專利名稱：一種多通道數(shù)字示波器及其信號(hào)同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字示波器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多通道數(shù)字示波器及其信號(hào)同步方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字示波器是形象地顯示信號(hào)隨時(shí)間變化波形的儀器，是一種綜合的信號(hào)特性測(cè)試儀。隨著數(shù)字示波器的發(fā)展，帶寬越來(lái)越高，采集通道越來(lái)越多，而多個(gè)通道就帶來(lái)了每個(gè)通道間的同步問(wèn)題。數(shù)字示波器每個(gè)通道采集波形時(shí)，必須是同步的，每個(gè)通道間應(yīng)該沒(méi)有延遲差。在擁有多個(gè)通道的數(shù)字示波器當(dāng)中，需要擁有多片控制器來(lái)控制這些通道， 而觸發(fā)信號(hào)是在其中的一片控制器上產(chǎn)生并處理，在將采樣控制信號(hào)傳送到另一些控制器上，這樣每個(gè)控制器采集時(shí)間就有了延遲差，導(dǎo)致多通道采集出來(lái)的信號(hào)有相位差，并且由于每個(gè)控制器工作的時(shí)鐘相位不固定，導(dǎo)致這種延遲差是不固定的。這嚴(yán)重影響使用數(shù)字示波器觀察多通道信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問(wèn)題是提供一種多通道數(shù)字示波器及其信號(hào)同步方法， 解決了數(shù)字示波器多采集通道之間延遲差的問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種多通道數(shù)字示波器的信號(hào)同步方法，所述多通道數(shù)字示波器包括多個(gè)控制器，每個(gè)控制器控制至少一個(gè)采集通道，所述方法包括每個(gè)控制器同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)帶有觸發(fā)沿的矯正信號(hào)，并將矯正信號(hào)輸入到其控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)；確定矯正信號(hào)在各采集通道的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置，并根據(jù)觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置得到各采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)；根據(jù)采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)得到每個(gè)采集通道在顯示波形時(shí)需要偏移的實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)；每個(gè)采集通道將需要顯示的波形偏移實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)后發(fā)送到顯示單元進(jìn)行波形顯不。一種多通道數(shù)字示波器，包括受到觸發(fā)后對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采集的多個(gè)采集通道；用于顯示波形的顯示單元；多個(gè)控制器，每個(gè)控制器控制至少一個(gè)采集通道，其中包括指定的產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的控制器，每個(gè)控制器經(jīng)控制同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)矯正信號(hào)，所述矯正信號(hào)帶有觸發(fā)沿并且輸入到各控制器控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)；計(jì)算單元，用于確定矯正信號(hào)在各采集通道的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置，并根據(jù)觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置得到各采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)，根據(jù)采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)得到每個(gè)采集通道在顯示波形時(shí)需要偏移的實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)；所述采集通道根據(jù)計(jì)算單元計(jì)算出的各采集通道的實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)，將需要顯示的波形偏移實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)后發(fā)送到數(shù)字示波器的顯示單元。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供的多通道數(shù)字示波器的信號(hào)同步方法及裝置，每個(gè)控制器同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)帶有觸發(fā)沿的矯正信號(hào)，并將矯正信號(hào)輸入到其控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)；確定矯正信號(hào)在各采集通道的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置，并根據(jù)觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置得到各采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)；根據(jù)采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)得到每個(gè)采集通道在顯示波形時(shí)需要偏移的實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)；每個(gè)采集通道將需要顯示的波形偏移實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)后發(fā)送到顯示單元進(jìn)行波形顯示，有效解決了多通道信號(hào)存在相位差的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字示波器多通道信號(hào)顯示的同步。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多通道數(shù)字示波器的信號(hào)同步方法流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字示波器原理圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心思想是多通道數(shù)字示波器的每個(gè)控制器同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)帶有觸發(fā)沿的矯正信號(hào)，并將矯正信號(hào)輸入到其控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)；確定矯正信號(hào)在各采集通道的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置，并根據(jù)觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置得到各采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)；根據(jù)采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)得到每個(gè)采集通道在顯示波形時(shí)需要偏移的實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)；每個(gè)采集通道將需要顯示的波形偏移實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)后發(fā)送到顯示單元進(jìn)行波形顯
7J\ ο為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。請(qǐng)參閱圖1所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多通道數(shù)字示波器的信號(hào)同步方法流程圖，包括步驟SlOl 數(shù)字示波器開機(jī)。S102:數(shù)字示波器的每個(gè)控制器同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)矯正信號(hào)，矯正信號(hào)帶有觸發(fā)沿并且輸入到每個(gè)控制器控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)。優(yōu)選的，矯正信號(hào)在數(shù)字示波器的整個(gè)存儲(chǔ)深度下有且只有一個(gè)觸發(fā)沿，觸發(fā)沿可以是上升觸發(fā)沿或者下降觸發(fā)沿，此時(shí)需要將數(shù)字示波器置于上升沿觸發(fā)或者下降沿觸發(fā)。帶有觸發(fā)沿的矯正信號(hào)可以是方波，也可以是正弦波，優(yōu)選為方波。只有一個(gè)上升觸發(fā)沿或者下降觸發(fā)沿的方波測(cè)量起來(lái)方便，容易計(jì)算。S103 遍歷每個(gè)控制器控制的至少一個(gè)采集通道，找到每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)離觸發(fā)點(diǎn)的理論值相等或最接近的觸發(fā)點(diǎn)，將該觸發(fā)點(diǎn)在整個(gè)存儲(chǔ)深度內(nèi)的位置作為每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置。矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的理論值是已知的，每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的理論位置等于數(shù)字示波器設(shè)定的垂直觸發(fā)位置。S104:根據(jù)觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置得到各采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)。3/4頁(yè)具體步驟為將產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的控制器所控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)的矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置作為基準(zhǔn)位置，將其他控制器控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)的矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置與所述基準(zhǔn)位置相減，得到每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的偏移采樣點(diǎn)數(shù)。S105:根據(jù)采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)得到每個(gè)采集通道在顯示波形時(shí)需要偏移的實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)。具體的，將采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的偏移采樣點(diǎn)數(shù)分別乘以控制器同時(shí)產(chǎn)生矯正信號(hào)時(shí)的采樣率得到該采集通道矯正環(huán)境下的延遲時(shí)間；將延遲時(shí)間除以該采集通道顯示波形時(shí)的采樣率得到每個(gè)采集通道顯示波形時(shí)需要偏移的采樣點(diǎn)數(shù)。以存儲(chǔ)深度為24K的數(shù)字示波器為例，處于矯正環(huán)境下時(shí)的采樣率為2G即每個(gè)采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為500ps，每個(gè)控制器內(nèi)部同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)頻率為IKhz的方波，得到每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的偏移采樣點(diǎn)數(shù)后將每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的偏移采樣點(diǎn)數(shù)乘以500ps得到每個(gè)采集通道矯正環(huán)境下的延遲時(shí)間T。延遲時(shí)間T除以顯示波形時(shí)的采樣率(與矯正環(huán)境下時(shí)的采樣率可能相同，也可能不同)即得到每個(gè)采集通道顯示波形時(shí)需要偏移的采樣點(diǎn)數(shù)。S106:每個(gè)采集通道將需要顯示的波形偏移實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)后發(fā)送到顯示單元進(jìn)行波形顯示。上述同步方法中控制器優(yōu)選為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA，該方法有效解決了多通道數(shù)字示波器因多個(gè)控制器之間采集時(shí)間不同帶來(lái)的延遲差，導(dǎo)致信號(hào)顯示不同步的問(wèn)題， 實(shí)現(xiàn)了多通道數(shù)字示波器信號(hào)顯示的同步。請(qǐng)參閱圖2所示，根據(jù)上述同步方法，本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種數(shù)字示波器，包括受到觸發(fā)后對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采集的多個(gè)采集通道201。用于顯示波形的顯示單元202。多個(gè)控制器203，每個(gè)控制器203控制至少一個(gè)采集通道201，其中包括指定的產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的控制器203，每個(gè)控制器203經(jīng)控制同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)矯正信號(hào)，矯正信號(hào)帶有觸發(fā)沿并且輸入到各控制器203控制的至少一個(gè)采集通道201內(nèi)。計(jì)算單元204，用于確定矯正信號(hào)在各采集通道201的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置，并根據(jù)觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置得到各采集通道201的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)，根據(jù)采集通道201的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)得到每個(gè)采集通道201在顯示波形時(shí)需要偏移的實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)。具體的，計(jì)算單元204遍歷每個(gè)控制器203控制的至少一個(gè)采集通道201，找到每個(gè)采集通道201內(nèi)矯正信號(hào)離觸發(fā)點(diǎn)的理論值相等或最接近的觸發(fā)點(diǎn)，將該觸發(fā)點(diǎn)在整個(gè)存儲(chǔ)深度內(nèi)的位置作為每個(gè)采集通道201內(nèi)矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置，然后將產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的控制器203所控制的至少一個(gè)采集通道201內(nèi)的矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置作為基準(zhǔn)位置，將其他控制器203控制的至少一個(gè)采集通道201內(nèi)的矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置與所述基準(zhǔn)位置相減，得到每個(gè)采集通道201內(nèi)矯正信號(hào)的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)。計(jì)算單元204將采集通道201內(nèi)矯正信號(hào)的偏移采樣點(diǎn)數(shù)分別乘以控制器203同時(shí)產(chǎn)生矯正信號(hào)時(shí)的采樣率得到該采集通道201矯正環(huán)境下的延遲時(shí)間；再將該采集通道201的延遲時(shí)間除以該采集通道201顯示波形時(shí)的采樣率得到每個(gè)采集通道201顯示波形時(shí)需要偏移的采樣點(diǎn)數(shù)。采集通道201根據(jù)計(jì)算單元204計(jì)算出的各采集通道201的實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)，將需要顯示的波形偏移實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)后發(fā)送到數(shù)字示波器的顯示單元202。優(yōu)選實(shí)施例中，控制器203為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA?？刂破?03產(chǎn)生的矯正信號(hào)在數(shù)字示波器的整個(gè)存儲(chǔ)深度下有且只有一個(gè)觸發(fā)沿，數(shù)字示波器置于上升沿或者下降沿觸發(fā)。每個(gè)采集通道201內(nèi)矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的理論值等于數(shù)字示波器設(shè)定的垂直觸發(fā)位置。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種多通道數(shù)字示波器的信號(hào)同步方法，所述多通道數(shù)字示波器包括多個(gè)控制器， 每個(gè)控制器控制至少一個(gè)采集通道，其特征在于，所述方法包括每個(gè)控制器同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)帶有觸發(fā)沿的矯正信號(hào)，并將矯正信號(hào)輸入到其控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)；確定矯正信號(hào)在各采集通道的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置，并根據(jù)觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置得到各采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)；根據(jù)采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)得到每個(gè)采集通道在顯示波形時(shí)需要偏移的實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)；每個(gè)采集通道將需要顯示的波形偏移實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)后發(fā)送到顯示單元進(jìn)行波形顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步方法，其特征在于，所述矯正信號(hào)在數(shù)字示波器的整個(gè)存儲(chǔ)深度下只有一個(gè)觸發(fā)沿，所述控制器為FPGA。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步方法，其特征在于，確定理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)步驟包括遍歷每個(gè)控制器控制的至少一個(gè)采集通道，找到每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)離觸發(fā)點(diǎn)的理論值相等或最接近的觸發(fā)點(diǎn)，將該觸發(fā)點(diǎn)在整個(gè)存儲(chǔ)深度內(nèi)的位置作為每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置，然后將產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的控制器所控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)的矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置作為基準(zhǔn)位置，將其他控制器控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)的矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置與所述基準(zhǔn)位置相減，得到每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步方法，其特征在于，所述每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的理論值等于數(shù)字示波器設(shè)定的垂直觸發(fā)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的同步方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的偏移采樣點(diǎn)數(shù)得到每個(gè)采集通道顯示波形時(shí)需要偏移的采樣點(diǎn)數(shù)包括步驟將采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的偏移采樣點(diǎn)數(shù)分別乘以控制器同時(shí)產(chǎn)生矯正信號(hào)時(shí)的采樣率得到該采集通道矯正環(huán)境下的延遲時(shí)間；將該采集通道的延遲時(shí)間除以該采集通道顯示波形時(shí)的采樣率得到每個(gè)采集通道顯示波形時(shí)需要偏移的采樣點(diǎn)數(shù)。
6.一種多通道數(shù)字示波器，其特征在于，包括受到觸發(fā)后對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采集的多個(gè)采集通道；用于顯示波形的顯示單元；多個(gè)控制器，每個(gè)控制器控制至少一個(gè)采集通道，其中包括指定的產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的控制器，每個(gè)控制器經(jīng)控制同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)矯正信號(hào)，所述矯正信號(hào)帶有觸發(fā)沿并且輸入到各控制器控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)；計(jì)算單元，用于確定矯正信號(hào)在各采集通道的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置，并根據(jù)觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置得到各采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)，根據(jù)采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)得到每個(gè)采集通道在顯示波形時(shí)需要偏移的實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)；所述采集通道根據(jù)計(jì)算單元計(jì)算出的各采集通道的實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)，將需要顯示的波形偏移實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)后發(fā)送到數(shù)字示波器的顯示單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字示波器，其特征在于，所述每個(gè)控制器產(chǎn)生的矯正信號(hào)在數(shù)字示波器的整個(gè)存儲(chǔ)深度下有且只有一個(gè)觸發(fā)沿，所述控制器為FPGA。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字示波器，其特征在于，所述計(jì)算單元遍歷每個(gè)控制器控制的至少一個(gè)采集通道，找到每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)離觸發(fā)點(diǎn)的理論值相等或最接近的觸發(fā)點(diǎn)，將該觸發(fā)點(diǎn)在整個(gè)存儲(chǔ)深度內(nèi)的位置作為每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置，然后將產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的控制器所控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)的矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置作為基準(zhǔn)位置，將其他控制器控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)的矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置與所述基準(zhǔn)位置相減，得到每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字示波器，其特征在于，所述每個(gè)采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)的理論值等于數(shù)字示波器設(shè)定的垂直觸發(fā)位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)所述的數(shù)字示波器，其特征在于，所述計(jì)算單元將采集通道內(nèi)矯正信號(hào)的偏移采樣點(diǎn)數(shù)分別乘以控制器同時(shí)產(chǎn)生矯正信號(hào)時(shí)的采樣率得到該采集通道矯正環(huán)境下的延遲時(shí)間；再將該采集通道的延遲時(shí)間除以該采集通道顯示波形時(shí)的采樣率得到每個(gè)采集通道顯示波形時(shí)需要偏移的采樣點(diǎn)數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多通道數(shù)字示波器及其信號(hào)同步方法，所述多通道數(shù)字示波器包括多個(gè)控制器，每個(gè)控制器控制至少一個(gè)采集通道，所述方法包括每個(gè)控制器同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)帶有觸發(fā)沿的矯正信號(hào)，并將矯正信號(hào)輸入到其控制的至少一個(gè)采集通道內(nèi)；確定矯正信號(hào)在各采集通道的觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置，并根據(jù)觸發(fā)點(diǎn)的實(shí)際位置得到各采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)；根據(jù)采集通道的理論偏移采樣點(diǎn)數(shù)得到每個(gè)采集通道在顯示波形時(shí)需要偏移的實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)；每個(gè)采集通道將需要顯示的波形偏移實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)后發(fā)送到顯示單元進(jìn)行波形顯示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供的同步方法有效解決了多通道信號(hào)存在相位差的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字示波器多通道信號(hào)顯示的同步。
文檔編號(hào)G01R13/02GK102435809SQ20111030858
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者秦軻, 趙亞鋒, 邵海濤 申請(qǐng)人:秦軻, 趙亞鋒, 邵海濤