TWI445964B - 信號自動判斷方法與時序差異自動量測方法 - Google Patents

Description

信號自動判斷方法與時序差異自動量測方法

本發明是有關於一種示波器之信號自動判斷方法與時序差異自動量測方法。

目前在利用示波器(如數位示波器)量測兩種信號間之時序差異(skew)時，只能用人工判斷出此兩種待測信號的中心點位置。某些待測信號的信號封包是由多種不同型態的信號所組成。比如，待測信號可能由上升信號、下降信號、無轉態信號混合而成。但傳統方式上，並沒有辦法直接由量測者操作示波器來分離出此三種信號類型，而是由量測者人工判斷累積在示波器螢幕上之待測信號之中心位置，手動調整示波器的顯示位置，並讀取示波器上的游標的讀值，才能取得各信號中心點位置之間的距離。如此，才能量測到這些信號間的時序差異。

所以，此量測過程無法自動化。此外，不同量測者的手動調整結果可能不盡相同。可能會影響到量測結果。

故而，希望能有一種示波器的信號自動判斷方法與時序差異自動量測方法，在量測至少兩種待測信號間的時序差異時，可自動判斷出待測信號的信號類型，並取得待測信號的累積信號中心位置，進而計算此兩種待測信號間的時序差異。

本發明提供一種示波器的時序差異自動量測方法，不需操作者人工調整信號的顯示位置，而改以自動方式來調整信號的顯示位置。

本發明提供一種示波器的時序差異自動量測方法，不需操作者人工判斷信號的時序差異，而改以自動方式來判斷信號的時序差異。

本發明提供一種示波器的信號自動判斷方法，能自動從待測信號分離出不同波形，以利於量測時序差異。

本發明的一範例提供一種自動判斷信號轉態類型的方法，適用於示波器，該自動判斷信號轉態類型方法包括：建立一信號轉態時間資料庫；根據該信號轉態時間資料庫，設定一記錄長度；根據該記錄長度，擷取一待測信號之一第一取樣點與一第二取樣點；以及比較一門檻值與該待測信號之該第一取樣點對該第二取樣點之一電壓差，以判斷該待測信號之類型。

本發明的另一範例提供一種時序差異量測方法，適用於一示波器，該時序差異量測方法包括：藉由該示波器，擷取一第一待測信號之一信號測量點；建立一信號轉態時間資料庫；根據該信號轉態時間資料庫，設定一記錄長度；根據該記錄長度，擷取一第二待測信號之一第一取樣點與一第二取樣點；比較一門檻值與該第二待測信號之該第一取樣點對該第二取樣點之一電壓差，以判斷該第二待測信號之一上升信號測量點與一下降信號測量點；以及根據該第一待測信號之該信號測量點、該第二待測信號之該上升信號測量點與該下降信號測量點，計算該第一待測信號與該第二待測信號間之一時序差異。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

以下的敘述將伴隨著實施例的圖示，來詳細對本發明所提出之實施例進行說明。在各圖示中所使用相同或相似的參考標號，是用來敘述相同或相似的部份。須要注意的是，圖示都已經精簡過而不是精確的比例。另外，以下的揭露的技術，僅以適當和清晰為目的，而例如上、下、左、右、在上方、在下方、在以上、在以下、較低、在背面、在前等方向性的用詞，都僅用來表示所伴隨的圖示。本發明相關領域具有通常知識者當知，這些方向性的用詞不應用來限定本發明的精神。

圖1顯示可應用於本發明數種實施例之量測系統。如圖1所示，資料處理裝置101至少具有連線功能與資料處理功能，其比如為個人電腦(PC)或筆記型電腦(NB)。透過連線功能，資料處理裝置101可取得示波器102的輸出結果與資料、控制示波器102及傳送計算/操作結果給示波器102。信號源103可提供至少兩種待測信號IN1與IN2給示波器102。示波器102比如為數位示波器。比如，當量測主機板的1394介面的兩個不同埠的信號時序差異時，信號源103是具有1394介面的待測主機板，而待測信號IN1與IN2則皆是1394信號。當然本領域普通技術人士應當可以應用本發明去量測其他信號，如USB介面信號或電子系統之時脈(Clock)信號等等。

為方便解釋，底下在擷取待測信號IN1時，先行擷取其上升波段；而在擷取待測信號IN2時，則其上升波形，及/或下降波形，及/或無轉態波形都要擷取。故而，在底下說明中，當擷取到待測信號IN2的上升波形時，將此待測信號IN2判斷為上升信號；當擷取到待測信號IN2的下降波形時，將此待測信號IN2判斷為下降信號；當擷取到待測信號IN2的無轉態波形時，將此待測信號IN2判斷為無轉態信號。但習知此技者當知，待測信號IN1與IN2實際上應該是都具有上升波段、下降波段與無轉態波段，只是為方便解釋，只擷取出所需的波形類型，並加以判斷。

【第一實施例】

在本發明第一實施例中，利用資料處理裝置101內之程式，來自動判斷信號類型。

圖2顯示根據本發明第一實施例之自動判斷信號類型之流程圖。圖3顯示如何判斷待測信號之波段類型。圖4a~4c顯示上升信號、下降信號與無轉態信號之示意圖。現請參考圖2~圖4c。

如步驟21所示，首先，建立信號轉態時間資料庫於資料處理裝置101內。此信號轉態時間資料庫乃是確定待測信號IN2進行轉態所需要的時間長度，如此一來，對待測信號IN2進行取樣時，儘可能擷取到所需要的波段。亦即，如果待測信號IN2有轉態的話，在兩取樣點之間，待測信號IN2會完成信號轉態。

接著，如步驟22所示，根據所建立好的信號轉態時間資料庫，設定示波器102的記錄長度(record length)。在此，記錄長度比如為5000個取樣點或10000個取樣點，根據示波器102的規格與性能而定。

接著，如步驟23所示，擷取待測信號IN2之第一取樣點P1與第二取樣點P2。第一取樣點P1與第二取樣點P2比如為5000個取樣點之頭尾兩取樣點。另外，為方便於尋找待測信號IN2的位置，可由量測者建立時序差異數據資料庫於資料處理裝置101中。此時序差異數據資料庫至少包括水平延遲(horizontal delay)參數與水平刻度(horizontal scale)參數。下表顯示出此時序差異數據資料庫的一例。

上表中，A~D代表不同的1394晶片供應商，A(100)則代表供應商A的某一種規格，其他符號可依此類推。

接著，如步驟24所示，根據門檻值T與待測信號IN2之第一取樣點P1對第二取樣點P2間之電壓差△V之絕對值|△V|間之關係，判斷待測信號IN2之波段類型。

如何根據門檻值T與電差壓絕對值|△V|間之關係來判斷待測信號IN2之波段類型，可參考圖3與圖4a~4c。

現請參考圖3。如步驟31所示，計算待測信號IN2之兩取樣點P1/P2(比如，5000個取樣點之頭尾兩取樣點)間之電壓差△V之絕對值|△V|。電壓差△V＝V2－V1，其中V1與V2分別代表頭取樣點P1與尾取樣點P2之電壓值。在資料處理裝置101的控制下，示波器102將完整的取樣點記錄資料(包括時間與電壓)送至資料處理裝置101。所以，資料處理裝置101可據以計算出兩取樣點間之電壓差△V之絕對值|△V|。

接著，如步驟32所示，資料處理裝置101會判斷電壓差絕對值|△V|是否小於門檻值T。如果是的話，代表此兩取樣點之電壓相差不大。故而，可將此待測信號IN2判斷為無轉態信號，如步驟33所示。更進一步說明，在這些取樣點之間，所擷取到的待測信號IN2並無進行信號轉態(可能信號剛好處於邏輯高或邏輯低，所以無轉態)，如圖4c所示。

接著，資料處理裝置101會判斷電壓差△V為正或為負，如步驟34所示。如果電壓差△V為正的話，將此待測信號IN2判斷為上升信號，如步驟35所示。更進一步說明，在這些取樣點之間，所擷取到的待測信號IN2為上升波形，如圖4a所示。

如果電壓差△V為負的話，將此待測信號IN2判斷為下降信號，如步驟36所示。更進一步說明，在這些取樣點之間，所擷取到的待測信號IN2為下降波形，如圖4b所示。

據此，可自動判斷信號類型，以補足人工無法判斷並分離信號類型的缺點。

【第二實施例】

在本發明第二實施例中，利用資料處理裝置101內之程式，來自動計算出兩待測信號間之時序差異(skew)。圖5顯示根據本發明第二實施例之示波器之時序差異量測方法。現請參考圖5~圖7。

如步驟51所示，藉由示波器，擷取第一待測信號IN1之信號測量點。為方便解釋，在底下，第一待測信號IN1之信號測量點以圖7之信號中心點IN1_BC為例做說明。當然，信號測量點亦可取第一待測信號IN1之其他位置，比如可取第一待測信號IN1之左邊緣處IN1_LE或第一待測信號IN1之右邊緣處IN1_RE。較好是，取第一待測信號IN1之信號測量點時，以通過參考電位(如0V)之值為準。

在理想上，第一待測信號IN1與第二待測信號IN2各別應該只有一個波形，但在圖7中之第一待測信號IN1與第二待測信號IN2呈現多種波形(即位於某一範圍內)之原因在於抖動(jitter)所造成。

為擷取信號中心點，可由資料處理裝置101自動開啟示波器102之信號堆疊功能與資料統計功能(histogram box)。如此，可擷取到第一待測信號IN1在參考電位(如0V)處之累積信號最大值與累積信號最小值。在習知技術中，需由量測者手動開啟信號堆疊功能與資料統計功能。資料統計功能之作用乃是統計待測信號IN1通過參考軸(如電壓振幅0V)的時間點與次數。根據示波器102所得到的累積信號最大值與累積信號最小值，資料處理裝置101可計算出第一待測信號IN1之信號中心點IN1_BC。比如，令第一待測信號IN1之信號中心點IN1_BC＝(MAX＋MIN)/2。

此外，請注意，由圖7可得知，第一待測信號IN1之信號中心點IN1_BC、第一待測信號IN1之左邊緣處IN1_LE與第一待測信號IN1之右邊緣處IN1_RE所指的乃是累積後(堆疊後)的第一待測信號IN1的信號中心點、左邊緣處與右邊緣處。

此外，資料處理裝置101更可根據第一待測信號IN1之信號中心點IN1_BC，來調整待測信號IN1與IN2在示波器102之顯示位置。如圖6a與6b所示。圖6a顯示未調整顯示位置前之待測信號IN1與IN2之顯示情況；而圖6b顯示調整顯示位置後之待測信號IN1與IN2之顯示情況。

進行信號顯示位置的自動調整的原因在於，由於主機板的信號多少會有些許變異，故尚需將待測信號IN1/IN2的顯示位置調整至示波器102的螢幕的中央，以方便觀測與量測等。

接著，如圖5之步驟52所示，由量測者建立信號轉態時間資料庫於資料處理裝置101內。如何建立信號轉態時間資料庫之方式可參考前一實施例之內容，於此不再重述。

接著，如步驟53所示，根據所建立好的信號轉態時間資料庫，設定記錄長度。接著，如步驟54所示，根據記錄長度，擷取第二待測信號IN2之第一取樣點與第二取樣點。步驟53與54之實施方式可參考前一實施例，於此不再重述。

接著，如步驟55所示，根據門檻值T與第二待測信號IN2之兩取樣點間之電壓差△V，判斷第二待測信號IN2之上升信號測量點與下降信號測量點。同樣地，為方便解釋，在此，第二待測信號IN2之上升信號測量點以圖7之上升信號中心點IN2_RBC為例做說明。當然，第二待測信號IN2之上升信號測量點亦可取第二待測信號IN2之其他位置，比如可為第二待測信號IN2之上升信號左邊緣處IN2_RLE或第二待測信號IN2之上升信號右邊緣處IN2_RRE。相似地，第二待測信號IN2之下降信號測量點以圖7之下降信號中心點IN2_FBC為例做說明。當然，第二待測信號IN2之下降信號測量點亦可取第二待測信號IN2之其他位置，比如可為第二待測信號IN2之下降信號左邊緣處IN2_FLE或第二待測信號IN2之下降信號右邊緣處IN2_FRE。較好是，取第二待測信號IN2之上升信號測量點與第二待測信號IN2之下降信號測量點時，以通過參考電位(如0V)之值為準。

同樣地，由圖7可得知，第二待測信號IN2之上升信號中心點IN2_RBC、第二待測信號IN2之上升信號左邊緣處IN2_RLE、第二待測信號IN2之上升信號右邊緣處IN2_RRE、第二待測信號IN2之下降信號中心點IN2_FBC、第二待測信號IN2之下降信號左邊緣處IN2_FLE與第二待測信號IN2之下降信號右邊緣處IN2_FRE所指的乃是累積後(堆疊後)的第二待測信號IN2之上升信號中心點、第二待測信號IN2之上升信號左邊緣處、第二待測信號IN2之上升信號右邊緣處、第二待測信號IN2之下降信號中心點、第二待測信號IN2之下降信號左邊緣處與第二待測信號IN2之下降信號右邊緣處。

為判斷出判斷第二待測信號IN2之上升信號中心點與下降信號中心點，先需對第二待測信號IN2進行信號分類，以分離出第二待測信號IN2的上升波段，下降波段與無轉態波段。至於如何分離出第二待測信號IN2的上升波段，下降波段與無轉態波段，可參考前面實施例之內容，於此不再重述。

針對分離出之第二待測信號IN2的上升波段，篩選出此上升波段在參考軸(如0V)之所有時間位置點。再由這些時間位置點之最大值與最小值，來求出此上升波段之上升信號中心點。比如，可將此上升波段之上升信號中心點IN2_RBC設成時間位置點之最大值與最小值之平均值。

同樣地，針對分離出之第二待測信號IN2的下降波段，篩選出此下降波段在參考軸(如0V)之所有時間位置點。再由這些時間位置點之最大值與最小值，來求出此下降波段之下降信號中心點IN2_FBC。比如，可將此下降波段之下降信號中心點IN2_FBC設成時間位置點之最大值與最小值之平均值。第一待測信號IN1之信號中心點IN1_BC、第二待測信號IN2之上升信號中心點IN2_RBC與下降信號中心點IN2_FBC可參考圖7而了解。圖7顯示出第一待測信號IN1之信號中心點IN1_BC、第二待測信號IN2之上升信號中心點IN2_RBC與下降信號中心點IN2_FBC之示意圖。

如步驟56所示，根據第一待測信號IN1之信號中心點IN1_BC、第二待測信號IN2之上升信號中心點IN2_RBC與下降信號中心點IN2_FBC，計算第一待測信號IN1與第二待測信號IN2間之時序差異(skew)。在步驟56中，要分別求出第一待測信號IN1對第二待測信號IN2之上升波段之時序差異sk1，以及第一待測信號IN1對第二待測信號IN2之下降波段之時序差異sk2。

比如，sk1可表示成：sk1＝(IN2_RBC－IN1_BC)

sk2可表示成：sk2＝(IN2_FBC－IN1_BC)。

最後，將量測結果、示波器102之螢幕影像與量測數據傳送至資料處理裝置101並儲存。依照1394規格，由資料處理裝置101判斷第一待測信號IN1與第二待測信號IN2間之時序差異sk1與sk2是否可接受，並將判斷結果顯示於資料處理裝置101之使用者介面上。

透過本發明上述實施例，使用者可利用資料處理裝置101來自動得到兩待測信號間之時序差異，更能自動判斷此時序差異是否為可接受。此外，將傳統人工設定示波器參數，改以電腦自動設定，所以可減少操作麻煩，並增進判斷時序差異的正確性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

101．．．資料處理裝置

102．．．示波器

103．．．信號源

IN1、IN2．．．待測信號

21~24、31~36、51~56．．．步驟

P1、P2．．．取樣點

T．．．門檻值

IN1_BC．．．待測信號IN1之信號中心點

IN1_LE．．．待測信號IN1之左邊緣處

IN1_RE．．．待測信號IN1之右邊緣處

IN2_RBC．．．待測信號IN2之上升信號中心點

IN2_FBC．．．待測信號IN2之下降信號中心點

IN2_RLE．．．待測信號IN2之上升信號左邊緣處

IN2_RRE．．．待測信號IN2之上升信號右邊緣處

IN2_FLE．．．待測信號IN2之下降信號左邊緣處

IN2_FRE．．．待測信號IN2之下降信號右邊緣處

圖1顯示可應用於本發明數種實施例之量測系統。

圖2顯示根據本發明第一實施例之自動判斷信號類型之流程圖。

圖3顯示如何根據門檻值與電壓差來判斷待測信號之波段類型。

圖4a~4c顯示上升信號、下降信號與無轉態信號之示意圖。

圖5顯示根據本發明第二實施例之示波器之時序差異量測方法。

圖6a顯示未調整顯示位置前之待測信號IN1與IN2之顯示情況。

圖6b顯示調整顯示位置後之待測信號IN1與IN2之顯示情況。

圖7顯示出第一待測信號IN1之信號中心點IN1_BC、第二待測信號IN2之上升信號中心點IN2_RBC與下降信號中心點IN2_FBC之示意圖。

51~56．．．步驟

Claims (20)

1. 一種自動判斷信號轉態類型的方法，適用於一示波器，該自動判斷信號轉態的方法包括：建立一信號轉態時間資料庫；根據該信號轉態時間資料庫，設定一記錄長度；根據該記錄長度，擷取一待測信號之一第一取樣點與一第二取樣點；以及比較一門檻值與該待測信號之第一取樣點對該第二取樣點之一電壓差，以判斷該待測信號之類型。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動判斷信號轉態類型的方法，其中建立一信號轉態時間資料庫之該步驟包括：建立該信號轉態時間資料庫於具連線功能的一資料處理裝置內。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自動判斷信號轉態類型的方法，其中建立一信號轉態時間資料庫之該步驟更包括：建立一時序差異數據資料庫於該資料處理裝置內。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自動判斷信號轉態類型的方法，其中判斷該待測信號之類型之該步驟包括：得到該電壓差之一絕對值。
5. 如申請專利範圍第4項所述之自動判斷信號轉態類型的方法，其中比較一門檻值與該待測信號之該第一取樣點對該第二取樣點之一電壓差以判斷該待測信號之類型之該步驟更包括： 如果判斷該電壓差絕對值小於該門檻值，將該待測信號判斷為無轉態信號。
6. 如申請專利範圍第4項所述之自動判斷信號轉態類型的方法，其中比較一門檻值與該待測信號之該第一取樣點對該第二取樣點之一電壓差以判斷該待測信號之類型之該步驟更包括：如果判斷該電壓差絕對值大於該門檻值且該電壓差大於0，將該待測信號判斷為上升信號。
7. 如申請專利範圍第4項所述之自動判斷信號轉態類型的方法，其中比較一門檻值與該待測信號之該第一取樣點對該第二取樣點之一電壓差以判斷該待測信號之類型之該步驟更包括：如果判斷該電壓差絕對值大於該門檻值且該電壓差小於0，將該待測信號判斷為下降信號。
8. 一種時序差異量測方法，適用於一示波器，該時序差異量測方法包括：藉由該示波器，擷取一第一待測信號之一信號測量點；建立一信號轉態時間資料庫；根據該信號轉態時間資料庫，設定一記錄長度；根據該記錄長度，擷取一第二待測信號之一第一取樣點與一第二取樣點；比較一門檻值與該第二待測信號之該第一取樣點對該第二取樣點之一電壓差，以判斷該第二待測信號之類型 及該第二待測信號之一上升信號測量點與一下降信號測量點；以及根據該第一待測信號之該信號測量點、該第二待測信號之該上升信號測量點與該下降信號測量點，計算該第一待測信號與該第二待測信號間之一時序差異。
9. 如申請專利範圍第8項所述之時序差異量測方法，其中藉由該示波器，擷取一第一待測信號之一信號測量點之該步驟包括：自動開啟該示波器之信號堆疊功能與資料統計功能，以擷取到該第一待測信號在一參考電位處之一累積信號最大值與一累積信號最大值；以及根據該第一待測信號之該累積信號最大值與該累積信號最大值，計算出該第一待測信號之該信號測量點。
10. 如申請專利範圍第8項所述之時序差異量測方法，其中建立一信號轉態時間資料庫之該步驟包括：建立該信號轉態時間資料庫於具連線功能的一資料處理裝置內。
11. 如申請專利範圍第8項所述之時序差異量測方法，其中根據一門檻值與該第二待測信號之該第一取樣點對該第二取樣點之一電壓差，判斷該第二待測信號之一上升信號測量點與一下降信號測量點之該步驟包括：得到該電壓差之一絕對值。
12. 如申請專利範圍第11項所述之時序差異量測方法，其中根據一門檻值與該第二待測信號之該第一取樣點 對該第二取樣點之一電壓差，判斷該第二待測信號之一上升信號測量點與一下降信號測量點之該步驟更包括：如果判斷該電壓差絕對值小於該門檻值，將該待測信號判斷為無轉態信號；如果判斷該電壓差絕對值大於該門檻值且該電壓差大於0，將該待測信號判斷為上升信號；以及如果判斷該電壓差絕對值大於該門檻值且該電壓差小於0，將該待測信號判斷為下降信號。
13. 如申請專利範圍第12項所述之時序差異量測方法，其中根據一門檻值與該第二待測信號之該第一取樣點對該第二取樣點之一電壓差，判斷該第二待測信號之一上升信號測量點與一下降信號測量點之該步驟更包括：自動開啟該示波器之信號堆疊功能與資料統計功能，以擷取到被判斷為上升信號之該第二待測信號在一參考電位處之一累積信號最大值與一累積信號最大值；以及根據該第二待測信號之該累積信號最大值與該累積信號最大值，計算出該第二待測信號之該上升信號測量點。
14. 如申請專利範圍第13項所述之時序差異量測方法，其中根據一門檻值與該第二待測信號之該第一取樣點對該第二取樣點之一電壓差，判斷該第二待測信號之一上升信號測量點與一下降信號測量點之該步驟更包括：自動開啟該示波器之信號堆疊功能與資料統計功能，以擷取到被判斷為下降信號之該第二待測信號在該參考軸處之一累積信號最大值與一累積信號最大值；以及 根據該第二待測信號之該累積信號最大值與該累積信號最大值，計算出該第二待測信號之該下降信號測量點。
15. 如申請專利範圍第8項所述之時序差異量測方法，其中根據該第一待測信號之該信號測量點、該第二待測信號之該上升信號測量點與該下降信號測量點，計算該第一待測信號與該第二待測信號間之一時序差異之該步驟更包括：根據該第一待測信號之該信號測量點與該第二待測信號之該上升信號測量點，計算一第一時序差異。
16. 如申請專利範圍第8項所述之時序差異量測方法，其中根據該第一待測信號之該信號測量點、該第二待測信號之該上升信號測量點與該下降信號測量點，計算該第一待測信號與該第二待測信號間之一時序差異之該步驟更包括：根據該第一待測信號之該信號測量點與該第二待測信號之該下降信號測量點，計算一第二時序差異。
17. 如申請專利範圍第8項所述之時序差異量測方法，更包括：根據該第一待測信號之該信號測量點，調整該第一待測信號與該第二待測信號在該示波器上之顯示位置。
18. 如申請專利範圍第8項所述之時序差異量測方法，其中該第一待測信號之該信號測量點包括：該第一待測信號之一信號中心點，或該第一待測信號之一信號邊緣點。
19. 如申請專利範圍第8項所述之時序差異量測方法，其中該第二待測信號之該上升信號測量點包括：該第二待測信號之一上升信號中心點，或該第二待測信號之一上升信號邊緣點。
20. 如申請專利範圍第8項所述之時序差異量測方法，其中該第二待測信號之該下降信號測量點包括：該第二待測信號之一下降信號中心點，或該第二待測信號之一下降信號邊緣點。