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1. WO2011057522 - OSCILLOGRAPHE NUMÉRIQUE ET SON PROCÉDÉ DE FABRICATION

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[ ZH ]
数字示波器及其控制方法

技术领域

本申请涉及数字示波器技术,具体涉及一种数字示波器及其控制方法。

背景技术

传统的模拟示波器的显示系统采用阴极射线管( Cathode Ray Tube, CRT )。 由于 CRT具有很好的荧光效果,即荧光粉的激活效果,它会随时间推移,使 被显示的波形轨迹由亮变暗,从而可以体现出波形两个方面的特征,一个是轨 迹本身的变化情况,一个是轨迹重现的频度。

目前数字示波器的显示系统大多是采用液晶显示( Liquid crystal display, LCD )屏,其屏幕好比是一个二维的像素阵列,每个像素位置都可以由一个行 地址和一个列地址唯一地确定。通过控制每个像素的 "开" 或 "关" 可以使 LCD显示屏上的像素立即呈现 "亮" 或 "关闭"。虽然 LCD显示屏本身并不具 备 CRT的荧光效果,但 LCD显示屏上的每个像素的亮度是可以控制的,比如 利用一个 4位深度的存储器就可以控制所述亮度具有 15个等级和一个关闭状 态,当利用具有更多位的存储器时还可以使每个像素具有更加精细的亮度等 级。

利用 LCD显示屏的每个像素的亮度等级控制方法,不仅可以控制 LCD显 示屏像素的亮度和颜色,还可以仿真荧光效果,如当前最为常见的静态荧光效 果和动态荧光效果。

对于静态荧光效果而言,其实现原理是根据触发发生后的一个时间窗口内 同一幅度值上信号出现的次数,或还根据轨迹本身的变化情况来为采集到的波 形轨迹设定一个加权值,使该加权值可以反映一个时间窗口内轨迹重现的频度 (如,对触发发生后的一个时间窗口内出现同一个幅度值的次数进行加权统计 计算,出现的次数多,加权值就高,出现的次数少,加权值就小)和 /或轨迹本 身的变化情况(如,两个采样点之间变化快,使加权值小;采样点之间变化慢, 使加权值大)。轨迹的加权值通常也被称为轨迹的强度值或强度信息。将轨迹 的强度信息施加到 LCD显示屏上,就可以使 LCD显示屏呈现静态荧光效杲。

在使 LCD显示屏呈现静态荧光效果时,为防止信号强度无限增加,在一 个时间窗口到来时,需清除上一时间窗口保存下来的强度信息,重新依据上述

原则,为 LCD显示屏施加关于新的轨迹的强度信息。由于静态荧光效果实际 是一种固定强度的显示效果,也是常说的概率方式的显示效果,实现静态荧光 显示效果不需要占用系统时间来处理时间窗口之间的关联信息,因此,采用静 态荧光效果的数字示波器可以具有较高的波形捕获率。但同时,由于静态荧光 效果下时间窗口之间的强度信息缺少有机的联系,往往使用户无法分辨波形轨 迹出现的先后顺序。

另一种仿真荧光效果是动态荧光效果,工作原理很类似 CRT的荧光粉活 跃曲线,新到来的轨迹强度最大(最活跃),随着时间推移轨迹强度会减小, 直至为零,即,最近出现的轨迹强度最大,越早出现的轨迹强度越小,甚至消 失。因此动态荧光效果能够较好地反映整个时间尺度下的轨迹重现频度和轨迹 的先后时间关系。但是,由于动态荧光效果是一种可变强度方式的显示效果, 也是常说的实时显示方式,为了实现动态荧光效果,数字示波器必须占用极大 的系统资源对残余轨迹信息进行不断地衰减处理,而且,必须在完成对残余轨 迹信息衰减处理之后,才能叠加新的波形轨迹,因此,对于采用动态荧光效果 的示波器而言,耗费资源较大,且波形捕获率较低,以致时常无法捕捉和观察 到某些瞬间即逝的波形轨迹。

在现有技术中,用户可以根据需要,人工设置数字示波器,使数字示波器 采用静态荧光显示效果和动态荧光显示效果。人工设置数字示波器的显示效果 的方法虽然简单,但在被测信号多变的情况下、会给示波器用户带来需要不断 调整显示方式的难题。

发明内容

本发明的目的之一在于,克服现有技术存在的不能自动设置数字示波器的 动态荧光显示效果和动态荧光显示效果的问题,提供一种数字示波器的控制方 法。

在本发明数字示波器的控制方法中,所述数字示波器包括轨迹强度计算 器、轨迹强度合成器和显示部件。所述轨迹强度计算器用于产生波形轨迹的强 度信息;所述轨迹强度合成器用于依据所述轨迹强度计算器产生的波形轨迹的 强度信息,生成累加强度信息;所述显示部件用于依据所述累加强度信息显示 波形。所述方法包括如下操作步骤:判断步骤:判断触发信号的时间间隔是否 大于预定阈值,在所述触发信号的时间间隔小于或等于该预定阈值时,执行静 态荧光步骤,否则,执行动态荧光步骤;静态荧光步骤:累加所述轨迹强度 计算器产生的多个波形轨迹的强度信息,生成对应于静态荧光效果的累加强度 信息;动态荧光步骤:对旧的累加强度信息进行衰减,并在该经过衰减的累加 强度信息的基础上,累加所述轨迹强度计算器新产生的波形轨迹的强度信息, 生成新的对应于动态荧光效果的累加强度信息。

在本发明数字示波器的控制方法中,所述静态荧光步骤还可以进一步包 括:在将累加强度信息输出至所述显示部件的同时,累加所述轨迹强度计算器 输出的多个波形轨迹的强度信息、形成新的累加强度信息。

在本发明数字示波器的控制方法中,所述动态荧光步骤还可以进一步包 括:对 1曰的累加强度信息进行衰减,然后,将衰减后的累加强度信息和所述轨 迹强度计算器新产生的一个波形轨迹的强度信息累加在一起,输出至所述显示 部件;在向所述显示部件输出所述信息的同时,还将该信息进行再次衰减,并 将衰减后的信息与所述轨迹强度计算器新输出的波形轨迹的强度信息进行累 加,形成新的累加强度信息。

在本发明数字示波器的控制方法中,所述动态荧光步骤还可以进一步包 括:根据所述触发信号的时间间隔的长短,设置所述衰减的力度。

在本发明数字示波器的控制方法中,所述动态荧光步骤还可以进一步包 括:使所述轨迹强度计算器将输出的波形轨迹上的所有轨迹点的强度信息均设 置为强度信息中的最大值。

在本发明数字示波器的控制方法中,所述预定阈值可以被设置为小于所述 显示部件的屏幕刷新时间,且大于该屏幕刷新时间的 70%。

根据本发明的又一方面,为克服现有技术存在的不能自动设置数字示波器 的动态荧光显示效果和动态荧光显示效果的问题,提供了一种数字示波器。

本发明所述数字示波器包括:轨迹强度计算器,用于产生波形轨迹的强度 信息;轨迹强度合成器,用于依据所述轨迹强度计算器产生的多个波形轨迹的 强度信息,生成累加强度信息;显示部件,用于依据所述累加强度信息显示波 形;控制器,用于比较触发信号的时间间隔是否大于预定阈值,在所述触发信 号的时间间隔小于或等于该预定阈值时,使所述轨迹强度合成器累加所述轨迹 强度计算器产生的多个波形轨迹的强度信息,生成对应于静态荧光效果的累加 强度信息;在所述触发信号的时间间隔大于该预定阈值时,使所述轨迹强度合 成器对旧的累加强度信息进行衰减,并在该经过衰减的累加强度信息的基础

上,累加所述轨迹强度计算器新产生的波形轨迹的强度信息,生成新的对应于 动态荧光效果的累加强度信息。

在本发明所述数字示波器中,所述轨迹强度合成器还可以进一步包括:累 加装置,第一存储器和第二存储器。在所述触发信号的时间间隔小于或等于该 预定阈值时,所述控制器用于交替执行第一操作和第二操作;所述第一操作包 括:将所述第二存储器保存的累加强度信息输出至所述显示部件,同时,由累 加装置接收并累加从轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信息,生成新 的累加强度信息,并将该新的累加强度信息保存至所述第一存储器;以及所述 第二操作包括:将所述第一存储器保存的累加强度信息输出至所述显示部件, 同时,由累加装置接收并累加从轨迹强度计算器输出的多个波形轨迹的强度信 息,生成新的累加强度信息,并将该新的累加强度信息保存至所述第二存储器。

在本发明所述数字示波器中,所述轨迹强度合成器还可以进一步包括衰减 器,在所述触发信号的时间间隔大于该预定阐值时,所述控制器用于依次执行 第三操作和第四操作。所述第三操作包括:由所述衰减器将所述第一存储器保 存的旧的累加强度信息进行一次衰减,由所述累加装置将衰减后的累加强度信 息与所述轨迹强度计算器输出的一个新的波形轨迹的强度信息累加在一起,形 成新的累加强度信息,并将该新的累加强度信息同时保存至所述第一存储器和 所述第二存储器;所述第四步骤包括:将所述第二存储器保存的累加强度信息 输出至所述显示部件;在所述第二存储器将保存的累加强度信息输出至所述显 示部件的同时,由所述衰减器对所述第一存储器保存的累加强度信息进行衰 减,并由所述累加装置将衰减后的累加强度信息与所述轨迹强度计算器新输出 的波形轨迹的强度信息进行累加,并将累加结果保存至所述第一存储器。

在本发明所述数字示波器中,所述控制器还可以用于根据所述触发信号的 时间间隔的长短,设置所述衰减器的衰减的力度。

在本发明所述数字示波器中,所述控制器还可以进一步用于在所述触发信 号的时间间隔大于该预定阈值时,使所述轨迹强度计算器将输出的波形轨迹上 的所有的轨迹点的强度信息均设置为强度信息中的最大值。

在本发明所述数字示波器中,所述预定阈值可以被设置为小于所述显示部 件的屏幕刷新时间 , 且大于该屏幕刷新时间的 70%。

根据本发明的示波器及其控制方法可以自动适应被测信号的情况,采用不 同的显示方法,对于需要关注信号长期变化的情况,自动选用动态荧光效果, 以使轨迹强度信息反映出轨迹本身时间特性和轨迹之间的时间关系,在需要关 注信号快速变化情况时,使用静态荧光效果,使示波器具有较高的轨迹捕获率, 并用轨迹强度信息反映出轨迹出现的频度和轨迹本身的变化情况。

附图说明

图 1为根据本发明的示范性实施例的数字示波器 100的结构说明图。 图 2为根据本发明示范性实施例的数字示波器 100执行的控制过程 200 的流程图。

图 3为根据本发明又一示范性实施例的数字示波器 300的结构说明图。 图 4为根据本发明示范性实施例的数字示波器 300执行的控制过程 400 的流程图。

具体实施方式

以下参考附图详细描述根据本发明实施例的数字示波器及其控制方法。 图 1为根据本发明的示范性实施例的数字示波器 100的结构说明图。 参考图 1 , 数字示波器 100包括测量部件 101、轨迹强度计算器 102、轨 迹强度合成器 103、显示部件 104、触发器 105和中央控制器 106。

测量部件 101接收被测信号,对被测电信号进行信号整理,并执行数字采 样。测量部件 101在将经过信号整理的被测信号输出至触发器 105的同时,还 得到并输出数字釆样信号。

触发器 105根据测量部件 101产生的经过信号整理的被测信号或其输出的 数字采样信号产生触发信号。触发器 105可以具有多种触发类型,比如:边沿 触发类(上升沿、下降沿、上升沿 &下降沿)、脉沖宽度触发类(大于、小于或 等于设定的脉沖宽度)、斜率触发类(大于或小于设置的上升或下降时间)、时 间设置类(设置上升或下降时间或时间窗)等。当测量部件 101接收的被测信 号或其输出的数字釆样信号符合触发条件时,触发器 105可以产生触发信号, 并将触发信号输出到中央控制单元 106。中央控制单元 106根据触发器 105输 出的触发信号,控制轨迹强度计算器 102从测量单元 101采集所述数字采样信 号。

需要说明的一点是,示波器 100也可以接收来自示波器 100的外部或内部 其他的部件的触发信号,中央控制单元 106也可以根据这些触发信号,控制轨 迹强度计算器 102从测量单元 101釆集所述数字采样信号。

在本实施例中,轨迹强度计算器 102接收来自测量部件 101的数字采样信 号,并根据所述数字采样信号计算出波形轨迹的强度信息。

具体而言,轨迹强度计算器 102在接收到关于被测信号的采样信息后,执 行如下操作:

1. 在来自测量单元 101的数字采样信息中,依次根据每两个相邻采样点 的幅度差值的大小,即根据每两个相邻采样点的幅度值的差值的绝对值的大小, 设定两个采样点中的后一个采样点的强度,从而得到一组反映所述数字采样信 号中全部采样点的幅度值变化情况的强度值。在关于幅度值变化情况的强度值 计算时,对应幅度变化大的釆样点,可以设置较小的强度值,反之则设置较大 的强度值。强度的具体取值可以由函数计算或通过查表方式来获得。

2. 根据显示部件 104中的 LCD显示器 108的像素数目、示波器 100的 显示时基和测量部件 101的采样率,将上述关于数字采样信号中各个采样点的 强度值按采样先后顺序划分入多个时间窗口中,进行压缩合并处理,可以形成 用于在 LCD显示器 108上显示波形轨迹的强度信息。在 LCD显示器 108上, 显示器 108的横轴对应波形轨迹的时间轴,纵轴对应波形轨迹的幅度值,横轴 上的每个时间点对应一个所述时间窗口。在所述波形轨迹的强度信息中,对应 一个时间点可以有多个轨迹点的强度信息,每个所述轨迹点的强度值均是由对 应同一时间窗口、同一幅度值的一个或多个采样点的强度值计算而得。在现有 技术中,对于波形轨迹的同一时间窗口上的每个轨迹点的强度值的计算有多种 方法,对于本实施例而言,釆用了点显示方式和矢量显示方式两种,用户可以 选择。

对于点显示方式:通过对同一时间窗口内的每一个幅度值,统计采样点出 现的次数,使采样点出现的次数多,强度值就高,出现的次数少,强度值就小, 由此可以计算出对应该时间窗口的所有轨迹点的强度值。

对于矢量显示方式:不仅需要计算出每个所述时间窗口中的每个轨迹点的 强度值,还需根据每两个轨迹点的强度值,计算出每两个轨迹点之间的各个中 间点的强度值,在计算每两个轨迹点之间的各个中间点的强度值时,可以根据 两个采样点之间的幅值变化快慢确定其强度的大小,变化快使其强度值小,变 化慢,使其强度值大。

根据不同的应用,轨迹强度计算器 102可以釆用不同的波形轨迹的强度计 算方法来计算波形轨迹的强度信息。这些方法均可以在现有技术中找到,为简 洁起见,在本文中不再进行详细描述。

作为举例说明,对于不同的显示应用,轨迹强度计算器 102也可以采用不 同的波形轨迹的强度计算方法来计算波形轨迹的强度信息,比如对应于静态荧 光显示效果时,轨迹强度计算器 102可以釆用已知的方法之一,或其组合计算 出波形轨迹的强度信息。而对于动态荧光显示方式,轨迹强度计算器 102也可 以采用另外的一种方法,比如,将所有的波形轨迹的强度信息均设置为强度信 息中的最大值,当然也可以采用逐次衰减的方式或按照某一计算方式生成每一 条模型轨迹的强度信息。

在本实施例中,在中央控制器 106的控制下,轨迹强度合成器 103接收轨 迹强度计算器 102输出的波形轨迹的强度信息,生成用于驱动显示部件 104的 累加强度信息。

具体来说,中央控制器 106 将触发信号的时间间隔与一预定阈值进行比 较,在触发信号的时间间隔小于或等于该预定阈值时,控制所述轨迹强度合成 器 103累加所述轨迹强度计算器 102产生的多个波形轨迹的强度信息,生成对 应于静态荧光效果的累加强度信息,并且在触发信号的时间间隔大于该预定阈 值时,控制所述轨迹强度合成器 103对旧的累加强度信息进行衰减,并在该经 过衰减的累加强度信息的基础上,累加所述轨迹强度计算器 102新产生的波形 轨迹的强度信息,生成新的对应于动态荧光效果的累加强度信息。

在本实施例中,显示部件 104包括强度映射装置 107和 LCD显示器 108。 强度映射装置 107接收来自轨迹强度合成器 103输出的累加强度信息,将该累 加强度信息映射为 LCD显示器 108的亮度,在对应 LCD显示器的一个像素位 置,轨迹强度合成器 103输出不同的累加强度信息时,强度映射装置 107可以 使 LCD显示器 108的该像素位置呈现不同的亮度。作为举例说明,针对不同 的应用,或根据液晶显示器 108的特性,强度映射装置 107也可以进行色阶、 灰度、单色、彩色或对比度映射。作为又一个举例说明,在所述示范性实施例 中, LCD显示器 108的屏幕像素可以为 400 700。

为了进一步说明本示范性实施例的示波器 100, 下面结合参照图 1、图 2 对示波器 100的控制方法进行进一步说明:

图 2示出了根据本发明示范性实施例的数字示波器 100执行的控制过程 200的流程图。

结合参照图 1、图 2, 在步骤 220, 中央控制器 106判断触发信号的时间 间隔是否大于预定阈值。

当触发信号的时间间隔不大于该预定阈值时,即,当触发信号的时间间隔 小于或等于该预定阈值时,控制过程 200前进到第一荧光处理步骤 230 , 否则, 执行第二荧光处理步骤 240。

在步骤 230, 轨迹强度合成器 103在中央控制器 106的控制下,通过累加 所述轨迹强度计算器 102产生的多个波形轨迹的强度信息,产生并输出对应于 静态荧光效果的累加强度信息。

在步骤 240: 轨迹强度合成器 103在中央控制器 106的控制下,使所述轨 迹强度合成器 103对旧的累加强度信息进行衰减,并在该经过衰减的累加强度 信息的基础上,累加所述轨迹强度计算器 102新产生的波形轨迹的强度信息, 生成新的对应于动态荧光效果的累加强度信息。

作为一个举例说明,在步骤 230中,轨迹强度合成器 103可以通过如下操 作来产生并输出对应于静态荧光效果的累加强度信息:即,使轨迹强度合成器 103将其内部保存的一个 1曰的累加结果强度信息输出至显示部件 104。同时, 轨迹强度合成器 103 还接收在累加结果强度信息输出期间从轨迹强度计算器 102输出的一个或多个波形轨迹的强度信息,并将所述一个或多个波形轨迹的 强度信息重新累加,并保存形成新的累加结果强度信息,以供再次运行第一荧 光处理步骤 230时调用。在首次执行操作 230、轨迹强度合成器 103内尚未保 存任何累加结果强度信息时,轨迹强度合成器 103可以输出初始值。例如,所 述初始值可以为 0。在轨迹强度合成器 103将所述累加强度信息全部输出至显 示部件 104后,步骤 230结束。此时,控制过程 200可以如图所示返回运行判 断步骤 220。或者,可以根据设置重复执行步骤 230预定次数,然后返回到判 断步骤 220。或者,也可以在触发信号时间间隔发生变化时返回到判断步骤 220。

在本举例说明,所述预定阈值可以是基于 LCD显示器 108的屏幕刷新时 间间隔预先设定的。为了保证获得较好的显示效果,设定该预定阈值时,应当 保证每次屏幕上显示的波形轨迹不少于一条。为此,预定阈值可以被设定为小 于 LCD显示器 108的屏幕刷新时间间隔,并大于该屏幕刷新时间间隔的 70%。 进一步举例来说,如果 LCD显示器 108的屏幕刷新时间间隔约为 25ms, 则可 以将预定阈值设置为 20ms。这样设置预定阈值的原因在于,如果将该预定阈 值设置为大于屏幕刷新时间间隔,则,会在采用静态荧光显示模式,即执行步 骤 230时,出现两次触发信号之间的时间间隔大于屏幕刷新时间的情况,从而 出现屏幕刷新前后仅能显示一条波形轨迹的强度信息的情况,这种显示效果显 然是不理想的。如果将该预定阈值设置为略小于屏幕刷新时间间隔,就可以有 效地避免上述情况发生,使两次信号触发之间的时间间隔一旦接近两次屏幕刷 新时间间隔时,示波器 100就自动进入动态荧光显示模式,从而保证无论触发 时间间隔如何变化,均使示波器 100保持良好的显示效果。 LCD显示器 108 的屏幕刷新时间与多种因素相关,比如显示器件的类型、性能、驱动方式、显 示器的像素、尺寸等,也可与其显示方式相关。作为举例说明,针对不同尺寸 和型号的 LCD显示器 108,或选用不同的 LCD显示器 108的屏幕刷新方式时, 可以将所述预定阈值设定为不同的值。

当在步骤 220判断出触发信号的时间间隔大于预定阈值时,控制过程 200 前进到第二荧光处理步骤 240。在步骤 240, 轨迹强度合成器 103在中央控制 器 106的控制下,对旧的累加强度信息进行衰减,并在该经过衰减的累加强度 信息的基础上,累加所述轨迹强度计算器 102新产生的波形轨迹的强度信息, 产生并输出对应于动态荧光效果的累加强度信息。

作为举例说明,在步骤 240中,轨迹强度合成器 103可以通过如下操作来 产生并输出对应于动态荧光效果的累加强度信息:首先,对轨迹强度合成器 103 中的一个旧的累加强度信息进行衰减,然后,将衰减后的累加强度信息和所述 轨迹强度计算器 102新产生的一个波形轨迹的强度信息累加在一起形成一个新 的累加强度信息,输出至所述显示部件 104,为了区别起见,这里将这个累加 强度信息称为第一累加强度信息;在向所述显示部件 104输出所述第一累加强 度信息的同时,轨迹强度合成器 103还将该第一累加强度信息进行再次衰减, 并将衰减后的信息与所述轨迹强度计算器 102新输出的波形轨迹的强度信息进 行再次累加,形成又一新的累加强度信息,为了区别起见,这个累加强度信息 被称为第二累加强度信息。以供再次运行第二荧光处理步骤 240时调用。

作为举例说明,当再次运行第二荧光处理步骤 240,需对轨迹强度合成器 103中的所述 1曰的累加强度信息进行衰减时,会将所述的第二累加强度信息作 为所述旧的累加强度信息进行调用。

在轨迹强度合成器 103将所述信息全部输出至显示部件 104后,第二荧光 处理步骤 240结束,控制过程 200如图 2所示返回运行判断步骤 220。或者, 可以根据设置重复执行步骤 240预定次数,然后返回到判断步骤 220。或者, 也可以在触发信号时间间隔发生变化时返回到判断步骤 220。

在首次执行操作 240、轨迹强度合成器 103内尚未保存任何累加强度信息 时,轨迹强度合成器 103可以输出初始值。例如,所述初始值可以为 0。

应当注意的是,上文中的举例说明的产生静态荧光效果和动态荧光效果的 步骤仅仅是示例性的,也可以釆用其他的方法。

在控制过程 200中,数字示波器 100可以通过第一荧光处理步骤 230实现 静态荧光显示方式,通过第二荧光处理步骤 240实现动态荧光显示方式,且数 字示波器 100可以根据被测信号的触发情况自动选择不同的荧光显示方式。在 触发率较高时,自动选择波形捕获率较高的静态荧光显示方式,在触发率较低 时,自动选择观看效果更佳、更为细致的动态荧光显示方式。这不仅极大地方 便了用户的使用,且实现了自动根据触发率选择显示方式。

在上述实施例中,轨迹强度合成器 103可以仅采用一个存储器,以用于在 实现静态和动态荧光效果时存储和输出强度信息。另一方面,为了提高波形捕 获率,本申请还提出一种包括两个存储器的轨迹波形合成器结构。以下参考图 3对其进行详细说明。

图 3 示出了根据本发明又一示范性实施例的数字示波器 300 的结构说明 图。

参考图 3 , 在本示范性实施例中,数字示波器 300包括测量部件 101、轨 迹强度计算器 102、轨迹强度合成器 303、显示部件 104、触发器 105和中央控 制器 306。数字示波器 300所包括的测量部件 101、轨迹强度计算器 102、显示 部件 104和触发器 105与图 1所示的数字示波器 100相同,为筒洁起见,不再 详细描述。

在本示范性实施例中,轨迹强度合成器 303 进一步包括第一强度存储器 310、第二强度存储器 320、衰减器 330、累加器 340、多路开关 MUX 350和 多路开关 DE-MUX 360。

其中,累加器 340的第一输入端与轨迹强度计算器 102的输出端连接,累 加器 340的输出端连接到多路开关 MUX 350的第一输入端,多路开关 MUX 350 具有两个输出端,分别连接到第一强度存储器 310和第二强度存储器 320的输 入端,第一强度存储器 310和第二强度存储器 320的输出端分别通过多路开关 DE-MUX 360连接到显示部件 104,多路开关 DE-MUX 360还具有一个输出端, 这个输出端连接到衰减器 330的输入端;衰减器 330具有两个输出端,分别连 接到累加器 340的第二输入端和多路开关 MUX350的第二输入端。

在本示范性实施例中,所述的第一强度存储器 310和第二强度存储器 320 的存储单元与所述显示部件 104中的 LCD显示器 108的像素相对应。

在本示范性实施例中,在所述触发信号的时间间隔小于或等于该预定阈值 时,中央控制器 306通过交替执行第一操作和第二操作,使示波器 300工作于 静态荧光显示模式, LCD显示器 108产生静态荧光显示效果。

所述第一操作包括:将所述第二强度存储器 320保存的累加强度信息输出 至所述显示部件 104; 在将第二强度存储器 320保存的累加强度信息输出至显 示部件 104的同时,由累加器 340接收并累加从轨迹强度计算器 102输出的一 个或多个波形轨迹的强度信息,生成新的累加强度信息,并将该新的累加强度 信息保存至所述第一强度存储器 310;

所述第二操作包括:将所述第一强度存储器 310保存的累加强度信息输出 至所述显示部件 104; 在将第一强度存储器 310保存的累加强度信息输出至显 示部件 104的同时,由累加器 340接收并累加从轨迹强度计算器 102输出的一 个或多个波形轨迹的强度信息,生成新的累加强度信息,并将该新的累加强度 信息保存至所述第二强度存储器 320。

在本示范性实施例中,所述轨迹强度合成器 303还可以包括衰减器 330, 在所述触发信号的时间间隔大于该预定阈值时,所述控制器 306 , 用于依次执 行第三操作和第四操作,使示波器 300工作于动态荧光显示模式, LCD显示器 108产生动态荧光显示效果。

所述第三操作包括:由所述衰减器 330将所述第一强度存储器 310保存的 旧的累加强度信息进行一次衰减,由所述累加器 340及多路开关 MUX350将 衰减后的累加强度信息与所述轨迹强度计算器 102输出的一个新的波形轨迹的 强度信息累加在一起,形成新的累加强度信息,并将其同时保存至所述第一强 度存储器 310和所述第二强度存储器 320;

所述第四步骤包括:由所述第二强度存储器 320将保存的累加强度信息输 出至所述显示部件 104; 在所述第二强度存储器 320将保存的累加强度信息输 出至所述显示部件 104的同时,当所述轨迹强度计算器 102输出新的波形轨迹 的强度信息时,所述衰减器 330就对所述第一强度存储器 310保存的累加强度 信息进行衰减,并由所述累加器 340及多路开关 MUX350将衰减后的累加强 度信息与所述轨迹强度计算器 102新输出的波形轨迹的强度信息进行累加,并 将累加结果保存至所述第一强度存储器 310。

为了进一步说明本示范性实施例的示波器 300, 下面结合参照图 3、图 4 对示波器 300的控制方法进行进一步说明。

图 4示出了根据本发明另一示范性实施例的数字示波器 300执行的控制过 程 400的流程图。

结合参照图 3和图 4,在步骤 420 , 中央控制器 306判断触发信号的时间 间隔是否大于预定阈值。当触发信号的时间间隔不大于该预定阈值时,即,当 触发信号的时间间隔小于或等于该预定阈值时,控制过程 400前进到第一荧光 处理步骤 430。在步骤 430 , 轨迹强度合成器 303在中央控制器 306的控制下 产生并输出对应于静态荧光效果的累加强度信息。

在本实施例中,第一荧光处理步骤 430 包括次序管理步骤 4301、第一步 骤 4302和第二步骤 4303 :

次序管理步骤 4301 :

在次序管理步骤 4301中,中央控制器 306选择运行第一步骤 4302和第二 步骤 4303中的一个步骤,且使第一步骤 4302和第二步骤 4303交替运行,即, 当触发信号的时间间隔小于等于所述预定阈值,波形釆样速率较快,示波器 100 执行第一荧光处理步骤 430时,次序管理步骤 4301使第一步骤 4302和第二步 骤 4303 中的一个步骤运行,且第一步骤和第二步骤交替运行,比如,上次是 运行第一步骤 4302 , 这次就运行第二步骤 4303。

在本实施例中,在第一步骤 4302中,第一强度存储器 310用作强度累加 机构,第二强度存储器 320用作强度输出机构。也就是说,在第一步骤 4302 中,第二强度存储器 320将内部保存的关于波形轨迹的累加强度信息经过多路 开关 DE-MUX 360输出至显示部件 104 , 以进行波形显示。且每当从第二强度 存储器 320输出一个存储单元中保存的信息后,就将该存储单元清零。在将第 二强度存储器 320内部保存的累加强度信息输出至显示部件 104的同时,如果 轨迹强度计算器 102又输出新的波形轨迹强度信息时,则在中央控制器 306的 控制下,将所述新的波形轨迹强度信息输入累加器 340的第一输入端,同时同 步读取第一强度存储器 310中的与之对应的保存单元中的累加强度信息,使从 第一强度存储器 310读取到的累加强度信息经过多路开关 DE-MUX 360、衰减 器 330输出至累加器 340的第二输入端。累加器 340在接收到来自第一强度存 储器 310 的累加强度信息和来自轨迹强度计算器 102 的波形轨迹的强度信息 后,将两者累加,并经由多路开关 MUX 350 , 使累加结果存回第一强度存储 器 310中的对应的保存单元中。在第一步骤 4302中,衰减器 330的衰减系数 被设置为 1 , 即,在此步骤中,衰减器 330不进行信号衰减。

作为举例说明,当轨迹强度计算器 102向累加器 340输出一个关于波形轨 迹的某一时刻的一个幅值的强度信息时,即一个轨迹上的一个轨迹点的信息 时,可以在中央控制器 306的控制下,同时从第一强度存储器 310中的与该时 刻和该幅值对应的存储单元中读取其中保存的累加强度信息,并经由多路开关 DE-MUX360 , 使该强度信息经过衰减器 330输出至累加器 340的第二输入端, 由累加器 340将该累加强度信息与轨迹强度计算器 102输出的强度信息相累 加。最后,再将累加器 340输出的累加结果经过多路开关 MUX350存回第一 强度存储器 310的同一存储单元中。

本实施例中,在累加器 340对输入的强度信息进行累加时,一旦输入的强 度信号的累加结果达到或超过所允许的强度信息最大值时,就将累加结果设定 为该最大值。这里所述强度信息最大值是指对应显示部件 104中 LCD显示器 108的最大显示亮度的强度信息。在本实施例中,当将显示器 108的最大显示 亮度对应的强度信息设为 1 , 最小显示亮度对应的强度信息设为 0 , 其他显示 亮度对应的强度信息设定为小于 1的数值时,一旦累加器 340输出的累加结果 达到或超过所允许的强度信息最大值 1时,就在中央控制器 306的控制下,使 累加器 340的累加结果等于所述强度信息最大值 1。

在本实施例中,当第二强度存储器 320已经将其内部保存的关于波形轨迹 的累加强度信息全部输出至显示部件 104,且第一强度存储器 310完成一个完 整的波形轨迹的强度信息的保存操作时,步骤 4302结束。

在本实施例中,在第二步骤 4303中,第一强度存储器 310用作强度输出 机构,第二强度存储器 320用作强度累加机构。也就是说,在第二步骤 4303 中,第一强度存储器 310内部保存的关于波形轨迹的累加强度信息经过多路开 关 DE-MUX360输出至显示部件 104 , 用于波形显示。且每在从第一强度存储 器 310输出一个存储单元中保存的信息后,就将第一强度存储器 310保存该强 度信息的存储单元清零;

在将第一强度存储器 310 内部保存的累加强度信息输出至显示部件 104 的同时,如果轨迹强度计算器 102又输出新的波形轨迹的强度信息时,则在中 央控制器 306的控制下,将该新的波形轨迹的强度信息依次输入累加器 340的 第一输入端,同时同步读取第二强度存储器 320中的与之对应的保存单元中的 强度信息,使从第二强度存储器 320读取到的强度信息经过多路开关 DE-MUX 360、衰减器 330输出至累加器 340的第二输入端。累加器 340在接收到来自 第二强度存储器 320的强度信息和从轨迹强度计算器 102输出的强度信息后, 将两者累加,并经由多路开关 MUX 350 , 将累加结果存回第二强度存储器 320 中的对应的保存单元中。在第二步骤 4303中,衰减器 330的衰减系数被设置 为 1 , 即,在此步骤中,衰减器 330不对输入的信号进行衰减。

与第一步骤 4302中一样,作为举例说明,当轨迹强度计算器 102向累加 器 340输出一个波形轨迹的某一时刻的一个幅值的强度信息时,在中央控制器 306的控制下,就同时从第二强度存储器 320中的与该时刻和该幅值对应的存 储单元中读取其中保存的累加强度信息,并经由多路开关 DE-MUX 360,使该 强度信息经过衰减器 330输出至累加器 340的第二输入端,由累加器 340将该 强度信息与轨迹强度计算器 102输出的强度信息相累加。最后,再将累加器 340 输出的累加结果经过多路开关 MUX 350存回第二强度存储器 320的相应存储 单元中。

本实施例中,在累加器 340对输入的强度信息进行累加时,一旦输入的强 度信息的累加结果达到或超过所允许的强度信息最大值时,就将累加结果设定 为该最大值。

在本实施例中,当第一强度存储器 310已经将其内部保存的累加强度信息 全部输出至显示部件 104,且第二强度存储器 320完成一个完整的波形轨迹的 强度信息的保存操作时,第二步骤 4303结束。

当第一步骤 4302或第二步骤 4303结束后,控制过程 400可以如图 4所示 返回运行判断步骤 420, 再次运行判断步骤 420。

作为举例说明,当所述触发信号的时间间隔持续地小于或等于预定阈值 时,即当釆样速率持续较快时,中央控制器 306也可以在重复执行第一荧光处 理步骤 430预定次数后,再返回运行判断步骤 420。或者,也可以仅在第一步 骤 4302或第二步骤 4303中的一个步骤结束之后 ,使控制过程 400返回判断步 骤 420。这样的设计能够使数字示波器 300在静态荧光显示方式时具有更高的 速度。

在本举例说明中,所述预定阈值也可以是基于 LCD显示器 108的屏幕刷 新时间间隔预先设定的。为了保证获得较好的显示效果,设定该预定阈值时, 应当保证每次屏幕上显示的波形轨迹不少于一条。为此,预定阔值可以被设定 为小于 LCD显示器 108的屏幕刷新时间间隔,并大于该屏幕刷新时间间隔的 70%。进一步举例来说,如果 LCD显示器 108的屏幕刷新时间间隔约为 25ms, 则可以将预定阈值设置为 20ms。这样设置预定阈值的原因在于,如果将该预 定阈值设置为大于屏幕刷新时间间隔,则,会在釆用静态荧光显示模式,即执 行第一荧光处理步骤 430时,出现两次触发信号之间的时间间隔大于屏幕刷新 时间的情况,从而出现屏幕刷新前后仅能显示一条波形轨迹的强度信息的情 况,这种显示效果显然是不理想的。如果将该预定阈值设置为略小于屏幕刷新 时间间隔,就可以有效地避免上述情况发生,使两次信号触发之间的时间间隔 一旦接近两次屏幕刷新时间间隔时,示波器 100就自动进入动态荧光显示模式, 从而保证无论触发时间间隔如何变化,均使示波器 100保持良好的显示效果。 LCD显示器 108的屏幕刷新时间与多种因素相关,比如显示器件的类型、性能、 驱动方式、显示器的像素、尺寸等,也可与其显示方式相关。作为举例说明, 针对不同尺寸和型号的 LCD显示器 108, 或选用不同的 LCD显示器 108的屏 幕刷新方式时,可以将所述预定阈值设定为不同的值。

在本示范性实施例所述第一荧光处理步骤 430 中,所述数字示波器 300 交替使用第一强度存储器 310和第二强度存储器 320 进行强度信息累加和输 出,从而不会因为强度信息输出处理而丟失波形轨迹强度信息。因此与采用单 个强度存储器的方法和设备相比,显著提高了实现静态荧光显示效果的波形捕 获率。

在本示范性实施例中,当在步骤 420中判断出所述触发信号的时间间隔大 于预定阈值时,即触发率较低时,中央控制器 306控制数字示波器 300执行第 二荧光处理步骤 440。在第二荧光处理步骤 440中 , 轨迹强度合成器 303在中 央控制器 306的控制下产生并输出对应于动态荧光效果的累加强度信息。第二 荧光处理步骤 440可以包括依次执行的第三步骤 4401和第四步骤 4402。

在执行第三步骤 4401时,在中央控制器 306的控制下,轨迹强度计算器 102将一条新的波形轨迹的强度信息经由累加器 340输出至多路开关 MUX 350 的第一输入端,与此同时,轨迹强度合成器 303依次读取第一强度存储器 310 中的各个保存单元中的累加强度信息,并使该累加强度信息经由多路开关 DE-MUX 360输出至衰减器 330, 经过衰减器 330的衰减后,该波形轨迹的累 加强度信息最后被输出至多路开关 MUX 350的第二输入端。然后,在中央控 制器 306的控制下,当对应于第一强度存储器 310的一个保存单元,轨迹强度 计算器 102输出有新的波形轨迹的强度信息时,比如在多路开关 MUX 350的 第一输入端输入的强度值不为零时,多路开关 MUX 350就使其第一输入端输 入的强度信息同时保存至第一强度存储器 310和第二存储强度存储器 320中的 对应的保存单元中;当对应于第一强度存储器 310的一个保存单元,轨迹强度 计算器 102没有输出新的波形轨迹的强度信息时,比如在多路开关 MUX 350 的第一输入端输入的强度值为零时,多路开关 MUX 350就使其第二输入端输 入的经过衰减的累加强度信息同时保存至第一强度存储器 310和第二存储强度 存储器 320中的对应的保存单元中。

在完成上述的保存操作后,第三步骤 4401结束,示波器 100开始执行第 四步據 4402。

在第四步骤 4402中,在中央控制器 306的控制下,第二强度存储器 320 将内部保存的关于波形轨迹的累加强度信息经过多路开关 DE-MUX 360输出 至显示部件 104, 用于波形显示。

这里需要说明的是,将第二强度存储器 320保存的累加强度信息全部输出 至显示部件 104, 通常需要花费较长的时间。在本实施例中,中央控制器 306 利用这段时间,在将第二强度存储器 320内部保存的累加强度信息输出至显示 部件 104的同时,还检查轨迹强度计算器 102是否输出的新的波形轨迹的强度 信息。在轨迹强度计算器 102又经由累加器 340 , 向多路开关 MUX 350的第 一输入端输出新的关于波形轨迹的强度信息时,就在中央控制器 306的控制下 执行如下操作:中央控制器 306控制读取第一强度存储器 310中的各个保存单 元中的累加强度信息,使该累加强度信息经过多路开关 DE-MUX 360后输出至 衰减器 330 , 经过衰减器 330的衰减后,该经过衰减的累加强度信息最后被输 出至多路开关 MUX 350的第二输入端;然后,在中央控制器 306的控制下, 当对应于第一强度存储器 310的一个保存单元,轨迹强度计算器 102输出有新 的波形轨迹的强度信息时,比如在多路开关 MUX 350的第一输入端输入的强 度值不为零时,多路开关 MUX 350就使其第一输入端输入的强度信息保存至 第一强度存储器 310中的对应的保存单元中;当对应于第一强度存储器 310的 一个保存单元,轨迹强度计算器 102没有输出新的波形轨迹的强度信息时,比 如在多路开关 MUX 350的第一输入端输入的强度值为零时,多路开关 MUX 350就使其第二输入端输入的经过衰减的累加强度信息保存至第一强度存储器 310的对应保存单元中。

当第一强度存储器 310 的各个保存单元中的累加强度信息都经过上述的 数据处理后,即完成了一条完整的波形轨迹的累加强度信息的保存操作时,如 果,此时中央控制器 306还在执行将第二强度存储器 320保存的累加强度信息 输出至显示部件 104的操作,则中央控制器 306继续检查轨迹强度计算器 102 是否输出新的波形轨迹的强度信息,在轨迹强度计算器 102又经由累加器 340, 向多路开关 MUX 350的第一输入端输出新的关于波形轨迹的强度信息时,再 次执行上述操作:

当已经将第二强度存储器 320 内部保存的累加强度信息全部输出至显示 部件 104 , 且第一强度存储器 310完成了一条完整的波形轨迹的累加强度信息 的保存操作时,第四步骤 4402结束,控制过程 400将返回执行判断步骤 420。

作为举例说明,在本实施例中,衰减器 330的衰减比率可以由用户设定。 作为进一步的举例说明,衰减比率的大小会影响动态荧光显示效果的持续时 间,即影响显示器 108上的波形轨迹所呈现的余晖效果的持续时间。比如,对 应较小的衰减比率可以得到较长时间的动态荧光显示效果,即在显示器 108上 的波形轨迹会呈现较长时间的余晖,较大的衰减比率得到的动态荧光显示效果 时间较短,即在显示器 108上的波形轨迹呈现的余晖时间较短。作为又一个举 例说明,所述衰减器 330的衰减比率也可以是由中央控制器 306根据触发信号 的时间间隔自动设定,比如随着触发信号的时间间隔的增加自动使所述衰减率 减少,随着触发信号的时间间隔的减小自动使所述衰减率增加。

在第四步骤 4402结束后 , 控制过程 400可以如图所示返回执行判断步骤 420。或者,也可以在重复执行步骤 440预定次数之后返回执行判断步骤 420 , 这样的设计会使示波器 300在动态荧光显示时具有更高的速度。

在本实施例中,在所述触发信号的时间间隔大于预定阈值,示波器 300 运行第二荧光处理步骤 440时,还同时使轨迹强度计算器 102将其输出的波形轨 迹中的所有的轨迹点的强度信息的数值均设置为强度信息中的最大值。但作为 说明,对于不同的应用,也可以将其设置为不同的数值,比如,运行第三步骤 4401的同时,使轨迹强度计算器 102仅将其此后输出的第一条新的波形轨迹中 的所有的轨迹点的强度信息设置为所述最大值,而以后输出的波形轨迹的所有 的轨迹点的强度信息为所述最大值乘以一个固定的衰减系数或按一定规律变

化的衰减系数。也可以使轨迹强度计算器 102以后输出的波形轨迹的强度信息 的数值与触发信号相关,使其与触发信号发生的时间至该波形轨迹的强度信息 输出到屏幕的时间长度成反比,即触发信号发生时刻离屏幕刷新时刻越远,该 波形轨迹的强度信息的数值越小,等,从而使 LCD显示器 108显示每条波形 轨迹时,每条波形轨迹中轨迹点的亮度变化,可以反映出轨迹点的时间先后顺 序。

在本实施例中,当所述触发信号的时间间隔持续地大于一个预定阔值时, 即当采样速率持续较慢时,第二荧光处理步骤 440将多次轮回的依次运行第三 步骤 4401和第四步驟 4402 ,使两个存储器 310、 320分别承担强度信息的保存 和输出工作,借此方法,不仅使数字示波器 300能够通过波形轨迹的亮度反映 出各个波形轨迹的出现的时间先后顺序,呈现强度可变的动态荧光显示效果, 而且使示波器 300保持有更多的处理时间用于捕获波形,从而具有较高的波形 捕获率。

本实施例所例举的用于呈现动态荧光效果的第二荧光处理步骤 440 仅是 示例性的,也可以釆用其他方法来实现动态荧光效果。作为举例说明,比如, 在触发信号特别慢的情况下,所述第三步骤 4401也可以将第一强度存储器 310 中的累加强度信息直接保存至所述的第二累加强度存储器 320的对应保存单元 中,而不需要再累加轨迹强度计算器 102新输出的关于波形轨迹的强度信息。 这种方法比较适合于触发信号特别慢的情况。

在本实施例中,数字示波器 300还可以根据触发信号的时间间隔,自动设 置动态荧光显示模式下,对旧轨迹信息的衰减力度,具体反映到示波器 300的 显示部件 104的 LCD显示器 108上,就是使 LCD显示器 108呈现的波形的余 辉效果可以自动适应被测信号的触发情况而变化。在触发间隔时间长时,余辉 就长。而在触发间隔时间短时,就使余辉变短。这种自动处理方式,不仅减小 了具有荧光显示功能的数字示波器的操作和设置的复杂程度,且更有利于数字 示波器捕捉到异常波形,特别是那些未知的突发的异常波形。

另外,在本实施例中,轨迹强度合成器 303由两个存储器 310、 320组成, 在静态荧光显示方式时,通过这两个存储器 310、 320 交替承担强度信息的保 存和输出操作,使得数字示波器 300具有更多的时间用于捕获波形,因此,具 有更高的波形捕获率。在动态荧光显示方式时,本实施例仍然是利用这两个存 储器 310、 320, 通过使其中的一个负责保存累加强度信息、一个主要负责输出 累加强度信息,巧妙的形成了动态荧光效果,不仅使该动态荧光显示方式具有 较好的余辉显示效果,且由于采用了并行保存的方法,使动态荧光显示方式也 具有较高的波形捕获率。

根据本发明示范性实施例的数字示波器 300及其控制过程 400 , 不仅可以 根据被测信号的触发情况,自动选择静态荧光显示方式、或是动态显示方式, 而且使数字示波器 300的显示效果更加接近模拟示波器的 CRT显示效果,给 使用者更直观的波形显示,提供更丰富和更有效的信息。