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)字信號轉(zhuǎn)換成控制電壓和 波形信號等，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，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的數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。請參照圖1，現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)字示波器1包括信號輸入端10，輸入信號調(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。信號輸入端10接收輸入信號送到輸入信號調(diào)理模塊11，進(jìn)行偏置調(diào)整、增益控 制、驅(qū)動(dòng)等一系列信號處理，經(jīng)過調(diào)理后的信號被分別送到A/D轉(zhuǎn)換模塊12，用于數(shù)據(jù)采 樣，經(jīng)過采樣后的信號被送到控制處理模塊13進(jìn)行信號處理，控制處理模塊13控制數(shù)模轉(zhuǎn) 換芯片14將信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，最終將多路模擬電壓信號送到需要多路電壓信號的接 收模塊15，接收模塊15由各種需要電壓信號的模塊組成，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。如果需要輸出更多路的電壓信號，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?，現(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，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，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。請參照圖2，本實(shí)施方式中的數(shù)字示波器2，包括信號輸入端20，輸入信號調(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。信號輸入端20接收輸入信號送到輸入信號調(diào)理模塊21，進(jìn)行偏置調(diào)整、增益控 制、驅(qū)動(dòng)等一系列信號處理，經(jīng)過調(diào)理后的信號分別被送到A/D轉(zhuǎn)換模塊22，用于數(shù)據(jù)采 樣，經(jīng)過采樣后的信號被送到控制處理模塊23進(jìn)行信號處理，控制處理模塊23控制數(shù)模轉(zhuǎn) 換芯片24將信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，最終將多路模擬電壓信號送到需要多路電壓信號的接 收模塊27，接收模塊27由各種需要電壓信號的單元組成，包括觸發(fā)比較器271，輸入調(diào)理電 路272和觸發(fā)源信號調(diào)理電路273?？刂铺幚砟K23發(fā)送控制信號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 32將數(shù)字信號31轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號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，并將該電壓信號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，請參照圖3，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，請參照圖4，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，請參照圖5a，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；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；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。在本實(shí)施例中，請結(jié)合參照圖2，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 電壓值對應(yīng)的數(shù)字信號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送到電壓保持電路51中，電壓保持電路51 通過對電容511充電，使模擬電壓信號保持在電容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)電壓信號對其充電前不會(huì)漏掉，從而將該電壓信號 維持了一個(gè)采樣周期。最后將保持的電壓信號發(fā)送給觸發(fā)比較器271。依次類推，再發(fā)送第 二個(gè)信號，第三個(gè)信號，直到將16路的電壓信號發(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)源信號調(diào)理電路273等等，它們分別利用輸入的電壓信 號產(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G01R13/02GK201589804SQ200920246549
公開日2010年9月22日 申請日期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 申請人:北京普源精電科技有限公司