專利名稱：一種具有數(shù)模轉(zhuǎn)換功能的數(shù)字示波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于顯示電變量或波形的裝置，特別涉及到一種具有數(shù)模轉(zhuǎn)換功 能的數(shù)字示波器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在大多數(shù)的數(shù)字示波器都有數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制電壓和 波形信號(hào)等，并且隨著數(shù)字示波器的發(fā)展，越來越多的系統(tǒng)中需要多個(gè)控制電壓和波形信 號(hào)，此時(shí)就需要數(shù)字示波器系統(tǒng)具有能夠輸出多路電壓信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。請(qǐng)參照?qǐng)D1，現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)字示波器1包括信號(hào)輸入端10，輸入信號(hào)調(diào)理模塊 11，A/D轉(zhuǎn)換模塊12，控制處理模塊13，8路輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片14，接收模塊15，輸入模塊 16，顯示模塊17和存儲(chǔ)模塊18。信號(hào)輸入端10接收輸入信號(hào)送到輸入信號(hào)調(diào)理模塊11，進(jìn)行偏置調(diào)整、增益控 制、驅(qū)動(dòng)等一系列信號(hào)處理，經(jīng)過調(diào)理后的信號(hào)被分別送到A/D轉(zhuǎn)換模塊12，用于數(shù)據(jù)采 樣，經(jīng)過采樣后的信號(hào)被送到控制處理模塊13進(jìn)行信號(hào)處理，控制處理模塊13控制數(shù)模轉(zhuǎn) 換芯片14將信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，最終將多路模擬電壓信號(hào)送到需要多路電壓信號(hào)的接 收模塊15，接收模塊15由各種需要電壓信號(hào)的模塊組成，包括觸發(fā)比較器151，輸入調(diào)理電 路152和觸發(fā)源信號(hào)調(diào)理模塊153等等。這里8路輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片14選用ADI公司的AD5668，控制處理模塊13通過控 制信號(hào)20設(shè)置數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片14內(nèi)部的某一路上的輸入寄存器，再選通相應(yīng)的DAC寄存器， 然后再將經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后的電壓值送到緩沖器中等待輸出。同理設(shè)置其他7路，最終輸出 8路電壓信號(hào)。如果需要輸出更多路的電壓信號(hào)，可以選擇具有更多輸出通路的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片， 或者通過并聯(lián)多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)?？梢姡F(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字示波器1中的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片14雖然能夠產(chǎn)生8路電壓信 號(hào)，但是隨著數(shù)字示波器的發(fā)展，越來越多的需要能夠輸出更多路信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。而在 現(xiàn)有技術(shù)中，只能通過并聯(lián)多個(gè)芯片的方式來實(shí)現(xiàn)，這樣做帶來的問題是芯片輸出通路的 浪費(fèi)。如果需要30路的信號(hào)，可通過并聯(lián)4片8路數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)，但是這樣就會(huì)產(chǎn) 生2條通路的閑置浪費(fèi)，并且多片芯片也會(huì)增加成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供了一種具有多輸出數(shù)模轉(zhuǎn) 換系統(tǒng)的數(shù)字示波器。一種具有數(shù)模轉(zhuǎn)換功能的數(shù)字示波器，包括依次串聯(lián)的一控制處理模塊，一數(shù)模 轉(zhuǎn)換模塊，一接收模塊，在所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和所述的接收模塊之間串接有一多路開關(guān)模塊和一電壓 保持模塊，[0011]所述的控制處理模塊控制所述的多路開關(guān)模塊將所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出的信 號(hào)通過其多條輸出通路中的一條送到所述的電壓保持模塊。本實(shí)用新型所述的數(shù)字示波器，所述的電壓保持模塊包括多個(gè)至少由一電容組成 的電壓保持電路，并且所述的多路開關(guān)模塊的每個(gè)輸出通路上對(duì)應(yīng)有一所述的電壓保持電路。本實(shí)用新型所述的數(shù)字示波器，所述的多路開關(guān)模塊是由74HC4051并聯(lián)組成的。本實(shí)用新型所述的數(shù)字示波器，不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出通路的擴(kuò)展，而 且不會(huì)有輸出通路的浪費(fèi)，具有實(shí)現(xiàn)簡單，價(jià)格低廉等特點(diǎn)。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字示波器1的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實(shí)用新型最佳實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是單路輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片24的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是多路開關(guān)模塊25的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5a是電壓保持電路C的第一種電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖5b是電壓保持電路C的第二種電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖5C是電壓保持電路C的第三種電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式。請(qǐng)參照?qǐng)D2，本實(shí)施方式中的數(shù)字示波器2，包括信號(hào)輸入端20，輸入信號(hào)調(diào)理模 塊21，A/D轉(zhuǎn)換模塊22，控制處理模塊23，單路輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片24，多路開關(guān)模塊25，電 壓保持模塊26，接收模塊27，輸入模塊28，顯示模塊29和存儲(chǔ)模塊30。信號(hào)輸入端20接收輸入信號(hào)送到輸入信號(hào)調(diào)理模塊21，進(jìn)行偏置調(diào)整、增益控 制、驅(qū)動(dòng)等一系列信號(hào)處理，經(jīng)過調(diào)理后的信號(hào)分別被送到A/D轉(zhuǎn)換模塊22，用于數(shù)據(jù)采 樣，經(jīng)過采樣后的信號(hào)被送到控制處理模塊23進(jìn)行信號(hào)處理，控制處理模塊23控制數(shù)模轉(zhuǎn) 換芯片24將信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，最終將多路模擬電壓信號(hào)送到需要多路電壓信號(hào)的接 收模塊27，接收模塊27由各種需要電壓信號(hào)的單元組成，包括觸發(fā)比較器271，輸入調(diào)理電 路272和觸發(fā)源信號(hào)調(diào)理電路273?？刂铺幚砟K23發(fā)送控制信號(hào)32和以一定時(shí)間間隔T(T > (最大采樣周期X 擴(kuò)展路數(shù)))發(fā)送數(shù)字信號(hào)31給單路輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片25，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片25根據(jù)控制信號(hào) 32將數(shù)字信號(hào)31轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)后通過輸出端送到多路開關(guān)模塊25，此時(shí)，控制處理 模塊23也按照一定時(shí)間間隔T發(fā)送開關(guān)控制信號(hào)33給多路開關(guān)模塊25，控制多路開關(guān)模 塊25選通多個(gè)開關(guān)通路中的一個(gè)，并將所述的模擬電壓信號(hào)通過該通路送到電壓保持模 塊26中，電壓保持?？?6具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，每個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)一個(gè)電壓保持電 路C，用于保持該通路上的模擬電壓信號(hào)，并將該電壓信號(hào)輸出到與該路連接的觸發(fā)比較器 271，輸入調(diào)理電路272或觸發(fā)源信號(hào)調(diào)理電路272等等，用于產(chǎn)生觸發(fā)比較電平，前端偏置 調(diào)節(jié)或觸發(fā)遲滯調(diào)節(jié)等等。在本實(shí)施例中，請(qǐng)參照?qǐng)D3，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片24選用AD5660，控制處理模塊23通過SPI總線控制數(shù) 模轉(zhuǎn)換芯片24，16bit SPI接口 e與控制處理模塊23連接，輸出端f與多路開關(guān)模塊26的輸入端a連接。在本實(shí)施例中，請(qǐng)參照?qǐng)D4，多路開關(guān)模塊25是由兩個(gè)8路模擬開關(guān)74HC4051并聯(lián)組成的16路 模擬開關(guān)，多路開關(guān)模塊25的輸入端a與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的輸出端連接，多路開關(guān)模塊25的 16路輸出端h和q與電壓保持模塊的輸入端連接，接口端g與控制處理模塊23連接，用于 接收開關(guān)控制信號(hào)33。在本實(shí)施例中，電壓保持模塊26由16個(gè)電壓保持電路C組成，其中電壓保持電路C可以有三種 電路形式，請(qǐng)參照?qǐng)D5a，圖5b和圖5c，電路51是由電容和運(yùn)放組成的緩沖電路，輸入端jl 與多路開關(guān)模塊25的輸出端hi連接，輸出端kl用于輸出該路的電壓信號(hào)；電路52是由電 容、電阻和運(yùn)放組成的比例放大電路，輸入端j2與多路開關(guān)模塊25的輸出端h2連接，輸出 端k2用于輸出該路的電壓信號(hào)；電路53是由電容、電阻和運(yùn)放組成的加法電路，輸入端j3 與多路開關(guān)模塊25的輸出端h3連接，輸出端k3用于輸出該路的電壓信號(hào)。在本實(shí)施例中，請(qǐng)結(jié)合參照?qǐng)D2，圖3，圖4和圖5a，控制處理模塊23通過SPI總線接口 e將16路 電壓值對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)31依次發(fā)送給單路數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片24，發(fā)送間隔時(shí)間為T。發(fā)送第一 個(gè)信號(hào)時(shí)，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片24將其轉(zhuǎn)換成模擬電壓值送到多路開關(guān)模塊25的輸入端a，此時(shí) 控制處理模塊23按照一定時(shí)間間隔T通過接口 g發(fā)送開關(guān)控制信號(hào)33，控制多路開關(guān)模塊 25選通通路hi，并通過該通路將模擬電壓信號(hào)送到電壓保持電路51中，電壓保持電路51 通過對(duì)電容511充電，使模擬電壓信號(hào)保持在電容511上，由于運(yùn)算放大器的輸入偏置電流 很小，所以電容511上的電流在下一個(gè)電壓信號(hào)對(duì)其充電前不會(huì)漏掉，從而將該電壓信號(hào) 維持了一個(gè)采樣周期。最后將保持的電壓信號(hào)發(fā)送給觸發(fā)比較器271。依次類推，再發(fā)送第 二個(gè)信號(hào)，第三個(gè)信號(hào)，直到將16路的電壓信號(hào)發(fā)送到接收模塊27。在本實(shí)施例中，接收模塊27包括示波器中各種需要電壓信號(hào)的單元，例如觸發(fā)比 較器271，輸入調(diào)理電路272和觸發(fā)源信號(hào)調(diào)理電路273等等，它們分別利用輸入的電壓信 號(hào)產(chǎn)生觸發(fā)比較電平，前端偏置調(diào)節(jié)或觸發(fā)遲滯調(diào)節(jié)等等。在本實(shí)施例中，如果需要擴(kuò)展輸出通路，只需增加模擬開關(guān)74HC4051的個(gè)數(shù)，然后根據(jù)各路的需 要選擇不同的電壓保持電路。作為舉例說明，控制處理模塊23可以是DSP，F(xiàn)PGA或單片機(jī)。作為舉例說明，單路輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片24可以是各種能夠完成數(shù)模轉(zhuǎn)換的芯片， 并且可以通過串行總線和并行總線對(duì)其進(jìn)行控制。作為舉例說明，根據(jù)輸出通路的需要，多路開關(guān)模塊25可以由各種模擬開關(guān)芯片 并聯(lián)組成，可以是一輸入_多輸出的開關(guān)模塊，也可以是多輸入_多輸出的模擬開關(guān)模塊。作為舉例說明，電壓保持模塊28中的電壓保持電路C包括充電電容，運(yùn)算放大器可以為三極管或MOS管構(gòu)成的緩沖、放大或運(yùn)算電路，也可以為運(yùn)放和三極管或MOS管構(gòu)成 的緩沖、放大或運(yùn)算電路。
權(quán)利要求一種具有數(shù)模轉(zhuǎn)換功能的數(shù)字示波器，包括依次串聯(lián)的一控制處理模塊，一數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，一接收模塊，其特征在于，在所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和所述的接收模塊之間串接有一多路開關(guān)模塊和一電壓保持模塊，所述的控制處理模塊控制所述的多路開關(guān)模塊將所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出的信號(hào)通過其多條輸出通路中的一條送到所述的電壓保持模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字示波器，其特征在于，所述的電壓保持模塊包括多個(gè)至 少由一電容組成的電壓保持電路，并且所述的多路開關(guān)模塊的每個(gè)輸出通路上對(duì)應(yīng)有一所 述的電壓保持電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字示波器，其特征在于，所述的多路開關(guān)模塊是由 74HC4051并聯(lián)組成的。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有數(shù)模轉(zhuǎn)換功能的數(shù)字示波器，包括依次串接的控制處理模塊23，單路輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片24，多路開關(guān)模塊25，電壓保持模塊26和接收模塊27?？刂铺幚砟K23控制多路開關(guān)模塊25將數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片24輸出的信號(hào)通過其多條輸出通路中的一條送到所述的電壓保持模塊26中相應(yīng)的電壓保持電路C，所述的電壓保持電路C將其保持的信號(hào)送到所述的接收模塊27。如果需要擴(kuò)展電壓輸出通路，只需增加多路開關(guān)模塊26的輸出通路和電壓保持電路C的個(gè)數(shù)。本實(shí)用新型所述的數(shù)字示波器不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出通路的任意擴(kuò)展，而且具有實(shí)現(xiàn)簡單，價(jià)格低廉等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R13/02GK201589804SQ200920246549
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者李維森, 王悅, 王鐵軍 申請(qǐng)人:北京普源精電科技有限公司