專利名稱：一種模擬/數(shù)字混合調(diào)節(jié)垂直靈敏度的示波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種模擬/數(shù)字混合調(diào)節(jié)垂直靈敏度的示波器絲艦本實用新型涉及一種數(shù)字示波器領(lǐng)域，更特別涉及數(shù)字示波器的調(diào)節(jié)垂直靈 敏度領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
垂直靈敏度是示波器的一個重要參數(shù)。垂直靈敏度指示垂直放大器對弱信號 的放大程度，通常用每刻度多少毫伏來表示。多用途示波器能檢測出的最小伏特數(shù)的典型值約為lmv每垂直顯示屏刻度。在示波器中一般在面板上有一個調(diào)節(jié)垂直靈敏度的旋鈕，用于調(diào)節(jié)電壓波形 在示波器面板的顯示窗中的幅度，用戶可以從顯示窗中讀出信號波形的幅度。 信號幅度等于垂直靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕的刻度乘以顯示窗中的格數(shù)，如圖1所示。為了可以讓人們更加精確的調(diào)節(jié)垂直靈敏度，現(xiàn)在許多的示波器，調(diào)節(jié)垂直 靈敏度的檔位有粗調(diào)和細調(diào)之分。粗調(diào)檔位的垂直靈敏度以1-2-5為步進，調(diào) 節(jié)垂直靈敏度。比如，畫mV/div、 200mV/div、 500mV/div、 1V/div、 、 2V/div、 5V/div等。而細調(diào)檔位的步進則小得多，比如在100mV/div的檔位上細調(diào)，則步 進為lmV/div 。現(xiàn)有技術(shù)的示波器采用模擬方法來調(diào)節(jié)垂直靈敏度。如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù) 的示波器包括垂直靈敏度調(diào)節(jié)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、控制處理模塊、輸入模塊、 顯示模塊、存儲模塊。上述的垂直靈敏度調(diào)節(jié)模塊包括開關(guān)切換模塊l、 3個可控增益放大器 (PGA1-PGA3) 、 2個放大器(AMP1-AMP2)、開關(guān)切換模塊2、多路D/A轉(zhuǎn)換模塊。上述的放大器AMPl倍率為x2;放大器AMP2倍率為x5;可控增益放大器PGA1 倍率為xlO;可控增益放大器PGA2倍率為xl00;可控增益放大器PGA3倍率為 x勤O。信號從輸入端口輸入，進入垂直靈敏度調(diào)節(jié)模塊，對信號進行粗調(diào)和細調(diào) 放大之后，進入A/D轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送給控制處理模塊進行波形數(shù)據(jù) 的處理、顯示和存儲。控制處理模塊根據(jù)用戶的粗調(diào)和細調(diào)要求，分別控制開關(guān)切換模塊l、開關(guān) 切換模塊2、多路A/D轉(zhuǎn)換模塊來調(diào)節(jié)增益，以滿足用戶需求?？刂铺幚砟K通過控制開關(guān)切換模塊1和開關(guān)切換模塊2，選擇連通的放大 器，從而進行了粗調(diào)。比如，用戶需要2V/div的垂直靈敏度，那么，控制處理 模塊控制開關(guān)切換模塊1將AMP1的輸出接通到開關(guān)切換模塊1的輸出上，控制處 理模塊再控制開關(guān)切換模塊2將PGA3的輸出接通到開關(guān)切換模塊2的輸出上，從 而實現(xiàn)了粗調(diào)垂直靈敏度檔位到2V/div 。控制處理模塊通過控制多路D/A轉(zhuǎn)換模塊，輸出多路電壓量分別到各個可控 增益放大器的增益控制端，從而控制可控增益放大器的增益，實現(xiàn)微調(diào)功能。現(xiàn)有技術(shù)的顯示波形的方法存在以下的一些缺點采用模擬電路方法實現(xiàn)的垂直靈敏度的粗調(diào)和細調(diào)功能，由于其微調(diào)功能需 要采用可控增益放大器，以及多路D/A轉(zhuǎn)換模塊，使得系統(tǒng)具有較高的成本。本實用新型的目的在于提供一種具有模擬、數(shù)字混合方法調(diào)節(jié)垂直靈敏度 的示波器。本實用新型提出一種具有模擬、數(shù)字混合方法調(diào)節(jié)垂直靈敏度的示波器， 其包括垂直靈敏度粗調(diào)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、垂直靈敏度細調(diào)模塊、控制處理模 塊、輸入模塊、存儲模塊、顯示模塊，原理框圖如圖3所示。上述的垂直靈敏度粗調(diào)模塊包括放大器矩陣模塊、開關(guān)切換模塊。被測信號由信號的輸入端輸入到垂直靈敏度粗調(diào)模塊，實現(xiàn)信號的垂直靈 敏度的粗調(diào)，信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊采樣后，送入到垂直靈敏度細調(diào)模塊，在垂 直靈敏度細調(diào)模塊中，信號乘以一個小倍率值，之后，信號被送入到控制處理 模塊進行波形的處理、顯示和存儲?？刂铺幚砟K通過輸入模塊接受用戶的有關(guān)垂直靈敏度粗調(diào)檔位信息，通 過計算，控制開關(guān)切換模塊，開關(guān)切換模塊控制放大器矩陣模塊中多個放大器 的組合連接，以實現(xiàn)用戶需求增益的信號放大，實現(xiàn)垂直靈敏度的粗調(diào)功能。信號經(jīng)過垂直靈敏度粗調(diào)模塊后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊采樣，送入到垂直靈敏 度細調(diào)模塊?？刂铺幚砟K通過輸入模塊接受用戶的有關(guān)垂直靈敏度細調(diào)檔位信息，計 算出當(dāng)前的細調(diào)倍率，控制處理模塊將細調(diào)倍率發(fā)送給垂直靈敏度細調(diào)模塊， 垂直靈敏度細調(diào)模塊將A/D轉(zhuǎn)換模塊送入的數(shù)據(jù)乘以該倍率，實現(xiàn)了垂直靈敏度的細調(diào)功能。經(jīng)過垂直靈敏度細調(diào)模塊后，信號被送入控制處理模塊處理、顯示、存儲。上述的控制處理模塊可以由可編程器件組成，例如MCU、 DSP、 FPGA等芯片， 但不局限于上述類型芯片。上述的垂直靈敏度細調(diào)模塊可以和控制處理模塊共用可編程器件，例如MCU、 DSP、 FPGA等芯片，也可以是獨立的可編程器件。上述的輸入模塊可以是鍵盤、鼠標(biāo)、U盤接口以及與PC機相連的接口，如 USB接口、 RS232、 LAN、 GPIB等。上述的顯示模塊可以是液晶顯示屏或者等離子顯示屏。上述的存儲模塊可以是RAM、 FLASH等存儲體。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果-本發(fā)明技術(shù)相較于現(xiàn)有技術(shù)，簡化了電路，使得調(diào)試更為簡單，降低了產(chǎn) 品的成本。


圖l顯示了示波器通常的波形顯示界面 圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)示波器的原理框圖 圖3顯示了本實用新型的實現(xiàn)原理框圖 圖4顯示了本實用新型的具體實施方式
的原理框圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明本實用新型的具體實施方式
。如圖4所示，本實用新型的具體實施方式
的原理圖，其包括垂直靈敏度粗 調(diào)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、垂直靈敏度細調(diào)模塊、控制處理模塊、輸入模塊、存儲 模塊、顯示模塊。在上述的垂直靈敏度粗調(diào)模塊中開關(guān)切換模塊1、開關(guān)切換模塊2構(gòu)成開關(guān) 切換模塊；放大器AMP1-AMP5構(gòu)成放大器矩陣模塊。垂直靈敏度細調(diào)模塊與控制處理模塊同在一個DSP處理器中。被測信號由信號的輸入端輸入到垂直靈敏度粗調(diào)模塊，實現(xiàn)信號的垂直靈 敏度的粗調(diào)，信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊采樣后，送入到垂直靈敏度細調(diào)模塊，在垂直靈敏度細調(diào)模塊信號乘以一個小倍率值，之后，信號被送入到控制處理模塊 進行波形的處理、顯示和存儲。控制處理模塊通過輸入模塊接受用戶的有關(guān)垂直靈敏度粗調(diào)檔位信息，通過計算，控制開關(guān)切換模塊1、開關(guān)切換模塊2，從而控制放大器矩陣模塊中 AMP1-AMP5放大器的組合連接，以實現(xiàn)用戶需求增益的信號放大，實現(xiàn)垂直靈敏 度的粗調(diào)功能。比如，用戶當(dāng)前需要200mV/div的垂直靈敏度，控制處理模塊 控制開關(guān)切換模塊1將AMP1 (x2)的輸出與開關(guān)切換模塊1的輸出相連；控制 處理模塊控制開關(guān)切換模塊2將AMP4 (x100)的輸出與開關(guān)切換模塊2的輸出 相連，由此實現(xiàn)了粗調(diào)200mV/div的垂直靈敏度。信號經(jīng)過垂直靈敏度粗調(diào)模塊后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊采樣，送入到垂直靈敏 度細調(diào)模塊?？刂铺幚砟K通過輸入模塊接受用戶的有關(guān)垂直靈敏度細調(diào)檔位信息，計 算出當(dāng)前的細調(diào)倍率，控制處理模塊將細調(diào)倍率發(fā)送給垂直靈敏度細調(diào)模塊， 垂直靈敏度細調(diào)模塊在DSP處理器中，垂直靈敏度細調(diào)模塊將A/D轉(zhuǎn)換模塊送 入的數(shù)據(jù)乘以控制處理模塊發(fā)送過來的倍率值，實現(xiàn)了垂直靈敏度的細調(diào)功能。 比如，當(dāng)前用戶通過輸入模塊，輸入202mV/div的細調(diào)信息到控制處理模塊， 控制處理模塊計算出細調(diào)倍率為202/200 = 1.01，控制處理模塊將這個倍率 值發(fā)送給垂直靈敏度細調(diào)模塊，垂直靈敏度細調(diào)模塊將A/D轉(zhuǎn)換模塊送來的信 號數(shù)值乘以該倍率，如此實現(xiàn)了垂直靈敏度的細調(diào)功能。經(jīng)過垂直靈敏度細調(diào)模塊后，信號被送入控制處理模塊處理、顯示、存儲。
權(quán)利要求1. 一種模擬/數(shù)字混合調(diào)節(jié)垂直靈敏度的示波器，包括信號輸入端、A/D轉(zhuǎn)換模塊、控制處理模塊、輸入模塊、存儲模塊和顯示模塊，其特征在于還包括垂直靈敏度粗調(diào)模塊、垂直靈敏度細調(diào)模塊，所述信號輸入端與所述垂直靈敏度粗調(diào)模塊的輸入端連接，所述垂直靈敏度粗調(diào)模塊的輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述垂直靈敏度細調(diào)模塊的輸入端連接，所述垂直靈敏度細調(diào)模塊與所述控制處理模塊連接，所述控制處理模塊與所述垂直靈敏度粗調(diào)模塊連接，控制輸入信號的粗調(diào)放大倍數(shù)，輸入信號通過所述垂直靈敏度粗調(diào)模塊初步放大后，經(jīng)過所述A/D轉(zhuǎn)換模塊，被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，經(jīng)過所述垂直靈敏度細調(diào)模塊，最后被送到所述控制處理模塊進行計算處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬/數(shù)字混合調(diào)節(jié)垂直靈敏度的示波器， 其特征在于，所述垂直靈敏度細調(diào)模塊或者是獨立的可編程器件，或者和所述 控制處理模塊共用同一個可編程器件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模擬/數(shù)字混合調(diào)節(jié)垂直靈敏度的示波器， 其特征在于，所述可編程器件選擇MCU、 DSP、 FPGA中的一種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的一種模擬/數(shù)字混合調(diào)節(jié)垂 直靈敏度的示波器，其特征在于，所述垂直靈敏度粗調(diào)模塊包括放大器矩陣模 塊和開關(guān)切換模塊，所述放大器矩陣模塊由放大器構(gòu)成，所述控制處理模塊和 所述開關(guān)切換模塊連接，控制所述放大器的組合連接，進而控制輸入信號的粗 調(diào)放大倍數(shù)。
專利摘要本實用新型公開了一種模擬/數(shù)字混合調(diào)節(jié)垂直靈敏度的示波器，包括垂直靈敏度粗調(diào)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、垂直靈敏度細調(diào)模塊、控制處理模塊、輸入模塊、存儲模塊、顯示模塊，其特征在于，垂直靈敏度粗調(diào)模塊的輸出與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出與垂直靈敏度細調(diào)模塊的輸入相連，垂直靈敏度細調(diào)模塊的輸出與控制處理模塊的輸入相連。垂直靈敏度細調(diào)模塊可以是獨立的可編程器件，如MCU、DSP、FPGA等器件，也可以與控制處理模塊共用同一個可編程器件，達到簡化電路、降低成本的作用。
文檔編號G01R13/00GK201083784SQ20072015432
公開日2008年7月9日 申請日期2007年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月17日
發(fā)明者李維森, 悅 王, 王鐵軍 申請人:王 悅;王鐵軍;李維森