專利名稱：一種掌上型數字存儲示波器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及示波器的領域，尤其涉及一種掌上型數字存儲示波器。
背景技術：
科學技術發展促使高技術產業迅速崛起，創造了極高的商業價值和巨大的經濟效 益，產品中的科技含量越來越高。各種鑒別和測試用的科學儀器，也是保障國家持續發展的 先決條件之一。示波器在當今電子測量儀器中是最基本、最通用和首要的電子儀器，應用行業和 范圍極為廣泛；示波器可觀察相對于時間的瞬時電壓，它可顯示波形的形狀并可測量頻率 和相位等參數，示波器是技術密集、知識密集型產品，是電子測量儀器中最為通用的儀器之 一，是進行電子產品開發、生產、試驗、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，被廣泛地應用于廣闊的電子和電氣測量領域，比如電力、電子、生產制造、材料 和結構、建筑、航天航空、生物醫學、國防工業等，是許多重大工程配套和經濟建設不可缺少 的重要組成部分。尤其在需要觀察電路電壓、電流波形，和調試、分析、判斷電路故障的場 所，示波器一股是必備的；示波器和一些適當的傳感器等配合，還可以進一步觀察一些非電 量的變化。目前市場上存在的示波器，一股把目標定位在產品的高性能和強大功能的競爭優 勢上，造成市場上的模擬及數字示波器一股價格高昂、體積較大且很多專業功能并不實用。 因此更便宜、更快、更方便使用的示波器成為當今市場銷售的主流，現場工程師需要借助具 有各種功能的、方便實用的、小巧隨手的測試工具，來驗證和解決越來越多的高復雜性問 題。眾所周知，示波器是在現場進行測試的重要工具，沒有哪個工程師愿意抬著一臺示波器 和一堆電源到現場，于是，可以觀察復雜動態波形的掌上型數字存儲示波器就應運而生；另 外，雖然國外已經有了一些體積較小的高端手持儀器，但價格高昂，不利于推廣。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種使用和攜帶都較方便、價格低廉、功 能較全的掌上型數字存儲示波器。為解決上述技術問題，本實用新型提供的掌上型數字存儲示波器包括無緣探頭， 與無緣探頭相連的信號調理模塊，與信號調理模塊的輸出端相連的模數轉換模塊，與模數 轉換模塊的輸出端相連的微控制器，與微控制器的數據通信端相連的數據通信接口，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極性 選擇、觸發靈敏度選擇、邊沿觸發選擇和脈寬觸發選擇的觸發設置單元，用于實現自動掃 描、普通掃描和單次掃描設置的掃描設置單元和波形存儲與提取單元。本實用新型具有積極的效果本實用新型在功能電路上全部是電子電路技術設 計，幾乎不采用分離的機械器件，大大縮小了示波器的體積。而且改變了傳統示波器的設計
3思路，實現了通用示波器的低功耗設計，采用了可在電源管理模塊與內置電池之間自動切 換供電的電路功能，便于在戶內、戶外測量應用；采用集成電路構成儀器的各個主要組成部 分，針對通用示波器的信號測量特征，靈巧設計信號變換和調理電路，配合電路補償和安全 處理技術，在保證性能指標的基礎上，研制出低成本、體積小和重量輕的數字存儲示波器。
為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據具體實施例并結合附 圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖1為實施例中的掌上型數字存儲示波器的 電路結構框圖。
具體實施方式
見圖1，本實例的掌上型數字存儲示波器包括無緣探頭1，與無緣探頭1相連的 信號調理模塊2，與信號調理模塊2的輸出端相連的模數轉換模塊3，與模數轉換模塊3的 輸出端相連的微控制器4，與微控制器4的數據通信端相連的數據通信接口 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 極性選擇、觸發靈敏度選擇、邊沿觸發選擇和脈寬觸發選擇的觸發設置單元9，用于實現自 動掃描、普通掃描和單次掃描設置的掃描設置單元10和波形存儲與提取單元11。所述信號調理模塊2包括依次串聯的外部信號接入保護電路、多通道衰減電路和 信號放大電路。所述外部信號接入保護電路包括用于輸入外部直流信號的直流耦合電路、用于 輸入外部交流信號的交流耦合電路、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 號輸入端相連。所述多通道衰減電路和信號放大電路由型號分別為HC4051和TL082的集成塊相 互連接而成，將無源探頭1采集的信號經衰減放大并自動選擇量程后送入所述模數轉換模 塊3。所述波形存儲與提取單元11采用連接于微控制器4上的TF卡。所述TF卡具有存儲信號的功能，通過TF卡可以把檢測到的信號存儲起來，取出后 在電腦上進行分析。TFT顯示模塊6是利用專用芯片Q90012控制的，微控制器4采用型號為STM32的 單片機。本實施例的示波器的主要技術指標為(1)模擬頻帶寬度O-IMHz ； (2)最高實時取 樣率lMsps/12Bits ； (3)取樣緩沖器深度4096點；(4)水平時基范圍從10uS/Div到IOS/ Div，共19檔(按1-2-5方式遞進)水平位置可調并有指示；(5)垂直靈敏度從20mV/Div 到lOOV/Div，共12檔(按1-2-5方式遞進)；垂直位移可調，并帶有指示；(6)輸入阻抗 > 500ΚΩ最高輸入電壓80Vpp ;(7)具有自動、常規、單次、隨機、瀏覽5種同步觸發掃描方 式；(8)可自動計算測量輸入信號的頻率、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)具有手動的電壓(垂直)/時間(水平)測量游標，并 可自動計算其出差值；(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。 上述實施例用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用 新型的精神和權利要求的保護范圍內，對本實用新型作出的任何修改和改變，都落入本實 用新型的保護范圍。
權利要求一種掌上型數字存儲示波器，包括無緣探頭(1)、與無緣探頭(1)相連的信號調理模塊(2)、與信號調理模塊(2)的輸出端相連的模數轉換模塊(3)、與模數轉換模塊(3)的輸出端相連的微控制器(4)、與微控制器(4)的數據通信端相連的數據通信接口(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)相連的用于觸發極性選擇、觸發靈敏度選擇、邊沿觸發選擇和脈寬觸發選擇的觸發設置單元(9)，用于實現自動掃描、普通掃描和單次掃描設置的掃描設置單元(10)和波形存儲與提取單元(11)。
2.根據權利要求1所述一種掌上型數字存儲示波器，其特征在于所述信號調理模塊 (2)包括依次串聯的外部信號接入保護電路、多通道衰減電路和信號放大電路。
3 根據權利要求2所述一種掌上型數字存儲示波器，其特征在于所述外部信號接入 保護電路包括用于輸入外部直流信號的直流耦合電路、用于輸入外部交流信號的交流耦 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.根據權利要求3所述一種掌上型數字存儲示波器，其特征在于所述多通道衰減電 路和信號放大電路分別是型號為HC4051和TL082的集成電路。
5.根據權利要求4所述一種掌上型數字存儲示波器，其特征在于所述帶通濾波器的 信號輸出端通過3. 5英寸的音頻接口與多通道衰減電路的信號輸入端相連。
專利摘要本實用新型提供一種使用和攜帶都較方便、價格低廉、功能較全的掌上型數字存儲示波器，包括無緣探頭、信號調理模塊、模數轉換模塊、微控制器、數據通信接口、TFT顯示模塊、電源切換與充電管理模塊、觸發設置單元、掃描設置單元和波形存儲與提取單元。本實用新型采用單片32位處理器，實現了采樣、處理、存儲等功能，降低了成本，減少了發熱量；外部電源和內置電池可以自動切換供電，功耗低，體積小，適用于各種現場檢修和學校教學實習；更可通過MicroSD卡對波形進行存儲和再現。同時用戶可自行可通過USB更新示波器程序。本實用新型數字存儲示波器的特點是攜帶方便，操作簡單，使用靈活，并實現“懸地”測量。
文檔編號G01R13/02GK201765262SQ20102028588
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月9日 優先權日2010年8月9日
發明者劉曉杰, 盧景同, 周萍, 沃松林, 陸毅, 陳毅華 申請人:江蘇技術師范學院