專利名稱：具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數(shù)字示波器，特別是涉及一種具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波 器。
背景技術：
目前市場上大多數(shù)數(shù)字示波器都有視頻觸發(fā)功能，這使得利用數(shù)字示波器觀察視 頻信號成為可能。由于視頻信號波形非常復雜，經(jīng)常把表示視頻圖像的信號與顯示圖像所 需的定時信息組合在一起。此外視頻信號可以采用各種不同的標準和格式，每種標準和格 式都有自己的特點。常見的有NTSC、PAL和SECAM，通常稱為"標清"電視。數(shù)字示波器的視 頻觸發(fā)功能，能夠將復雜的視頻信號進行穩(wěn)定的觸發(fā)，從而對視頻信號進行適當?shù)挠^察和 圖1為沒有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器的基本結構圖，數(shù)字示波器通常包括有一 個輸入信號調理模塊用于從信號輸入端口輸入信號，并對輸入信號執(zhí)行偏置調整、增益控 制、驅動等一系列信號處理， 經(jīng)過輸入信號調理模塊后，信號還被傳送至A/D轉換模塊進行數(shù)據(jù)采樣，最后將 采集到的數(shù)據(jù)送到控制模塊進行數(shù)據(jù)處理。 經(jīng)過輸入信號調理模塊后，信號還被傳送到觸發(fā)模塊，觸發(fā)模塊將信號和比較電
平進行比較，產(chǎn)生觸發(fā)信號。觸發(fā)信號被傳送給控制模塊，控制模塊根據(jù)收到的觸發(fā)信號，
控制A/D轉換模塊進行采樣，并將最終的采樣數(shù)據(jù)進行存儲和顯示等操作。 圖2為現(xiàn)有技術中具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器結構圖。從圖2可見具有視頻
觸發(fā)功能的數(shù)字示波器在通用數(shù)字示波器上增加了一個視頻信號調理模塊和一個視頻信
號分離器(又稱為行場信號分離器)。 圖3為視頻信號調理模塊結構框圖，包括視頻極性選擇器、增益放大器、緩沖驅動
器、峰值檢波器、基準電平發(fā)生器、電平比較器、誤差信號放大器、濾波和時間調整器。 視頻信號經(jīng)過信號輸入端，進入所述的輸入信號調理模塊，輸出連接視頻極性選
擇器，用于根據(jù)實際的測試需要選擇所需極性的視頻信號，極性選擇器輸出連接到增益放
大器，對視頻信號進行放大，放大器輸出連接到緩沖驅動器，用于緩沖并驅動增益放大器輸
出的視頻信號，保證輸入到視頻信號分離器的視頻信號有足夠的幅度和功率，以滿足視頻
信號分離器輸入信號的需求，視頻信號分離器接收緩沖驅動器輸出的視頻信號，分離出行
同步信號、場同步信號和奇偶信號輸出至控制模塊，控制模塊根據(jù)用戶設定的不同視頻標
準、行數(shù)、場、視頻極性，對輸入的同步信號、場同步信號和奇偶信號進行視頻觸發(fā)的邏輯判
斷，并據(jù)此控制示波器的數(shù)據(jù)采樣或波形顯示。 上述峰值檢波器從緩沖驅動器輸出的視頻信號中檢測出視頻峰值信號，輸出端連 接到電平比較器的一個輸入端，電平比較器的另一輸入端連接基準電平發(fā)生器的輸出端， 峰值信號與基準電平進行比較，比較器輸出為比較的信號差值，該差值輸出被誤差信號放 大器進行放大，誤差信號放大器輸出連接到所述的濾波和時間調整器，濾除誤差放大器輸
3出信號中的噪聲，以及調整到反饋到增益放大器的誤差信號的時間系數(shù)，以使該誤差信號
的相位和視頻信號的相位相適應，從而能夠有效的控制增益放大器的增益變化。 上述峰值檢波器、基準電平發(fā)生器、電平比較器和濾波器和時間調整器串聯(lián)組成
一個反饋控制環(huán)路，該反饋環(huán)路使增益放大器的輸出保持穩(wěn)定。 現(xiàn)有技術的具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器，能夠保證輸入到視頻信號分離器的 信號幅度穩(wěn)定，但存在以下不足1、電路復雜、成本高。2、增益反饋網(wǎng)絡調試難度大。

實用新型內容本實用新型的目的在于改進上述現(xiàn)有技術的不足而提供一種具有視頻觸發(fā)功能 的數(shù)字示波器，解決了現(xiàn)有技術電路復雜、成本高、電路調試難度大的問題，實現(xiàn)了一種電 路簡單、觸發(fā)信號幅度穩(wěn)定度較高的視頻觸發(fā)裝置。 為達到以上所述目的，本實用新型提供的具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器為 —種具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器，包括一輸入信號調理模塊、A/D轉換模塊、 一觸發(fā)模塊、一視頻信號分離器和一控制模塊，輸入信號調理模塊的輸出端分別經(jīng)A/D轉 換模塊與觸發(fā)模塊連接到控制模塊，視頻信號分離器連接在觸發(fā)模塊和控制模塊之間。 還具有一個選通模塊連接在觸發(fā)模塊和視頻信號分離器之間，受控制模塊控制， 選通模塊有選擇的連接觸發(fā)模塊和視頻信號分離器。 其中觸發(fā)模塊包括， —觸發(fā)比較器，其輸出端為觸發(fā)模塊的輸出端； —觸發(fā)源信號調理模塊，其輸入端連接輸入信號調理模塊，輸出端連接至觸發(fā)比 較器的第一輸入端； —D/A轉換模塊，其輸入端連接控制模塊，其輸出端連接至觸發(fā)比較器的第二輸 入端。 視頻信號分離器采用的芯片為LM1881或EL1881。 本實用新型的優(yōu)點為 本實用新型在原有示波器的電平、邊沿觸發(fā)的模擬電路的基礎上增加了數(shù)字的視 頻信號分離器，使得電路結構上非常簡化。同時可以使視頻信號分離器和模擬電路分離，降 低了數(shù)字電路對模擬電路的干擾，降低了噪聲。本實用新型裝置成本低、調試簡單，能夠適 應輸入信號幅度的變化，實現(xiàn)視頻觸發(fā)信號的穩(wěn)定。

圖1為沒有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器的基本結構圖； 圖2為具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器的基本結構圖； 圖3為圖2中的視頻信號調理模塊的基本結構圖； 圖4為本實用新型的原理框圖； 圖5為本實用新型中的觸發(fā)模塊基本結構圖； 圖6為本實用新型中的觸發(fā)源信號調理模塊結構圖； 圖7為本實用新型中的觸發(fā)比較器的具體實施接線圖； 圖8為模擬視頻信號經(jīng)本實用新型觸發(fā)模塊輸出的視頻信號圖；[0031] 圖9為一般視頻信號分離器的輸入輸出時序圖； 圖10為本實用新型實施例1的結構框圖； 圖11為本實用新型實施例2的結構框圖； 圖12為本實用新型中視頻信號分離器的部分電路圖。
具體實施方式如圖4所示為本實用新型的原理框圖，具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器包括輸入信號調理模塊1， A/D轉換模塊2，觸發(fā)模塊3，視頻信號分離器4，控制模塊5。輸入信號調理模塊1接收示波器輸入端口輸入的視頻信號后，將其轉換輸出為模擬的視頻信號送給觸發(fā)模塊3的輸入端，觸發(fā)模塊3通過電平比較將模擬信號數(shù)字化，輸出為觸發(fā)后的數(shù)字視頻信號，該視頻信號被視頻信號分離器4進行同步分離，分離出的行、場同步信號送到控制模塊5進行視頻觸發(fā)邏輯運算。 圖4中的信號輸入端口為示波器的通道輸入端或外觸發(fā)輸入端，輸入信號調理模塊1為示波器通道輸入的調理電路或外觸發(fā)通道的輸入調理電路，還用于將輸入的信號調理到合適A/D轉換模塊2采樣的電平范圍，A/D轉換模塊2用于將采集到的模擬信號轉換為數(shù)字信號，并將其傳送給控制模塊5進行數(shù)據(jù)處理和波形顯示。 觸發(fā)模塊的結構示意圖如圖5所示，該模塊實現(xiàn)數(shù)字示波器基本的觸發(fā)功能，包括電平觸發(fā)、邊沿觸發(fā)。觸發(fā)模塊3包括，觸發(fā)源信號調理模塊30，其輸入端連接所述的輸入信號調理模塊1，輸出端提供觸發(fā)源并連接至觸發(fā)比較器32的第一輸入端；D/A轉換模塊31，其輸入端連接所述的控制模塊5，其輸出端提供觸發(fā)電平并連接至觸發(fā)比較器32的第二輸入端；觸發(fā)比較器32，其輸出端連接到控制模塊5，控制單元5接收到比較器32輸出的信號后，可以利用該信號控制波形的采樣或顯示。 在觸發(fā)模塊3的輸入端接收輸入信號調理模塊1輸出的模擬視頻信號時，將其和觸發(fā)電平進行比較，輸出為一個數(shù)字化的視頻信號，如果觸發(fā)電平選擇合適的電平，如在視頻信號同步脈沖的電平范圍內，觸發(fā)模塊3輸出的數(shù)字信號就能反應出視頻信號的脈沖信息，濾除了包括模擬視頻信號上的彩色脈沖串、有效的圖像信息，該圖像信息一般為顏色信息。視頻信號經(jīng)過觸發(fā)模塊3的波形變化如圖8所示。該觸發(fā)模塊3輸出的數(shù)字化后的視頻信號的幅度是穩(wěn)定的，為該數(shù)字邏輯的電平，能夠使視頻信號分離器穩(wěn)定的工作。[0039] 參考圖6，在本實施例中，觸發(fā)源信號調理模塊30包括有DC、 AC、低頻抑制選擇模塊300、緩沖電路模塊301和高頻抑制模塊302，輸入信號依次經(jīng)過DC、AC、低頻抑制選擇模塊300、緩沖電路模塊301至觸發(fā)比較器32，緩沖電路模塊301與觸發(fā)比較器32相連的輸出端經(jīng)高頻抑制模塊302接地。 觸發(fā)比較器32可選擇雙路輸入比較器ADCMP562 ，內部含有兩個比較器。ADCMP562的接線端子如圖7所示。緩沖電路模塊301的輸出連接到兩個比較器的輸入端+INA和+1旭，兩個比較器的另一輸入端-1脆、-1旭連接觸蟲發(fā)電平11 161^1^1和TRIGLVL2。[0041] 參考圖4，在本實施例中，由輸入信號調理模塊1輸入的信號為標準視頻信號格式，視頻信號分離器4輸出的信號為分離的各種同步信號，如復合同步信號、場同步信號、奇偶場信號、同步脈沖門信號，參考圖9所示。 作為舉例說明，更新一代的視頻信號分離器件不僅能夠用于標準視頻格式，還能夠輸出視頻格式，如，除了支持普通的NTSC、PAL、SECAM，還能支持如S-Video (Y/C) 、 YPBPR/GBR、HDTV、PC信號等一些新的視頻標準。參考圖4和圖9所示。視頻信號分離器4可以將這些分離出的信號送到控制模塊5進行邏輯判斷，根據(jù)用戶的設置，控制模塊5決定如何在不同的視頻極性、不同的行、奇數(shù)場或偶數(shù)場進行觸發(fā)采樣，再將采樣后的視頻信號進行顯示。由于本實施例所述的示波器可以產(chǎn)生穩(wěn)定的視頻觸發(fā)信號，因此能穩(wěn)定地顯示視頻信號，供用戶觀察和測量。 圖10為本實用新型實施例1的結構框圖，在本實施例中，控制模塊5包括一個中
央控制處理模塊51和一個控制單元50，控制單元50由可編程控制器FPGA構成，信號輸入
端口輸入的視頻信號接入至輸入信號調理模塊1，輸入信號調理模塊1的輸出連接到A/D轉
換模塊2，同時還連接到觸發(fā)模塊3中的觸發(fā)源信號調理模塊30的輸入端，A/D轉換模塊2
的輸出端連接到控制模塊5中的控制單元50。視頻信號經(jīng)輸入信號調理模塊1調理到適合
A/D轉換模塊2采樣的電平范圍；觸發(fā)源信號調理模塊30將信號調理到適合觸發(fā)比較器32
比較的電平范圍，其輸出的信號作為觸發(fā)源連接到觸發(fā)比較器32的第一輸入端。 觸發(fā)模塊3中的D/A轉換模塊31的輸出端輸出的信號作為觸發(fā)電平，并連接到觸
發(fā)比較器32的第二輸入端，D/A轉換模塊31的輸入端接收來自控制處理模塊51的信號。
觸發(fā)比較器32的輸出端分別連接到控制單元50和視頻信號分離器4，視頻信號分離器4的
輸出端連接到控制模塊中的控制單元50，同時控制單元50的輸出端連接到控制處理模塊
51，控制處理模塊51還連接有輸入模塊52、顯示模塊53和存儲模塊54。其中的控制處理
模塊51接收輸入模塊52發(fā)送的觸發(fā)電平控制信息，用以控制D/A轉換模塊31。 當觸發(fā)比較器32輸出的觸發(fā)信號選擇為非視頻觸發(fā)時，控制單元50內部的觸發(fā)
邏輯直接接收上述觸發(fā)信號，進行觸發(fā)的邏輯運算；當用戶選擇視頻觸發(fā)時，視頻信號分離
器4向控制單元50輸出復合同步信號和奇偶場信號送到50?？刂茊卧?0內部的邏輯根據(jù)
用戶選擇的是視頻觸發(fā)的極性、奇偶場、行數(shù)，在該復合同步信號的不同的行脈沖處或奇偶
場信號的不同邊沿處進行觸發(fā)。 A/D轉換模塊2輸出的視頻信號送到控制單元50，經(jīng)過控制單元50進行處理送到控制處理模塊51進行存儲、顯示。當選擇的觸發(fā)電平位于觸發(fā)源視頻信號的同步脈沖的電平范圍內，觸發(fā)信號和視頻信號的同步信息一致，能夠正確觸發(fā)，從而讓顯示模塊53顯示的視頻信號穩(wěn)定。如果選擇的觸發(fā)電平不在觸發(fā)源視頻信號的同步脈沖的電平范圍內，觸發(fā)信號和視頻信號的同步信息不一致，從而不能正確觸發(fā)。該觸發(fā)電平的調節(jié)是給用戶提供的一個操作功能，以選擇最合適的觸發(fā)電平。 圖11為本實用新型實施例2的結構框圖，信號輸入端口輸入的視頻信號接入至輸入信號調理模塊l，輸入信號調理模塊1的輸出連接到A/D轉換模塊2和觸發(fā)模塊3中的觸發(fā)源信號調理模塊30的輸入端，A/D轉換模塊2的輸出端連接到控制單元50。視頻信號經(jīng)輸入信號調理模塊1調理到適合A/D轉換模塊2采樣的電平范圍；觸發(fā)源信號調理模塊30將信號調理到適合觸發(fā)比較器32比較的電平范圍，其輸出的信號作為觸發(fā)源連接到觸發(fā)比較器32的第一輸入端。 觸發(fā)模塊3中的D/A轉換模塊31的輸出端輸出的信號作為觸發(fā)電平，并連接到觸發(fā)比較器32的第二輸入端，D/A轉換模塊31的輸入端接收來自控制處理模塊51的信號。觸發(fā)比較器32的輸出端分別連接到控制單元50和選通模塊6，選通模塊6的輸出端連接到視頻信號分離器4，視頻信號分離器4的輸出端連接到控制單元50，同時控制單元50的輸出端連接到控制處理模塊51，控制處理模塊51還連接有輸入模塊52、顯示模塊53和存儲模塊54?？刂铺幚砟K51接收輸入模塊52發(fā)送的觸發(fā)電平信息，控制D/A轉換模塊31。[0049] 當觸發(fā)比較器32輸出的觸發(fā)信號選擇非視頻觸發(fā)時，控制單元50內部的觸發(fā)邏輯直接接收上述觸發(fā)信號，進行觸發(fā)的邏輯運算；當用戶選擇視頻觸發(fā)時，控制單元50控制選通模塊6使觸發(fā)比較器32的輸出信號傳送到視頻信號分離器4的輸入端。[0050] 在本實施例中，選通模塊6也可以是由可編程器件FPGA器件構成。且，選通模塊6可以也可以與控制單元50由同一個可編程器件FPGA器件組成。 視頻信號分離器4輸出復合同步信號和奇偶場信號，送到控制單元50，控制單元50內部的邏輯根據(jù)用戶選擇的是視頻觸發(fā)的極性、奇偶場、行數(shù)，在該復合同步信號的不同的行脈沖處或奇偶場信號的不同邊沿處進行觸發(fā)。 A/D轉換模塊2輸出的視頻信號送到控制單元50，經(jīng)過控制單元50進行處理送到控制處理模塊51進行存儲、顯示。當選擇的觸發(fā)電平位于觸發(fā)源視頻信號的同步脈沖的電平范圍內，觸發(fā)信號和視頻信號的同步信息一致，能夠正確觸發(fā)，從而讓顯示模塊53顯示的視頻信號穩(wěn)定。如果選擇的觸發(fā)電平不在觸發(fā)源視頻信號的同步脈沖的電平范圍內，觸發(fā)信號和視頻信號的同步信息不一致，從而不能正確觸發(fā)。該觸發(fā)電平的調節(jié)是給用戶提供的一個操作功能，以選擇最合適的觸發(fā)電平。 上述實施例中的控制模塊5可以是由FPGA、CPLD或MCU之一、或部分或全部組成。視頻信號分離器4為數(shù)字器件，其只和控制單元50相連接，可以放置在離模擬電路較遠的地方，有效的減小了數(shù)字電路對模擬電路的干擾。 如圖12所示，為本實用新型實施例中視頻信號分離器4的部分電路圖。其中VIDEO—IN為收入，接受觸發(fā)比較器輸出的數(shù)字化后的視頻信號，C201電容起隔離直流的作用，其中U201為同步信號分離芯片，本實施例中選擇的是EL1881，可以選擇引腳功能兼容的LM1881，U201、C207、C208、R208、C200為其一種簡單的基本連接方式，其中的電容電阻值可以進行改變，EL1881引腳1輸出復合同步信號，其中包含了行、場等同步信息，引腳7輸出奇偶場信號，R200、 R204串聯(lián)在引腳1、7的輸出信號上，起到信號匹配的作用，保證了信號的完整性。Q224將輸出的復合同步信號和奇偶信號鉗位在3. 3V的電壓上，送到控制單元50進行邏輯判斷。 上述視頻信號分離器4的輸出也可以使用包括垂直場信號、行同步信號、同步脈沖門在內的所有輸出信號中的兩個或多個，進行觸發(fā)邏輯的判斷。 該視頻同步分離芯片可以使用所有的視頻同步分離芯片，不同的視頻同步分離芯片可能兼容不同的視頻標準、不同的同步分離性能，需要實現(xiàn)較新的視頻標準，就需要選用兼容此標準的同步分離芯片。這些芯片包括但不僅限于美國國家半導體公司的LM1881、LMH1980、LMH1981、LMH1982等，Intersil公司的EL1881、 EL1883、 EL4511、 EL4583等。
權利要求一種具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器，包括一輸入信號調理模塊、一A/D轉換模塊、一觸發(fā)模塊、一視頻信號分離器和一控制模塊，所述的輸入信號調理模塊的輸出端分別經(jīng)所述的A/D轉換模塊與所述的觸發(fā)模塊連接到所述的控制模塊，其特征在于所述的視頻信號分離器連接在所述的觸發(fā)模塊和所述的控制模塊之間。
2. 根據(jù)權利要求1所述的具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器，其特征在于還具有一個選通模塊連接在所述的觸發(fā)模塊和所述的視頻信號分離器之間，受所述的控制模塊控制，所述的選通模塊有選擇的連接所述的觸發(fā)模塊和所述的視頻信號分離器。
3. 根據(jù)權利要求1所述的具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器，其特征在于所述的觸發(fā)模塊包括，一觸發(fā)比較器，其輸出端為所述的觸發(fā)模塊的輸出端；一觸發(fā)源信號調理模塊，其輸入端連接所述的輸入信號調理模塊，輸出端連接至所述的觸發(fā)比較器的第一輸入端；一 D/A轉換模塊，其輸入端連接所述的控制模塊，其輸出端連接至所述的觸發(fā)比較器的第二輸入端。
4. 根據(jù)權利要求1至3任一權利要求所述的具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器，其特征在于所述的視頻信號分離器采用的芯片為LM1881或EL1881。
專利摘要本實用新型涉及一種具有視頻觸發(fā)功能的數(shù)字示波器，包括輸入信號調理模塊、A/D轉換模塊、觸發(fā)模塊、控制模塊，所述的輸入信號調理模塊的輸出端分別經(jīng)A/D轉換模塊與觸發(fā)模塊連接到控制模塊，所述的觸發(fā)模塊與所述的控制模塊之間連接有一視頻信號分離器。本實用新型電路結構簡單，降低了數(shù)字電路對模擬電路的干擾，降低了噪聲。同時該裝置成本低、調試簡單，能夠適應輸入信號幅度的變化，實現(xiàn)視頻觸發(fā)信號的穩(wěn)定，還可以很好地適應更新的視頻標準。
文檔編號H04N17/00GK201508381SQ200920109870
公開日2010年6月16日 申請日期2009年7月21日 優(yōu)先權日2009年7月21日
發(fā)明者李維森, 王悅, 王鐵軍 申請人:北京普源精電科技有限公司