專利名稱：觸發(fā)結(jié)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及觸發(fā)結(jié)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)及使用方法。
背景技術(shù)：
示波器在電子測(cè)量和測(cè)試中是很普遍的。示波器可以捕獲一段時(shí)間的波形(即片段(snapshot))，然后可以在顯示器上產(chǎn)生與所捕獲的波形相對(duì)應(yīng)的圖像。另外，示波器所捕獲的信息可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備中，并且被進(jìn)一步處理以提供大量的測(cè)量信息。
用于顯示的波形數(shù)據(jù)基于預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)被獲取(garner)，該標(biāo)準(zhǔn)常常被稱為觸發(fā)。當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)流滿足觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，產(chǎn)生觸發(fā)，并且來(lái)自信號(hào)的數(shù)據(jù)被捕獲以隨后顯示在示波器上。通常，利用示波器測(cè)量的信號(hào)是時(shí)變電壓信號(hào)。隨著對(duì)更高速率信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的需要，在示波器的觸發(fā)電路和結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)中存在著挑戰(zhàn)。
示波器設(shè)計(jì)者所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是觸發(fā)電路帶寬。雖然示波器的總體帶寬已經(jīng)增大了，但是模擬觸發(fā)電路的帶寬還沒(méi)有達(dá)到相同的增長(zhǎng)速率?，F(xiàn)在，模擬觸發(fā)電路的帶寬對(duì)于現(xiàn)在的高信號(hào)速率示波器中所達(dá)到的帶寬來(lái)說(shuō)是不夠的。例如，公知的高速示波器已經(jīng)使用專用的模擬電路來(lái)產(chǎn)生模擬觸發(fā)信號(hào)。不幸的是，公知的模擬觸發(fā)電路常常不具有足夠的帶寬來(lái)覆蓋它們?yōu)橹a(chǎn)生觸發(fā)的示波器通道的全部帶寬。
因此，需要一種至少克服了公知觸發(fā)電路和結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)的觸發(fā)電路和結(jié)構(gòu)。


結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，可以最好的理解示例實(shí)施例。要強(qiáng)調(diào)的是各個(gè)特征不需要成比例地繪制。實(shí)際上，為了討論的清楚，尺寸可以任意的增大或減小。無(wú)論用在哪里，相似的標(biāo)號(hào)都表示相似的元件。
圖1A是根據(jù)示例實(shí)施例的包括觸發(fā)結(jié)構(gòu)的測(cè)量系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。
圖1B是根據(jù)示例實(shí)施例的觸發(fā)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化框圖。
圖2包括示出了根據(jù)示例實(shí)施例的針對(duì)N個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中的每一個(gè)的時(shí)鐘信號(hào)和由ADC采樣的輸入模擬信號(hào)的一系列示圖。
圖3是根據(jù)示例實(shí)施例的觸發(fā)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化框圖。
圖4是根據(jù)示例實(shí)施例的觸發(fā)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化框圖。
圖5A是根據(jù)示例實(shí)施例的觸發(fā)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化框圖。
圖5B是根據(jù)示例實(shí)施例的輸入模擬信號(hào)的重采樣的時(shí)序圖。
圖6是根據(jù)示例實(shí)施例的獲取用于顯示在示波器上的數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在下面的詳細(xì)描述中，為了說(shuō)明而不是限制，給出了具體的細(xì)節(jié)以提供對(duì)根據(jù)本教導(dǎo)的示例實(shí)施例的全面理解。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚在具有本發(fā)明公開(kāi)的優(yōu)點(diǎn)的情況下，脫離這里所公開(kāi)的這些具體細(xì)節(jié)的根據(jù)本教導(dǎo)的其它實(shí)施例也在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。此外，省略了對(duì)熟知的設(shè)備的描述，以免混淆對(duì)示例實(shí)施例的描述。這些方法和設(shè)備很明顯地在本教導(dǎo)的范圍內(nèi)。
圖1A是根據(jù)示例實(shí)施例的測(cè)量系統(tǒng)100的簡(jiǎn)化框圖。測(cè)量系統(tǒng)100包括示波器101。示波器101可以是諸如Agilent Technologies，Inc.，PaloAlto，CA或Tektronix，Inc.，Beaverton，OR的制造商們所提供的各種示波器中的一個(gè)。在特定實(shí)施例中，示波器101是Agilent的Infinium系列示波器中的一個(gè)。示波器101包括顯示器102和探針103。探針103探測(cè)(engage)被測(cè)試的電子器件(DUT)104，被測(cè)試的電子器件常常被稱為目標(biāo)。由于測(cè)量系統(tǒng)100的許多知名組件都是公知的，所以省略了公知組件的細(xì)節(jié)以免混淆對(duì)實(shí)施例的描述。
示波器101還包括被用于產(chǎn)生用于數(shù)據(jù)顯示的觸發(fā)的觸發(fā)結(jié)構(gòu)105。這里將詳細(xì)描述，用專用硬件或可編程固件或兩者一起來(lái)實(shí)現(xiàn)觸發(fā)結(jié)構(gòu)105以利用具有比輸入信號(hào)和示波器101的帶寬/時(shí)鐘速率小得多的帶寬/時(shí)鐘速率的組件來(lái)提供與示波器101的帶寬基本相同的帶寬容量。
圖1B是根據(jù)示例實(shí)施例的觸發(fā)結(jié)構(gòu)105的簡(jiǎn)化框圖。觸發(fā)結(jié)構(gòu)105包括多個(gè)(N＝整數(shù))ADC 106-110，適合于向邏輯模塊111提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)樣本。邏輯模塊111將觸發(fā)輸出121提供給存儲(chǔ)器112。存儲(chǔ)器112通過(guò)數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)輸出到示波器101的后置處理器(未示出)。處理之后，波形可以被復(fù)制到顯示器102上。
從電子DUT 104中獲取輸入模擬信號(hào)113，并且輸入模擬信號(hào)113被利用公知的分離器(未示出)分成多個(gè)基本相同的信號(hào)115。信號(hào)115被并行地提供給一系列ADC 106-110。在實(shí)施例中，ADC 106-110中的每一個(gè)都工作在共同的時(shí)鐘上，該時(shí)鐘可以是示波器101的時(shí)鐘。與時(shí)鐘源無(wú)關(guān)，每個(gè)ADC的時(shí)鐘信號(hào)與前面的ADC的時(shí)鐘相比都被進(jìn)行了時(shí)間延遲或相位平移。例如，與ADC 106的時(shí)鐘信號(hào)相比，ADC 107的時(shí)鐘信號(hào)被進(jìn)行了略微的相位平移或時(shí)間延遲；并且與ADC 107的時(shí)鐘信號(hào)相比，ADC 108的時(shí)鐘信號(hào)被進(jìn)行了相位平移或時(shí)間延遲等。
由于輸入的模擬信號(hào)113被并行輸入到ADC 106-110中的每一個(gè)中，所以各個(gè)ADC 106-110將模擬數(shù)據(jù)樣本轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)樣本。因?yàn)樵诰哂卸鄠€(gè)ADC 106-110的ADC序列中，與前面和后面的ADC相比，各個(gè)ADC 106-110的時(shí)鐘都會(huì)有略微的偏移，所以來(lái)自輸入模擬信號(hào)113的數(shù)據(jù)樣本被獲取的時(shí)間也有偏移。因而，ADC 106將在比ADC 107從模擬輸入信號(hào)113中獲取數(shù)據(jù)樣本的時(shí)間稍早的時(shí)刻從輸入模擬信號(hào)113中獲取數(shù)據(jù)樣本。按照這種方式，模擬輸入信號(hào)113的波形按照并行的方式被采樣，所以多個(gè)(N個(gè))樣本可以被得到，并且可以被轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以進(jìn)行后續(xù)的處理。
通常，示波器101的模擬帶寬大于由采樣時(shí)鐘速率推出的帶寬。在定量的說(shuō)明中，假設(shè)示波器的模擬帶寬為10GHz。為了利用示波器的全部帶寬，要求奈奎斯特采樣速率為每50ps一個(gè)樣本。這利用公知的ADC是不能實(shí)現(xiàn)的。但是，根據(jù)本教導(dǎo)，通過(guò)將ADC 106-110的時(shí)鐘信號(hào)偏移50ps并且并行采樣，就獲得了這個(gè)有效的采樣速率。此外，為了達(dá)到這個(gè)帶寬而對(duì)ADC 106-110的時(shí)鐘要求相當(dāng)大程度地降低了，并且在公知電路的能力范圍之內(nèi)。例如，如果ADC 106-110的時(shí)鐘工作在250MHz，并且有N＝80個(gè)ADC并行操作，則即使系統(tǒng)中最快的時(shí)鐘只有250MHz的頻率，也可以達(dá)到所希望的每秒20吉個(gè)樣本的采樣速率。
可以理解，利用示例性實(shí)施例的采用略微偏移的并行采樣的并行ADC106-110，可以利用低得多的時(shí)鐘速率來(lái)得到所希望的采樣帶寬。應(yīng)當(dāng)注意在每個(gè)ADC之前的公知的采樣保持電路(未示出)的模擬帶寬與所希望的總的系統(tǒng)帶寬相一致。
取自輸入模擬信號(hào)115的每個(gè)模擬數(shù)據(jù)由相應(yīng)的ADC 106-110轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣字(通常是8位)116-120。轉(zhuǎn)換之后，字116-120被提供給邏輯塊111和存儲(chǔ)器112。在特定實(shí)施例中，存儲(chǔ)器112是用硬件實(shí)現(xiàn)的循環(huán)緩沖器。該循環(huán)緩沖器從各個(gè)ADC 106-110中接收各個(gè)數(shù)據(jù)樣本116-120并且保存數(shù)據(jù)，直到下一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)的開(kāi)始或者達(dá)到了存儲(chǔ)器112的容量為止。此時(shí)，除非從邏輯塊111中產(chǎn)生觸發(fā)，循環(huán)緩沖器開(kāi)始在之前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)上的寫操作，并且重復(fù)對(duì)字116-120的緩沖。
與在存儲(chǔ)器112中捕獲字相并行地，字116-120被提供給邏輯塊111。主機(jī)接口123向邏輯塊111提供閾值、模式或偏移量。主機(jī)接口123可以是示波器101上的輸入，或者可以是來(lái)自例如個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)的另一設(shè)備的輸入。
在實(shí)施例中，邏輯塊111用諸如現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)之類的公知固件來(lái)實(shí)現(xiàn)?；蛘?，邏輯塊111可以用常用的專用集成電路(ASIC)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)施例中，邏輯塊111包括具有與ADC相同的數(shù)目的數(shù)字比較器。從邏輯塊111中，針對(duì)各個(gè)ADC 106-110的每個(gè)時(shí)鐘周期產(chǎn)生多個(gè)(N個(gè))比較器輸出的向量。
在其它實(shí)施例中，可以有比ADC的數(shù)目多的比較器。例如，特定的觸發(fā)應(yīng)用需要將當(dāng)前的N個(gè)樣本和前面的樣本歷史進(jìn)行比較。例如，如果輸入中已經(jīng)有所要求的數(shù)目的樣本低于預(yù)定閾值，并且隨后上升至另一預(yù)定閾值以上，則用戶可能想要產(chǎn)生觸發(fā)。這可以通過(guò)根據(jù)需要在存儲(chǔ)器112中緩存輸入數(shù)據(jù)字并將所存儲(chǔ)的值應(yīng)用到附加的比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)?；蛘撸惶峁└郊拥谋容^器，來(lái)自N個(gè)比較器的結(jié)果可以被緩存用于后面的比較?？偟貋?lái)說(shuō)，存儲(chǔ)器112可以提供充分的緩沖以允許在觸發(fā)事件發(fā)生之后進(jìn)行觸發(fā)，所以適度的觸發(fā)延遲不是問(wèn)題。
根據(jù)比較器的輸出，如果滿足預(yù)定的觸發(fā)條件，則可以產(chǎn)生存儲(chǔ)器觸發(fā)121。例如，如果目的是為了檢測(cè)超過(guò)預(yù)定閾值的模擬輸入信號(hào)113的上升沿，則針對(duì)N個(gè)比較器的合適的閾值將被設(shè)置，并且在每個(gè)新的時(shí)鐘處，從比較器系列輸出的向量將被測(cè)試以找到所希望的模式。當(dāng)然，存儲(chǔ)器112也可以基于下降沿觸發(fā)而被觸發(fā)。一旦達(dá)到閾值，存儲(chǔ)器觸發(fā)121就觸發(fā)存儲(chǔ)器112以通過(guò)總線122將數(shù)據(jù)輸出到后置處理器。然后，后置處理器在顯示器102上提供基于觸發(fā)事件的波形。
圖2是示出了根據(jù)示例實(shí)施例對(duì)于N＝6個(gè)ADC的輸入模擬信號(hào)200的采樣的時(shí)序圖。使用六個(gè)ADC僅僅是為了示例，可以使用更多或更少的ADC來(lái)對(duì)信號(hào)200進(jìn)行采樣。
在針對(duì)第一ADC(ADC1)的時(shí)鐘信號(hào)的上升期間，獲取第一模擬數(shù)據(jù)樣本201。如前面所示，每個(gè)連續(xù)ADC的時(shí)鐘相對(duì)于前面ADC的時(shí)鐘被延遲，當(dāng)然除了開(kāi)始的ADC之外。與結(jié)合圖1B描述的定量示例保持一致，每個(gè)連續(xù)的ADC的時(shí)鐘與鄰接的前一個(gè)ADC相比延遲50ps。同樣，在ADC 1的上升沿之后的50ps，ADC 2的時(shí)鐘的上升沿出現(xiàn)，并且第二模擬數(shù)據(jù)樣本202被獲取。按照50ps的間隔，時(shí)鐘信號(hào)ADC 3、ADC 4、ADC 5和ADC 6的上升沿分別觸發(fā)第三模擬數(shù)據(jù)樣本203、第四模擬數(shù)據(jù)樣本204、第五模擬數(shù)據(jù)樣本205和第六模擬數(shù)據(jù)樣本206的獲取。如上所述和這里更詳細(xì)的描述，在轉(zhuǎn)換成數(shù)字樣本(例如字116-120)之后，數(shù)據(jù)樣本201-206由相應(yīng)的比較器來(lái)處理。
圖3是根據(jù)示例實(shí)施例的觸發(fā)器結(jié)構(gòu)300的簡(jiǎn)化框圖。結(jié)構(gòu)300包括某些與圖1A和1B的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)105共同的特征，并且可以以同樣的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些特征的細(xì)節(jié)不再重復(fù)以免混淆目前所描述的實(shí)施例。
如前所述，模擬輸入信號(hào)115由并行的各個(gè)ADC 106-110轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。各個(gè)字116-120被提供給所示出的相應(yīng)的數(shù)字比較器301-305。來(lái)自數(shù)字比較器301-305的輸出被提供給觸發(fā)邏輯塊306。觸發(fā)邏輯塊306將觸發(fā)檢測(cè)標(biāo)記307和觸發(fā)位置308(可選地)提供給存儲(chǔ)器(圖3中未示出)。
根據(jù)示例實(shí)施例，各個(gè)數(shù)字比較器301-305被例示為FPGA或常見(jiàn)的ASIC中的門，并且包括被設(shè)有一個(gè)或多個(gè)觸發(fā)閾值的寄存器。比較器301-305的功能可以基于特定的應(yīng)用而進(jìn)行編程。因此，觸發(fā)器結(jié)構(gòu)300提供了測(cè)量和測(cè)試中非常大的靈活性。
ADC 106-110的并行結(jié)構(gòu)，相同數(shù)目的數(shù)字比較器301-305與觸發(fā)器邏輯塊306一起構(gòu)成了具有相當(dāng)靈活的觸發(fā)機(jī)制的波形數(shù)字轉(zhuǎn)換器。示例實(shí)施例的波形數(shù)字轉(zhuǎn)換器允許觸發(fā)器結(jié)構(gòu)300工作在各個(gè)ADC 301-305的相對(duì)較低的采樣速率上。由于觸發(fā)結(jié)構(gòu)300使用來(lái)自ADC的經(jīng)采樣的數(shù)據(jù)流，所以輸入模擬信號(hào)113的整個(gè)帶寬都可用于觸發(fā)。因而，利用對(duì)來(lái)自一系列中等速率的ADC 301-305的并行數(shù)據(jù)流的并行數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字化地實(shí)現(xiàn)了觸發(fā)的產(chǎn)生，一系列中等速率的ADC 301-305合起來(lái)形成了有效的高速ADC。
為了支持各種觸發(fā)功能，數(shù)字比較器301-305可以被適配為支持多個(gè)比較操作。例如，這些比較操作包括但不限于大于(＞)閾值，小于(＜)閾值，等于(＝)閾值，并且可以對(duì)輸入的數(shù)字化信號(hào)的實(shí)際值或絕對(duì)值進(jìn)行操作。另外，可以從數(shù)據(jù)樣本(字)中減去偏置值，以允許基于波形的動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行觸發(fā)。閾值通過(guò)主機(jī)接口311被提供給數(shù)字比較器301-305的寄存器。
字116-120被并行地提供給閾值塊309。閾值塊309從來(lái)自波形樣本的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中獲取特征，該特征可以被用于改變觸發(fā)比較器的參數(shù)或波形顯示參數(shù)。根據(jù)所需要的更新速率，閾值塊309的功能可以通過(guò)主處理器或?qū)Ｓ秒娐穪?lái)實(shí)現(xiàn)。為了說(shuō)明的目的，閾值塊309計(jì)算的特征可以包括最小值、最大值和在所限定的時(shí)間間隔上的平均值。然后，這些特征可以被用于產(chǎn)生針對(duì)波形的觸發(fā)。例如，假設(shè)信號(hào)具有+5.0V的DC成分和±0.25mV的AC成分?？赡芟Ｍ谛盘?hào)的隨時(shí)間變化的AC成分進(jìn)行觸發(fā)。在這種情況下，可以從提供給數(shù)字比較器301-305的每個(gè)輸入信號(hào)值中減去DC成分，因此比較器只考慮合成信號(hào)的AC成分。
在本教導(dǎo)的另一示例中，基于最近的時(shí)間間隔上的最大數(shù)據(jù)值的一半或者最近的時(shí)間間隔上的平均數(shù)據(jù)字的一半進(jìn)行觸發(fā)是有用的。閾值塊309基于在所希望的時(shí)間間隔上的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算這些值。
在本教導(dǎo)的另一實(shí)施例中，由觸發(fā)結(jié)構(gòu)300執(zhí)行短脈沖識(shí)別。在連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸中，短脈沖可能是有問(wèn)題的。眾所周知，短脈沖的幅度介于數(shù)字‘1’和數(shù)字‘0’之間。在本實(shí)施例中，閾值塊309將連續(xù)平均(平均值)提供給觸發(fā)結(jié)構(gòu)300。然后，從一系列比較器301-305的輸入波形樣本流中減去這個(gè)平均值。如果比較器301-305被設(shè)置為在信號(hào)的絕對(duì)值在適當(dāng)?shù)闹狄韵聲r(shí)觸發(fā)，則短脈沖可以被檢測(cè)。例如，數(shù)字比較器301-305通過(guò)FPGA或常見(jiàn)的ASIC中的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，以支持針對(duì)連續(xù)數(shù)據(jù)流的絕對(duì)值比較。在所設(shè)置的閾值以下的連續(xù)數(shù)據(jù)樣本116-120的數(shù)目可以是產(chǎn)生用于短脈沖識(shí)別的觸發(fā)的特征。
波形的數(shù)據(jù)字116-120在閾值塊309中被處理之后，所選擇的閾值310被提供給主處理器(未示出)。然后，主處理器通過(guò)主機(jī)接口311將這些值輸入到數(shù)字比較器301-305的寄存器，以自動(dòng)地調(diào)節(jié)用于可靠觸發(fā)的比較器閾值。
觸發(fā)邏輯塊306從主機(jī)接口312接收所希望的觸發(fā)特征。這些觸發(fā)特征包括但不限于上升沿觸發(fā)、下降沿觸發(fā)或特定模式。為了說(shuō)明的目的，特定模式可以是高于閾值的L(＝整數(shù))個(gè)樣本后面接著低于閾值的M(＝整數(shù))個(gè)樣本。觸發(fā)邏輯塊(也用固件或常用的ASIC來(lái)實(shí)現(xiàn))接收來(lái)自數(shù)字比較器的比較器輸出數(shù)據(jù)，并且對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行辨別功能。達(dá)到一個(gè)或多個(gè)觸發(fā)閾值之后，觸發(fā)邏輯塊306產(chǎn)生觸發(fā)并將觸發(fā)檢測(cè)307和觸發(fā)位置308提供給存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器保存數(shù)字波形數(shù)據(jù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，觸發(fā)位置提供在存儲(chǔ)器中的數(shù)字波形數(shù)據(jù)中的觸發(fā)閾值的位置圖4是根據(jù)示例實(shí)施例的觸發(fā)結(jié)構(gòu)400的簡(jiǎn)化框圖。結(jié)構(gòu)400包括某些分別與圖1A、1B和圖3的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)105和300共同的特征。不再重復(fù)對(duì)這些特征的描述以免混淆目前所描述的實(shí)施例。
結(jié)構(gòu)400包括抽取(decimation)模塊401，用例如FPGA的固件或例如常用的ASIC的專用電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。抽取模塊401被用于降低輸入數(shù)據(jù)流的采樣速率，并且在某些應(yīng)用中可能是有用的。例如，ADC模塊常常工作在固定速率上。但是，對(duì)于需要較低帶寬的應(yīng)用，降低采樣速率可能是有用的。特別是，抽取還可以被用于增大被采樣信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。
ADC 106-110提供N個(gè)全速數(shù)據(jù)流。抽取模塊401可以丟棄波形樣本數(shù)據(jù)并且向比較器301-305輸出較低速率的數(shù)據(jù)流。如果通過(guò)丟棄樣本來(lái)實(shí)現(xiàn)抽取，則將導(dǎo)致動(dòng)態(tài)范圍沒(méi)有增大。但是，如果通過(guò)對(duì)輸入數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波然后以較低的速率對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)抽取，則動(dòng)態(tài)范圍可以被增大。然后，如前所述，這些數(shù)據(jù)可以與閾值進(jìn)行比較并且被提供給觸發(fā)邏輯塊306。抽取的度可以根據(jù)應(yīng)用而變化。例如，可能希望將樣本速率降為一半。在這種情況下，每隔一個(gè)樣本數(shù)據(jù)字被丟棄，但是動(dòng)態(tài)范圍沒(méi)有增大。
圖5A是根據(jù)示例實(shí)施例的觸發(fā)結(jié)構(gòu)500的簡(jiǎn)化框圖。結(jié)構(gòu)500包括某些分別與圖1A、圖1B、圖3和圖4的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)105、300和400共同的特征。不再重復(fù)對(duì)這些特征的描述，以免混淆目前所描述的實(shí)施例。
結(jié)構(gòu)500包括用固件或常用的ASIC來(lái)實(shí)現(xiàn)的重采樣器和抽取器模塊501。模塊501的抽取功能用于丟棄字以根據(jù)需要降低樣本速率。模塊501的重采樣器功能用于改變來(lái)自ADC的輸入數(shù)據(jù)流的時(shí)鐘速率以與任意的時(shí)鐘同步。這種重采樣可以提供增加樣本速率的采樣，其中利用公知的方法插入數(shù)據(jù)以達(dá)到更高的采樣率；或者提供降低樣本速率的采樣，其中數(shù)據(jù)被抽取以得到較低的采樣率。
在操作中，來(lái)自ADC 106-110的數(shù)據(jù)被提供給模塊501。數(shù)據(jù)通過(guò)模塊的抽取功能而被抽取。數(shù)據(jù)被重采樣并且被提供為N個(gè)較低速率的數(shù)據(jù)流。某些示例可以首先執(zhí)行抽??；對(duì)于其它實(shí)施例，如果最后執(zhí)行破壞可能會(huì)更有效?，F(xiàn)在基本和與數(shù)據(jù)流的原始產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘同步的較低速率的數(shù)據(jù)流被輸入到各個(gè)比較器301-305中，其中按照前述方式進(jìn)行閾值比較。對(duì)于串行數(shù)據(jù)鏈路應(yīng)用，被重采樣的數(shù)據(jù)可以通過(guò)比較器觀察以產(chǎn)生所希望的連續(xù)數(shù)據(jù)位流。可以通過(guò)觸發(fā)邏輯塊306搜索這個(gè)數(shù)據(jù)流中的模式(例如當(dāng)觀察到逗號(hào)時(shí)產(chǎn)生觸發(fā))。與前面一樣，閾值數(shù)據(jù)被提供給觸發(fā)邏輯塊306并且可以被用于基于輸入數(shù)據(jù)流的幅度和DC偏置調(diào)整比較器閾值。
圖5B是示出了利用結(jié)構(gòu)500對(duì)樣本波形進(jìn)行重采樣的時(shí)序圖。在本示例中，第一波形502是來(lái)自串行數(shù)據(jù)鏈路(未示出)的典型的模擬波形。波形502包括多個(gè)數(shù)據(jù)樣本503，所述數(shù)據(jù)樣本503在由前面結(jié)合示例實(shí)施例描述的多個(gè)ADC構(gòu)成的高速ADC的樣本時(shí)間處被獲取。
第二波形504是第一波形502的重采樣版本。樣本速率被改變?yōu)榕c利用任意重采樣器產(chǎn)生連續(xù)數(shù)據(jù)流的原始時(shí)鐘同步。樣本505示出了與波形502的樣本速率相比降低后的樣本速率。
第三波形506是第二波形的降低了采樣速率的采樣版本。在本示例中，每隔一個(gè)樣本被丟棄。余下的樣本被定時(shí)在沿著波形的最佳位置以提取數(shù)字內(nèi)容。示出了用于比較器的典型的高和低閾值。高閾值以上的數(shù)據(jù)樣本507將被映射為邏輯1，并且低閾值以下的數(shù)據(jù)樣本508將被映射為邏輯0。
第四波形509是比較器的數(shù)字輸出。數(shù)據(jù)值被列在波形下面?？梢运阉鬟@種1和0的模式以找到可用于產(chǎn)生觸發(fā)的模式。
圖6是根據(jù)示例實(shí)施例的測(cè)量系統(tǒng)中處理測(cè)量數(shù)據(jù)的方法流程圖。該方法可以在結(jié)合以上實(shí)施例描述的測(cè)量系統(tǒng)和觸發(fā)結(jié)構(gòu)中被實(shí)現(xiàn)。
該方法開(kāi)始于步驟601，接收模擬輸入信號(hào)，例如信號(hào)113。在步驟602中，并行地對(duì)模擬輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間交錯(cuò)的采樣。例如，步驟602的采樣包括按照時(shí)間偏移并行地對(duì)ADC 106-110中的每一個(gè)的信號(hào)115進(jìn)行采樣。如前所述，在每個(gè)ADC中的采樣之間的時(shí)間偏移提供了相對(duì)較高的采樣速率(或較高的樣本帶寬)，即使單個(gè)ADC的時(shí)鐘速率比較低。
在步驟603中，該方法接下來(lái)在ADC中將模擬數(shù)據(jù)樣本轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)樣本。在被轉(zhuǎn)換成數(shù)字樣本之后，在步驟604中數(shù)據(jù)經(jīng)一系列比較器(例如比較器301-305)并行地與一個(gè)或多個(gè)觸發(fā)閾值進(jìn)行比較。如果在步驟605中達(dá)到了閾值，則產(chǎn)生觸發(fā)以在示波器的顯示器上提供波形。另一方面，如果在即時(shí)時(shí)鐘周期中沒(méi)有達(dá)到閾值，則該方法從步驟601重復(fù)進(jìn)行。而且，在產(chǎn)生觸發(fā)之后，該方法從步驟601重復(fù)進(jìn)行。
注意，該方法也可以包括抽取和重采樣。在每個(gè)所描述的示例實(shí)施例中，閾值和任何其它計(jì)算可以在該方法中執(zhí)行。
優(yōu)點(diǎn)是，示例實(shí)施例的波形數(shù)字轉(zhuǎn)換器的并行結(jié)構(gòu)允許觸發(fā)結(jié)構(gòu)工作在各個(gè)ADC的采樣速率上。由于實(shí)施例的觸發(fā)結(jié)構(gòu)使用來(lái)自ADC的經(jīng)采樣的數(shù)據(jù)流，所以輸入模擬信號(hào)的全部帶寬都可用于觸發(fā)。利用對(duì)來(lái)自一系列中等速率的ADC(它們一起構(gòu)成高速ADC)的并行數(shù)據(jù)流的并行數(shù)字信號(hào)處理來(lái)數(shù)字化地實(shí)現(xiàn)觸發(fā)的產(chǎn)生。示例實(shí)施例的觸發(fā)結(jié)構(gòu)、測(cè)量設(shè)備和方法提供與高速ADC相同的保真度和信號(hào)帶寬。通過(guò)對(duì)來(lái)自并行ADC的輸出數(shù)據(jù)流中的每一個(gè)應(yīng)用一組相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)字操作，可以僅利用適量的支持?jǐn)?shù)字邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)許多一般的觸發(fā)功能。
根據(jù)示例實(shí)施例，描述了觸發(fā)結(jié)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)和儲(chǔ)存用于顯示和處理的波形數(shù)據(jù)的方法。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解可以有根據(jù)本教導(dǎo)的很多種變體并且這些變體仍然在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。在閱讀了這里的說(shuō)明書、附圖和權(quán)利要求之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解這些和其它一些變體。因此，除了所附權(quán)利要求的精神和范圍，不希望限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種觸發(fā)結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)并行的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可操作為在時(shí)鐘信號(hào)周期中的不同時(shí)間處從輸入信號(hào)中并行地獲取數(shù)據(jù)樣本；以及包括多個(gè)數(shù)字比較器的邏輯塊，所述多個(gè)數(shù)字比較器被適配為并行地將所述數(shù)據(jù)樣本中的每一個(gè)與一個(gè)或多個(gè)閾值進(jìn)行比較。
2.如權(quán)利要求1所述的觸發(fā)結(jié)構(gòu)，其中所述邏輯塊還包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。
3.如權(quán)利要求2所述的觸發(fā)結(jié)構(gòu)，其中所述邏輯塊是專用集成電路的一部分。
4.如權(quán)利要求1所述的觸發(fā)結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)包括一系列N個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器并且除了第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)，所述相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)與所述一系列模數(shù)轉(zhuǎn)換器中前面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)相比被延遲。
5.如權(quán)利要求1所述的觸發(fā)結(jié)構(gòu)，還包括閾值塊，所述閾值塊被連接到所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)并且可操作為并行地接收所述數(shù)據(jù)樣本中的每一個(gè)。
6.如權(quán)利要求5所述的觸發(fā)結(jié)構(gòu)，其中所述閾值塊被適配為計(jì)算所述數(shù)據(jù)樣本的最大值、所述數(shù)據(jù)樣本的最小值和所述數(shù)據(jù)樣本的平均值中的一個(gè)或多個(gè)。
7.如權(quán)利要求1所述的觸發(fā)結(jié)構(gòu)，還包括抽取模塊，所述抽取模塊可操作為接收來(lái)自所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)樣本并向所述邏輯塊的多個(gè)數(shù)字比較器提供所述輸入信號(hào)的較低采樣速率的形式。
8.如權(quán)利要求1所述的觸發(fā)結(jié)構(gòu)，還包括重采樣器和抽取器模塊，其可操作為接收來(lái)自所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)樣本并將所述數(shù)據(jù)樣本提供給所述邏輯塊的所述多個(gè)數(shù)字比較器。
9.一種測(cè)量系統(tǒng)，包括觸發(fā)結(jié)構(gòu)，其具有多個(gè)并行的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可操作為在時(shí)鐘信號(hào)周期中的不同時(shí)間處從輸入信號(hào)中并行地獲取數(shù)據(jù)樣本；以及包括多個(gè)數(shù)字比較器的邏輯塊，所述多個(gè)數(shù)字比較器被適配為并行地將所述數(shù)據(jù)樣本中的每一個(gè)與一個(gè)或多個(gè)閾值進(jìn)行比較。
10.如權(quán)利要求9所述的測(cè)量系統(tǒng)，還包括示波器。
11.如權(quán)利要求9所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中所述邏輯塊是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。
12.如權(quán)利要求9所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中所述邏輯塊是專用集成電路的一部分。
13.如權(quán)利要求9所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)包括一系列N個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器并且除了第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)，所述相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)與所述一系列模數(shù)轉(zhuǎn)換器中前面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)相比被延遲。
14.如權(quán)利要求9所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中所述觸發(fā)結(jié)構(gòu)還包括閾值塊，所述閾值塊被連接到所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)，并且可操作為并行地接收所述數(shù)據(jù)樣本中的每一個(gè)。
15.如權(quán)利要求9所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中所述觸發(fā)結(jié)構(gòu)還包括抽取模塊，所述抽取模塊可操作為接收來(lái)自所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)樣本并將較低采樣速率的數(shù)據(jù)流提供給所述邏輯塊的多個(gè)數(shù)字比較器。
16.如權(quán)利要求9所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中所述觸發(fā)結(jié)構(gòu)還包括重采樣器和抽取器模塊，其可操作為接收來(lái)自所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)樣本并將所述數(shù)據(jù)樣本提供給所述邏輯塊的所述多個(gè)數(shù)字比較器。
17.在測(cè)量系統(tǒng)中，一種處理測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，該方法包括接收模擬輸入信號(hào)；并行地對(duì)所述模擬輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，其中所述采樣在時(shí)間上是連續(xù)的；將所述樣本轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；并行地將所述數(shù)據(jù)與一個(gè)或多個(gè)閾值進(jìn)行比較；并且如果達(dá)到閾值，則基于所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)生觸發(fā)以顯示波形。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述比較之前，抽取所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述比較之前，重采樣并抽取所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括通過(guò)將所述數(shù)據(jù)中的一個(gè)與平均值進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別短脈沖。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生觸發(fā)的觸發(fā)結(jié)構(gòu)；一種包括觸發(fā)結(jié)構(gòu)的測(cè)量系統(tǒng)；以及一種處理測(cè)量數(shù)據(jù)的方法。
文檔編號(hào)G01R13/00GK101034134SQ20071008000
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者保羅·L·克雷多拉 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司