[发明专利]一种示波功率分析仪的瞬态功率运算及触发方法有效

专利信息
申请号: 202110417774.4 申请日: 2021-04-19
公开(公告)号: CN113125826B 公开(公告)日: 2022-02-01
发明(设计)人: 耿航;许波;陈凯;陈子灵;白利兵;钟乔;赵佳 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: G01R13/02 分类号: G01R13/02;G01R21/06;G01R21/133;G01R23/02
代理公司: 成都行之专利代理事务所(普通合伙) 51220 代理人: 温利平
地址: 611731 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 功率 分析 瞬态 运算 触发 方法
【权利要求书】:

1.一种示波功率分析仪的瞬态功率运算及触发方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1:在示波功率分析仪的主FPGA板卡中配置拼合模块、功率运算模块、示波模式存储模块ACQ_FIFO、功率值存储模块POWER_FIFO和触发模块,其中拼合模块用于接收电压数据和电流数据,拼合后送入示波模式存储模块ACQ_FIFO进行存储;功率运算模块用于接收电压数据和电流数据,运算得到功率数据后分别送入触发模块和功率值存储模块POWER_FIFO;触发模块用于接收电压数据、电流数据和功率数据,根据用户所设置的触发源和边沿触发类型选择对应数据生成触发信号,发送至示波模式存储模块ACQ_FIFO对电压数据和电流数据的存储进行触发控制;示波模式存储模块ACQ_FIFO用于存储电压数据和电流数据供上位机进行读取显示;功率值存储模块POWER_FIFO用于存储功率数据供上位机进行读取显示;

S2:用户通过上位机设置电压幅度档和电流幅度档,幅度档决定了显示屏电压电流的量程,记电压幅度档的量程为[-U,U],记电流幅度档的量程为[-I,I];

S3:采集板卡对待测信号进行采集,将采集到电压数据和电流数据发送至主FPGA板卡,主FPGA板卡将接收到的电压数据和电流数据分为三路,一路由拼合模块拼合后存储至示波模式存储模块ACQ_FIFO中,一路送入触发模块,一路送入功率运算模块运算得到对应的功率数据后发送至触发模块和功率值存储模块POWER_FIFO;

S4:用户通过上位机设置功率触发的触发源和边沿触发类型,若选择的是某通道的功率值作为触发源,则触发模块采用功率触发的方式;此时上位机将触发源、边沿触发类型和预先设置的默认功率触发门限值发送给主FPGA板卡中的触发模块,触发模块采用如下方法生成功率触发信号:

触发模块将从功率运算模块接收到的功率数据与默认功率触发门限值进行比较,生成功率比较方波电平,根据边沿触发类型选择该功率比较方波电平的上升沿、下降沿或双边沿作为功率触发信号;

主FPGA板卡控制示波模块存储模块ACQ_FIFO根据功率触发信号进行采集数据存储,上位机从示波模块存储模块ACQ_FIFO中读取出电压数据和电流数据,计算出对应功率数据并进行量化显示,功率数据量化的具体方法如下:

记采集板卡中ADC模块的分辨率为2K,对于根据电压数据和电流数据计算出的任一功率值p,其量化结果k(p)的计算公式如下:

其中,Δp表示功率的单位增量,

S5:上位机将采用S4中的量化方法得到默认功率触发门限值的量化值在显示屏中显示一个游标,其初始位置对应量化值用户通过上位机调节功率触发门限值,记调节后的功率触发门限值为采用S4中的量化方法得到当前功率触发门限值为对应的量化值上位机调整游标位置至量化值对应位置;

S6:用户根据实际需要选择是否需要辅助参考源共同生成功率触发信号,如果不需要,则设置辅助参考源工作使能信号为无效,如果需要,则设置辅助参考源工作使能信号为有效,同时设置辅助参考源选择信号,用于选择采用电压数据或电流数据作为辅助参考源,并设置电压门限值或电流门限值;

S7:触发模块在接收到无效的辅助参考源工作使能信号时,采用如下方法生成功率触发信号:

触发模块将从功率运算模块接收到的功率数据与功率触发门限值进行比较,生成功率比较方波电平,根据边沿触发类型选择该功率比较方波电平的上升沿、下降沿或双边沿作为功率触发信号;

触发模块在接收到有效的辅助参考源工作使能信号时,采用如下方法生成功率触发信号:

触发模块将从功率运算模块接收到的功率数据与功率触发门限值进行比较,生成功率比较方波电平,根据边沿触发类型选择该功率比较方波电平的上升沿、下降沿或双边沿作为初始触发信号;

根据辅助参考源选择信号选择电压数据或电流数据,将其与电压门限值或电流门限值进行比较,生成辅助比较方波电平;

将初始触发信号与辅助比较方波电平相与,得到功率触发信号;

S8:记上位机中设置的编程满深度为prog_full_thresh,记功率运算模块计算功率数据所造成的延时为n个时钟周期,则上位机将prog_full_thresh-n作为编程满深度分别发送给示波模块存储模块ACQ_FIFO和功率值存储模块POWER_FIFO,当示波模块存储模块ACQ_FIFO和功率值存储模块POWER_FIFO中存储的数据达到编程满深度时,则将对应的编程满信号拉高,等待功率触发信号到来;

S9:主FPGA板卡控制示波模块存储模块ACQ_FIFO根据步骤S7生成的功率触发信号进行采集数据存储,上位机从示波模块存储模块ACQ_FIFO中读取出电压数据和电流数据,同时从功率值存储模块POWER_FIFO读取出对应的功率数据,然后在显示屏幕上对所读取数据进行量化显示。

2.根据权利要求1所述的瞬态功率运算及触发方法,其特征在于,所述S4和S7中采用迟滞比较方式生成功率比较方波电平和辅助比较方波电平。

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