專利名稱：一種模擬/數字混合調節垂直靈敏度的示波器的制作方法
技術領域：
一種模擬/數字混合調節垂直靈敏度的示波器絲艦本實用新型涉及一種數字示波器領域，更特別涉及數字示波器的調節垂直靈 敏度領域。
背景技術：
垂直靈敏度是示波器的一個重要參數。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節垂直靈敏度的旋鈕，用于調節電壓波形 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節旋鈕的刻度乘以顯示窗中的格數，如圖1所示。為了可以讓人們更加精確的調節垂直靈敏度，現在許多的示波器，調節垂直 靈敏度的檔位有粗調和細調之分。粗調檔位的垂直靈敏度以1-2-5為步進，調 節垂直靈敏度。比如，畫mV/div、 200mV/div、 500mV/div、 1V/div、 、 2V/div、 5V/div等。而細調檔位的步進則小得多，比如在100mV/div的檔位上細調，則步 進為lmV/div 。現有技術的示波器采用模擬方法來調節垂直靈敏度。如圖2所示，現有技術 的示波器包括垂直靈敏度調節模塊、A/D轉換模塊、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節模塊包括開關切換模塊l、 3個可控增益放大器 (PGA1-PGA3) 、 2個放大器(AMP1-AMP2)、開關切換模塊2、多路D/A轉換模塊。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，進入垂直靈敏度調節模塊，對信號進行粗調和細調 放大之后，進入A/D轉換模塊，轉換成數字量，送給控制處理模塊進行波形數據 的處理、顯示和存儲。控制處理模塊根據用戶的粗調和細調要求，分別控制開關切換模塊l、開關 切換模塊2、多路A/D轉換模塊來調節增益，以滿足用戶需求。控制處理模塊通過控制開關切換模塊1和開關切換模塊2，選擇連通的放大 器，從而進行了粗調。比如，用戶需要2V/div的垂直靈敏度，那么，控制處理 模塊控制開關切換模塊1將AMP1的輸出接通到開關切換模塊1的輸出上，控制處 理模塊再控制開關切換模塊2將PGA3的輸出接通到開關切換模塊2的輸出上，從 而實現了粗調垂直靈敏度檔位到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，實現微調功能。現有技術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的垂直靈敏度的粗調和細調功能，由于其微調功能需 要采用可控增益放大器，以及多路D/A轉換模塊，使得系統具有較高的成本。本實用新型的目的在于提供一種具有模擬、數字混合方法調節垂直靈敏度 的示波器。本實用新型提出一種具有模擬、數字混合方法調節垂直靈敏度的示波器， 其包括垂直靈敏度粗調模塊、A/D轉換模塊、垂直靈敏度細調模塊、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模塊包括放大器矩陣模塊、開關切換模塊。被測信號由信號的輸入端輸入到垂直靈敏度粗調模塊，實現信號的垂直靈 敏度的粗調，信號經A/D轉換模塊采樣后，送入到垂直靈敏度細調模塊，在垂 直靈敏度細調模塊中，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。控制處理模塊通過輸入模塊接受用戶的有關垂直靈敏度粗調檔位信息，通 過計算，控制開關切換模塊，開關切換模塊控制放大器矩陣模塊中多個放大器 的組合連接，以實現用戶需求增益的信號放大，實現垂直靈敏度的粗調功能。信號經過垂直靈敏度粗調模塊后，經A/D轉換模塊采樣，送入到垂直靈敏 度細調模塊。控制處理模塊通過輸入模塊接受用戶的有關垂直靈敏度細調檔位信息，計 算出當前的細調倍率，控制處理模塊將細調倍率發送給垂直靈敏度細調模塊， 垂直靈敏度細調模塊將A/D轉換模塊送入的數據乘以該倍率，實現了垂直靈敏度的細調功能。經過垂直靈敏度細調模塊后，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、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。本實用新型與現有技術相比較有如下有益效果-本發明技術相較于現有技術，簡化了電路，使得調試更為簡單，降低了產 品的成本。
圖l顯示了示波器通常的波形顯示界面 圖2顯示了現有技術示波器的原理框圖 圖3顯示了本實用新型的實現原理框圖 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 調模塊、A/D轉換模塊、垂直靈敏度細調模塊、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模塊中開關切換模塊1、開關切換模塊2構成開關 切換模塊；放大器AMP1-AMP5構成放大器矩陣模塊。垂直靈敏度細調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模塊，實現信號的垂直靈 敏度的粗調，信號經A/D轉換模塊采樣后，送入到垂直靈敏度細調模塊，在垂直靈敏度細調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垂直靈敏度粗調檔位信息，通過計算，控制開關切換模塊1、開關切換模塊2，從而控制放大器矩陣模塊中 AMP1-AMP5放大器的組合連接，以實現用戶需求增益的信號放大，實現垂直靈敏 度的粗調功能。比如，用戶當前需要200mV/div的垂直靈敏度，控制處理模塊 控制開關切換模塊1將AMP1 (x2)的輸出與開關切換模塊1的輸出相連；控制 處理模塊控制開關切換模塊2將AMP4 (x100)的輸出與開關切換模塊2的輸出 相連，由此實現了粗調200mV/div的垂直靈敏度。信號經過垂直靈敏度粗調模塊后，經A/D轉換模塊采樣，送入到垂直靈敏 度細調模塊。控制處理模塊通過輸入模塊接受用戶的有關垂直靈敏度細調檔位信息，計 算出當前的細調倍率，控制處理模塊將細調倍率發送給垂直靈敏度細調模塊， 垂直靈敏度細調模塊在DSP處理器中，垂直靈敏度細調模塊將A/D轉換模塊送 入的數據乘以控制處理模塊發送過來的倍率值，實現了垂直靈敏度的細調功能。 比如，當前用戶通過輸入模塊，輸入202mV/div的細調信息到控制處理模塊， 控制處理模塊計算出細調倍率為202/200 = 1.01，控制處理模塊將這個倍率 值發送給垂直靈敏度細調模塊，垂直靈敏度細調模塊將A/D轉換模塊送來的信 號數值乘以該倍率，如此實現了垂直靈敏度的細調功能。經過垂直靈敏度細調模塊后，信號被送入控制處理模塊處理、顯示、存儲。
權利要求1. 一種模擬/數字混合調節垂直靈敏度的示波器，包括信號輸入端、A/D轉換模塊、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模塊、垂直靈敏度細調模塊，所述信號輸入端與所述垂直靈敏度粗調模塊的輸入端連接，所述垂直靈敏度粗調模塊的輸出端與所述A/D轉換模塊的輸入端連接，所述A/D轉換模塊的輸出端與所述垂直靈敏度細調模塊的輸入端連接，所述垂直靈敏度細調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模塊連接，控制輸入信號的粗調放大倍數，輸入信號通過所述垂直靈敏度粗調模塊初步放大后，經過所述A/D轉換模塊，被轉換成數字信號后，經過所述垂直靈敏度細調模塊，最后被送到所述控制處理模塊進行計算處理。
2、 根據權利要求1所述的一種模擬/數字混合調節垂直靈敏度的示波器， 其特征在于，所述垂直靈敏度細調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、 根據權利要求2所述的一種模擬/數字混合調節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、 根據權利要求1至3中任一權利要求所述的一種模擬/數字混合調節垂 直靈敏度的示波器，其特征在于，所述垂直靈敏度粗調模塊包括放大器矩陣模 塊和開關切換模塊，所述放大器矩陣模塊由放大器構成，所述控制處理模塊和 所述開關切換模塊連接，控制所述放大器的組合連接，進而控制輸入信號的粗 調放大倍數。
專利摘要本實用新型公開了一種模擬/數字混合調節垂直靈敏度的示波器，包括垂直靈敏度粗調模塊、A/D轉換模塊、垂直靈敏度細調模塊、控制處理模塊、輸入模塊、存儲模塊、顯示模塊，其特征在于，垂直靈敏度粗調模塊的輸出與A/D轉換模塊的輸入相連，A/D轉換模塊的輸出與垂直靈敏度細調模塊的輸入相連，垂直靈敏度細調模塊的輸出與控制處理模塊的輸入相連。垂直靈敏度細調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 優先權日2007年5月17日
發明者李維森, 悅 王, 王鐵軍 申請人:王 悅;王鐵軍;李維森