一種集成顯示屏的便攜式多功能測(cè)試儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于測(cè)量測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種集成顯示屏的便攜式多功能測(cè)試 儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電子測(cè)量行業(yè)，經(jīng)常用到萬用表、示波器、頻譜分析儀、信號(hào)源等多種儀器，這些 儀器一般體積較大，當(dāng)需要使用的儀器數(shù)量較多時(shí)，占地面積大且攜帶不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種具有多種常用儀器功能，可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)儀器同時(shí)作為多 種儀器使用的便攜式多功能測(cè)試儀，該測(cè)試儀集成了觸摸顯示屏，結(jié)構(gòu)布局緊湊，綜合考慮 了熱源部件的布局風(fēng)道設(shè)計(jì)、箱體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗振性、電磁兼容性設(shè)計(jì)，空間利用率高，顯 控界面美觀，具備良好的便攜性。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是： 一種集成顯示屏的便攜式多功能測(cè)試儀，其特殊之處在于：由外部接口和顯示屏、PXIe總線背板、嵌入式控制器、萬用表模塊、示波器模塊、任意波形發(fā)生器模塊、數(shù)據(jù)采集卡模 塊、電源模塊、濾波器及風(fēng)扇組成； 所述濾波器對(duì)輸入的交流220V電源進(jìn)行濾波，濾波后的電源輸入到直流電源模塊； 所述直流電源模塊負(fù)責(zé)給液晶觸摸屏和PXI總線背板供電，PXI總線背板再給各個(gè) PXIe功能模塊供電； 所述嵌入式控制器通過導(dǎo)軌插入到PXIe總線背板的零槽位置，所述數(shù)字萬用表模塊、 數(shù)字示波器模塊、任意波形發(fā)生器模塊和數(shù)據(jù)采集卡模塊通過導(dǎo)軌插入到PXIe總線背板 的外圍槽位置； 所述數(shù)字萬用表的4路模擬量輸入與箱體右側(cè)面板的4個(gè)香蕉頭插座1對(duì)1相連； 所述數(shù)字示波器的2路模擬量輸入和1路觸發(fā)信號(hào)與箱體右側(cè)面板的3個(gè)BNC插座1 對(duì)1相連； 所述任意波形發(fā)生器的1路模擬量輸出和1路觸發(fā)信號(hào)與箱體右側(cè)面板的2個(gè)BNC插 座相連； 所述數(shù)據(jù)采集卡的4路模擬量輸入和1路觸發(fā)信號(hào)與箱體右側(cè)面板的5個(gè)BNC插座1 對(duì)1相連； 所述嵌入式控制器的1個(gè)DVI-I接口與顯示屏相連，2個(gè)LAN口和4個(gè)USB接口分別與 箱體的外部LAN和USB接口相連； 所述風(fēng)扇設(shè)置于PXIe總線背板的一側(cè)。
[0005] 上述外部接口包括： I. 1)測(cè)試儀的顯示屏采用17英寸大屏幕液晶顯示屏搭配工業(yè)級(jí)精準(zhǔn)觸摸屏的方式； 1. 2)測(cè)試儀通過測(cè)試電纜與被測(cè)對(duì)象相連，每一根測(cè)試電纜連接一路測(cè)試信號(hào)，最多 連接8路模擬信號(hào)測(cè)量通道，其中，萬用表1路，示波器2路，信號(hào)源1路，數(shù)據(jù)采集/流盤 /分析4路； 1. 3)示波器、信號(hào)源、數(shù)據(jù)采集/流盤/分析分別配置1路外部觸發(fā)接口，可支持外部 信號(hào)觸發(fā)功能； 1. 4)測(cè)試儀配置4路USB2.O端口和2路LAN端口，用于連接外圍輔助設(shè)備。
[0006] 上述PXIe總線背板共設(shè)有12個(gè)槽位，包含1個(gè)系統(tǒng)槽、1個(gè)定時(shí)槽和10個(gè)混合 槽，將定時(shí)槽放置在背板的第7個(gè)槽位上，以便星形觸發(fā)信號(hào)到各個(gè)槽位的等長(zhǎng)線設(shè)計(jì)。
[0007] 上述PXIe總線背板包括以下幾部分： a) 時(shí)鐘設(shè)計(jì) 包括時(shí)鐘及PXITrigger總線路由；時(shí)鐘部分提供PXI_CLK10、PXIe_CLK100和PXIe_SYNC100的產(chǎn)生、同步以及時(shí)鐘的分配；PCIe總線路由主要完成PCIe信號(hào)的路由，實(shí)現(xiàn)各個(gè) 槽位信號(hào)的路由鏈接； b) PCIe總線路由及PCI總線擴(kuò)展 完成PCIe信號(hào)的路由，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)槽位與各個(gè)槽位以及PCIetoPCI橋的PCIe總線鏈 接，并通過PCIetoPCI橋完成背板PCI總線的擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)混合槽位的設(shè)計(jì)； 通過PCIe總線交換開關(guān)將系統(tǒng)槽的4組PCIe總線分別路由到各個(gè)槽位以及PCIeto PCI橋上。外設(shè)槽設(shè)計(jì)為X4的鏈接寬度，可提供2GB/s的槽位帶寬。
[0008] 為了保證背板8GB/s的系統(tǒng)帶寬，在設(shè)計(jì)中PCIe總線路由采用2片PEX8624和一 片PEX8613實(shí)現(xiàn)。這兩款PCIe總線交換開關(guān)均為工業(yè)級(jí)器件，支持PCIe規(guī)范2. 0,并自動(dòng) 向下兼容PCIe規(guī)范1.0。
[0009]PCI總線擴(kuò)展采用TI公司的PCIetoPCI橋XI02001，該器件為支持PCIe規(guī)范 1.0,可支持6個(gè)PCI設(shè)備，設(shè)計(jì)中通過兩片PCIetoPCI橋?qū)崿F(xiàn)2組PCI總線擴(kuò)展，每組 PCI總線連接5個(gè)混合槽位。
[0010] C)背板供電 電源部分通過DC-DC器件，為背板上的集成電路提供I. 0V、I. 2V、I. 5V和2. 5V的供電 電壓； 背板中的FPGA、PCIe交換開關(guān)以及PCIetoPCI橋等器件需要1.0V、1.2V、1.5V*2.5V的供電電壓。由于I.OV需要的電流比較大，需要多片DC轉(zhuǎn)換器分別對(duì)PEX8624供電，若采 用LDO供電，輸入輸出間的電壓壓差較大，大部分的能量消耗在LDO上，因此需采用轉(zhuǎn)換效 率更高的DC-DC轉(zhuǎn)換器。常見的模塊電源噪聲較大，容易干擾到背板上的高速信號(hào)。這里 選用集成電感的高效DC-DC轉(zhuǎn)換芯片EN6360QI來實(shí)現(xiàn)，EN6360QI在3. 3V電源供電時(shí)，轉(zhuǎn) 換效率為90%左右。另外，其在空氣中的熱阻為15°C/W，在最大負(fù)荷時(shí)，不用散熱片的情況 下，溫升僅為9°C左右。對(duì)于其它電壓等級(jí)的電流需求比較小，一般常用的LDO均可滿足。
[0011] d)PXITrigger總線橋接 通過PXITrigger總線橋接電路，為背板上的PXITrigger總線增加驅(qū)動(dòng)能力，并實(shí)現(xiàn) 任意觸發(fā)方向的程控設(shè)置。
[0012] 采用帶3態(tài)輸出的邏輯電路實(shí)現(xiàn)PXI_TRIG[0 :7]的橋接功能，選用NXP的 74AHCT2G125。該芯片包含兩個(gè)具有三態(tài)輸出功能的同向緩沖器，且每一路均有單獨(dú)的使能 引腳，當(dāng)使能端為高電平時(shí)，輸出為高阻態(tài)，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)橋段之間的隔離。在設(shè)計(jì)中為了防 止兩個(gè)緩沖器同時(shí)被使能，在使能端增加了一個(gè)74LVC1G18,具體實(shí)現(xiàn)電路如圖1所示。
[0013] 當(dāng)EN為高時(shí)，PXI_TRIGBUS橋處于隔離模式，當(dāng)EN為低時(shí)，由DIR控制觸發(fā)方向。 通過這種方法實(shí)現(xiàn)了PXIjRIGBUS橋的方向和使能控制，并能對(duì)每一根觸發(fā)線單獨(dú)設(shè)置。 其方向和使能控制信號(hào)由PCIe交換開關(guān)的GPIO提供。
[0014] 上述的便攜式多功能測(cè)試儀，其特征在于：該測(cè)試儀工作溫度范圍為-KTC~ 55 °C，存儲(chǔ)溫度-20 °C~70 °C。
[0015] 上述的便攜式多功能測(cè)試儀，其特征在于：該測(cè)試儀支持交直流供電兩種方式，交 流85~264V，直流120~350V。
[0016] 上述顯示屏外側(cè)貼有導(dǎo)電膜，膜厚度僅為0. 133mm，透光率達(dá)到80%。
[0017] 上述顯示屏和固定底板之間設(shè)有橡膠材料。
[0018] 上述的便攜式多功能測(cè)試儀，其特征在于：該測(cè)試儀外部安裝有橡膠保護(hù)套，對(duì)測(cè) 試儀起到一定的保護(hù)作用。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)儀器同時(shí)作為多種儀器使用的便攜式多 功能測(cè)試儀，該測(cè)試儀集成了觸摸顯示屏，結(jié)構(gòu)布局緊湊，綜合考慮了熱源部件的布局風(fēng)道 設(shè)計(jì)、箱體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗振性、電磁兼容性