阅读说明：本技术 一种瞬态高频脉冲波形捕获系统及方法 (Transient high-frequency pulse waveform capturing system and method ) 是由 李兴冀 杨剑群 李伟奇 吕钢 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种瞬态高频脉冲波形捕获系统及方法,涉及脉冲测试领域。本发明所述的瞬态高频脉冲波形捕获系统,包括前端电路、第一触发电路、第二触发电路、采样电路和数据处理模块,所述前端电路分别与所述第一触发电路、所述第二触发电路及所述采样电路连接,所述数据处理模块分别与所述第一触发电路、所述第二触发电路及所述采样电路连接。本发明所述的技术方案,通过阈值上限和阈值下限同步检测向上的瞬态脉冲和向下的瞬态脉冲,有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响,使得电路系统可在较安全的环境下运行,有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。(The invention provides a transient high-frequency pulse waveform capturing system and a transient high-frequency pulse waveform capturing method, and relates to the field of pulse testing. The transient high-frequency pulse waveform capturing system comprises a front-end circuit, a first trigger circuit, a second trigger circuit, a sampling circuit and a data processing module, wherein the front-end circuit is respectively connected with the first trigger circuit, the second trigger circuit and the sampling circuit, and the data processing module is respectively connected with the first trigger circuit, the second trigger circuit and the sampling circuit. According to the technical scheme, the upward transient pulse and the downward transient pulse are synchronously detected through the upper threshold limit and the lower threshold limit, the influence of the transient high-frequency pulse on the components is effectively discriminated, the circuit system can operate in a safer environment, and the stability and the reliability of the circuit system are effectively guaranteed.)

一种瞬态高频脉冲波形捕获系统及方法

技术领域

本发明涉及脉冲测试技术领域，具体而言，涉及一种瞬态高频脉冲波形捕获系统及方法。

背景技术

在单粒子辐照测试系统中，现有技术采用的是单门限双沿触发方式，单门限双沿触发方式可以针对高频信号进行处理，但是必须提前知道波形的方向，因此单门限双沿触发方式对于瞬态偶发的信号的测试带有不确定性。

发明内容

本发明解决的问题是单门限双沿触发方式对于瞬态偶发的信号的测试带有不确定性。

为解决上述问题，本发明提供一种瞬态高频脉冲波形捕获系统，包括前端电路、第一触发电路、第二触发电路、采样电路和数据处理模块，所述前端电路分别与所述第一触发电路、所述第二触发电路及所述采样电路连接，所述数据处理模块分别与所述第一触发电路、所述第二触发电路及所述采样电路连接；所述前端电路用于调节输入信号，使调节后的输入信号符合后续电路的处理要求；所述第一触发电路用于设置阈值上限，以及检测相对校准零值向上超过所述阈值上限的瞬态脉冲；所述第二触发电路用于设置阈值下限，以及检测相对校准零值向下超过所述阈值下限的瞬态脉冲；所述采样电路用于采样所述输入信号；所述数据处理模块用于根据所述第一触发电路和所述第二触发电路的输出信号输出采样结果。

本发明所述的瞬态高频脉冲波形捕获系统，通过阈值上限和阈值下限同步检测向上的瞬态脉冲和向下的瞬态脉冲，有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

本发明还提供一种瞬态高频脉冲波形捕获方法，包括：通过前端电路调节输入信号；通过第一触发电路设置阈值上限，以及检测向上的瞬态脉冲；通过第二触发电路设置阈值下限，以及检测向下的瞬态脉冲；通过采样电路对所述输入信号进行采样；通过数据处理模块根据所述第一触发电路的输出信号和所述第二触发电路的输出信号输出采样波形。

本发明所述的瞬态高频脉冲波形捕获方法，通过阈值上限和阈值下限同步检测向上的瞬态脉冲和向下的瞬态脉冲，有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

优选地，所述通过前端电路调节输入信号，具体包括：所述前端电路对所述输入信号进行缩放和整形处理以使所述输入信号能够被所述第一触发电路、所述第二触发电路、所述采样电路及所述数据处理模块处理。

本发明所述的瞬态高频脉冲波形捕获方法，通过前端电路的设置，使输入信号能够被第一触发电路、第二触发电路、采样电路及数据处理模块处理，有效提高了对瞬态高频脉冲波形捕获的有效程度，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

优选地，所述第一触发电路的所述输出信号与所述第二触发电路的所述输出信号包括同步触发信号，所述数据处理模块根据所述同步触发信号输出采样波形。

本发明所述的瞬态高频脉冲波形捕获方法，通过设置第一触发电路和第二触发电路同步触发，使得阈值上限和阈值下限能够被同时检测，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

优选地，所述第一触发电路与所述第二触发电路产生所述同步触发信号，用于标记检测到的瞬态脉冲信号的位置。

本发明所述的瞬态高频脉冲波形捕获方法，通过标记瞬态脉冲信号的位置，将瞬态脉冲信号的位置直接体现在相应波形图上，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

优选地，所述第一触发电路设置的所述阈值上限和所述第二触发电路设置的阈值下限还用于确定校准零值。

本发明所述的瞬态高频脉冲波形捕获方法，通过阈值上限和阈值下限确定校准零值，瞬态脉冲信号的位置直接体现在相应波形图上，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

优选地，所述采样模块采样所述输入信号，具体包括：高速采样和低速采样；采用所述高速采样时，使用高频变压器耦合获取高频信号波形；采用所述低速采样时，采用直接耦合，获取完整波形。

本发明所述的瞬态高频脉冲波形捕获方法，通过高速采样和低速采样，提高高频成分的精度，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

优选地，所述采样模块采样所述输入信号，具体包括：采用变压器耦合和滤波器耦合方式进行高频成分和低频成分的分离。

本发明所述的瞬态高频脉冲波形捕获方法，通过变压器耦合和滤波器耦合方式进行高频成分和低频成分的分离，以提高高频成分的精度，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

优选地，所述采样模块采样所述输入信号，具体还包括：应用独立的程控衰减网络，将高频成分和低频成分调节到预定量程，利用双通道的高速AD转换器进行同步采样，并在信号处理过程中，再将所述高频成分和所述低频成分合并。

本发明所述的瞬态高频脉冲波形捕获方法，通过高速采样和低速采样，提高高频成分的精度，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

优选地，所述瞬态高频脉冲波形捕获方法还包括：当所述阈值上限或所述阈值下限触发时，所述数据处理模块对所述采样电路采集的数据进行记录、处理和输出。

本发明所述的瞬态高频脉冲波形捕获方法，通过设置阈值上限或阈值下限触发时，数据处理模块对采样电路采集的数据进行记录、处理和输出，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例所述的瞬态高频脉冲波形捕获系统；

图2为本发明实施例所述的采样原理图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在单粒子辐照测试系统中，由单粒子产生的瞬态信号的波形一般包括单粒子瞬态效应SET，单粒子电流瞬态效应等，表现为直流信号上出现瞬态的尖峰或者凹陷，但该波形的方向是不确定的，波形的出现的时间也是不确定的，因此对该瞬态信号波形的捕获是比较困难的。

在常规电子系统中，存在着一些瞬态高频脉冲骚扰源，或是由外界触发导致系统中某些元器件的信号发生畸变，产生瞬态高频脉冲，此脉冲对系统的正常运行产生严重影响，甚至导致系统崩溃的现象，该骚扰源的波形与单粒子辐照测试系统的瞬态信号性质一致，表现为波形的不确定性和时间的不确定性。

现有的技术缺点是采用单门限双沿触发方式，可以针对高频信号进行处理，但是前提是必须提前知道波形的方向，对于瞬态偶发的信号的测试只能靠概率。本发明采用双门限触发的方式向下兼容传统的触发方式，采用简单的方法将难以捕获或者难以识别的瞬态高频脉冲波形捕获，从而通过对信号处理和分析，解决瞬态高频信号系统的测量问题；同时对瞬态偶发信号的测量有很强的包容性，其应用场合相当广泛，包括航天、航空、电力、探测等。

如图1所示，本发明提供一种瞬态高频脉冲波形捕获系统，包括前端电路、第一触发电路、第二触发电路、采样电路和数据处理模块，所述前端电路分别与所述第一触发电路、所述第二触发电路及所述采样电路连接，所述数据处理模块分别与所述第一触发电路、所述第二触发电路及所述采样电路连接；所述前端电路用于调节输入信号，使调节后的输入信号符合后续电路的处理要求；所述第一触发电路用于设置阈值上限，以及检测相对校准零值向上超过所述阈值上限的瞬态脉冲；所述第二触发电路用于设置阈值下限，以及检测相对校准零值向下超过所述阈值下限的瞬态脉冲；所述采样电路用于采样所述输入信号；所述数据处理模块用于根据所述第一触发电路和所述第二触发电路的输出信号输出采样结果。

具体地，在本实施例中，结合图1和图2所示，瞬态高频脉冲波形捕获系统，包括前端电路、第一触发电路、第二触发电路、采样电路和数据处理模块，前端电路分别与第一触发电路、第二触发电路及采样电路连接，数据处理模块分别与第一触发电路、第二触发电路及采样电路连接，即第一触发电路、第二触发电路及采样电路并联设置，前端电路，第一触发电路、第二触发电路及采样电路的并联电路，及采样电路串联设置；其中，前端电路用于调节输入信号，使调节后的输入信号符合后续电路的处理要求；第一触发电路用于设置阈值上限，以及检测相对校准零值向上超过所述阈值上限的瞬态脉冲；第二触发电路用于设置阈值下限，以及检测相对校准零值向下超过所述阈值下限的瞬态脉冲；采样电路用于采样输入信号；数据处理模块用于根据第一触发电路和第二触发电路的输出信号输出采样结果。本实施例中，通过阈值上限和阈值下限同步检测向上的瞬态脉冲和向下的瞬态脉冲，有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

在本实施例中，通过阈值上限和阈值下限同步检测向上的瞬态脉冲和向下的瞬态脉冲，有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

本发明另一实施例提供一种瞬态高频脉冲波形捕获方法，基于上述所述的瞬态高频脉冲波形捕获系统，包括：通过前端电路调节输入信号；通过第一触发电路设置阈值上限，以及检测向上的瞬态脉冲；通过第二触发电路设置阈值下限，以及检测向下的瞬态脉冲；通过采样电路对所述输入信号进行采样；通过数据处理模块根据所述第一触发电路的输出信号和所述第二触发电路的输出信号输出采样波形。

具体地，在本实施例中，一种瞬态高频脉冲波形捕获方法，包括：通过前端电路调节输入信号；通过第一触发电路设置阈值上限，以及检测向上的瞬态脉冲；通过第二触发电路设置阈值下限，以及检测向下的瞬态脉冲；通过采样电路对所述输入信号进行采样；通过数据处理模块根据所述第一触发电路的输出信号和所述第二触发电路的输出信号输出采样波形。本实施例中，通过阈值上限和阈值下限同步检测向上的瞬态脉冲和向下的瞬态脉冲，有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

在本实施例中，通过阈值上限和阈值下限同步检测向上的瞬态脉冲和向下的瞬态脉冲，有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

进一步地，所述通过前端电路调节输入信号，具体包括：所述前端电路对所述输入信号进行缩放和整形处理以使所述输入信号能够被所述第一触发电路、所述第二触发电路、所述采样电路及所述数据处理模块处理。

具体地，在本实施例中，通过前端电路调节输入信号，具体包括：前端电路对输入信号进行缩放和整形处理以使输入信号能够被第一触发电路、第二触发电路、采样电路及数据处理模块处理。由于输入信号可能并不在第一触发电路、第二触发电路、采样电路及数据处理模块的处理范围内，因此通过前端电路的设置，使输入信号能够被第一触发电路、第二触发电路、采样电路及数据处理模块处理，有效提高了对瞬态高频脉冲波形捕获的有效程度，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

在本实施例中，通过前端电路的设置，使输入信号能够被第一触发电路、第二触发电路、采样电路及数据处理模块处理，有效提高了对瞬态高频脉冲波形捕获的有效程度，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

进一步地，所述第一触发电路的所述输出信号与所述第二触发电路的所述输出信号包括同步触发信号，所述数据处理模块根据所述同步触发信号输出采样波形。

具体地，在本实施例中，第一触发电路的输出信号与第二触发电路的输出信号包括同步触发信号，数据处理模块根据同步触发信号输出采样波形。其中，第一触发电路和第二触发电路分别对应阈值上限和阈值下限，用于产生同步触发脉冲，使得阈值上限和阈值下限能够被同时检测，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

在本实施例中，通过设置第一触发电路和第二触发电路同步触发，使得阈值上限和阈值下限能够被同时检测，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

进一步地，所述第一触发电路与所述第二触发电路产生所述同步触发信号，用于标记检测到的瞬态脉冲信号的位置。

具体地，在本实施例中，第一触发电路与第二触发电路产生同步触发信号，用于标记监测到的瞬态脉冲信号的位置。本实施例中，在检测到向上的瞬态脉冲或向下的瞬态脉冲时，能够标记瞬态脉冲信号的位置，瞬态脉冲信号的位置直接体现在相应波形图上，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

在本实施例中，通过标记瞬态脉冲信号的位置，将瞬态脉冲信号的位置直接体现在相应波形图上，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

进一步地，所述第一触发电路设置的所述阈值上限和所述第二触发电路设置的阈值下限还用于确定校准零值。

具体地，在本实施例中，第一触发电路设置的阈值上限和第二触发电路设置的阈值下限还用于确定校准零值。其中，高频瞬态脉冲波形表现为直流叠加瞬态向上或者向下的脉冲波形方式，该直流称为校准零值，这个值在不同的场合具有不同的名称，如漏电流、偏置电流、偏置电压等等。本实施例中，通过阈值上限和阈值下限确定校准零值，瞬态脉冲信号的位置直接体现在相应波形图上，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

其中，与其它触发测试系统一样，信号相对阈值的设定由用户来完成，跟具体的应用场景相关。例如，用户只需要设置一个相对阈值THS，采集信号底噪有效值作为校准零值REF，阈值上限设定为REF+THS，阈值下限设定为REF-THS。校准零值是对所有信号进行持续的有效值计算已得到无输入信号时的系统输出值。

在本实施例中，通过阈值上限和阈值下限确定校准零值，瞬态脉冲信号的位置直接体现在相应波形图上，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

进一步地，所述采样模块对所述输入信号进行采样，具体包括：所述采样模块对所述输入信号进行模拟数字转换。

具体地，在本实施例中，采样模块对输入信号进行采样，具体包括：采样模块对输入信号进行模拟数字转换。本实施例中，通过采样模块对输入信号进行模拟数字转换以实现对输入信号的采样，便于数据的存储和后期处理，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

在本实施例中，通过采样模块对输入信号进行模拟数字转换以实现对输入信号的采样，便于数据的存储和后期处理，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

进一步地，所述采样模块采样所述输入信号，具体包括：高速采样和低速采样；采用所述高速采样时，使用高频变压器耦合获取高频信号波形；采用所述低速采样时，采用直接耦合，获取完整波形。

具体地，在本实施例中，采样模块采样输入信号，具体包括：高速采样和低速采样；采用高速采样时，使用高频变压器耦合获取高频信号波形；采用低速采样时，采用直接耦合，获取完整波形。本实施例中，通过高速采样和低速采样，提高高频成分的精度，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

在本实施例中，通过高速采样和低速采样，提高高频成分的精度，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

进一步地，所述采样模块采样所述输入信号，具体包括：采用变压器耦合和滤波器耦合方式进行高频成分和低频成分的分离。

具体地，在本实施例中，采样模块采样输入信号，具体包括：采用变压器耦合和滤波器耦合方式进行高频成分和低频成分的分离。本实施例中，通过变压器耦合和滤波器耦合方式进行高频成分和低频成分的分离，以提高高频成分的精度，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

在本实施例中，通过变压器耦合和滤波器耦合方式进行高频成分和低频成分的分离，以提高高频成分的精度，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

进一步地，所述采样模块采样所述输入信号，具体还包括：应用独立的程控衰减网络，将高频成分和低频成分调节到预定量程，利用双通道的高速AD转换器进行同步采样，并在信号处理过程中，再将所述高频成分和所述低频成分合并。

具体地，在本实施例中，采样模块采样输入信号，具体还包括：应用独立的程控衰减网络，将高频成分和低频成分调节到预定量程，利用双通道的高速AD转换器进行同步采样，并在信号处理过程中，再将高频成分和低频成分合并。本实施例中，通过高速采样和低速采样，提高高频成分的精度，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

在本实施例中，通过高速采样和低速采样，提高高频成分的精度，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

进一步地，所述瞬态高频脉冲波形捕获方法还包括：当所述阈值上限或所述阈值下限触发时，所述数据处理模块对所述采样电路采集的数据进行记录、处理和输出。

具体地，在本实施例中，瞬态高频脉冲波形捕获方法还包括：当阈值上限或阈值下限触发时，数据处理模块对采样电路采集的数据进行记录、处理和输出。其中，采样电路持续工作，然后通过在校准零值的基础上，设置两种监测阈值即阈值上限和阈值下限，这两种阈值中任意一个条件或者两个条件满足时，触发数据处理模块对采样电路采集的数据进行留存处理和输出。本实施例中，通过设置阈值上限或阈值下限触发时，数据处理模块对采样电路采集的数据进行记录、处理和输出，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

在本实施例中，通过设置阈值上限或阈值下限触发时，数据处理模块对采样电路采集的数据进行记录、处理和输出，从而有效甄别瞬态高频脉冲对元器件的影响，使得电路系统可在较安全的环境下运行，有效保障了电路系统的稳定性及可靠性。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。