DE29714397U1 - Circuit for storing the history of an analog signal for display on a digital screen - Google Patents
Circuit for storing the history of an analog signal for display on a digital screenInfo
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Description
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Titeltitle
Schaltung für die Speicherung des Verlaufes eines Analogsignales zur Anzeige auf einem Digital-BildschirmCircuit for storing the course of an analog signal for display on a digital screen
BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft eine Schaltung für die Speicherung des Verlaufes eines Analogsignales (AS) zur Anzeige auf einem Digital-Bildschirm .The invention relates to a circuit for storing the course of an analog signal (AS) for display on a digital screen.
Nach dem bekannten Stand der Technik (Fa. Data Module Inc., U.S.A.) sind Digitalbild-Schirme zur Darstellung von Analog-Signalen bekannt.According to the known state of the art (Data Module Inc., USA), digital screens for displaying analog signals are known.
Das Analogsignal wird zunächst mit Hilfe eines Digital/Analog-Wandlers digitalisiert; die digitalisierten Werte werden in einem Pufferspeicher zwischengespeichert und dem Digital-Bildschirm zur visuellen Darstellung des Analogsignales zugeführt.The analog signal is first digitized using a digital/analog converter; the digitized values are temporarily stored in a buffer memory and fed to the digital screen for visual display of the analog signal.
Die Abtast-Taktrate orientiert sich an dem gewünschten Auflösungsvermögen des Analogsignales. Eine höhere Abtast-Taktrate garantiert eine bessere Annäherung des auf dem Bildschirm darzustellenden Signales an das Analogsignal.The sampling clock rate is based on the desired resolution of the analog signal. A higher sampling clock rate guarantees a better approximation of the signal displayed on the screen to the analog signal.
Eine höhere Taktrate stellt aber auch schaltungstechnisch höhere Anforderungen, insbesondere an die Schnelligkeit {Schaltgeschwindigkeit) des verwendeten Pufferspeichers , Schnellere Speicher sind teurer als langsamere.However, a higher clock rate also places higher demands on the circuitry, especially on the speed (switching speed) of the buffer memory used. Faster memories are more expensive than slower ones.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung für die Speicherung des Verlaufes eines Analogsignales (AS) zur Anzeige auf einem Digital-Bildschirm anzugeben, welche eine hohe Abtast-Taktrate für das Analogsignal bei einer niedrigeren Taktrate für die Speicheranordnung zuläßt.It is therefore an object of the invention to provide a circuit for storing the course of an analog signal (AS) for display on a digital screen, which allows a high sampling clock rate for the analog signal with a lower clock rate for the storage arrangement.
Diese Aufgabe der Erfindung wird in vorteilhafter Weise durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object of the invention is solved in an advantageous manner by the features specified in the characterizing part of claim 1.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous further developments of the invention are characterized in the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiei der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird
im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below.
Show it:
FiG. 1A ein Schaltbild mit zwei parallel geschalteten Speichern, von denen der eine mit einem Takt beaufschlagt wird, der von einer periodischen Rechteckspannung abgeleitet ist und von denen der andere mit einem Takt beaufschlagt wird, welcher von der invertierten periodischen Rechteckspannung beaufschlagt wird,Fig. 1A is a circuit diagram with two memories connected in parallel, one of which is supplied with a clock that is derived from a periodic square-wave voltage and the other of which is supplied with a clock that is supplied with the inverted periodic square-wave voltage,
FlG.1 B und FIG.1 C eine schematische Darstellung der periodischen Rechteckspannung (FIG. 1B) gemäß FIG.1A und der invertierten periodischen Rechteckspannung (FIG. 1C) in zeitlichem Bezug zueinander mit Kennzeichnung der Signalflanken, von denen die Taktsignale abgeleitet werden,FIG.1 B and FIG.1 C show a schematic representation of the periodic square wave voltage (FIG. 1B) according to FIG.1A and the inverted periodic square wave voltage (FIG. 1C) in temporal relation to one another with identification of the signal edges from which the clock signals are derived,
FIG. 1D und FIG. 1E eine schematische Darstellung der von der periodischen Rechteckspannung gemäß FIG. 1B abgeleiteten Taktpulse (FIG. 1 D) und der von der invertierten periodischen Rechteckspannung (FIG. 1C) abgeleiteten Taktpulse (FlG.1E) in zeitlichem Bezug zueinander,FIG. 1D and FIG. 1E show a schematic representation of the clock pulses (FIG. 1D) derived from the periodic square-wave voltage according to FIG. 1B and the clock pulses (FIG. 1E) derived from the inverted periodic square-wave voltage (FIG. 1C) in temporal relation to one another,
FIG.2 eine schematische Darstellung des Verlaufes eines Analogsignales mit Abtastzeitpunkten und Abtastwerten ,FIG.2 a schematic representation of the course of an analog signal with sampling times and sampling values,
FIG.2 zeigt eine schematische Darstellung des Verlaufes eines Anaiogsignales AS als Funktion der Zeit t mit Abtastzeitpunkten und Abtastwerten. Das Analogsignal AS wird zeitlich äquidistant zu den Zeitpunkten T11, T12, T21, T22, T31, T32 etc. abgetastet. Die digitalisierten Abtast(Ordinaten)-werte sind in Klammern gesetzt zu den entsprechenden Abtastzeitpunkten angegeben. So beträgt z.B. der Abtastwert zum Zeitpunkt T52 gleich -7. Aus Vereinfachungsgründen wird auf die Angabe der Dimension (z.B. Volt oder Ampere) für die Abtastwerte verzichtet.FIG.2 shows a schematic representation of the course of an analog signal AS as a function of time t with sampling times and sampling values. The analog signal AS is sampled equidistantly at the times T11, T12, T21, T22, T31, T32 etc. The digitized sampling (ordinate) values are given in brackets at the corresponding sampling times. For example, the sampling value at time T52 is equal to -7. For simplification reasons, the dimension (e.g. volts or amps) for the sampling values is omitted.
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FIG. 1 B zeigt eine schematische Darstellung eines periodischen Rechteckspannungsverlaufes R mit dem Zyklus C FIG. 1 C zeigt eine schematische Darstellung des invertierten Rechteckspannungsverlaufes R' mit dem Zyklus C. Durch die Invertierung sind beide Spannungsverläufe um einen halben Zyklus phasenverschoben.FIG. 1 B shows a schematic representation of a periodic square-wave voltage curve R with cycle C. FIG. 1 C shows a schematic representation of the inverted square-wave voltage curve R' with cycle C. Due to the inversion, both voltage curves are phase-shifted by half a cycle.
Vom Rechteckspannungsverlauf R werden aus der positiv ansteigenden Signalflanke zu den Zeitpunkten T11, T21, T 31, T41, etc. die Taktpulse CL {FIG.From the square wave voltage curve R, the clock pulses CL {FIG.
1 D) abgeleitet;1 D) derived;
aus dem invertierten Rechteckspannungsverlauf R' werden ebenfalls aus der positiv ansteigenden Signalflanke zu den Zeitpunkten T12, T22, T32, T42, etc. die Taktpulse CL' {FIG. 1E) abgeleitet.From the inverted square wave voltage curve R', the clock pulses CL' (FIG. 1E) are also derived from the positively rising signal edge at the times T12, T22, T32, T42, etc.
Die Zeitpunkte Tn2 (n= 1-k) liegen jeweils zwischen den Zeitpunkten Tn 1 (n = 1-k)The time points Tn2 (n= 1-k) lie between the time points Tn 1 (n = 1-k)
Mit dem Auftreten der Taktpulse erfolgt auch eine Abtastung des Analogsigsales (s. FIG. 2); die Bezeichnung der Abtastzeitpunkte in den FIG. 1 und FIG. 2 sind die gleichen.When the clock pulses occur, the analog signal is also sampled (see FIG. 2); the designation of the sampling times in FIG. 1 and FIG. 2 are the same.
Gemäß der Darstellung in FIG. 1 A wird das Analogsignal AS wird über einen Verstärker 4 (z.B. einen Verstärker mit der Typenbezeichnung LT 1364 der Fa. Linear Technology, U.S.A.) einem ersten Analog/Digitalwandler 1-1 (z.B. einen solchen mit der Typenbezeichnung AD 9059 BRS 9635 der Fa. Analog Devices Inc., U.S.A.) und einem zweiten (vorzugsweise gleichen) Analog/Digitalwandler 2-According to the illustration in FIG. 1 A, the analog signal AS is fed via an amplifier 4 (e.g. an amplifier with the type designation LT 1364 from Linear Technology, USA) to a first analog/digital converter 1-1 (e.g. one with the type designation AD 9059 BRS 9635 from Analog Devices Inc., USA) and a second (preferably the same) analog/digital converter 2-
1 zugeführt. Der erste Analog/Digital-Wandler 1-1 wird durch die Taktpulse CL, der zweite Analog-Digital-Wandler durch die Taktpulse CL' taktgesteuert..1. The first analog/digital converter 1-1 is clock-controlled by the clock pulses CL, the second analog/digital converter by the clock pulses CL'.
Die digitalisierten Abtastwerte SC (in FIG.2 ausgezogene Linie) vom ersten Analog/Digital-Wandler 1-1 werden adreßgesteuert in einem ersten adressierbaren Speicher 1 gespeichert. Die Adreßsteuerung erfolgt über den durch die Taktpulse CL getriebenen Adreßzähler 1-2.The digitized sample values SC (solid line in FIG.2) from the first analog/digital converter 1-1 are stored in a first addressable memory 1 in an address-controlled manner. The address control is carried out via the address counter 1-2 driven by the clock pulses CL.
Die digitalisierten Abtastwerte SC {in FIG.2 gestrichelt Linie) vom zweiten Analog/Digital-Wandler 2-1 werden adreßgesteuert in einen zweiten DigitalspeicherThe digitized sample values SC {dashed line in FIG.2) from the second analog/digital converter 2-1 are address-controlled into a second digital memory
2 gespeichert. Die Adreßsteuerung erfolgt über den durch die Taktpulse CL' getriebenen Adreßzähler 2-2.2. The address control is carried out via the address counter 2-2, which is driven by the clock pulses CL'.
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Wie bereits erwähnt, werden die Taktpulse CL von der periodischen Rechteckspannung R abgeleitet. Zu diesem Zweck wird diese Rechteckspannung einer Schaltung 1-3 zugeführt, welche aus dem positiven Signalanstieg { in FIG. 1 B stark ausgezogen) in der Rechteckspannung die Taktimpulse CL erzeugt. Üblicherweise wird eine solche Schaltung durch eine übliche FLIP-FLOP-Schaltung realisiert.As already mentioned, the clock pulses CL are derived from the periodic square-wave voltage R. For this purpose, this square-wave voltage is fed to a circuit 1-3, which generates the clock pulses CL from the positive signal rise {in FIG. 1B, strongly drawn) in the square-wave voltage. Such a circuit is usually implemented using a standard FLIP-FLOP circuit.
Zur Erzeugung der Taktpulse CL' wird die Rechteckspannung R zunächst einer Inverterschaltung 3 zugeführt, welche die Flankenanstiege dieser Folge invertiert, d.h. aus der positiven Anstiegsflanke wird eine negative und umgekehrt. Dadurch erscheint das invertierte Signal R' um den halben Zyklus gegenüber der Folge R phasenverschoben. Derartige Inverterschaltungen sind allgemein bekannt und z. B. durch eine FLIP-FLOP-Schaltung zu realisieren.To generate the clock pulses CL', the square-wave voltage R is first fed to an inverter circuit 3, which inverts the rising edges of this sequence, i.e. the positive rising edge becomes a negative one and vice versa. As a result, the inverted signal R' appears to be phase-shifted by half a cycle compared to the sequence R. Such inverter circuits are generally known and can be implemented, for example, using a FLIP-FLOP circuit.
Das invertierte Signal R' wird einer Schaltung 2-3 (welche mit der Schaltung 1 -3 funktionsidentisch ist) zugeführt, welche wiederum aus dem positiven Flankenanstieg der Folge R' die Taktsignale CL' erzeugt.The inverted signal R' is fed to a circuit 2-3 (which is functionally identical to circuit 1-3), which in turn generates the clock signals CL' from the positive edge rise of the sequence R'.
Die in FIG. IA dargestellte Schaltung ermöglicht es , Abtastwerte, welche mit einer hohen Abtastrate zu den Zeitpunkte T11, T12, T21, T22,...gewonnen werden , in Speichern mit einem geringeren Speichertaktrate - hier der halben Abtastrate- zu speichern. Während im ersten Speicher zu den Taktzeiten T11, T21, T31, T41, .... die dazugehörigen Abtastwerte aufgenommen werden, werden vom zweitenThe circuit shown in FIG. IA makes it possible to store sample values, which are obtained with a high sampling rate at the times T11, T12, T21, T22,..., in memories with a lower storage clock rate - here half the sampling rate. While the corresponding sample values are recorded in the first memory at the clock times T11, T21, T31, T41,..., the second
Speicher 2 zu den Taktzeiten T12, T22, T32, T42 , die dazugehörigenMemory 2 at the cycle times T12, T22, T32, T42 , the corresponding
Abtastwerte aufgenommen. Die Taktrate der Taktpulse CL und CL' ist jeweils nur halb so groß wie die der Abtastrate des Analogsignales zu allen Zeitpunkten von CL und CL' zusammengenommen. Die Zeitpunkte der Taktfolge CL liegen zwischen den Zeitpunkten der Taktfolge CL'.Sample values are recorded. The clock rate of the clock pulses CL and CL' is only half as large as the sampling rate of the analog signal at all times of CL and CL' taken together. The times of the clock sequence CL lie between the times of the clock sequence CL'.
Bei einem nicht sinusförmigen Verlauf des Analogsignales ergibt sich durch Fourier-Analyse, daß das Signal aus Sinusschwingungen unterschiedlicher Frequenz zusammengesetzt ist. Je höher die Abtast-Taktrate ist, um so mehr können höherfreqente Sinusanteile berücksichtigt werden. Grundsätzlich sollte für die höchste Frequenz der vom Gerät zu berücksichtigenden Sinusschwingung während einer Periode eine zweimalige Abtastung erfolgen.If the analog signal is not sinusoidal, Fourier analysis shows that the signal is made up of sinusoidal oscillations of different frequencies. The higher the sampling rate, the more high-frequency sinusoidal components can be taken into account. In principle, the highest frequency of the sinusoidal oscillation to be taken into account by the device should be sampled twice during one period.
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Die in FIG. 1A dargestellte Schaltung wird durch einen Mikroprozessor (nicht dargestellt) überwacht und gesteuert. So werden z.B. die Adressen, unter denen nacheinander die Abtastwerte des Analogsignales in die Speicher 1 und 2 geschrieben werden sollen, vom Mikroprozessor vorgegeben. Der Mikroprozessor erkennt, wenn der Pufferspeicher voll geladen ist, d.h., keine Abtastwerte mehr aufnehmen kann. Für diesen Fall erfolgt zunächst keine weitere Abtastung des Analogsignales mehr: die in den Speichern 1 und 2 gespeicherten Abtastwerte werden zeitverschachtelt adreßgesteuert ausgelesen und auf dem Digitalbildschirm dargestellt.The circuit shown in FIG. 1A is monitored and controlled by a microprocessor (not shown). For example, the addresses under which the sample values of the analog signal are to be written one after the other into memories 1 and 2 are specified by the microprocessor. The microprocessor recognizes when the buffer memory is fully loaded, i.e., can no longer store any sample values. In this case, no further sampling of the analog signal takes place: the sample values stored in memories 1 and 2 are read out in a time-interleaved, address-controlled manner and displayed on the digital screen.
Sobald die Speicher 1 und 2 wieder frei zu Aufnahme neuer Daten sind, kann wieder ein neuer Abtastvorgang für das Analogsignal folgen. Die daraus resultierenden Abtastwerte werden wie vorstehend beschrieben in die Speicher 1 und 2 aufgenommen und anschließend wieder zur Darstellung auf dem Digitalbildschirm ausgelesen.As soon as memories 1 and 2 are free to receive new data, a new sampling process for the analog signal can follow. The resulting sample values are recorded in memories 1 and 2 as described above and then read out again for display on the digital screen.
Das Auslesen der Daten erfolgt mit einer Digitalbildschirm-spezifischen Ausleserate, wiederum unter Steuerung des Mikroprozessors.The data is read out at a digital screen-specific readout rate, again under the control of the microprocessor.
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Claims (3)
dadurch gekennzeichnet, daß1. Circuit for storing the course of an analog signal (AS) for display on a digital screen,
characterized in that
daß die Abtastwerte für die Zeitpunkte der Taktsignale der erstenthat the sampling of the analog signal (AS) can be carried out at a sampling rate which corresponds to the times of the clock signals in the first (CL) and second (CL') clock signal sequence,
that the sample values for the timing of the clock signals of the first
dadurch gekennzeichnet, daß2. Arrangement according to claim 1,
characterized in that
Priority Applications (1)
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DE29714397U DE29714397U1 (en) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | Circuit for storing the history of an analog signal for display on a digital screen |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE29714397U1 true DE29714397U1 (en) | 1997-10-16 |
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DE29714397U Expired - Lifetime DE29714397U1 (en) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | Circuit for storing the history of an analog signal for display on a digital screen |
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DE (1) | DE29714397U1 (en) |
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DE4134123A1 (en) * | 1990-10-15 | 1992-04-16 | Gold Star Electronics | Wideband sample=and=hold circuit - has two sample=and=hold paths between input and output buffers and switching devices operated by divided clock signal |
US5150120A (en) * | 1991-01-03 | 1992-09-22 | Harris Corp. | Multiplexed sigma-delta A/D converter |
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1997
- 1997-08-12 DE DE29714397U patent/DE29714397U1/en not_active Expired - Lifetime
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Title |
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STOVER,Allan C.: Inside Digital Oscilloscopes. In: Radio-Electronics, May 1990, S.44-48,69 * |
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R079 | Amendment of ipc main class |
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