本實用新型涉及示波器領(lǐng)域，具體涉及一種降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)、數(shù)字芯片和示波器。

背景技術(shù)：

在進行現(xiàn)代電子設(shè)計時，工程師在關(guān)注其設(shè)計中的電子信號時，經(jīng)常會出現(xiàn)所需要觀測的信號波形數(shù)目超過示波器模擬通道個數(shù)的情況，因而需要將示波器的觸發(fā)通道選擇為外觸發(fā)通道(與模擬通道相比，外觸發(fā)通道輸入的波形不能在示波器上顯示)。外觸發(fā)功能屬于模擬觸發(fā)，在使用外觸發(fā)通道產(chǎn)生的觸發(fā)信號控制波形采集時，降低外觸發(fā)通道所帶來的波形抖動，提高波形采集的穩(wěn)定性是非常重要的。

現(xiàn)有技術(shù)方案中首先將待測信號同時輸出到模擬通道及外觸發(fā)通道。外觸發(fā)通道輸入端輸入的待測信號經(jīng)過放大耦合電路送到外觸發(fā)模擬比較器后送給數(shù)字芯片。數(shù)字芯片采用其內(nèi)部的鎖相環(huán)從來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的隨路時鐘中恢復出系統(tǒng)時鐘，用以產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。該觸發(fā)脈沖送到外部的外觸發(fā)脈沖擴展電路中進行線性展寬后送回到數(shù)字芯片中。數(shù)字芯片使用自身工作的系統(tǒng)時鐘對線性展寬后的脈沖進行統(tǒng)計，將統(tǒng)計值轉(zhuǎn)換為觸發(fā)校正值。

假設(shè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的采樣率為Fc，數(shù)字芯片的系統(tǒng)時鐘周期為T，則數(shù)字芯片每個系統(tǒng)時鐘需要處理的并行數(shù)據(jù)的個數(shù)為M＝Fc×T。且外觸發(fā)脈沖擴展電路能夠支持在任何環(huán)境下均線性擴展的倍數(shù)是固定的，假定為N倍。則可知該擴展電路的分辨率R(每個脈沖統(tǒng)計周期所能表示的采樣點的數(shù)目)為R＝M÷N＝Fc×T÷N。從公式可知，當Fc越高時，R越大，也就是說單位時間的點數(shù)越多，即分辨率越粗糙，所帶來的波形抖動越大。

因此，現(xiàn)有技術(shù)有待改進和提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┮环N降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)、數(shù)字芯片和示波器，通過產(chǎn)生一個頻率為系統(tǒng)時鐘頻率的K倍的外觸發(fā)時鐘，根據(jù)所述外觸發(fā)時鐘產(chǎn)生外觸發(fā)脈沖信號，以提高示波器采樣率，從而降低了波形的抖動，提高了波形采集的穩(wěn)定性。

根據(jù)本實用新型的第一方面，本實用新型提供一種降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)，包括：

外觸發(fā)通道，用于接收待測信號；

比較模塊，用于將外觸發(fā)通道輸出的信號與比較電平比較，將外觸發(fā)通道輸出的信號轉(zhuǎn)換為高低電平的外觸發(fā)信號；

觸發(fā)控制模塊，用于產(chǎn)生一個頻率為系統(tǒng)時鐘頻率的K倍的外觸發(fā)時鐘；根據(jù)所述外觸發(fā)時鐘和外觸發(fā)信號，生成外觸發(fā)脈沖信號；K大于1；

所述外觸發(fā)通道的輸出端通過比較模塊連接觸發(fā)控制模塊。

所述的降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括與所述觸發(fā)控制模塊連接的外觸發(fā)脈沖擴展電路，用于對所述外觸發(fā)脈沖信號進行線性展寬。

所述的降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)，其中，所述觸發(fā)控制模塊包括：

鎖相環(huán)，用于從待測信號的隨路時鐘中恢復出系統(tǒng)時鐘，并產(chǎn)生一個頻率為所述系統(tǒng)時鐘頻率的K倍的外觸發(fā)時鐘；

外觸發(fā)脈沖生成單元，用于根據(jù)所述外觸發(fā)時鐘和外觸發(fā)信號，生成外觸發(fā)脈沖信號以控制波形采集；

時間片檢測單元，用于根據(jù)所述外觸發(fā)時鐘將系統(tǒng)時鐘周期分為K個時間片，并檢測出所述外觸發(fā)脈沖信號的發(fā)生時間所處的時間片；

擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元，用于統(tǒng)計線性展寬后的外觸發(fā)脈沖信號的寬度，結(jié)合外觸發(fā)脈沖信號所處的時間片得到觸發(fā)校正值，以對采集波形進行位置校正；

所述鎖相環(huán)的外觸發(fā)時鐘輸出端連接外觸發(fā)脈沖生成單元的第一輸入端、時間片檢測單元的第一輸入端和擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元的第一輸入端；所述外觸發(fā)脈沖生成單元的第二輸入端連接比較模塊的輸出端，所述外觸發(fā)脈沖生成單元的輸出端連接外觸發(fā)脈沖擴展電路的輸入端和時間片檢測單元的第二輸入端，所述時間片檢測單元的輸出端連接擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元的第二輸入端，所述外觸發(fā)脈沖擴展電路的輸出端連接擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元的第三輸入端。

所述的降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括串接在外觸發(fā)通道和比較模塊之間的外觸發(fā)通道放大耦合電路，用于對外觸發(fā)通道輸出的信號進行增益控制及交流、直流耦合。

所述的降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括：

模擬通道，用于接收所述待測信號；

波形通道放大及耦合電路，用于對模擬通道輸出的信號進行增益控制及交流、直流耦合；

模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬波形信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字波形信號；

所述模擬通道的輸出端通過波形通道放大及耦合電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接鎖相環(huán)。

所述的降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)，其中，所述觸發(fā)控制模塊還包括：

ADC接口；

降采樣及存儲模塊，用于對ADC接口輸出的并行數(shù)據(jù)流進行降采樣和/或存儲；

ADC接口的輸入端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端，ADC接口的輸出端連接降采樣及存儲模塊，所述降采樣及存儲模塊還連接鎖相環(huán)的系統(tǒng)時鐘輸出端。

所述的降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)，其中，所述觸發(fā)控制模塊包括數(shù)字芯片。

根據(jù)本實用新型的第二方面，本實用新型提供一種數(shù)字芯片，包括：

鎖相環(huán)，用于從示波器待測信號的隨路時鐘中恢復出系統(tǒng)時鐘，并產(chǎn)生一個頻率為所述系統(tǒng)時鐘頻率的K倍的外觸發(fā)時鐘；

外觸發(fā)脈沖生成單元，用于接收外部輸入的外觸發(fā)信號，根據(jù)所述外觸發(fā)信號和外觸發(fā)時鐘生成外觸發(fā)脈沖信號以控制波形采集；

時間片檢測單元，用于根據(jù)所述外觸發(fā)時鐘將系統(tǒng)時鐘周期分為K個時間片，并檢測出所述外觸發(fā)脈沖信號的發(fā)生時間所處的時間片；

擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元，用于接收線性展寬后的外觸發(fā)脈沖信號，并統(tǒng)計線性展寬后的外觸發(fā)脈沖信號的寬度，結(jié)合外觸發(fā)脈沖信號所處的時間片得到觸發(fā)校正值，以對采集波形進行位置校正；

所述鎖相環(huán)的外觸發(fā)時鐘輸出端連接外觸發(fā)脈沖生成單元、時間片檢測單元和擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元；所述外觸發(fā)脈沖生成單元通過時間片檢測單元連接擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元。

所述的數(shù)字芯片，其中，所述數(shù)字芯片還包括：

ADC接口；

降采樣及存儲模塊，用于對ADC接口輸出的并行數(shù)據(jù)流進行降采樣和/或存儲；

ADC接口的輸出端連接降采樣及存儲模塊，所述降采樣及存儲模塊還連接鎖相環(huán)的系統(tǒng)時鐘輸出端。

根據(jù)本實用新型的第三方面，本實用新型提供一種示波器，包括如上所述的降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)，或者，包括如上所述的數(shù)字芯片。

本實用新型的有益效果：本實用新型選擇外觸發(fā)通道進行觸發(fā)時，通過比較模塊將外觸發(fā)通道輸出的信號與比較電平比較，將外觸發(fā)通道輸出的信號轉(zhuǎn)換為高低電平的外觸發(fā)信號；由觸發(fā)控制模塊產(chǎn)生一個頻率為系統(tǒng)時鐘頻率的K倍的外觸發(fā)時鐘；根據(jù)所述外觸發(fā)時鐘和外觸發(fā)信號，生成外觸發(fā)脈沖信號；K大于1。由于外觸發(fā)時鐘的頻率比系統(tǒng)時鐘頻率高，使得示波器采樣率變高，降低了波形的抖動，提高了波形采集的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實用新型提供的降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)中，系統(tǒng)時鐘、外觸發(fā)時鐘、外觸發(fā)信號以及展寬后的外觸發(fā)信號的波形示意圖；

圖3為本實用新型提供的數(shù)字芯片的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

在本實用新型實施例中，通過提供一種示波器，其包括降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)通過數(shù)字芯片內(nèi)部的鎖相環(huán)多產(chǎn)生一個外觸發(fā)時鐘Fe，該外觸發(fā)時鐘Fe的頻率為系統(tǒng)時鐘的K倍，K大于1，采用該外觸發(fā)時鐘Fe來產(chǎn)生外觸發(fā)脈沖信號及擴展脈沖寬度的統(tǒng)計，并記錄外觸發(fā)脈沖信號所在系統(tǒng)時鐘周期的時間片位置，將二者結(jié)合起來，得到觸發(fā)校正值。等待該幀數(shù)據(jù)采集完畢之后，利用觸發(fā)校正值對采集波形進行位置校正，最后顯示在屏幕上。由于外觸發(fā)時鐘的頻率比系統(tǒng)時鐘頻率高，使得示波器采樣率變高，降低了波形的抖動，提高了波形采集的穩(wěn)定性。

請參考圖1，本實用新型提供的降低示波器外觸發(fā)波形抖動的系統(tǒng)，包括：外觸發(fā)通道、模擬通道、外觸發(fā)通道放大耦合電路10、比較模塊20、觸發(fā)控制模塊40、外觸發(fā)脈沖擴展電路30、波形通道放大及耦合電路50和模數(shù)轉(zhuǎn)換器60。外觸發(fā)通道和模擬通道均用于接收待測信號。

比較模塊20，用于將外觸發(fā)通道輸出的信號與比較電平比較，將外觸發(fā)通道輸出的信號轉(zhuǎn)換為高低電平的外觸發(fā)信號。

觸發(fā)控制模塊40，用于產(chǎn)生一個頻率為系統(tǒng)時鐘Fs頻率的K倍的外觸發(fā)時鐘Fe；根據(jù)所述外觸發(fā)時鐘和外觸發(fā)信號，生成外觸發(fā)脈沖信號；K大于1；優(yōu)選的，K為大于1的正整數(shù)。

外觸發(fā)通道的輸出端通過比較模塊20連接觸發(fā)控制模塊40。

由于外觸發(fā)時鐘Fe的頻率比系統(tǒng)時鐘Fs的頻率高，使得示波器采樣率變高，降低了波形的抖動，提高了波形采集的穩(wěn)定性。

外觸發(fā)通道放大耦合電路10串接在外觸發(fā)通道和比較模塊20之間，用于對外觸發(fā)通道輸出的信號進行增益控制及交流、直流耦合，即用于對示波器外觸發(fā)通道輸出的信號進行放大和耦合。

外觸發(fā)脈沖擴展電路30與觸發(fā)控制模塊40連接，用于對外觸發(fā)脈沖信號進行線性展寬(線性放大)，還用于在啟動外觸發(fā)之前，先進行外觸發(fā)脈沖擴展電路線性放大區(qū)域校正，確保觸發(fā)控制模塊40所產(chǎn)生的分布范圍(0～T/K)的脈沖在外觸發(fā)脈沖擴展電路30的線性放大區(qū)域內(nèi)。

波形通道放大及耦合電路50，用于對模擬通道輸出的信號進行增益控制及交流、直流耦合；即用于對示波器模擬通道輸出的信號進行放大和耦合。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)60，用于實現(xiàn)模擬信號采樣量化功能，即，將模擬波形信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字波形信號。

模擬通道的輸出端通過波形通道放大及耦合電路50連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器60的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器60的輸出端連接觸發(fā)控制模塊40。

進一步的，觸發(fā)控制模塊40包括數(shù)字芯片，本實施例中，觸發(fā)控制模塊40為數(shù)字芯片。觸發(fā)控制模塊40包括：

鎖相環(huán)430，用于實現(xiàn)時鐘分頻及倍頻功能，具體的，從待測信號的隨路時鐘中恢復出系統(tǒng)時鐘Fs，并產(chǎn)生一個頻率為所述系統(tǒng)時鐘頻率的K倍的外觸發(fā)時鐘Fe。相比現(xiàn)有技術(shù)，鎖相環(huán)430多產(chǎn)生一個外觸發(fā)時鐘Fe，假設(shè)系統(tǒng)時鐘的周期為T，則外觸發(fā)時鐘Fe的周期為T/K，便于外觸發(fā)脈沖生成單元440采用該時鐘來產(chǎn)生外觸發(fā)脈沖信號，以及擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元460對擴展脈沖寬度的統(tǒng)計。

外觸發(fā)脈沖生成單元440，用于根據(jù)所述外觸發(fā)時鐘Fe和外觸發(fā)信號，生成外觸發(fā)脈沖信號以控制波形采集。

時間片檢測單元450，用于根據(jù)所述外觸發(fā)時鐘Fe將系統(tǒng)時鐘周期分為K個時間片，即每個外觸發(fā)時鐘周期為1個時間片，并檢測出所述外觸發(fā)脈沖信號的發(fā)生時間所處的時間片。時間片檢測單元450通過檢測記錄外觸發(fā)脈沖信號位于哪一個時間片，并將記錄的時間片信息送給后面的擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元460做進一步的處理。

擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元460，用于統(tǒng)計線性展寬后的外觸發(fā)脈沖信號的寬度，并將其轉(zhuǎn)換到觸發(fā)位置上去，即結(jié)合外觸發(fā)脈沖信號所處的時間片得到觸發(fā)校正值，以對采集波形進行位置校正。

鎖相環(huán)430的外觸發(fā)時鐘輸出端連接外觸發(fā)脈沖生成單元440的第一輸入端、時間片檢測單元450的第一輸入端和擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元460的第一輸入端；外觸發(fā)脈沖生成單元440的第二輸入端連接比較模塊20的輸出端，外觸發(fā)脈沖生成單元440的輸出端連接外觸發(fā)脈沖擴展電路30的輸入端和時間片檢測單元450的第二輸入端，時間片檢測單元450的輸出端連接擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元460的第二輸入端，外觸發(fā)脈沖擴展電路30的輸出端連接擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元460的第三輸入端。

ADC接口410，接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速串行數(shù)據(jù)流并轉(zhuǎn)換為低速的并行數(shù)據(jù)流。

降采樣及存儲模塊420，用于實現(xiàn)示波器的各種采樣率功能及數(shù)據(jù)存儲功能，即，對ADC接口410輸出的并行數(shù)據(jù)流進行降采樣和/或存儲。

ADC接口410的輸入端和鎖相環(huán)430的輸入端均連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器60的輸出端，ADC接口410的輸出端連接降采樣及存儲模塊420，降采樣及存儲模塊420還連接鎖相環(huán)430的系統(tǒng)時鐘輸出端。

本實用新型中，觸發(fā)控制模塊40將系統(tǒng)時鐘周期分為K個時間片，即每個外觸發(fā)時鐘周期為1個時間片，每個時間片對應的并行數(shù)據(jù)的個數(shù)為Mnew＝Fc×T÷K。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用外觸發(fā)時鐘Fe來產(chǎn)生外觸發(fā)脈沖信號，可知脈沖的分布范圍為0<TRO<T÷K。假定外觸發(fā)脈沖擴展電路30線性擴展的倍數(shù)為N，則本實用新型的擴展電路的分辨率Rnew(每個脈沖統(tǒng)計周期所能表示的采樣點的數(shù)目)為：

Rnew＝(Mnew)÷N＝Fc×T÷K÷N＝(Fc×T)÷(K×N)；

對比背景技術(shù)中的R及本實用新型的Rnew表達式可知，在本實用新型中，每個脈沖統(tǒng)計周期所表示的采樣點的數(shù)目變?yōu)樵瓉淼?/K，與現(xiàn)有技術(shù)方案比，分辨率提高了K倍，將大大的降低波形的抖動。同時將外觸發(fā)脈沖發(fā)生的時間片X傳遞給后續(xù)的擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元460，由其解析出觸發(fā)沿位于系統(tǒng)時鐘周期的具體位置。

請一并參閱圖2，本實用新型提供的系統(tǒng)在啟動外觸發(fā)之前，先要進行外觸發(fā)脈沖擴展電路30線性放大區(qū)域校正，確保外觸發(fā)脈沖生成單元440所產(chǎn)生的分布范圍(0～T/K)的脈沖在外觸發(fā)脈沖擴展電路30的線性放大區(qū)域內(nèi)。而后根據(jù)示波器波形采集流程，啟動波形采集，當預觸發(fā)位置滿足后，等待滿足設(shè)置條件的外觸發(fā)信號TR，外觸發(fā)脈沖生成單元440將外觸發(fā)信號TR進行延遲變?yōu)門RD，然后將TR與上TRD的低電平，產(chǎn)生外觸發(fā)脈沖信號TRO。進而外觸發(fā)脈沖擴展電路30對外觸發(fā)脈沖信號TRO進行線性展寬，并由擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元460進行擴展脈沖寬度的統(tǒng)計，同時記錄外觸發(fā)脈沖所在系統(tǒng)時鐘周期的時間片位置，將二者結(jié)合起來，得到觸發(fā)校正值。等待該幀數(shù)據(jù)采集完畢之后，利用觸發(fā)校正值對采集波形進行位置校正，最后顯示在屏幕上。外觸發(fā)脈沖生成單元440將外觸發(fā)信號TR進行延遲的延遲時間可以是一個或多個外觸發(fā)時鐘周期，根據(jù)需要進行設(shè)置，在后續(xù)再計算外觸發(fā)脈沖真正的位置時需要將多余的延遲時鐘減去，得到外觸發(fā)脈沖所在系統(tǒng)時鐘周期的時間片位置。

由此可知，本實用新型采用頻率為F(F＝K/T，T代表系統(tǒng)時鐘周期)產(chǎn)生外觸發(fā)脈沖信號，同時將外觸發(fā)脈沖信號所發(fā)生的時間與其在一個系統(tǒng)時鐘周期中的時間片的位置結(jié)合起來，得到更高分辨率的觸發(fā)校正結(jié)果。

在本實用新型的第二實施例中，本實用新型提供一種數(shù)字芯片，請參閱圖3，數(shù)字芯片包括：

鎖相環(huán)430，用于從示波器待測信號的隨路時鐘中恢復出系統(tǒng)時鐘，并產(chǎn)生一個頻率為所述系統(tǒng)時鐘頻率的K倍的外觸發(fā)時鐘。

外觸發(fā)脈沖生成單元440，用于接收外部輸入的外觸發(fā)信號，根據(jù)所述外觸發(fā)信號和外觸發(fā)時鐘生成外觸發(fā)脈沖信號以控制波形采集。

時間片檢測單元450，用于根據(jù)所述外觸發(fā)時鐘將系統(tǒng)時鐘周期分為K個時間片，并檢測出所述外觸發(fā)脈沖信號的發(fā)生時間所處的時間片。

擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元460，用于接收線性展寬后的外觸發(fā)脈沖信號，并統(tǒng)計線性展寬后的外觸發(fā)脈沖信號的寬度，結(jié)合外觸發(fā)脈沖信號所處的時間片得到觸發(fā)校正值，以對采集波形進行位置校正。

ADC接口410，用于接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速串行數(shù)據(jù)流并轉(zhuǎn)換為低速的并行數(shù)據(jù)流。

降采樣及存儲模塊420，用于對ADC接口輸出的并行數(shù)據(jù)流進行降采樣和/或存儲。

所述鎖相環(huán)430的外觸發(fā)時鐘輸出端連接外觸發(fā)脈沖生成單元440、時間片檢測單元450和擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元460；所述外觸發(fā)脈沖生成單元440通過時間片檢測單元450連接擴展脈沖寬度統(tǒng)計單元460。

ADC接口410的輸出端連接降采樣及存儲模塊420，降采樣及存儲模塊420還連接鎖相環(huán)430的系統(tǒng)時鐘輸出端。

由于本實施例中的數(shù)字芯片在上一實施例中已詳細闡述，在此不再贅述。

以上應用了具體個例對本實用新型進行闡述，只是用于幫助理解本實用新型，并不用以限制本實用新型。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。