一種具有汽車測試功能的虛擬示波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有汽車測試功能的虛擬示波器，包括信號調理電路、ADC采集模塊、觸發(fā)調理電路、FPGA存儲模塊、MCU控制模塊、LCD顯示模塊、自校正信號補償模塊以及為整個數字存儲示波器電路提供工作電壓的AC/DC開關電源模塊，還包括集成到上位機軟件中的汽車測試功能模塊。本發(fā)明的虛擬示波器不僅具有波形采集和處理能力，而且可以根據需要進行任意模塊、功能的添加，相對來說更適合用于汽車測量領域。
【專利說明】一種具有汽車測試功能的虛擬示波器
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及時域信號處理領域，具體涉及一種具有汽車測試功能的虛擬示波器。
[0003]
【背景技術】
[0004]示波器是一種電子測量儀器，在需要觀察電路的電壓、電流波形及調試、分析、判斷電路故障的場合都會用到示波器，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幅度、頻率和相位等參數。示波器和一些適當的傳感器配合，還可以觀察一些非電量的變化。
[0005]臺式數字示波器由于體積的限制，對于測量汽車電子極其不便；同時由于其自身架構的限制，導致目前的臺式數字存儲示波器基本都是雙蹤示波器，對于目前汽車中流行的四缸發(fā)動機有力不從心的感覺；加之臺式數字存儲示波器的功能都是基于硬件平臺，不能根據需要隨意地添加功能模塊，而虛擬示波器采用上位機軟件控制模式，可以根據需要進行任意模塊、功能的添加，相對來說虛擬示波器更適合用于汽車測量領域。目前還沒有具有汽車測試功能的虛擬示波器的相關報道。
[0006]

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為提供一種具有汽車測試功能的虛擬示波器。
[0008]為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種具有邏輯分析儀功能的示波器，包括信號調理電路1、ADC采集模塊2、觸發(fā)調理電路3、FPGA存儲模塊4、MCU控制模塊5、IXD顯示模塊6、自校正信號補償模塊7以及為整個數字存儲示波器電路提供工作電壓的AC/DC開關電源模塊8 ;信號調理電路I與ADC采集模塊2相連，ADC采集模塊2、觸發(fā)調理電路3與FPGA存儲模塊4相連，FPGA存儲模塊4接MCU控制模塊5，MCU控制模塊5與IXD顯示模塊6相連，自校正信號補償模塊7與FPGA存儲模塊4之間連接有高精度DAC轉換模塊9，自校正信號補償模塊7的輸出與信號調理電路
1、觸發(fā)調理電路3的輸入相連，所述具有汽車測試功能的虛擬示波器還包括集成到上位機軟件中的汽車測試功能模塊。
[0009]進一步的，所述的信號調理電路I包括依次相連的雙極衰減模塊11、垂直移位模塊12和高速寬帶CFB放大模塊13，所述的雙極衰減模塊11與示波器的通道輸入信號相連，所述的高速寬帶CFB放大模塊13與所述的ADC采集模塊2相連。
[0010]進一步的，所述的ADC采集模塊2為200MS/S采集速度、8通道、100MSa/S低速低成本的8分相ADC采集模塊，所述的FPGA存儲模塊4上連接的有源晶振41采用低抖動有源晶振。
[0011]進一步的，所述的觸發(fā)調理電路3包括依次相連的觸發(fā)選擇電路31、抑制選擇電路32、高頻抑制電路33及觸發(fā)脈沖整形電路34，所述的抑制選擇電路32上連接有視頻同步分離電路35，視頻同步分離電路35輸出同步脈沖信號給所述的FPGA存儲模塊4，所述的觸發(fā)脈沖整形電路34上還連接有噪聲抑制電路36，觸發(fā)脈沖整形電路34輸出觸發(fā)脈沖信號給所述的FPGA存儲模塊4。
[0012]進一步的，所述的FPGA存儲模塊4上連接有一個容量為64MB的SDRAM模塊42，兩者之間采用32位并行通信。
[0013]進一步的，所述的MCU控制模塊5上連接有兩個容量為32MB的SDRAM模塊、一個USB主接口及一個USB從接口，所述的MCU控制模塊5集成有USB主、從控制電路分別連接所述的USB主、從接口，所述的MCU控制模塊5和所述的FPGA存儲模塊4間采用寬數據32位并行通信。
[0014]進一步的，MCU控制模塊5和IXD顯示模塊6之間連接有對比度調節(jié)模塊51和去閃爍模塊52。
[0015]進一步的，所述的IXD顯示模塊6采用7”真彩TFT屏。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:將汽車測試功能模塊集成到上位機軟件中
實現了多功能，多領域，多方位的測量功能。同時，上位機軟件可以根據新出現的汽車車型即使推出相應的測量功能模塊，既可以保證對老舊車型的兼容，又可以根據需要添加新車型測量功能模塊，實現了一機多能以及產品生命期的延續(xù)。
[0017]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作詳細闡述:
圖1為本發(fā)明的一種電路原理框圖；
圖2為本發(fā)明中信號調理電路的一種電路原理框圖；
圖3為本發(fā)明中觸發(fā)調理電路的一種電路原理框圖。
[0019]
【具體實施方式】
[0020]下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。
[0021]實施例1:
一種具有邏輯分析儀功能的示波器，包括4個信號調理電路1、ADC采集模塊2、觸發(fā)調理電路3、FPGA存儲模塊4、MCU控制模塊5、IXD顯示模塊6、自校正信號補償模塊7以及為整個數字存儲示波器電路提供工作電壓的AC/DC開關電源模塊8 ;信號調理電路I與ADC采集模塊2相連，ADC采集模塊2、觸發(fā)調理電路3與FPGA存儲模塊4相連，FPGA存儲模塊4接MCU控制模塊5，MCU控制模塊5與LCD顯示模塊6相連，自校正信號補償模塊7與FPGA存儲模塊4之間連接有高精度DAC轉換模塊9，自校正信號補償模塊7的輸出與信號調理電路1、觸發(fā)調理電路3的輸入相連，所述具有汽車測試功能的虛擬示波器還包括集成到上位機軟件中的汽車測試功能模塊。[0022]所述的汽車測試功能集成到上位機軟件中實現了多功能，多領域，多方位的測量功能。對于汽車電子中關鍵部位的測量，如初級、次級點火，傳感器測量(包括空氣流量計傳感器、凸輪軸傳感器、曲軸傳感器、配電器傳感器、節(jié)流閥位置傳感器的測量)，總線檢測(分CAN總線和LIN總線)，執(zhí)行器檢測(分汽油機和柴油機)，充電檢測(主要應用于電動汽車)，都設計了專門的測量功能模塊，客戶在使用時僅需按照選定的功能將測試探針連接到被測汽車相應的部位即可完成測量，真正實現了一鍵測量。
[0023]同時，上位機軟件可以根據新出現的汽車車型即使推出相應的測量功能模塊，既可以保證對老舊車型的兼容，又可以根據需要添加新車型測量功能模塊，實現了一機多能以及產品生命期的延續(xù)。
[0024]信號調理電路I包括依次相連的雙極衰減模塊11、垂直移位模塊12和高速寬帶CFB放大模塊13，所述的雙極衰減模塊11與示波器的通道輸入信號相連，所述的高速寬帶CFB放大模塊13與所述的ADC采集模塊2相連。本發(fā)明為雙蹤數字存儲示波器，通道CHl和CH2均為對稱通道，垂直偏轉系數以1-2-5方式步進，步進范圍為2mV飛V (探頭XI)，支持探頭X1、ΧΙΟ, X20、X50、X100、X1000等方式。被測輸入信號通過雙極衰減模塊、垂直移位模塊及高速寬帶CFB放大模塊進行衰減、平移及放大調理，得到ADC所需要的輸入信號。本發(fā)明采用雙極衰減模塊，比采用多級衰減的傳統(tǒng)示波器減少更多的PCB布板空間和更少的器件；增益控制設計簡捷，且有傳統(tǒng)示波器無法比擬的任意增益大小配置及增益大小連續(xù)調節(jié)能力；具極其理想的頻率響應特性；具有傳統(tǒng)示波器無法想象的小信號全帶寬測試能力及自校正參數硬件修正能力。信號調理電路中的放大電路采用了高速帶寬VGA放大模塊，與傳統(tǒng)示波器采用多級高速運放放大器和機械控制開關實現放大相比，實現更簡捷，體積更小巧，成本更低廉。
[0025]ADC采集模塊2為200MS/S采集速度、8通道、100MSa/S低速低成本的8分相ADC采集模塊，所述的FPGA存儲模塊4上連接的有源晶振41采用低抖動有源晶振。利用大規(guī)模FPGA存儲模塊，設計出本公司獨有的硬件去抖算法，使測量高頻信號時得到與低頻一樣的視覺抖動效果。采用低抖動有源晶振作為分相時鐘，大大減小因時鐘抖動而引起的分相時鐘抖動，減小ADC采集因分相產生的采集錯誤。采用獨特的多分相技術設計出高采樣率示波器，大大降低示波器設計成本。
[0026]觸發(fā)調理電路3包括依次相連的觸發(fā)選擇電路31、抑制選擇電路32、高頻抑制電路33及觸發(fā)脈沖整形電路34，所述的抑制選擇電路32上連接有視頻同步分離電路35，視頻同步分離電路35輸出同步脈沖信號給所述的FPGA存儲模塊4，所述的觸發(fā)脈沖整形電路34上還連接有噪聲抑制電路36，觸發(fā)脈沖整形電路34輸出觸發(fā)脈沖信號給所述的FPGA存儲模塊4。本發(fā)明的示波器電路支持多種觸發(fā)類型，包括:邊沿、脈沖、視頻、斜率、交替、超時等。支持多種觸發(fā)信源選擇。觸發(fā)脈沖是通過高速比較器對觸發(fā)輸入信號整形得到的，噪聲抑制等耦合方式。支持多種觸發(fā)信源選擇。觸發(fā)脈沖是通過高速比較器對觸發(fā)輸入信號整形得到的，噪聲抑制是通過調節(jié)高速比較器的遲滯電壓實現的。各種觸發(fā)耦合方式時均具有良好的頻率響應；用戶自己可通過升級示波器程序改變觸發(fā)靈敏度，真正做到用戶自己配置示波器部分的性能指標；通過電壓控制高速比較器的遲滯電壓，方便設計噪聲抑制；具有良好的高、低頻小信號的觸發(fā)能力；可方便實現快速觸發(fā)電路校正功能。本發(fā)明的觸發(fā)調理電路具有簡捷的觸發(fā)系統(tǒng)結構，電路調試簡捷，采用市場上的通過器件設計，具有良好的性能指標。
[0027]FPGA存儲模塊4上連接有一個容量為2MB的SDRAM模塊42，兩者之間采用32位并行通信。
[0028]MCU控制模塊5上連接有兩個容量為32MB的SDRAM模塊、一個USB主接口及一個USB從接口，所述的MCU控制模塊5集成有USB主、從控制電路分別連接所述的USB主、從接口，所述的MCU控制模塊5和所述的FPGA存儲模塊4間采用寬數據32位并行通信。本示波器電路的數據處理及控制模塊采用通用的消費類電子MCU控制模塊(ARM9)進行設計，其成本低廉，接口豐富。采用兩片容量為32MB的SDRAM存儲器，大大降低硬件設計成本，并能夠輕松運行Linux操作系統(tǒng)，從而加快軟件的開發(fā)周期。USB主、從控制電路集成于MCU控制模塊內，USB主、從接口設計簡單，打破傳統(tǒng)示波器外加USB主、從控制器的設計方法，從而降低成本、減少PCB板布板面積，大大提高USB通信性能。MCU控制模塊與FPGA存儲模塊間采用寬數據32位并行通信，大大提高波形數據搬運速度，提高波形捕獲率。兩片SDRAM設計，提高數據處理速度，大大提高波形刷新率，打破傳統(tǒng)示波器使用單片SDRAM設計方法。利用USB主接口進行U盤升級，可以適時對示波器進行一切軟件、部分硬件功能的升級，不需要將示波器郵寄返回廠家，浪費資金和時間，真正做到用戶對自己心愛的示波器DIYjT破傳統(tǒng)示波器無法升級的尷尬。
[0029]MCU控制模塊5和IXD顯示模塊6之間連接有對比度調節(jié)模塊51和去閃爍模塊52。增加去閃爍模塊，使示波器在開機過程中無異常畫面，避免原有示波器開機界面存在嚴重閃爍現象。
[0030]IXD顯示模塊6采用7”真彩TFT屏。在示波器的波形顯示區(qū)中，垂直方向用于顯示被測信號的幅度，水平方向上則顯示被測信號取樣值之間的時間關系。顯示器的水平分辨率越高，可以同時顯示的取樣點就越多，可觀察到的波形范圍就越廣，使用者就越容易捕捉到被測信號的異常。波形需要使用者用眼睛去觀察，最符合人眼視覺的長和寬比是16:10，因此，用作示波器的顯示屏除了應具有盡量高的分辨率外，其長和寬的比應盡量接近16:10。目前，數字存儲示波器通常采用長寬比為4:3、分辨率為640X480的低分辨率普通液晶屏，屬于常規(guī)屏，不能達到上述的技術要求。采用7”真彩TFT屏，打破傳統(tǒng)示波器使用5.7”液晶屏的習慣，電路接口簡單，而且7”真彩TFT屏在水平方向上總共可以顯示640個像素點，能夠在顯示屏上一次顯示更多的波形細節(jié)和更寬的波形，符合人眼視覺習慣，使使用者更容易捕捉到被測信號中的異常，顯示更加清晰，提高觀察效果，可大大增加屏幕顯示的波形信息。
【權利要求】
1.一種具有汽車測試功能的虛擬示波器，包括信號調理電路(1)、ADC采集模塊(2)、觸發(fā)調理電路(3 )、FPGA存儲模塊(4 )、MCU控制模塊(5 )、IXD顯示模塊(6 )、自校正信號補償模塊(7)以及為整個數字存儲示波器電路提供工作電壓的AC/DC開關電源模塊(8);信號調理電路(I)與ADC采集模塊(2 )相連，ADC采集模塊(2 )、觸發(fā)調理電路(3 )與FPGA存儲模塊(4 )相連，FPGA存儲模塊(4 )接MCU控制模塊(5 )，MCU控制模塊(5 )與IXD顯示模塊(6 )相連，自校正信號補償模塊(7)與FPGA存儲模塊(4)之間連接有高精度DAC轉換模塊(9)，自校正信號補償模塊(7)的輸出與信號調理電路(I)、觸發(fā)調理電路(3)的輸入相連，其特征在于:所述具有汽車測試功能的虛擬示波器還包括集成到上位機軟件中的汽車測試功能模塊。
2.根據權利要求1所述的具有汽車測試功能的虛擬示波器，其特征在于:所述的信號調理電路(I)包括依次相連的雙極衰減模塊(11 )、垂直移位模塊(12 )和高速寬帶CFB放大模塊(13)，所述的雙極衰減模塊(11)與示波器的通道輸入信號相連，所述的高速寬帶CFB放大模塊(13)與所述的ADC采集模塊(2)相連。
3.根據權利要求1所述的具有汽車測試功能的虛擬示波器，其特征在于:所述的ADC采集模塊(2)為200MS/S采集速度、8通道、100MSa/S低速低成本的8分相ADC采集模塊，所述的FPGA存儲模塊(4)上連接的有源晶振(41)采用低抖動有源晶振。
4.根據權利要求1所述的具有汽車測試功能的虛擬示波器，其特征在于:所述的觸發(fā)調理電路(3)包括依次相連的觸發(fā)選擇電路(31)、抑制選擇電路(32)、高頻抑制電路(33)及觸發(fā)脈沖整形電路(34)，所述的抑制選擇電路(32)上連接有視頻同步分離電路(35)，視頻同步分離電路(35)輸出同步脈沖信號給所述的FPGA存儲模塊(4)，所述的觸發(fā)脈沖整形電路(34)上還連接有噪聲抑制電路(36)，觸發(fā)脈沖整形電路(34)輸出觸發(fā)脈沖信號給所述的FPGA存儲模塊(4)。
5.根據權利要 求1所述的具有汽車測試功能的虛擬示波器，其特征在于:所述的FPGA存儲模塊(4)上連接有一個64MB大容量SDRAM模塊，兩者之間采用32位并行通信。
6.根據權利要求1所述的具有汽車測試功能的虛擬示波器，其特征在于:所述的MCU控制模塊(5)上連接有兩個32MB大容量SDRAM模塊、一個USB主接口及一個USB從接口，所述的MCU控制模塊(5)集成有USB主、從控制電路分別連接所述的USB主、從接口，所述的MCU控制模塊(5)和所述的FPGA存儲模塊(4)間采用寬數據32位并行通信。
7.根據權利要求1所述的具有汽車測試功能的虛擬示波器，其特征在于:MCU控制模塊(5)和IXD顯示模塊(6)之間連接有對比度調節(jié)模塊(51)和去閃爍模塊(52)。
8.根據權利要求1所述的具有汽車測試功能的虛擬示波器，其特征在于:所述的LCD顯示模塊(6)采用7”真彩TFT屏。
【文檔編號】G01R13/02GK103604966SQ201310618212
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權日:2013年11月29日
【發(fā)明者】郝春華 申請人:青島漢泰電子有限公司