專利名稱：視波表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)量?jī)x器，尤其涉及一種帶波形顯示的視波表。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的數(shù)字測(cè)量?jī)x器，包括安培表、伏特表、萬(wàn)用電表等，以其顯示直觀， 測(cè)量準(zhǔn)確，便于攜帶深受市場(chǎng)歡迎。但隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，各種機(jī)械設(shè)備，通 訊，電子裝置智能化程度的提高，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和故障診斷對(duì)測(cè)試工具提出更高的 要求，在原來(lái)功能基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的高速采樣和波形的再現(xiàn)，是市場(chǎng)的 需求，也是工具型測(cè)量?jī)x表發(fā)展的必然趨勢(shì)。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種視波表，解決傳統(tǒng)數(shù) 字測(cè)量?jī)x器不能顯示被測(cè)信號(hào)波形的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為 一種視波表，它包括雙積 分模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、功能轉(zhuǎn)換電路、中央處理器和液晶顯示屏，功能轉(zhuǎn)換電路與 雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與中央處理器連接，中央處理 器與液晶顯示屏連接，它還包括高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，該高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片分別 與功能轉(zhuǎn)換電路、中央處理器連接。所述液晶顯示屏為點(diǎn)陣式液晶顯示屏。在所述功能轉(zhuǎn)換電路與高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間連接有阻抗變換電路。 在所述阻抗變換電路與高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間連接有電平轉(zhuǎn)換電路。在所述功能轉(zhuǎn)換電路與中央處理器之間連接有頻率取樣電路。 本新型同時(shí)具備數(shù)碼和視波雙重顯示；對(duì)交流信號(hào)而言，在一定頻率范圍 內(nèi)可以觀測(cè)到任意波形；數(shù)字和波形顯示一鍵轉(zhuǎn)換，使用方便；波形可以保持記憶，顯示直觀。采用上迷技術(shù)方案后，本新型的視波表具有使用方便、結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，且能夠再現(xiàn)實(shí)時(shí)被測(cè)信號(hào)波形等優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于安培表、伏特表、萬(wàn) 用電表及其他測(cè)量?jī)x器上。


以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。圖l是本實(shí)用新型的電路框圖； 圖2是本實(shí)用新型的阻抗變換及電平轉(zhuǎn)換電路原理圖； 圖3是本實(shí)用新型的被測(cè)信號(hào)頻率取樣電路原理圖； 圖4是本實(shí)用新型的量程分壓電路原理圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)施方式的視々皮表為^L波萬(wàn)用表，在其他實(shí)施方式中，可以 應(yīng)用在安培表、伏特表等其他測(cè)量?jī)x器中。視波表包括雙積分模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換芯 片、功能轉(zhuǎn)換電路、中央處理器(CPU)和液晶顯示屏(LCD)，功能轉(zhuǎn)換電路與 雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與中央處理器連接，中央處理 器與液晶顯示屏連接，它還包括高速模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換芯片，該高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 分別與功能轉(zhuǎn)換電路、中央處理器連接。液晶顯示屏為點(diǎn)陣式液晶顯示屏。在 功能轉(zhuǎn)換電路與高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間連接有阻抗變換電路。在阻抗變換電路 與高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間連接有電平轉(zhuǎn)換電路。在功能轉(zhuǎn)換電路與中央處理器 之間連接有頻率取樣電路(頻率外圍電路)。視波表由雙積分A/D和高速A/D共 同對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行幅值，頻率測(cè)量，同時(shí)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行高速采樣，最后以數(shù) 據(jù)和波形再現(xiàn)方式用點(diǎn)陣LCD顯示出來(lái)。視波表采用點(diǎn)陣式LCD替代傳統(tǒng)的段 碼式液晶顯示屏(LCD);采用每秒采樣大于20000次的多路高速模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D) 芯片；波形采樣取自萬(wàn)用表交流電壓分壓或分流電路，經(jīng)阻抗和電平變換將模 擬信號(hào)送至高速A/D;采用雙積分A/D作為數(shù)字測(cè)量核心芯片，其測(cè)量結(jié)果以積 分時(shí)間或數(shù)據(jù)通訊格式送CPU進(jìn)行處理；其特征在于由于傳統(tǒng)數(shù)字萬(wàn)用表的測(cè)量功能的實(shí)現(xiàn)，核心芯片是采用采樣速率2 3次/秒的雙積分式A/D,其優(yōu)點(diǎn) 是，測(cè)量分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)，成本低廉，外圍電路簡(jiǎn)單成熟。缺點(diǎn)是不 能采集波形。而高速多路A/D芯片和雙積分A/D共同組成視波萬(wàn)用表電路，一 方面改善傳統(tǒng)數(shù)字萬(wàn)用表采樣速率較低的不足，同時(shí)將被測(cè)信號(hào)的波形也通過(guò) 高速A/D取樣，送到CPU進(jìn)行處理，最后將測(cè)試結(jié)果以數(shù)碼方式顯示和波形再 現(xiàn)出來(lái)。采用雙積分A/D和多通道高速A/D組合，并對(duì)A/D資源進(jìn)行合理分配，有 如下作用(1)將被測(cè)交流信號(hào)經(jīng)寬帶整流電路變換為直流信號(hào)再送到雙積分 A/D采樣，保持了測(cè)量的準(zhǔn)確性。而高速A/D則采集交流信號(hào)，用之于波形的再 現(xiàn)。(2)萬(wàn)用表功能轉(zhuǎn)換電路；由于雙積分A/D的測(cè)量功能簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，保留 了傳統(tǒng)功能測(cè)量電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不同的功能測(cè)量。(3)量程信號(hào)的取得；傳 統(tǒng)萬(wàn)用表量程信號(hào)是通過(guò)刀盤分配取得，而選用高速A/D單獨(dú)通道進(jìn)行量程管 理，既簡(jiǎn)便又可靠。原理是在萬(wàn)用表量程發(fā)生改變時(shí)，與之同步送出一個(gè)電壓 值給A/D，經(jīng)采樣判斷出量程位置。(4)電源的管理與檢測(cè)；傳統(tǒng)萬(wàn)用表電源檢 測(cè)采用比較器對(duì)電源電壓進(jìn)行檢測(cè)，由于比較器及外圍元件的離散性，造成過(guò) 早或過(guò)晚指示低電壓符號(hào)。過(guò)早指示會(huì)浪費(fèi)電池，過(guò)晚指示會(huì)使測(cè)量失去真實(shí) 性。選用高速A/D獨(dú)立通道進(jìn)行電源監(jiān)測(cè)，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映電源狀況。在 與外檢測(cè)電路配合下，還可以實(shí)現(xiàn)電源故障告警。請(qǐng)參閱圖2，在采用高速A/D對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行直接采樣時(shí)，為了不影響被測(cè) 量電路的準(zhǔn)確性，在高速A/D之前加一級(jí)緩沖放大器，即阻抗變換電路，用以 信號(hào)隔離。由于被測(cè)交流信號(hào)有正負(fù)半周，直流信號(hào)有正負(fù)輸入，需要極性判 別，而在手持式萬(wàn)用表中往往采用單電源供電。為了處理正負(fù)信號(hào)，采用對(duì)A/D 預(yù)加一個(gè)偏置電壓方式，特意將被測(cè)信號(hào)與預(yù)置直流電平相疊加。A/D采樣后的 數(shù)字信號(hào)再進(jìn)行分離，把高于預(yù)置電平的信號(hào)視為正輸入；低于預(yù)置電平的信 號(hào)視為負(fù)輸入。在處理數(shù)字信號(hào)時(shí)可以充分考慮到零點(diǎn)飄移沖交正。其中，IC11B 連接成緩沖器，防止高速A/D的輸入阻抗不夠高對(duì)測(cè)量造成影響。第二級(jí)為電 平轉(zhuǎn)換電路，由R122與R125構(gòu)成IC11A正輸入端偏置，使輸出端VWI直流電平懸浮在VCC與COM中間。請(qǐng)參閱圖3，為被測(cè)信號(hào)頻率取樣電路，即頻率外圍電路，交流信號(hào)經(jīng)C16 藕合，送到運(yùn)放的負(fù)輸入端，IC12B構(gòu)成放大電路，將輸入小信號(hào)進(jìn)行放大，由 D38隔離后送CPU僅為正的脈沖信號(hào)，由CPU進(jìn)行頻率計(jì)數(shù)。視波表的波形再現(xiàn) 與傳統(tǒng)示波器有著根本的不同；示波器主要用來(lái)進(jìn)行波形分析和波形記錄，注 重頻率響應(yīng)寬范圍，其測(cè)量精度以dB為單位，準(zhǔn)確性比較低；而視波表強(qiáng)調(diào)測(cè) 量功能的準(zhǔn)確性，波形再現(xiàn)僅是現(xiàn)場(chǎng)故障診斷的輔助手段，所有測(cè)量參數(shù)都以 數(shù)碼形式顯示出來(lái)，結(jié)果更直觀。為了用最少的按鍵選擇實(shí)現(xiàn)被測(cè)信號(hào)波形實(shí) 時(shí)再現(xiàn)。在經(jīng)高速A/D采樣后數(shù)字處理時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)自適應(yīng)波形再現(xiàn)的數(shù)據(jù)處 理程序；當(dāng)被測(cè)交流信號(hào)經(jīng)連續(xù)10: l分壓后，已經(jīng)變?yōu)閙V信號(hào)，此信號(hào)大了 容易使顯示的波形超出LCD可視范圍，信號(hào)太小不容易觀測(cè)。如果增加可變?cè)?益放大器等附加電路，增加整機(jī)成本和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。自適應(yīng)計(jì)算就是測(cè)量被 測(cè)信號(hào)時(shí)，將其幅值和頻率測(cè)到，通過(guò)改變數(shù)字信號(hào)使送顯到LCD的代碼，將 波形再現(xiàn)的高度和波形個(gè)數(shù)控制在容易觀測(cè)的屏幕范圍內(nèi)。顯示波形幅值大小 與被測(cè)信號(hào)無(wú)比例關(guān)系，只是觀測(cè)的方便。要想了解測(cè)試參數(shù)，將選擇到數(shù)碼 顯示方式，其測(cè)量結(jié)果一目了然。請(qǐng)參閱圖4，量程信號(hào)送高速A/D,然后由CPU根據(jù)取得的測(cè)量結(jié)果，對(duì)量 程作出判斷。每個(gè)不同的量程均由不同的分壓電阻上取得不同的直流電壓值。 從而節(jié)省了刀盤(開(kāi)關(guān))。本實(shí)用新型的工作流程為(1)采用雙積分A/D與高速A/D采樣，分別用作 測(cè)量數(shù)據(jù)的取得和被測(cè)波形的取樣。然后用CPU經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)陣式LCD, 顯示測(cè)量數(shù)據(jù)和被測(cè)信號(hào)的波形。(2)從萬(wàn)用表功能轉(zhuǎn)換電路中，取出交流被 測(cè)信號(hào)波形，經(jīng)由雙運(yùn)放組成的阻抗變換和電平轉(zhuǎn)換電路，送給高速A/D采樣。 (3)從雙積分A/D給出的積分時(shí)間或數(shù)據(jù)通訊格式，經(jīng)由CPU處理，顯示被測(cè) 信號(hào)的幅值。(4)從整流電路的前端取得頻率信號(hào)，經(jīng)由門電路整形后送CPU 進(jìn)行計(jì)算，得到被測(cè)信號(hào)的周期，然后CPU根據(jù)被測(cè)信號(hào)的頻率，自動(dòng)選擇高 速A/D采樣時(shí)間，決定顯示被測(cè)信號(hào)的波形個(gè)數(shù)。
權(quán)利要求1. 一種視波表，它包括雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、功能轉(zhuǎn)換電路、中央處理器和液晶顯示屏，功能轉(zhuǎn)換電路與雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與中央處理器連接，中央處理器與液晶顯示屏連接，其特征在于，它還包括高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，該高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片分別與功能轉(zhuǎn)換電路、中央處理器連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的視波表，其特征在于，所述液晶顯示屏為點(diǎn)陣式液 晶顯示屏。
3、 如權(quán)利要求1所述的視波表，其特征在于，在所述功能轉(zhuǎn)換電路與高速 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間連接有阻抗變換電路。
4、 如權(quán)利要求3所述的視波表，其特征在于，在所述阻抗變換電路與高速 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間連接有電平轉(zhuǎn)換電路。
5、 如權(quán)利要求4所述的視波表，其特征在于，在所述功能轉(zhuǎn)換電路與中央 處理器之間連接有頻率取樣電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種視波表，它包括雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、功能轉(zhuǎn)換電路、中央處理器和液晶顯示屏，功能轉(zhuǎn)換電路與雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與中央處理器連接，中央處理器與液晶顯示屏連接，它還包括高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，該高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片分別與功能轉(zhuǎn)換電路、中央處理器連接。本新型同時(shí)具備數(shù)碼和視波雙重顯示；對(duì)交流信號(hào)而言，在一定頻率范圍內(nèi)可以觀測(cè)到任意波形；數(shù)字和波形顯示一鍵轉(zhuǎn)換，使用方便；波形可以保持記憶，顯示直觀。采用上述技術(shù)方案后，本新型的視波表具有使用方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且能夠再現(xiàn)實(shí)時(shí)被測(cè)信號(hào)波形等優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于安培表、伏特表、萬(wàn)用電表及其他測(cè)量?jī)x器上。
文檔編號(hào)G01R13/00GK201096821SQ20072005411
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者虎 周, 謝文梁, 路連峰 申請(qǐng)人:珠海伊萬(wàn)電子科技有限公司