本發(fā)明專利技術(shù)一種并行結(jié)構(gòu)數(shù)字存儲示波器捕獲率的測試方法，在雙脈沖測試方法的基礎(chǔ)上，考慮到并行結(jié)構(gòu)數(shù)字存儲示波器采集過程中采集的不均勻性和會出現(xiàn)的刷屏?xí)r間，提出步進幅頻組合脈沖測試法，找到波形采集和映射時間Tmap、刷屏前能夠捕獲到的波形幅數(shù)Wacq以及刷屏所致死區(qū)時間，計算出被測數(shù)字存儲示波器的實測波形捕獲率，從而滿足并行結(jié)構(gòu)數(shù)字存儲示波器波形捕獲率測定的需要。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于數(shù)字示波器測試
，更為具體地講，涉及。
技術(shù)介紹
I、引言在時域測試領(lǐng)域中，數(shù)字存儲示波器的應(yīng)用越來越廣泛。其中，波形捕獲率是衡量其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一個重要指標(biāo)。波形捕獲率定義為“單位時間內(nèi)示波器所能捕獲并顯示 的波形幅數(shù)(wfms/s)”。它表達了單位時間內(nèi)采集系統(tǒng)所獲取并顯示的信息量的大小。波形捕獲率越高，表示數(shù)字存儲示波器對偶發(fā)事件的捕獲能力越強。在近十年來，數(shù)字存儲示波器的波形捕獲率大大提高。例如，美國泰克公司的數(shù)字熒光系列示波器波形捕獲率覆蓋范圍從3600wfms/s到300000wfmS/S ;安捷倫公司的Infini ium90000A系列高性能數(shù)字存儲示波器波形捕獲率高達400000wfmS/S。國外各大儀器供應(yīng)商都將捕獲率作為高端數(shù)字存儲示波器產(chǎn)品最重要的賣點之一。目前已有外特性測試數(shù)字示波器波形捕獲率的方法，即2011年06月01日授權(quán)公告的、公告號為CN 101281224B、名稱為“數(shù)字示波器波形捕獲率的測試方法”，該方法也稱為“雙脈沖測試法”，填補了波形捕獲率測試方法的空白。然而，它僅能夠測量出數(shù)字存儲示波器的瞬態(tài)波形捕獲率，測量結(jié)果反映的是被測時間點波形捕獲情況。該方法最大的缺陷在于它不能評價被測數(shù)字存儲示波器在一段時間內(nèi)波形捕獲的實際情況，由于各家數(shù)字存儲示波器在體系結(jié)構(gòu)、波形處理顯示手段上不盡相同，用該方法對并行結(jié)構(gòu)的數(shù)字存儲示波器進行指標(biāo)測試、計量時可能存在較大的偏差。2、波形捕獲率概述圖I是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)死區(qū)時間示意圖。如圖1，展示了實際死區(qū)時間與采集時間、有效死區(qū)時間與顯示窗口的關(guān)系。在數(shù)字存儲示波器工作系統(tǒng)中，波形數(shù)據(jù)的采集與處理是個交替過程，數(shù)字存儲示波器采集到波形數(shù)據(jù)后，由于系統(tǒng)中微處理器會參與前一次采集到的波形數(shù)據(jù)的處理，系統(tǒng)在對波形進行處理的時候不會進行采集，在兩次波形采集過程之間便形成了一段時間的采集死區(qū)，我們稱這段時間為死區(qū)時間，它是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從一次采集結(jié)束到下一次采集開始之前的時間間隔。而有效死區(qū)時間包括實際死區(qū)時間，還包括采集時間內(nèi)，但在顯示窗口以外的部分，這部分隨然被采集到，但仍然不能被觀測到。比如有效死區(qū)時間中發(fā)生的異常信號，如圖I中第二個圓圈位置，雖然被采集系統(tǒng)采集到了，但是在波形顯示區(qū)域之夕卜，觀測者仍然無法觀測到異常信號。因此，有效死區(qū)時間相對實際死區(qū)時間對于示波器性能分析更為重要，之后提到的死區(qū)時間都是指有效死區(qū)時間。數(shù)字存儲示波器在前一個捕獲周期結(jié)束后才能夠捕獲下一幅新波形，在死區(qū)時間內(nèi)，沒有監(jiān)測和捕獲信號，導(dǎo)致數(shù)字存儲示波器可能漏掉關(guān)鍵的異常信號，而給用戶顯示一個帶有“欺騙性”的測試結(jié)果。在電路系統(tǒng)中，故障的發(fā)生一般沒有規(guī)律可循，我們很難選擇一個合適的觸發(fā)條件去捕捉故障信號。因此，數(shù)字存儲示波器波形捕獲率指標(biāo)的提升對于發(fā)現(xiàn)電路中的問題及提高測試工作效率也有很重要的作用。3、波形捕獲率現(xiàn)有測試方法的不足3. I雙脈沖測試法目前已有的采用雙脈沖法測量示波器波形捕獲率的方法，首次解決了從外特性測試波形捕獲率的問題。該方法的原理是數(shù)字存儲示波器的采集可由觸發(fā)信號來控制，前后兩次有效觸發(fā)之間的時間間隔即為死區(qū)時間。 如圖2所示，測試信號由一段較窄脈沖Wl和一段較寬脈沖W2組成，兩個脈沖的上升沿對應(yīng)著波形的觸發(fā)位置tl和t2，tl和t2之間的時間間隔Ttl是可調(diào)節(jié)的。當(dāng)時間間隔Ttl小于數(shù)字存儲示波器的死區(qū)時間時，采集系統(tǒng)只能采集顯示窄脈沖Wl ;當(dāng)時間間隔Ttl大于死區(qū)時間時，采集系統(tǒng)既能采集顯示窄脈沖W1，又能采集顯示寬脈沖W2 ;當(dāng)調(diào)節(jié)時間間隔Ttl到剛好能夠同時觀察到兩個脈沖Wl和W2的臨界時間點時，此時時間間隔Ttl對應(yīng)的時間即為數(shù)字存儲示波器的死區(qū)時間。在利用雙脈沖測試法測試示波器捕獲率時，若時間間隔Ttl較小，由于死區(qū)時間的存在，采集到第一個脈沖信號Wl后，數(shù)字存儲示波器還沒來得及開啟下一次采集，必然會漏失掉第二個脈沖信號W2，通過增大時間間隔Ttl,當(dāng)數(shù)字存儲示波器剛好能將兩個脈沖信號捕捉下來的時候就完成了波形捕獲率的測試。兩個脈沖的脈寬不相等的原因是為了測試者觀察的方便，可以清晰地判斷出脈沖W2出現(xiàn)與不出現(xiàn)的臨界點，這個臨界點恰好指明了完成一次采集所需的最短時間，范圍是從第一個脈沖上升沿到第二個脈沖上升沿之間，即時間間隔TQmin。這時，Ttlmin就是兩個有效觸發(fā)點的最短時間，也就是數(shù)字存儲示波器采集與處理一次所需要的最短時間，它的倒數(shù)即是單位時間示波器的最大波形捕獲率，即WCRmax=l/T0min(I)3. 2數(shù)字示波器的體系結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的數(shù)字存儲示波器通常采用串行工作的構(gòu)架，如圖3、4所示，采集的數(shù)據(jù)從內(nèi)存?zhèn)魉偷接嬎阆到y(tǒng)，經(jīng)微處理器處理、計算參數(shù)、最終顯示，這種構(gòu)架的工作方式可以形象的表述為“采集一段、慢慢處理、控制顯示”，然后重復(fù)這個過程。在微處理器“慢慢處理”的這段時間內(nèi)，串行構(gòu)架的采集系統(tǒng)將不能監(jiān)視被測信號波形，這段時間就是“死區(qū)時間”。通常，此類儀器的波形捕獲時間大約只占總觀測時間的1%，因此，在“死區(qū)時間”內(nèi)將會漏掉99%波形細節(jié)，使測試效率大大降低，換言之，儀器對被測信號的捕獲率很低。隨著數(shù)字存儲示波器技術(shù)的發(fā)展，波形捕獲率指標(biāo)越來越受到各示波器廠商的重視，波形捕獲率提升的關(guān)鍵是改進數(shù)字存儲示波器采集系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，改變波形采集和顯示的模式，盡可能降低死區(qū)時間。從上世紀(jì)90年代末期，泰克公司推出了世界上第一款并行結(jié)構(gòu)的數(shù)字存儲示波器——數(shù)字熒光示波器，從此，數(shù)字存儲示波器的波形捕獲率得到了大幅提升。如圖5、6，具有波形數(shù)據(jù)并行處理體系的數(shù)字存儲示波器主要分為三大部分信號調(diào)理與觸發(fā)模塊、數(shù)據(jù)采集與波形并行協(xié)處理器模塊、微處理器及顯示模塊。經(jīng)信號調(diào)理后的模擬信號送入ADC進行采樣，在觸發(fā)和時基電路的控制下將采樣數(shù)據(jù)送入采集存儲器緩存，完成一次采集后，波形并行協(xié)處理器啟動，直接將采樣數(shù)據(jù)映射成與顯示屏點陣相對應(yīng)的波形數(shù)據(jù)庫，映射完成后又重新開始新一輪的采集與映射；與此同時，微處理器進行波形運算、菜單管理、人機接口管理等工作；當(dāng)?shù)竭_液晶屏定時刷新時間時，即刻啟動顯示刷新控制邏輯，自動將波形數(shù)據(jù)庫和界面數(shù)據(jù)庫的點陣數(shù)據(jù)組合后導(dǎo)入顯示存儲器，并更新顯示。在本系統(tǒng)中，采用波形采集處理與微處理器并行工作的構(gòu)架，讓微處理器從繁重的波形處理和顯示中脫離出來，降低了系統(tǒng)的盲區(qū)時間，增大了發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)異常信號的幾率。并行結(jié)構(gòu)數(shù)字示波器采集波形的特點是，在波形協(xié)處理器的作用下開始采集和映射，如此快速循環(huán)，當(dāng)系統(tǒng)定義的刷屏周期到來時，停止采集和映射，波形協(xié)處理器將 此時映射好的多幅波形導(dǎo)出到顯示存儲器，便于波形的顯示，可見并行處理體系結(jié)構(gòu)的死區(qū)時間有兩部分，第一部分是波形映射時產(chǎn)生的死區(qū)時間，第二部分是刷屏?xí)r間到來時，導(dǎo)出映射好的波形圖像時產(chǎn)生的死區(qū)時間。3. 3雙脈沖測試方法的缺陷從數(shù)字存儲示波器的體系結(jié)構(gòu)分析可以看出，雙脈沖測試法有相當(dāng)?shù)木窒扌浴Ｖ饕憩F(xiàn)在該方法僅衡量了數(shù)字存儲示波器相鄰兩幅波形捕獲的情況，其測試結(jié)果只是反映了數(shù)字存儲示波器的瞬時波形捕獲率指標(biāo)，對于串行結(jié)構(gòu)的數(shù)字示波器來說，由于相鄰兩次采集之間的時間間隔基本上是均勻的，用雙脈沖測試法得到的測試結(jié)果基本能反映該類數(shù)字存儲示波器在單位時間內(nèi)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種并行結(jié)構(gòu)數(shù)字存儲示波器捕獲率的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）、將數(shù)字存儲示波器設(shè)置在廠家給出的最大捕獲率狀態(tài)下的時基檔位，通過雙脈沖測試方法，確認并行結(jié)構(gòu)數(shù)字存儲示波器的最短捕獲時間Tdp，則其最大捕獲率為1/Tdp；（2）、利用步進幅頻組合脈沖，定位刷屏所致死區(qū)時間位置及刷屏前的捕獲波形數(shù)；2.1）、步進幅頻組合脈沖的構(gòu)建步進幅頻組合脈沖的各個脈沖間隔時間，即相鄰脈沖上升沿之間的間隔時間相等，取雙脈沖測試法得到的最短捕獲時間Tdp；步進幅頻組合脈沖分為X組，每組Y個脈沖，一組脈沖中各脈沖的幅度依次增加，且各組脈沖對應(yīng)順序上的脈沖幅度相同；一組脈沖中各脈沖的寬度相同，且各組脈沖的寬度依次增加；一組脈沖的幅度以及增加幅度、脈沖寬度以及各組脈沖的寬度增加量以能夠方便測試人員在屏幕上觀測為準(zhǔn)；2.2）、將數(shù)字存儲示波器置于廠家給出的最大捕獲率狀態(tài)下的時基檔位，幅度設(shè)置在步進幅頻組合脈沖最大幅度能夠顯示為準(zhǔn)；利用可編程任意波形發(fā)生器，產(chǎn)生一段步進幅頻組合脈沖，輸入到數(shù)字存儲示波器中進行測試；如果全部顯示，則產(chǎn)生第2段步進幅頻組合脈沖，輸入到數(shù)字存儲示波器中進行測試，第2段步進幅頻組合脈沖由一個起始脈沖，然后間隔Tseg=Tdp×X×Y，再為步進幅頻組合脈沖的脈沖構(gòu)成；如果第2段步進幅頻組合脈沖全部顯示，則產(chǎn)生第3段步進幅頻組合脈沖，輸入到數(shù)字存儲示波器中進行測試，第3段步進幅頻組合脈沖由一個起始脈沖，然后間隔Tseg=2×Tdp×X×Y，再為步進幅頻組合脈沖的脈沖構(gòu)成；依此類推，直到得到?jīng)]有全部顯示的第P段步進幅頻組合脈沖，這樣可以得到刷屏所致死區(qū)時間出現(xiàn)的位置之前的時間，即波形映射和采集的時間：Tmap=(P？1)·Tseg+Tseg_P？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？（2）其中，Tseg_P為第P段步進幅頻組合脈沖在數(shù)字存儲示波器上顯示出來的脈沖所對應(yīng)的時間，從而定位刷屏所致死區(qū)時間位置；分段測試過程中，可以通過觀察數(shù)字存儲示波器屏幕，得到第k段步進幅頻組合脈沖捕獲的脈沖個數(shù)Wseg_k，則在刷屏所致死區(qū)時間到來前，即刷屏前的數(shù)字存儲示波器能夠捕獲到的波形幅數(shù)為：Wacq=Σk=1PWseg_k---(3)（3）、測量刷屏所致死區(qū)時間，并計算得到數(shù)字存儲示波器的實測波形捕獲率按照步驟2.1方法構(gòu)建測量刷屏所致死區(qū)時間的步進幅頻組合脈沖，除脈沖間隔時間外，其余與步驟2.1步進幅頻組合脈沖相同；利用可編程任意波形發(fā)生器，產(chǎn)生一段測量刷屏所致死區(qū)時間的步進幅頻組合脈沖步，輸入到數(shù)字存儲示波器中進行測試；產(chǎn)生的測量刷屏所致死區(qū)時間的步進幅頻組合脈沖步其脈沖間隔時間Tl在Tmap/(X×Y)的基礎(chǔ)上逐步增加，直到顯示出來的脈沖逐漸減少后，重新增加為止；通過觀察數(shù)字存儲示波器屏幕，得到刷屏所致死區(qū)時間，即大死區(qū)時間所占的脈沖個數(shù)WDL，計算得到大死區(qū)時間：TDDT=WDL×Tl？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？（4）最后可根據(jù)已經(jīng)得到的測量數(shù)據(jù)，算出被測數(shù)字存儲示波器的實測波形捕獲率WCRave=1(s)TDDT+Tmap×Wacq---(5)....
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曾浩，葉芃，楊擴軍，楊光，張沁川，
申請(專利權(quán))人：電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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