專利名稱：一種掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及示波器的領(lǐng)域，尤其涉及一種掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器。
背景技術(shù)：
科學(xué)技術(shù)發(fā)展促使高技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅速崛起，創(chuàng)造了極高的商業(yè)價(jià)值和巨大的經(jīng)濟(jì)效 益，產(chǎn)品中的科技含量越來越高。各種鑒別和測(cè)試用的科學(xué)儀器，也是保障國(guó)家持續(xù)發(fā)展的 先決條件之一。示波器在當(dāng)今電子測(cè)量?jī)x器中是最基本、最通用和首要的電子儀器，應(yīng)用行業(yè)和 范圍極為廣泛；示波器可觀察相對(duì)于時(shí)間的瞬時(shí)電壓，它可顯示波形的形狀并可測(cè)量頻率 和相位等參數(shù)，示波器是技術(shù)密集、知識(shí)密集型產(chǎn)品，是電子測(cè)量?jī)x器中最為通用的儀器之 一，是進(jìn)行電子產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、維修的基本條件和手段，由于其用途的多樣性、適宜 性和必要性，被廣泛地應(yīng)用于廣闊的電子和電氣測(cè)量領(lǐng)域，比如電力、電子、生產(chǎn)制造、材料 和結(jié)構(gòu)、建筑、航天航空、生物醫(yī)學(xué)、國(guó)防工業(yè)等，是許多重大工程配套和經(jīng)濟(jì)建設(shè)不可缺少 的重要組成部分。尤其在需要觀察電路電壓、電流波形，和調(diào)試、分析、判斷電路故障的場(chǎng) 所，示波器一股是必備的；示波器和一些適當(dāng)?shù)膫鞲衅鞯扰浜?，還可以進(jìn)一步觀察一些非電 量的變化。目前市場(chǎng)上存在的示波器，一股把目標(biāo)定位在產(chǎn)品的高性能和強(qiáng)大功能的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu) 勢(shì)上，造成市場(chǎng)上的模擬及數(shù)字示波器一股價(jià)格高昂、體積較大且很多專業(yè)功能并不實(shí)用。 因此更便宜、更快、更方便使用的示波器成為當(dāng)今市場(chǎng)銷售的主流，現(xiàn)場(chǎng)工程師需要借助具 有各種功能的、方便實(shí)用的、小巧隨手的測(cè)試工具，來驗(yàn)證和解決越來越多的高復(fù)雜性問 題。眾所周知，示波器是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試的重要工具，沒有哪個(gè)工程師愿意抬著一臺(tái)示波器 和一堆電源到現(xiàn)場(chǎng)，于是，可以觀察復(fù)雜動(dòng)態(tài)波形的掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器就應(yīng)運(yùn)而生；另 外，雖然國(guó)外已經(jīng)有了一些體積較小的高端手持儀器，但價(jià)格高昂，不利于推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種使用和攜帶都較方便、價(jià)格低廉、功 能較全的掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器包括無緣探頭， 與無緣探頭相連的信號(hào)調(diào)理模塊，與信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，與模數(shù) 轉(zhuǎn)換模塊的輸出端相連的微控制器，與微控制器的數(shù)據(jù)通信端相連的數(shù)據(jù)通信接口，與微 控制器的輸出顯示端相連的TFT顯示模塊，與微控制器的電源端相連的用于切換可充電池 供電和外接直流電源端供電的電源切換與充電管理模塊，與微控制器相連的用于觸發(fā)極性 選擇、觸發(fā)靈敏度選擇、邊沿觸發(fā)選擇和脈寬觸發(fā)選擇的觸發(fā)設(shè)置單元，用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃 描、普通掃描和單次掃描設(shè)置的掃描設(shè)置單元和波形存儲(chǔ)與提取單元。本實(shí)用新型具有積極的效果本實(shí)用新型在功能電路上全部是電子電路技術(shù)設(shè) 計(jì)，幾乎不采用分離的機(jī)械器件，大大縮小了示波器的體積。而且改變了傳統(tǒng)示波器的設(shè)計(jì)
3思路，實(shí)現(xiàn)了通用示波器的低功耗設(shè)計(jì)，采用了可在電源管理模塊與內(nèi)置電池之間自動(dòng)切 換供電的電路功能，便于在戶內(nèi)、戶外測(cè)量應(yīng)用；采用集成電路構(gòu)成儀器的各個(gè)主要組成部 分，針對(duì)通用示波器的信號(hào)測(cè)量特征，靈巧設(shè)計(jì)信號(hào)變換和調(diào)理電路，配合電路補(bǔ)償和安全 處理技術(shù)，在保證性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，研制出低成本、體積小和重量輕的數(shù)字存儲(chǔ)示波器。

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附 圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖1為實(shí)施例中的掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器的 電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
見圖1，本實(shí)例的掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器包括無緣探頭1，與無緣探頭1相連的 信號(hào)調(diào)理模塊2，與信號(hào)調(diào)理模塊2的輸出端相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3，與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3的 輸出端相連的微控制器4，與微控制器4的數(shù)據(jù)通信端相連的數(shù)據(jù)通信接口 5，與微控制器 4的輸出顯示端相連的TFT顯示模塊6，與微控制器4的電源端相連的用于切換可充電池7 供電和外接直流電源端供電的電源切換與充電管理模塊8，與微控制器4相連的用于觸發(fā) 極性選擇、觸發(fā)靈敏度選擇、邊沿觸發(fā)選擇和脈寬觸發(fā)選擇的觸發(fā)設(shè)置單元9，用于實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)掃描、普通掃描和單次掃描設(shè)置的掃描設(shè)置單元10和波形存儲(chǔ)與提取單元11。所述信號(hào)調(diào)理模塊2包括依次串聯(lián)的外部信號(hào)接入保護(hù)電路、多通道衰減電路和 信號(hào)放大電路。所述外部信號(hào)接入保護(hù)電路包括用于輸入外部直流信號(hào)的直流耦合電路、用于 輸入外部交流信號(hào)的交流耦合電路、與直流耦合電路和交流耦合電路的輸出端相連的帶通 濾波器。所述帶通濾波器的信號(hào)輸出端通過3. 5英寸的音頻接口與多通道衰減電路的信 號(hào)輸入端相連。所述多通道衰減電路和信號(hào)放大電路由型號(hào)分別為HC4051和TL082的集成塊相 互連接而成，將無源探頭1采集的信號(hào)經(jīng)衰減放大并自動(dòng)選擇量程后送入所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模 塊3。所述波形存儲(chǔ)與提取單元11采用連接于微控制器4上的TF卡。所述TF卡具有存儲(chǔ)信號(hào)的功能，通過TF卡可以把檢測(cè)到的信號(hào)存儲(chǔ)起來，取出后 在電腦上進(jìn)行分析。TFT顯示模塊6是利用專用芯片Q90012控制的，微控制器4采用型號(hào)為STM32的 單片機(jī)。本實(shí)施例的示波器的主要技術(shù)指標(biāo)為(1)模擬頻帶寬度O-IMHz ； (2)最高實(shí)時(shí)取 樣率lMsps/12Bits ； (3)取樣緩沖器深度4096點(diǎn)；(4)水平時(shí)基范圍從10uS/Div到IOS/ Div，共19檔(按1-2-5方式遞進(jìn))水平位置可調(diào)并有指示；(5)垂直靈敏度從20mV/Div 到lOOV/Div，共12檔(按1-2-5方式遞進(jìn))；垂直位移可調(diào)，并帶有指示；(6)輸入阻抗 > 500ΚΩ最高輸入電壓80Vpp ;(7)具有自動(dòng)、常規(guī)、單次、隨機(jī)、瀏覽5種同步觸發(fā)掃描方 式；(8)可自動(dòng)計(jì)算測(cè)量輸入信號(hào)的頻率、周期、占空比、交流峰-峰值、交流有效值、交流平均值和直流平均值等7種參量；(9)具有手動(dòng)的電壓(垂直)/時(shí)間(水平)測(cè)量游標(biāo)，并 可自動(dòng)計(jì)算其出差值；(10)可以用MicroSD卡存放和讀取屏幕波形文件；(11)帶USB接口， 可將MicroSD卡以U盤形式與PC通訊。 上述實(shí)施例用來解釋說明本實(shí)用新型，而不是對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行限制，在本實(shí)用 新型的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本實(shí)用新型作出的任何修改和改變，都落入本實(shí) 用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器，包括無緣探頭(1)、與無緣探頭(1)相連的信號(hào)調(diào)理模塊(2)、與信號(hào)調(diào)理模塊(2)的輸出端相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(3)、與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(3)的輸出端相連的微控制器(4)、與微控制器(4)的數(shù)據(jù)通信端相連的數(shù)據(jù)通信接口(5)、與微控制器(4)的輸出顯示端相連的TFT顯示模塊(6)、與微控制器(4)的電源端相連的用于切換可充電池(7)供電和外接直流電源端供電的電源切換與充電管理模塊(8)，其特征在于還包括與微控制器(4)相連的用于觸發(fā)極性選擇、觸發(fā)靈敏度選擇、邊沿觸發(fā)選擇和脈寬觸發(fā)選擇的觸發(fā)設(shè)置單元(9)，用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃描、普通掃描和單次掃描設(shè)置的掃描設(shè)置單元(10)和波形存儲(chǔ)與提取單元(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器，其特征在于所述信號(hào)調(diào)理模塊 (2)包括依次串聯(lián)的外部信號(hào)接入保護(hù)電路、多通道衰減電路和信號(hào)放大電路。
3 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器，其特征在于所述外部信號(hào)接入 保護(hù)電路包括用于輸入外部直流信號(hào)的直流耦合電路、用于輸入外部交流信號(hào)的交流耦 合電路、與直流耦合電路和交流耦合電路的輸出端相連的帶通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器，其特征在于所述多通道衰減電 路和信號(hào)放大電路分別是型號(hào)為HC4051和TL082的集成電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器，其特征在于所述帶通濾波器的 信號(hào)輸出端通過3. 5英寸的音頻接口與多通道衰減電路的信號(hào)輸入端相連。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種使用和攜帶都較方便、價(jià)格低廉、功能較全的掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器，包括無緣探頭、信號(hào)調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、微控制器、數(shù)據(jù)通信接口、TFT顯示模塊、電源切換與充電管理模塊、觸發(fā)設(shè)置單元、掃描設(shè)置單元和波形存儲(chǔ)與提取單元。本實(shí)用新型采用單片32位處理器，實(shí)現(xiàn)了采樣、處理、存儲(chǔ)等功能，降低了成本，減少了發(fā)熱量；外部電源和內(nèi)置電池可以自動(dòng)切換供電，功耗低，體積小，適用于各種現(xiàn)場(chǎng)檢修和學(xué)校教學(xué)實(shí)習(xí)；更可通過MicroSD卡對(duì)波形進(jìn)行存儲(chǔ)和再現(xiàn)。同時(shí)用戶可自行可通過USB更新示波器程序。本實(shí)用新型數(shù)字存儲(chǔ)示波器的特點(diǎn)是攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，使用靈活，并實(shí)現(xiàn)“懸地”測(cè)量。
文檔編號(hào)G01R13/02GK201765262SQ20102028588
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者劉曉杰, 盧景同, 周萍, 沃松林, 陸毅, 陳毅華 申請(qǐng)人:江蘇技術(shù)師范學(xué)院