一種示波器、校正裝置及其自動校正水平中心的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號檢測領(lǐng)域，具體涉及一種示波器、校正裝置及其自動校正水平中心的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的校正示波器水平中心的方法是通過外接信號，人工校出水平中心的偏移，這樣，由于存在人為因素造成的誤差，會導(dǎo)致波形水平中心出現(xiàn)偏差；同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)的校正方法增加了人力成本以及校準(zhǔn)設(shè)備的設(shè)備成本，工作效率低下。另外，還有一個弊端就是用戶所使用的示波器不能夠更新FPGA (Field — Programmable Gate Array,即現(xiàn)場可編程門陣列)版本，如果示波器校正過程中出現(xiàn)的是FPGA的bug (程序中的漏洞)，就不能夠得到解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種示波器自動校正水平中心的方法，包括等效采樣模式處理過程、實(shí)時(shí)采樣模式處理過程、保存校正數(shù)據(jù)過程。
[0004]等效采樣模式處理過程包括:
[0005]設(shè)置第一初始時(shí)基并等效采樣；
[0006]將當(dāng)前時(shí)基與第一參考時(shí)基進(jìn)行比較；
[0007]若當(dāng)前時(shí)基大于第一參考時(shí)基，則結(jié)束等效采樣模式處理過程；
[0008]若當(dāng)前時(shí)基小于第一參考時(shí)基，則進(jìn)行當(dāng)前時(shí)基檔位下的差值計(jì)算過程，進(jìn)行時(shí)基檔位自增后返回將當(dāng)前時(shí)基與第一參考時(shí)基進(jìn)行比較步驟。
[0009]實(shí)時(shí)采樣模式處理過程包括:
[0010]設(shè)置第二初始時(shí)基并實(shí)時(shí)采樣；
[0011]將當(dāng)前時(shí)基與第二參考時(shí)基進(jìn)行比較；
[0012]若當(dāng)前時(shí)基大于第二參考時(shí)基，則結(jié)束實(shí)時(shí)采樣模式處理過程；
[0013]若當(dāng)前時(shí)基小于第二參考時(shí)基，則進(jìn)行當(dāng)前時(shí)基檔位下的差值計(jì)算過程，進(jìn)行時(shí)基檔位自增后返回將當(dāng)前時(shí)基與第二參考時(shí)基進(jìn)行比較步驟。
[0014]保存校正數(shù)據(jù)過程包括:保存等效采樣模式處理過程所得的差值和實(shí)時(shí)采樣模式處理過程所得的差值。
[0015]等效采樣模式處理過程中，進(jìn)行當(dāng)前時(shí)基檔位下的差值計(jì)算過程包括:
[0016]存儲當(dāng)前設(shè)置，配置校正環(huán)境；
[0017]將當(dāng)前時(shí)基與等效采樣模式的閾值時(shí)基進(jìn)行比較；
[0018]若當(dāng)前時(shí)基大于等效采樣模式的閾值時(shí)基，則清除波形數(shù)據(jù)，采集并處理波形；若當(dāng)前時(shí)基小于等效采樣模式的閾值時(shí)基，則對波形進(jìn)行TDC(Time-to_Digital Converter,時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器)校正，采集波形，對波形進(jìn)行線性補(bǔ)值并處理波形；
[0019]根據(jù)處理后的波形的顯示數(shù)據(jù)，計(jì)算差值。
[0020]實(shí)時(shí)采樣模式處理過程中，進(jìn)行當(dāng)前時(shí)基檔位下的差值計(jì)算過程包括:
[0021]存儲當(dāng)前設(shè)置，配置校正環(huán)境；
[0022]清除波形數(shù)據(jù)，采集并處理波形；
[0023]根據(jù)處理后的波形的顯示數(shù)據(jù)，計(jì)算差值。
[0024]保存校正數(shù)據(jù)過程還包括:清除波形數(shù)據(jù)。
[0025]第一初始時(shí)基為1ns，第二初始時(shí)基為Ins ;第一參考時(shí)基為2.5us，第二參考時(shí)基為2.5us ;等效采樣模式的閾值時(shí)基為50ns。
[0026]時(shí)基檔位自增為:在當(dāng)前時(shí)基檔位的基礎(chǔ)上自增一個時(shí)基檔位。
[0027]根據(jù)處理后的波形的顯示數(shù)據(jù)計(jì)算差值包括:在處理后的波形的顯示數(shù)據(jù)中遍歷，尋找波形在橫坐標(biāo)上的中點(diǎn)，計(jì)算該中點(diǎn)與預(yù)設(shè)中線的差值。
[0028]線性補(bǔ)值的計(jì)算過程為:遍歷查找波形缺口，記錄波形缺口的長度L，取波形缺口前的最后一點(diǎn)的值為Vall，取波形缺口后的第一個點(diǎn)的值為Val2，計(jì)算步進(jìn)值Step =(Val2-Vall)/L，并確定波形缺口中的第N點(diǎn)的值為Vall+Step*N，其中，N為大于等于I的整數(shù)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種校正裝置，包括等效采樣模式處理單元、實(shí)時(shí)采樣模式處理單元和校正數(shù)據(jù)存儲單元。
[0030]等效采樣模式處理單元用于設(shè)置第一初始時(shí)基并等效采樣；將當(dāng)前時(shí)基與第一參考時(shí)基進(jìn)行比較；若當(dāng)前時(shí)基大于第一參考時(shí)基，則結(jié)束等效采樣模式處理過程；若當(dāng)前時(shí)基小于第一參考時(shí)基，則進(jìn)行當(dāng)前時(shí)基檔位下的差值計(jì)算過程，進(jìn)行時(shí)基檔位自增后返回將當(dāng)前時(shí)基與第一參考時(shí)基進(jìn)行比較步驟。
[0031]實(shí)時(shí)采樣模式處理單元用于設(shè)置第二初始時(shí)基并實(shí)時(shí)采樣；將當(dāng)前時(shí)基與第二參考時(shí)基進(jìn)行比較；若當(dāng)前時(shí)基大于第二參考時(shí)基，則結(jié)束實(shí)時(shí)采樣模式處理過程；若當(dāng)前時(shí)基小于第二參考時(shí)基，則進(jìn)行當(dāng)前時(shí)基檔位下的差值計(jì)算過程，進(jìn)行時(shí)基檔位自增后返回將當(dāng)前時(shí)基與第二參考時(shí)基進(jìn)行比較步驟。
[0032]校正數(shù)據(jù)存儲單元用于保存等效采樣模式處理過程所得的差值和實(shí)時(shí)采樣模式處理過程所得的差值。
[0033]等效采樣模式處理單元進(jìn)行當(dāng)前時(shí)基檔位下的差值計(jì)算包括:存儲當(dāng)前設(shè)置，配置校正環(huán)境；將當(dāng)前時(shí)基與等效采樣模式的閾值時(shí)基進(jìn)行比較；若當(dāng)前時(shí)基大于等效采樣模式的閾值時(shí)基，則清除波形數(shù)據(jù)，采集并處理波形；若當(dāng)前時(shí)基小于等效采樣模式的閾值時(shí)基，則對波形進(jìn)行TDC校正，采集波形，對波形進(jìn)行線性補(bǔ)值并處理波形，根據(jù)處理后的波形的顯示數(shù)據(jù)，計(jì)算差值；
[0034]實(shí)時(shí)采樣模式處理單元進(jìn)行當(dāng)前時(shí)基檔位下的差值計(jì)算包括:存儲當(dāng)前設(shè)置，配置校正環(huán)境；清除波形數(shù)據(jù)，采集并處理波形；根據(jù)處理后的波形的顯示數(shù)據(jù)，計(jì)算差值。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種示波器，包括輸入模塊、顯示模塊、控制處理模塊，其特征在于，還包括校正模塊。
[0036]輸入模塊連接至控制處理模塊，用于獲取輸入信號；設(shè)置模塊連接至顯示模塊和控制處理模塊，用于設(shè)置時(shí)基檔位等參數(shù)；顯示模塊連接至控制處理模塊，用于顯示信號波形；控制用于處理并檢測輸入信號；校正模塊為上述的校正裝置，連接至控制處理模塊和顯示模塊，用于校正示波器的水平中心。
[0037]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的示波器采用的是自動校正水平中心的方法，與現(xiàn)有技術(shù)中采用人工校正水平中心偏移的方式相比，避免了人為因素引起的誤差，進(jìn)而能夠節(jié)省人力成本，提高工作效率。
【附圖說明】
[0038]圖1為實(shí)施例一的示波器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2為實(shí)施例一的自動校正水平中心的方法流程圖；
[0040]圖3為實(shí)施例一的線性補(bǔ)值前的原始波形效果圖；
[0041]圖4為實(shí)施例一的線性補(bǔ)值后的波形效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面通過【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0043]實(shí)施例一:
[0044]如圖1所示，本實(shí)施例的示波器具備常規(guī)示波器的幾個基本組成部分，包括輸入模塊001、處理模塊002、設(shè)置模塊003、顯示模塊004和校正模塊005。
[0045]輸入模塊001連接至處理模塊002，用于獲取外部輸入的信號；設(shè)置模塊003連接至處理模塊002和顯示模塊004，用于對時(shí)基檔位等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；顯示模塊004即示波器的屏幕，連接至處理模塊002，用于顯示信號波形即信號檢測結(jié)果；校正模塊005連接至處理模塊002和顯示模塊004，用于完成示波器的自動校正水平中心的處理過程；處理模塊002完成對信號的處理即檢測過程，以及對輸入模塊001、設(shè)置模塊003、顯示模塊004和校正模塊005的運(yùn)行進(jìn)行整體控制。
[0046]具體地，校正模塊包括等效采樣模式處理單元、實(shí)時(shí)采樣模式處理單元和校正數(shù)據(jù)存儲單元。如圖2所述為本實(shí)施例的示波器的自動校正水平中心的方法流程圖，包括等效采樣模式處理過程、實(shí)時(shí)采樣模式處理過程、保存校正數(shù)據(jù)過程。結(jié)合圖2，校正模塊的等效采樣模式處理單元用于實(shí)現(xiàn)等效采樣模式處理過程，實(shí)時(shí)采樣模式處理單元用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采樣模式處理過程，校正數(shù)據(jù)存儲單元對應(yīng)于保存校正數(shù)據(jù)過程，用于保存等效采樣模式處理過程所得的差值和實(shí)時(shí)采樣模式處理過程所得的差值。
[0047]本實(shí)施例中，方法開始后，首先要進(jìn)行等效采樣模式處理過程，再進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣模式處理過程。在其他的實(shí)施例中，也可以先進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣模式處理過程，再進(jìn)行等效采樣模式處理過程。
[0048]方法開始后，進(jìn)入等效采樣模式處理過程，等效采樣模式處理過程包括如下步驟:
[0049]S1、設(shè)置Ins時(shí)基并等效采樣。
[0050]S2、將當(dāng)前時(shí)基與2.5us進(jìn)行比較。
[0051]若當(dāng)前時(shí)基大于2.5us，則結(jié)束等效采樣模式處理過程，從而進(jìn)入實(shí)時(shí)采樣模式處理過程；
[0052]若當(dāng)前時(shí)基小于2.5us,則進(jìn)行當(dāng)前時(shí)基檔位下的差值計(jì)算過程。
[0053]在S2步驟中，由于設(shè)置的初始時(shí)基為1ns，第一次比較時(shí)，當(dāng)前時(shí)基即Ins必然小于2.5us，經(jīng)過若干次循環(huán)后，當(dāng)前時(shí)基才會大于2.5us。如果當(dāng)前時(shí)基大于2.5us，則波形可以達(dá)到很好的顯示效果，不會影響用戶的觀察，故對于時(shí)基大于2.5us的情況不需要校正；如果當(dāng)前時(shí)基小于2.5us，則波形的顯示不利于用戶清楚地觀察，故需要校正。
[0054]S3、差值計(jì)算過程，/3過程包括S301、S302、S303、S304幾個步驟，具體流程如下:
[0055]S301、存儲當(dāng)前設(shè)置，配置校正環(huán)境；
[0056]S302、將當(dāng)前時(shí)基與50ns進(jìn)行比較；
[0057]若當(dāng)前時(shí)基大于50ns，則(al)清除波形數(shù)據(jù)、(a2)采集波形從而使波形能別進(jìn)一步處理；
[0058]若當(dāng)前時(shí)基小于50ns，則(bl)對波形進(jìn)行TDC校正、(b2)采集波形、(b3)對波形進(jìn)行線性補(bǔ)值從而使波形能被進(jìn)一步處理；
[0059]50ns以上只有實(shí)時(shí)采樣，50ns以下才會有等效采樣，因此，如果當(dāng)前時(shí)基小于50ns，則按照等效采樣模式處理；如果當(dāng)前時(shí)基大于50ns，則不會按照等效采樣模式處理，隨著時(shí)基檔位的自增，最終當(dāng)前時(shí)基會大于205us。
[0060]S303、處理波形，從而使得波形更好地顯示；
[0061]S304、根據(jù)處理后的波形的顯示數(shù)據(jù)，計(jì)算差值；
[0062]計(jì)算差值的具體方式為，令FPGA輸出IKHz方波(即FPGA產(chǎn)生快沿信號，從而免去了使用校準(zhǔn)設(shè)備)，在處理后的波形的顯示數(shù)據(jù)中遍歷，確定初始電平，繼而開始尋找坐標(biāo)落在128的點(diǎn)(波形坐標(biāo)落在128的點(diǎn)即波形在橫坐標(biāo)上的中點(diǎn)，完整的波形通常在橫坐標(biāo)上具備255個點(diǎn))，并將波形的通道記錄為posl，將另一通道pos2設(shè)置為屏幕橫坐標(biāo)中點(diǎn)，從而確定出屏幕縱向中線，計(jì)算Pos I與屏幕縱向中線的差值。
[0063]S4、進(jìn)行時(shí)基檔位自增后返回S2步驟；
[0064]若當(dāng)前時(shí)基小于2.5us，則再次進(jìn)行當(dāng)前時(shí)基檔位下的差值計(jì)算過程，直到當(dāng)前時(shí)基大于2.5us為止；
[0065]若當(dāng)前時(shí)基大于2.5us,則結(jié)束等效采樣模式處理過程，從而進(jìn)入實(shí)時(shí)采樣模式處理過