[发明专利]一种具有波形快速定位与缩放功能的数字存储示波器

说明书

技术领域

本发明涉及数字存储示波器，具体来讲，涉及在深度存储下一种具有波形快 速定位与缩放功能的数字存储示波器

背景技术

数字存储示波器自上世纪七十年代诞生以来，其应用越来越广泛，现已成 为测试工程师必备的工具之一。

采样率、存储深度(memory depth)和波形捕获率是数字存储示波器(DSO) 的三大主要性能指标。采样率是指每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采 样个数；存储深度表示在最高实时采样率下连续采集并存储采样点的能力，通 常用采样点数(pts)表示；波形捕获率表示单位时间内示波器所能捕获并显示 的波形幅数，通常以波形幅数/秒(wfms/s)表示。采样率直接与存储深度有密 切关系，因为数字存储示波器必须根据使用者关于捕捉时间长度的指令来管理 存储器。如果使用者把数字存储示波器的时基控制设置为100us/div，若波形显 示区有10×8格，这就意味着整个屏幕代表1ms的时间，那么数字存储示波器 必须确定在不耗尽其存储器资源的前提下捕捉长达1ms的信号时可以采用的最 高采样率。如果数字存储示波器的最大采样速为5GSPS，而存储空间为10k，那 么实际的采样率将不能高于10MSPS。这一采样率大大低于最高采样率，用户的 测量将容易受到欠采样(undersampling)的不利影响——混叠、信号细节丢失和测 量结果错误等。对于浅存储示波器来说，这些都是严重的问题。

国内外数字存储示波器厂家都在提高存储深度方面取得了突破性的发展。 美国泰克公司(Tektronix)的TDS6000系列数字存储示波器，双通道使用时， 每条通道的存储深度是64Mpts，四条通道同时使用时，每条通道的存储深度是 32Mpts；4000系列数字荧光示波器(DPO)每条通道上标配了10Mpts的存储深 度，可以捕获长信号窗口，同时保持精细的定时分辨率。美国安捷伦公司(Agilent) 54642A DSO和54642D MSO系列的存储深度是8Mpts；Agilent公司的 DSO/DSA90000A系列示波器的存储深度标准是10Mpts，最大高达1Gpts。美 国力科公司(LeCroy)的LT342L系列的存储深度是1Mpts。国内以普源的 DS1000E系列为例，最大存储深度单通道达到了1Mpts，双通道是512Kpts。可 见，存储深度的提高是未来数字存储示波器的发展方向之一。

将大容量存储器，例如DDR、DDR2、DDR3、LPDDR等内存应用于数字 存储示波器中，可以大大提高数字存储示波器的存储深度，同时AD的采样率 会要求相应的提高。DSO的存储深度越高，那么更多更细致的波形就可以被记 录下来。

在深度存储工作模式下，数据的采集和存储是由触发控制完成的。以触发 信号为基准，在整个存储空间记录下触发信号到来前后的大量波形数据。大的 存储深度，保证了在高采样率下的波形数据采集时间，为波形的分析提供了充 分的数据信息，可以保证对细节信号的采集记录。但是，与模拟示波器相比， DSO本身就存在响应性不好的缺陷。随着存储深度的增加，由于数字波形记录 的处理时间问题，势必会带来响应慢问题。有些存储深度极大的数字存储示波 器每次屏幕波形刷新长达8到10秒。将如此大的存储器应用于DSO，在提高存 储深度的同时，一定会带来响应速度慢的问题。比如说，1GSPS的采样率和 128Mpts的存储深度，存一个样点数据的时间是1ns，那么存满需要128ms，微 处理器读一个样点数据需要100ns，读完存储里面的数据需要 128Mpts×100ns＝12.8s，响应速度必然会很慢。存储深度越高，波形连续捕获时 间越长，系统处理数据的时间越长，响应速度越慢，死区时间越大，波形捕获 率越低，毛刺等有害信号越难被发现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有波形快速定位与缩放 功能的数字存储示波器，在实现深度存储的同时又解决响应速度慢、波形捕获 率低和毛刺等有害信号不易发现的问题。

为实现上述目的，本发明具有波形快速定位与缩放功能的数字存储示波器， 包括信号调理通道、模数转换器、详细波形存储器控制模块、大容量的详细波 形存储器、微处理器以及显示器，其特征在于，还包括：

一特征值检测模块，与模数转换器连接，用于检测模数转换器输出的采样数 据流，从连续的N个采样数据中筛选出特征值数据；