggerpositionen, den zugeordneten Trig­ gerversatz und den Zeitstempel (z. B. 18, 17 bzw. 19 in 14a) zu speichern. Die Linie 15 stellt einen 8-Bit-Datenweg von dem zirkulären Puffer 6 zu dem geeigneten Abtastdatensatz dar. Einen Abtastabschnitt 16 kann man sich vorstellen, als daß er 8 Bit tief ist, wie es auch der entsprechende Ab­ schnitt des zirkulären Eingangspuffers 6 ist. Die Abschnitte 11, 12 und 13 sowie 17, 18 und 19 sind selbstverständlich so groß oder klein, wie es für den Bereich von Werten erfor­ derlich ist, in dem die jeweiligen Inhalte liegen können. Welcher der verschiedenen Abtastdatensätze 14 der tat­ sächliche Bestimmungsort des Eingangsdatensatzes in dem zirkulären Puffer 6 ist, wird durch den Triggerversatzwert bestimmt, der dem Eingangsdatensatz zugeordnet ist. Dieses Merkmal wird als "Indexieren" bezeichnet. Jedem der Ab­ tastdatensätze 14 ist die Aufgabe des Darstellens eines bestimmten Bereichs von möglichen Werten des Triggerver­ satzes zugewiesen. Beim hiesigen Beispiel existieren 100 Abtastdatensätze, weshalb jeder Datensatz einem anderen 1-%-Bereich des möglichen Wertes entspricht, welcher, wie es noch einmal in Erinnerung gerufen wird, die Periode des Abtasttaktes (5 ns) ist. Während das Oszilloskop in einem Modus arbeitet, in dem die Kurve automatisch verändert wird, sobald neue Daten abgetastet werden, ist das oben beschrie­ bene Verfahren durchgehend wirksam. Schließlich wird jeder Abtastdatensatz nützliche Daten enthalten.

Die Kurve auf der CRT 25 wird durch eine Rasterabtast-Wob­ belvorrichtung 24 erzeugt, die Daten von einem Bit-Abbil­ dungs-Bildspeicher 23 annimmt. Soweit es die Signalformkurve betrifft, entspricht der Inhalt des Bit-Abbildungs-Bildspei­ chers 23 genau der auf der CRT 25 anzuzeigenden Abbildung. Der Bildspeicher kann weitere Abbildungsinformationen, wie z. B. Softtasten, Etiketten, Betreiber-bestimmte Steuerein­ stellungen, Cursor und Meßwerte, enthalten. Die Kurvendaten des Bildspeichers 23 werden von einer anderen Puffervor­ richtung, welche ein Signalformdatensatz 22 genannt wird, genommen.

Der Signalformdatensatz stellt eine Kurve dar, die bei­ spielsweise achtmal dichter ist, als das, was auf dem Bildschirm der CRT 25 zu sehen ist. Das heißt, daß der Signalformdatensatz 224000 Byte aufweist, welche 500 Pixelspalten auf der Signalformkurve entsprechen. Diese Spalten seien als 000-499 bezeichnet, während die Bytepo­ sitionen als 0000-3999 bezeichnet werden sollen. Dann ent­ sprechen die ersten 8 Byte 0000-0007 alle der Spalte 000, während die nächsten 8 Bytepositionen 0008-0013 alle der Spalte 001 entsprechen, usw. Jedes der 4000 Byte ist ein 8-Bit-Byte und hält somit einen vertikalen (y-Richtung) Wert für die Pixelspalte (x-Wert), der dasselbe zugeordnet ist. Dies bedeutet, daß eine gegebene Pixelspalte in der Signal­ formkurve bis zu 8 unterschiedlich beleuchtete Pixel aufwei­ sen kann, wenn jedes der 8 bei einem unterschiedlichen y- Wert ist. Diese Vorrichtung von mehreren y-Werten für jeden x-Wert hilft beim genauen Darstellen von verrauschten Sig­ nalen sowie beim Erzeugen einer zufriedenstellenderen An­ zeige von vertikalen Flanken, wie sie bei Taktsignalen mit kurzen Anstiegszeiten zu finden sind. Somit kann man sich die Daten, die sich von dem Signalformdatensatz 22 zu dem Bildspeicher 23 bewegen, derart vorstellen, als daß sie eine 8-zu-1-Horizontalkompression unterlaufen, die durch eine Reduktion auf eine horizontale Auflösung von einem Achtel erzeugt wird. Dasselbe kann man sich ferner als eine Run­ dungsoperation in der x-Richtung vorstellen, während die verfügbare Auflösung in der y-Richtung beibehalten wird.

Im nachfolgenden sei auf die Region 20a in dem Abtastdaten­ satz 14a verwiesen. Dies ist der Abschnitt dieses Abtastda­ tensatzes, der den Endpunkt-Bytes 0000 und 3999 in dem Si­ gnalformdatensatz 22 entspricht. Derselbe könnte beispiels­ weise 100 Abtastwerte umfassen. Jeder der anderen Abtastda­ tensätze weist seine eigene derartige Region auf: 20b in 14b; 20c in 14c; usw. 20a, 20b und 20c sind lediglich aus Zweckmäßigkeitsgründen in einer vertikalen Ausrichtung gezeigt. Da sie in dem zirkulären Puffer 6 entstanden sind, könnten sie tatsächlich irgendwo in dem Abtastabschnitt 16 sein. Ihre tatsächlichen individuellen Positionen werden bezüglich ihrer speziellen Triggerpositionen (18) gefunden. Auf jeden Fall sei angemerkt, daß es diese Regionen 20a, 20b, 20c sind, die untersucht werden, um den Inhalt des Signalformdatensatzes 22 zu erzeugen.

An diesem Punkt sei es angemerkt, daß, selbst wenn das A/D- Abtasten des analogen Eingangssignals angehalten wird, die angezeigte Kurve innerhalb der Grenzen, die durch die Menge an Speicher und natürlich durch die Abtastrate auferlegt sind, mit entweder einer Zoomoperation oder einer Schwenk­ operation oder beiden Operationen neu aufgebaut werden kann. Die Daten sind alle in Abtastdatensätzen 14 vorhanden. Es ist nötig, die Regionen 20 unterschiedlich zu identifizieren und dann den Signalformdatensatz 22 und den Bildspeicher 23 neu zu laden. Um zu schwenken, würde beispielsweise die Breite der Regionen 20 gelassen werden, wie sie ist, wobei jedoch ihre Position in den Abtastdatensätzen früher ("links") oder später ("rechts") bezüglich der Triggerpo­ sition durchlaufen würde. Dies ist die Bedeutung der Legende SCHWENKEN und der horizontalen Pfeile neben der verschnör­ kelten Linie 21, die den Datenweg von den Abtastdatensätzen zu dem Bildspeicher darstellt. Das Zoomen betrifft anderer­ seits das Verändern der Breite der Regionen 20. Um Hineinzu­ zoomen, wird eine breite Region 29 in eine Region 28 ver­ schmälert. Dies kann durchgeführt werden, bis zu wenig Ab­ tastwerte vorhanden sind, um mit denselben zu arbeiten. Um herauszuzoomen, wird eine schmale Region 28 auf eine brei­ tere Region 29 aufgeweitet. Dies funktioniert, bis keine Abtastwerte mehr vorhanden sind, die der betrachteten Zeit­ dauer entsprechen.

Nachfolgend sei die Zeitstempeleinrichtung untersucht. Die­ selbe umfaßt einen Zeitstempelzähler 10, welcher ein 40- Bit-Binärzähler sein kann, der Zyklen der Abtasttaktschal­ tung 4 zählt. Weitere Zählschemen neben binären Zählschemen können verwendet werden, einschließlich einer Gray-Codie­ rung, während andere Zählformate neben Ganzzahlzählwerten verwendet werden können, einschließlich der tatsächlichen Darstellungen des Datums und/oder der Zeit. Der Zeitstempel­ zähler 10 wird durch ein Signal RÜCKSETZEN 27 zurückgesetzt, das von irgendeinem geeigneten Ereignis abgeleitet werden kann (nicht gezeigt), das dem vollständigen Verwerfen einer vorherigen Messung und dem Neubeginnen einer neuen Messung entspricht. Dies kann beispielsweise durch Drücken einer Taste LÖSCHEN durch den Betreiber erreicht werden. Wenn die Triggerschaltung 7 ein Triggersignal erzeugt, gibt der Zeit­ stempelzähler seinen Wert in die Position 13 des zirkulären Eingangspuffers 6. Von dort endet derselbe schließlich in einer der Positionen 19 in dem Abtastwertspeicher 14.

Das Zeitstempeln unterstützt den Neuaufbau des Signalform­ datensatzes, wenn ein Schwenken und Zoomen mit bereits er­ faßten Daten durchgeführt wird. Zuerst ist es nun möglich, sicherzustellen, daß die jüngsten Abtastdatensätze in der neuen Version des Signalformdatensatzes 22 enthalten sind. Dies vermeidet es, daß Daten "weggehen". Als nächstes ist es ebenfalls möglich, zu begrenzen, wie alt ein Abtastdatensatz sein kann, welcher noch aufgenommen werden soll. Dies ver­ meidet es, daß alte Daten "zurückkommen". Der Ausdruck "alt" ist relativ und kann entweder durch den Entwickler des Oszilloskopsystems oder als Funktion von Steuereinstellungen durch den Betreiber eingestellt werden, oder derselbe kann eine Grenze sein, die direkt durch den Betreiber auswählbar ist. Auf jeden Fall handelt es sich wahrscheinlich, jedoch nicht notwendigerweise, um einen Wert in dem Bereich von 20 bis 500 Millisekunden.

Es ist offensichtlich, daß die Merkmale des (1) Zeitstem­ pelns und (2) Indexierens der Speicherung des Eingangsdaten­ satzes 6 in den Abtastdatensätzen des Abtastwertspeichers 14 gemäß einer Abbildung von dem Triggerversatzwert 11 in eine Aufteilung der Periode des Abtasttakts 14 voneinander unab­ hängig sind. Das heißt, daß ein Digitaloszilloskop das Zeit­ stempeln von Eingangsdatensätzen verwenden kann, jedoch die­ selben nicht indexieren muß, und daß dasselbe dieselben in­ dexieren könnte, jedoch nicht die Funktion des Zeitstempelns verwendet.

Schließlich wird der oben beschriebene interne Betrieb des Oszilloskops des Blockdiagramms 1 durch eine Steuerung 26 gemäß vorher einprogrammierter Regeln durch Hochleistungs­ prozessoren und Zustandsmaschinen als Reaktion auf die Frontplatten-Steuereinstellungen gesteuert, welche entweder von dem Betreiber oder durch ein entferntes Gerät (wie z. B. einen Computer) über eine Datenkommunikation oder eine Netz­ schnittstelle eingestellt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur oszillographischen Darstellung einer zeit­ varianten Signalform mit folgenden Schritten:

• a) Abtasten (3) der Amplitude der zeitvarianten Signal­ form zu einem Zeitpunkt, der durch einen Abtasttakt (4) erzeugt wird, um eine Sequenz (5) von digitalen Amplitudenwerten zu erzeugen;
• b) Speichern der Sequenz von digitalen Amplitudenwerten in einem zirkulär adressierten Eingangsspeicher (6) mit k adressierbaren Positionen, wobei der älteste gespeicherte digitale Amplitudenwert durch den neuesten zu speichernden digitalen Amplitudenwert überschrieben wird;
• c) Erzeugen (7) eines Triggersignals aus der zeitva­ rianten Signalform beim Auftreten eines ausgewählten Signalformmerkmals in derselben;
• d) nach dem Schritt (c), Speichern der nächsten n digi­ talen Amplitudenwerte in dem Eingangsspeicher, wobei n auswählbar ist, um folgende Relation zu erfüllen: 0 ≦ n ≦ n_max;
• e) nach dem Schritt (c), Messen (8) des Zeitintervalls zwischen dem Auftreten des Triggersignals und einem zeitlich angrenzenden Abtasttaktimpuls als einen Triggerversatzwert;
• f) nach dem Schritt (c), Erzeugen (10) eines Zeitstem­ pelwerts, der anzeigt, wann der Schritt (c) entlang einer Zeitachse auftrat, wobei die Zeitachse einen Ursprung aufweist, der vor dem Start der oszillo­ graphischen Darstellung der zeitvarianten Signalform positioniert ist, und wobei sich die Zeitachse über die erwartungsgemäß maximale Zeit hinaus erstreckt, die jedes Beispiel einer oszillographischen Darstel­ lung erfordern dürfte;
• g) nach den Schritten (d), (e) und (f), Speichern des Inhalts des zirkulär adressierten Eingangsspeichers, seines zugeordneten Triggerversatzwertes und seines zugeordneten Zeitstempelwertes als einen Abtastda­ tensatz (14a, 14b, 14c) in einem Abtastwertspeicher (14), der eine Mehrzahl derartiger Abtastdatensätze enthält;
• h) Erzeugen eines Signalformdatensatzes (22) aus einer Untersuchung der gespeicherten digitalen Amplituden­ werte in dem Abtastwertspeicher; und
• i) Erzeugen einer sichtbaren Abbildung (23, 24, 25) des Signalformdatensatzes.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt (h) den Schritt des Ausschließens von Abtastdatensätzen aufweist, deren Zeitstempelwert (13) kleiner als ein ausgewählter Wert ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt (h) den Schritt des Sicherstellens umfaßt, daß Abtastdatensätze, deren Zeitstempelwert (13) größer als ein ausgewählter Wert ist, in den Signalform­ datensatz aufgenommen werden.

4. Verfahren zur oszillographischen Darstellung einer zeit­ varianten Signalform, mit folgenden Schritten:

• a) Abtasten (3) der Amplitude der zeitvarianten Signal­ form zu einem Zeitpunkt, der durch einen Abtasttakt (4) bestimmt ist, um eine Sequenz (5) von digitalen Amplitudenwerten zu erzeugen;
• b) Speichern der Sequenz von digitalen Amplitudenwerten in einem zirkulär adressierten Eingangsspeicher (6) mit k adressierbaren Positionen, wobei der älteste gespeicherte digitale Amplitudenwert durch den zu speichernden digitalen Amplitudenwert überschrieben wird;
• c) Erzeugen (7) eines Triggersignals aus der zeitva­ rianten Signalform beim Auftreten eines ausgewählten Signalformmerkmals in derselben;
• d) nach dem Schritt (c), Speichern der nächsten n di­ gitalen Amplitudenwerte in dem Eingangsspeicher, wo­ bei n auswählbar ist, um folgende Relation zu erfül­ len: 0 ≦ n ≦ n_max;
• e) nach dem Schritt (c), Messen (8) des Zeitintervalls zwischen dem Auftreten des Triggersignals und einem zeitlich benachbarten Abtasttaktimpuls als einen Triggerversatzwert;
• f) nach den Schritten (d) und (e), Speichern des In­ halts des zirkulär adressierten Eingangsspeichers in einem dem jeweils gemessenen Triggerversatzwert zu­ geordneten Datensegment des Abtastwertspeichers (14), wobei der Abtastwertspeicher m Datensegmente enthält, und jedes Datensegment (14a, 14b, 14c) einem bestimmten Zeitintervall bei der Aufteilung der Abtasttaktperiode in m gleich große und benach­ barte Zeitintervalle entspricht;
• g) Erzeugen eines Signalformdatensatzes (22) aus einer Untersuchung der gespeicherten digitalen Amplituden­ werte in dem Abtastwertspeicher; und
• h) Erzeugen einer sichtbaren Abbildung (23, 24, 25) des Signalformdatensatzes.

5. Verfahren zur oszillographischen Darstellung einer zeit­ varianten Signalform, mit folgenden Schritten:

• a) Abtasten (3) der Amplitude der zeitvarianten Signal­ form zu einem Zeitpunkt, der durch einen Abtasttakt (4) bestimmt ist, um eine Sequenz (5) von digitalen Amplitudenwerten zu erzeugen;
• b) Speichern der Sequenz von digitalen Amplitudenwerten in einem zirkulär adressierten Eingangsspeicher (6) mit k adressierbaren Positionen, wobei der älteste gespeicherte digitale Amplitudenwert durch den zu speichernden digitalen Amplitudenwert überschrieben wird;
• c) Erzeugen (7) eines Triggersignals aus der zeitva­ rianten Signalform beim Auftreten eines ausgewählten Signalformmerkmals in derselben;
• d) nach dem Schritt (c), Speichern der nächsten n di­ gitalen Amplitudenwerte in dem Eingangsspeicher, wo­ bei n auswählbar ist, um folgende Relation zu erfül­ len: 0 ≦ n ≦ n_max;
• e) nach dem Schritt (c), Messen (8) des Zeitintervalls zwischen dem Auftreten des Triggersignals und einem zeitlich benachbarten Abtasttaktimpuls als einen Triggerversatzwert;
• f) nach den Schritten (d) und (e), Speichern des In­ halts des zirkulär adressierten Eingangsspeichers in einem dem jeweils gemessenen Triggerversatzwert zu­ geordneten Datensegment des Abtastwertspeichers (14), wobei der Abtastwertspeicher m Datensegmente enthält, und jedes Datensegment (14a, 14b, 14c) einem bestimmten Zeitintervall bei der Aufteilung der Abtasttaktperiode in m gleich große und benach­ barte Zeitintervalle entspricht;
• g) nach dem Schritt (c), Erzeugen (10) eines Zeitstem­ pelwertes, der anzeigt, wann der Schritt (c) entlang einer Zeitachse auftrat, wobei die Zeitachse einen Ursprung aufweist, der vor dem Start der oszillo­ graphischen Darstellung der zeitvarianten Signalform positioniert ist, wobei sich die Zeitachse über die erwartungsgemäß maximale Zeit hinaus erstreckt, wel­ che ein Auftreten einer oszillographischen Darstel­ lung benötigen wird;
• h) nach den Schritten (d), (e) und (g), Speichern des Inhalts des zirkulär adressierten Eingangsspeichers, seines zugeordneten Triggerversatzwertes (11) und seines zugeordneten Zeitstempelwertes (13) als einen Abtastdatensatz in einem Abtastwertspeicher, der eine Mehrzahl solcher Abtastdatensätze enthält;
• i) Erzeugen eines Signalformdatensatzes (22) aus einer Untersuchung der gespeicherten digitalen Amplituden­ werte in dem Abtastwertspeicher; und
• j) Erzeugen einer sichtbaren Abbildung (23, 24, 25) des Signalformdatensatzes.