0 导言
在时域测验领域中,数字存储示波器的使用越来越广泛。其间,示波器对偶发、瞬态事情的捕获才干成为衡量其数据收集功用的一个重要目标。
为了处理这一问题,一般采纳的办法有2种:一种是示波器的波形收集和显现选用并行处理架构,然后进步示波器单位时刻内捕获并显现波形的幅数,即进步示波器的波形捕获率。
捕获率越高,示波器捕获到反常事情的概率越高。如美国泰克公司推出的数字荧光示波器,它是一种不仅能捕获和显现信号的时刻- 起伏(事情)信息,并且能够以不同的辉度或色彩等级显现事情呈现概率的数字存储示波器,其最高波形捕获率达300 000 wfms/ s;另一种办法是选用数字示波器的无限余辉功用,经过长时刻的捕捉波形来发现反常或偶发事情。虽然经过这些办法都能够有或许发现这些偶发、瞬态信号,但总的来说功率都比较低,发现这些信号都需求较长的时刻,且因为这两种办法都将屡次触发收集的波形叠加在一起,对测验者来说很难正确的鉴别和调查反常信号,给测验带来不方便。
针对测验者捕捉和调查稠浊在周期信号中的偶发、反常信号的需求,文中提出了一种数字存储示波器的智能触发办法,以便能愈加自若的调查和剖析毛病信号产生的原因,然后进步用户的测验功率。
1 传统测验办法的功率剖析
数字示波器捕获反常信号的量化办法能够经过示波器每s在屏幕上累计的反常事情的次数来表明。也能够转化为在屏幕上看到相邻两次反常事情的均匀时刻。
传统办法是选用具有较高波形捕获率的数字荧光示波器,触发办法选用边缘触发,调查叠加显现的波形,等候一段时刻后希望能从三维累积的波形中调查到反常信号。
采纳这种办法时,反常事情的捕获率与波形的频率、示波器的波形捕获率和反常事情产生的核算概率等相关。设示波器捕获某反常事情的概率为PA ,示波器的波形捕获率是PW ,反常事情呈现的均匀周期是TA ,被测周期信号的频率是f0 ,能够得到下面的联系式:
从式(1)中能够看出,假如波形的频率不超越示波器的波形捕获率,那么示波器能捕获每个触发事情,因而也就能捕获到每个反常事情;当波形的频率超越示波器的波形捕获率,示波器则不能捕获每个触发事情,每s捕获到反常事情的次数等于反常事情产生的周期乘以信号频率再除以示波器的波形捕获率。
例如,一个信号周期100 MHz的正弦信号,在该信号中均匀每隔2 s呈现1 次毛刺搅扰, 选用波形捕获率为300 000wfms/ s的高功用数字存储示波器来调查,由式(1)能够核算出捕获到该毛刺信号的时刻大约是667 s,可见捕获功率十分低。
因为数字存储示波器作业机制是收集、处理、显现3个过程循环往复循环,在处理和显现这两个环节中示波器是中止收集信号的,这段时刻称为示波器的“死区时刻”。在死区时刻内,示波器将漏失掉这段时刻的大部分波形。不难发现波形捕获率和“死区时刻”的联系是:波形捕获率越高,“死区时刻”越小,那么收集波形的漏失率就越低,发现并捕获反常事情或瞬态信号的才干就越强。
关于这种传统的办法,当信号频率小于示波器的波形捕获率时能够确保在反常事情产生时捕获到信号,但一旦信号频率超越示波器的波形捕获率时,捕获的概率就下降了。因而大多数示波器规划了快速收集形式来补偿这一缺陷。但是,为了完结这种收集形式却献身了数字示波器首要的剖析和核算功用,虽然用高捕获率的示波器来调查信号,也只能起到调查叠加波形轨道的效果,并且大部分正常和少部分反常信号悉数叠加在一起显现,对测验者剖析反常信号带来困难。
假如测验人员要丈量和剖析反常信号的特征,用现有的办法很难完结,且测验功率低下,为此文中规划了一种示波器的智能触发办法,相似恣意波形产生器相同,用户能够经过恣意的设置不同的触发模板,再将触发模板转换为硬件触发比较的条件,经过对被测信号进行实时监测,直至找到满意触发模板设置条件的那段信号后才产生1次触发,然后到达捕获反常信号的意图。
2 智能触发技能
2.1 总体计划
智能触发技能的总体计划如图1所示,首要由收集和样值存储模块、一般触发模块、可编程触发模块、触发挑选与触发释抑模块、中央处理模块五大部分及与之相对应的处理软件组成。
图1 智能触发计划体系框图。
收集和样值存储模块首要由高速率8 bit模数转换器(ADC) 、高速率先进先出存储器( F IFO) 、采样操控模块并辅以相应的逻辑操控电路组成,担任完结模仿信号的收集和有用波形数据的存储功用。
一般触发模块的功用是完结传统数字存储示波器的大部分触发功用,即边缘触发、视频触发、脉宽触发、斜率触发等。
它的组成能够细分为触发电路、2个16 bit数模转换器(DAC) 、2个高速比较器、触发产生与组成模块四部分组成。触发电路完结对输入模仿触发信号的整形和电平改换; 2个模数转换器分别为高速比较器供给用户能够恣意设置的触发比较电平,触发信号与比较器比较后的输出送入到触发产生和组成模块中;触发产生和组成模块依据用户所挑选的触发办法进行核算和判别,最终送出满意要求的触发信号。
可编程触发模块是完结智能触发的中心。如图2,它包含n个8 bit的高速数字绝对值比较器、n个存储深度可由用户调理的触发模板存储区(SRAM) 、触发灵敏度操控器以及触发信号组成模块四部分组成。
触发挑选与触发释抑模块由一个多路挑选器和触发释抑操控器组成。多路挑选器担任完结一般触发信号和可编程触发信号的挑选;触发释抑是产生正确触发后的一段时刻,在这段时刻内,示波器不能触发。当触发源是杂乱波形的时分,该特功用发挥效果,其结果是,只要在恰当的触发点示波器才干触发。
