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专利名称：一种多通道数字示波器及其信号同步方法
技术领域：
本发明属于数字示波器技术领域，具体涉及一种多通道数字示波器及其信号同步方法。
背景技术：
数字示波器是形象地显示信号随时间变化波形的仪器，是一种综合的信号特性测试仪。随着数字示波器的发展，带宽越来越高，采集通道越来越多，而多个通道就带来了每个通道间的同步问题。数字示波器每个通道采集波形时，必须是同步的，每个通道间应该没有延迟差。在拥有多个通道的数字示波器当中，需要拥有多片控制器来控制这些通道， 而触发信号是在其中的一片控制器上产生并处理，在将采样控制信号传送到另一些控制器上，这样每个控制器采集时间就有了延迟差，导致多通道采集出来的信号有相位差，并且由于每个控制器工作的时钟相位不固定，导致这种延迟差是不固定的。这严重影响使用数字示波器观察多通道信号。

发明内容
本发明要解决的主要技术问题是提供一种多通道数字示波器及其信号同步方法， 解决了数字示波器多采集通道之间延迟差的问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种多通道数字示波器的信号同步方法，所述多通道数字示波器包括多个控制器，每个控制器控制至少一个采集通道，所述方法包括每个控制器同时产生一个带有触发沿的矫正信号，并将矫正信号输入到其控制的至少一个采集通道内；确定矫正信号在各采集通道的触发点的实际位置，并根据触发点的实际位置得到各采集通道的理论偏移采样点数；根据采集通道的理论偏移采样点数得到每个采集通道在显示波形时需要偏移的实际采样点数；每个采集通道将需要显示的波形偏移实际采样点数后发送到显示单元进行波形显不。一种多通道数字示波器，包括受到触发后对输入信号进行采集的多个采集通道；用于显示波形的显示单元；多个控制器，每个控制器控制至少一个采集通道，其中包括指定的产生触发信号的控制器，每个控制器经控制同时产生一个矫正信号，所述矫正信号带有触发沿并且输入到各控制器控制的至少一个采集通道内；计算单元，用于确定矫正信号在各采集通道的触发点的实际位置，并根据触发点的实际位置得到各采集通道的理论偏移采样点数，根据采集通道的理论偏移采样点数得到每个采集通道在显示波形时需要偏移的实际采样点数；所述采集通道根据计算单元计算出的各采集通道的实际采样点数，将需要显示的波形偏移实际采样点数后发送到数字示波器的显示单元。与现有技术相比，本发明实施例提供的多通道数字示波器的信号同步方法及装置，每个控制器同时产生一个带有触发沿的矫正信号，并将矫正信号输入到其控制的至少一个采集通道内；确定矫正信号在各采集通道的触发点的实际位置，并根据触发点的实际位置得到各采集通道的理论偏移采样点数；根据采集通道的理论偏移采样点数得到每个采集通道在显示波形时需要偏移的实际采样点数；每个采集通道将需要显示的波形偏移实际采样点数后发送到显示单元进行波形显示，有效解决了多通道信号存在相位差的问题，实现了数字示波器多通道信号显示的同步。


图1为本发明实施例提供的一种多通道数字示波器的信号同步方法流程图；图2为本发明实施例提供的一种数字示波器原理图。
具体实施例方式本发明的核心思想是多通道数字示波器的每个控制器同时产生一个带有触发沿的矫正信号，并将矫正信号输入到其控制的至少一个采集通道内；确定矫正信号在各采集通道的触发点的实际位置，并根据触发点的实际位置得到各采集通道的理论偏移采样点数；根据采集通道的理论偏移采样点数得到每个采集通道在显示波形时需要偏移的实际采样点数；每个采集通道将需要显示的波形偏移实际采样点数后发送到显示单元进行波形显
7J\ ο为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。请参阅图1所示，图1为本发明实施例提供的一种多通道数字示波器的信号同步方法流程图，包括步骤SlOl 数字示波器开机。S102:数字示波器的每个控制器同时产生一个矫正信号，矫正信号带有触发沿并且输入到每个控制器控制的至少一个采集通道内。优选的，矫正信号在数字示波器的整个存储深度下有且只有一个触发沿，触发沿可以是上升触发沿或者下降触发沿，此时需要将数字示波器置于上升沿触发或者下降沿触发。带有触发沿的矫正信号可以是方波，也可以是正弦波，优选为方波。只有一个上升触发沿或者下降触发沿的方波测量起来方便，容易计算。S103 遍历每个控制器控制的至少一个采集通道，找到每个采集通道内矫正信号离触发点的理论值相等或最接近的触发点，将该触发点在整个存储深度内的位置作为每个采集通道内矫正信号的触发点的实际位置。矫正信号的触发点的理论值是已知的，每个采集通道内矫正信号的触发点的理论位置等于数字示波器设定的垂直触发位置。S104:根据触发点的实际位置得到各采集通道的理论偏移采样点数。3/4页具体步骤为将产生触发信号的控制器所控制的至少一个采集通道内的矫正信号的触发点的实际位置作为基准位置，将其他控制器控制的至少一个采集通道内的矫正信号的触发点的实际位置与所述基准位置相减，得到每个采集通道内矫正信号的偏移采样点数。S105:根据采集通道的理论偏移采样点数得到每个采集通道在显示波形时需要偏移的实际采样点数。具体的，将采集通道内矫正信号的偏移采样点数分别乘以控制器同时产生矫正信号时的采样率得到该采集通道矫正环境下的延迟时间；将延迟时间除以该采集通道显示波形时的采样率得到每个采集通道显示波形时需要偏移的采样点数。以存储深度为24K的数字示波器为例，处于矫正环境下时的采样率为2G即每个采样点之间的时间间隔为500ps，每个控制器内部同时产生一个频率为IKhz的方波，得到每个采集通道内矫正信号的偏移采样点数后将每个采集通道内矫正信号的偏移采样点数乘以500ps得到每个采集通道矫正环境下的延迟时间T。延迟时间T除以显示波形时的采样率(与矫正环境下时的采样率可能相同，也可能不同)即得到每个采集通道显示波形时需要偏移的采样点数。S106:每个采集通道将需要显示的波形偏移实际采样点数后发送到显示单元进行波形显示。上述同步方法中控制器优选为现场可编程门阵列FPGA，该方法有效解决了多通道数字示波器因多个控制器之间采集时间不同带来的延迟差，导致信号显示不同步的问题， 实现了多通道数字示波器信号显示的同步。请参阅图2所示，根据上述同步方法，本发明实施例还公开了一种数字示波器，包括受到触发后对输入信号进行采集的多个采集通道201。用于显示波形的显示单元202。多个控制器203，每个控制器203控制至少一个采集通道201，其中包括指定的产生触发信号的控制器203，每个控制器203经控制同时产生一个矫正信号，矫正信号带有触发沿并且输入到各控制器203控制的至少一个采集通道201内。计算单元204，用于确定矫正信号在各采集通道201的触发点的实际位置，并根据触发点的实际位置得到各采集通道201的理论偏移采样点数，根据采集通道201的理论偏移采样点数得到每个采集通道201在显示波形时需要偏移的实际采样点数。具体的，计算单元204遍历每个控制器203控制的至少一个采集通道201，找到每个采集通道201内矫正信号离触发点的理论值相等或最接近的触发点，将该触发点在整个存储深度内的位置作为每个采集通道201内矫正信号的触发点的实际位置，然后将产生触发信号的控制器203所控制的至少一个采集通道201内的矫正信号的触发点的实际位置作为基准位置，将其他控制器203控制的至少一个采集通道201内的矫正信号的触发点的实际位置与所述基准位置相减，得到每个采集通道201内矫正信号的理论偏移采样点数。计算单元204将采集通道201内矫正信号的偏移采样点数分别乘以控制器203同时产生矫正信号时的采样率得到该采集通道201矫正环境下的延迟时间；再将该采集通道201的延迟时间除以该采集通道201显示波形时的采样率得到每个采集通道201显示波形时需要偏移的采样点数。采集通道201根据计算单元204计算出的各采集通道201的实际采样点数，将需要显示的波形偏移实际采样点数后发送到数字示波器的显示单元202。优选实施例中，控制器203为现场可编程门阵列FPGA。控制器203产生的矫正信号在数字示波器的整个存储深度下有且只有一个触发沿，数字示波器置于上升沿或者下降沿触发。每个采集通道201内矫正信号的触发点的理论值等于数字示波器设定的垂直触发位置。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种多通道数字示波器的信号同步方法，所述多通道数字示波器包括多个控制器， 每个控制器控制至少一个采集通道，其特征在于，所述方法包括每个控制器同时产生一个带有触发沿的矫正信号，并将矫正信号输入到其控制的至少一个采集通道内；确定矫正信号在各采集通道的触发点的实际位置，并根据触发点的实际位置得到各采集通道的理论偏移采样点数；根据采集通道的理论偏移采样点数得到每个采集通道在显示波形时需要偏移的实际采样点数；每个采集通道将需要显示的波形偏移实际采样点数后发送到显示单元进行波形显示。
2.根据权利要求1所述的同步方法，其特征在于，所述矫正信号在数字示波器的整个存储深度下只有一个触发沿，所述控制器为FPGA。
3.根据权利要求2所述的同步方法，其特征在于，确定理论偏移采样点数步骤包括遍历每个控制器控制的至少一个采集通道，找到每个采集通道内矫正信号离触发点的理论值相等或最接近的触发点，将该触发点在整个存储深度内的位置作为每个采集通道内矫正信号的触发点的实际位置，然后将产生触发信号的控制器所控制的至少一个采集通道内的矫正信号的触发点的实际位置作为基准位置，将其他控制器控制的至少一个采集通道内的矫正信号的触发点的实际位置与所述基准位置相减，得到每个采集通道内矫正信号的理论偏移采样点数。
4.根据权利要求3所述的同步方法，其特征在于，所述每个采集通道内矫正信号的触发点的理论值等于数字示波器设定的垂直触发位置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的同步方法，其特征在于，所述根据每个采集通道内矫正信号的偏移采样点数得到每个采集通道显示波形时需要偏移的采样点数包括步骤将采集通道内矫正信号的偏移采样点数分别乘以控制器同时产生矫正信号时的采样率得到该采集通道矫正环境下的延迟时间；将该采集通道的延迟时间除以该采集通道显示波形时的采样率得到每个采集通道显示波形时需要偏移的采样点数。
6.一种多通道数字示波器，其特征在于，包括受到触发后对输入信号进行采集的多个采集通道；用于显示波形的显示单元；多个控制器，每个控制器控制至少一个采集通道，其中包括指定的产生触发信号的控制器，每个控制器经控制同时产生一个矫正信号，所述矫正信号带有触发沿并且输入到各控制器控制的至少一个采集通道内；计算单元，用于确定矫正信号在各采集通道的触发点的实际位置，并根据触发点的实际位置得到各采集通道的理论偏移采样点数，根据采集通道的理论偏移采样点数得到每个采集通道在显示波形时需要偏移的实际采样点数；所述采集通道根据计算单元计算出的各采集通道的实际采样点数，将需要显示的波形偏移实际采样点数后发送到数字示波器的显示单元。
7.根据权利要求6所述的数字示波器，其特征在于，所述每个控制器产生的矫正信号在数字示波器的整个存储深度下有且只有一个触发沿，所述控制器为FPGA。
8.根据权利要求6所述的数字示波器，其特征在于，所述计算单元遍历每个控制器控制的至少一个采集通道，找到每个采集通道内矫正信号离触发点的理论值相等或最接近的触发点，将该触发点在整个存储深度内的位置作为每个采集通道内矫正信号的触发点的实际位置，然后将产生触发信号的控制器所控制的至少一个采集通道内的矫正信号的触发点的实际位置作为基准位置，将其他控制器控制的至少一个采集通道内的矫正信号的触发点的实际位置与所述基准位置相减，得到每个采集通道内矫正信号的理论偏移采样点数。
9.根据权利要求8所述的数字示波器，其特征在于，所述每个采集通道内矫正信号的触发点的理论值等于数字示波器设定的垂直触发位置。
10.根据权利要求6至9任一项所述的数字示波器，其特征在于，所述计算单元将采集通道内矫正信号的偏移采样点数分别乘以控制器同时产生矫正信号时的采样率得到该采集通道矫正环境下的延迟时间；再将该采集通道的延迟时间除以该采集通道显示波形时的采样率得到每个采集通道显示波形时需要偏移的采样点数。
全文摘要
本发明公开了一种多通道数字示波器及其信号同步方法，所述多通道数字示波器包括多个控制器，每个控制器控制至少一个采集通道，所述方法包括每个控制器同时产生一个带有触发沿的矫正信号，并将矫正信号输入到其控制的至少一个采集通道内；确定矫正信号在各采集通道的触发点的实际位置，并根据触发点的实际位置得到各采集通道的理论偏移采样点数；根据采集通道的理论偏移采样点数得到每个采集通道在显示波形时需要偏移的实际采样点数；每个采集通道将需要显示的波形偏移实际采样点数后发送到显示单元进行波形显示。与现有技术相比，本发明实施例提供的同步方法有效解决了多通道信号存在相位差的问题，实现了数字示波器多通道信号显示的同步。
文档编号G01R13/02GK102435809SQ20111030858
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者秦轲, 赵亚锋, 邵海涛 申请人:秦轲, 赵亚锋, 邵海涛