专利名称：一种具有数模转换功能的数字示波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于显示电变量或波形的装置，特别涉及到一种具有数模转换功 能的数字示波器。
背景技术：
现在大多数的数字示波器都有数模转换功能，用于将数字信号转换成控制电压和 波形信号等，并且随着数字示波器的发展，越来越多的系统中需要多个控制电压和波形信 号，此时就需要数字示波器系统具有能够输出多路电压信号的数模转换功能。请参照图1，现有技术中的数字示波器1包括信号输入端10，输入信号调理模块 11，A/D转换模块12，控制处理模块13，8路输出数模转换芯片14，接收模块15，输入模块 16，显示模块17和存储模块18。信号输入端10接收输入信号送到输入信号调理模块11，进行偏置调整、增益控 制、驱动等一系列信号处理，经过调理后的信号被分别送到A/D转换模块12，用于数据采 样，经过采样后的信号被送到控制处理模块13进行信号处理，控制处理模块13控制数模转 换芯片14将信号进行数模转换后，最终将多路模拟电压信号送到需要多路电压信号的接 收模块15，接收模块15由各种需要电压信号的模块组成，包括触发比较器151，输入调理电 路152和触发源信号调理模块153等等。这里8路输出数模转换芯片14选用ADI公司的AD5668，控制处理模块13通过控 制信号20设置数模转换芯片14内部的某一路上的输入寄存器，再选通相应的DAC寄存器， 然后再将经过数模转换后的电压值送到缓冲器中等待输出。同理设置其他7路，最终输出 8路电压信号。如果需要输出更多路的电压信号，可以选择具有更多输出通路的数模转换芯片， 或者通过并联多个数模转换芯片实现。可见，现有技术的数字示波器1中的数模转换芯片14虽然能够产生8路电压信 号，但是随着数字示波器的发展，越来越多的需要能够输出更多路信号的数模转换器。而在 现有技术中，只能通过并联多个芯片的方式来实现，这样做带来的问题是芯片输出通路的 浪费。如果需要30路的信号，可通过并联4片8路数模转换芯片来实现，但是这样就会产 生2条通路的闲置浪费，并且多片芯片也会增加成本。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供了一种具有多输出数模转 换系统的数字示波器。一种具有数模转换功能的数字示波器，包括依次串联的一控制处理模块，一数模 转换模块，一接收模块，在所述的数模转换模块和所述的接收模块之间串接有一多路开关模块和一电压 保持模块，[0011]所述的控制处理模块控制所述的多路开关模块将所述的数模转换模块输出的信 号通过其多条输出通路中的一条送到所述的电压保持模块。本实用新型所述的数字示波器，所述的电压保持模块包括多个至少由一电容组成 的电压保持电路，并且所述的多路开关模块的每个输出通路上对应有一所述的电压保持电路。本实用新型所述的数字示波器，所述的多路开关模块是由74HC4051并联组成的。本实用新型所述的数字示波器，不仅可以实现数模转换系统输出通路的扩展，而 且不会有输出通路的浪费，具有实现简单，价格低廉等特点。
图1是现有技术中数字示波器1的结构示意图。 图2是本实用新型最佳实施方式的结构示意图。图3是单路输出数模转换芯片24的结构示意图。图4是多路开关模块25的结构示意图。图5a是电压保持电路C的第一种电路结构示意图。图5b是电压保持电路C的第二种电路结构示意图。图5C是电压保持电路C的第三种电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的最佳实施方式。请参照图2，本实施方式中的数字示波器2，包括信号输入端20，输入信号调理模 块21，A/D转换模块22，控制处理模块23，单路输出数模转换芯片24，多路开关模块25，电 压保持模块26，接收模块27，输入模块28，显示模块29和存储模块30。信号输入端20接收输入信号送到输入信号调理模块21，进行偏置调整、增益控 制、驱动等一系列信号处理，经过调理后的信号分别被送到A/D转换模块22，用于数据采 样，经过采样后的信号被送到控制处理模块23进行信号处理，控制处理模块23控制数模转 换芯片24将信号进行数模转换后，最终将多路模拟电压信号送到需要多路电压信号的接 收模块27，接收模块27由各种需要电压信号的单元组成，包括触发比较器271，输入调理电 路272和触发源信号调理电路273。控制处理模块23发送控制信号32和以一定时间间隔T(T > (最大采样周期X 扩展路数))发送数字信号31给单路输出数模转换芯片25，数模转换芯片25根据控制信号 32将数字信号31转换成模拟电压信号后通过输出端送到多路开关模块25，此时，控制处理 模块23也按照一定时间间隔T发送开关控制信号33给多路开关模块25，控制多路开关模 块25选通多个开关通路中的一个，并将所述的模拟电压信号通过该通路送到电压保持模 块26中，电压保持模快26具有多个输入端和多个输出端，每个输入端对应一个电压保持电 路C，用于保持该通路上的模拟电压信号，并将该电压信号输出到与该路连接的触发比较器 271，输入调理电路272或触发源信号调理电路272等等，用于产生触发比较电平，前端偏置 调节或触发迟滞调节等等。在本实施例中，请参照图3，数模转换芯片24选用AD5660，控制处理模块23通过SPI总线控制数 模转换芯片24，16bit SPI接口 e与控制处理模块23连接，输出端f与多路开关模块26的输入端a连接。在本实施例中，请参照图4，多路开关模块25是由两个8路模拟开关74HC4051并联组成的16路 模拟开关，多路开关模块25的输入端a与数模转换芯片的输出端连接，多路开关模块25的 16路输出端h和q与电压保持模块的输入端连接，接口端g与控制处理模块23连接，用于 接收开关控制信号33。在本实施例中，电压保持模块26由16个电压保持电路C组成，其中电压保持电路C可以有三种 电路形式，请参照图5a，图5b和图5c，电路51是由电容和运放组成的缓冲电路，输入端jl 与多路开关模块25的输出端hi连接，输出端kl用于输出该路的电压信号；电路52是由电 容、电阻和运放组成的比例放大电路，输入端j2与多路开关模块25的输出端h2连接，输出 端k2用于输出该路的电压信号；电路53是由电容、电阻和运放组成的加法电路，输入端j3 与多路开关模块25的输出端h3连接，输出端k3用于输出该路的电压信号。在本实施例中，请结合参照图2，图3，图4和图5a，控制处理模块23通过SPI总线接口 e将16路 电压值对应的数字信号31依次发送给单路数模转换芯片24，发送间隔时间为T。发送第一 个信号时，数模转换芯片24将其转换成模拟电压值送到多路开关模块25的输入端a，此时 控制处理模块23按照一定时间间隔T通过接口 g发送开关控制信号33，控制多路开关模块 25选通通路hi，并通过该通路将模拟电压信号送到电压保持电路51中，电压保持电路51 通过对电容511充电，使模拟电压信号保持在电容511上，由于运算放大器的输入偏置电流 很小，所以电容511上的电流在下一个电压信号对其充电前不会漏掉，从而将该电压信号 维持了一个采样周期。最后将保持的电压信号发送给触发比较器271。依次类推，再发送第 二个信号，第三个信号，直到将16路的电压信号发送到接收模块27。在本实施例中，接收模块27包括示波器中各种需要电压信号的单元，例如触发比 较器271，输入调理电路272和触发源信号调理电路273等等，它们分别利用输入的电压信 号产生触发比较电平，前端偏置调节或触发迟滞调节等等。在本实施例中，如果需要扩展输出通路，只需增加模拟开关74HC4051的个数，然后根据各路的需 要选择不同的电压保持电路。作为举例说明，控制处理模块23可以是DSP，FPGA或单片机。作为举例说明，单路输出数模转换芯片24可以是各种能够完成数模转换的芯片， 并且可以通过串行总线和并行总线对其进行控制。作为举例说明，根据输出通路的需要，多路开关模块25可以由各种模拟开关芯片 并联组成，可以是一输入_多输出的开关模块，也可以是多输入_多输出的模拟开关模块。作为举例说明，电压保持模块28中的电压保持电路C包括充电电容，运算放大器可以为三极管或MOS管构成的缓冲、放大或运算电路，也可以为运放和三极管或MOS管构成 的缓冲、放大或运算电路。
权利要求一种具有数模转换功能的数字示波器，包括依次串联的一控制处理模块，一数模转换模块，一接收模块，其特征在于，在所述的数模转换模块和所述的接收模块之间串接有一多路开关模块和一电压保持模块，所述的控制处理模块控制所述的多路开关模块将所述的数模转换模块输出的信号通过其多条输出通路中的一条送到所述的电压保持模块。
2.根据权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，所述的电压保持模块包括多个至 少由一电容组成的电压保持电路，并且所述的多路开关模块的每个输出通路上对应有一所 述的电压保持电路。
3.根据权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，所述的多路开关模块是由 74HC4051并联组成的。
专利摘要本实用新型涉及一种具有数模转换功能的数字示波器，包括依次串接的控制处理模块23，单路输出数模转换芯片24，多路开关模块25，电压保持模块26和接收模块27。控制处理模块23控制多路开关模块25将数模转换芯片24输出的信号通过其多条输出通路中的一条送到所述的电压保持模块26中相应的电压保持电路C，所述的电压保持电路C将其保持的信号送到所述的接收模块27。如果需要扩展电压输出通路，只需增加多路开关模块26的输出通路和电压保持电路C的个数。本实用新型所述的数字示波器不仅可以实现数模转换系统输出通路的任意扩展，而且具有实现简单，价格低廉等特点。
文档编号G01R13/02GK201589804SQ200920246549
公开日2010年9月22日 申请日期2009年11月2日 优先权日2009年11月2日
发明者李维森, 王悦, 王铁军 申请人:北京普源精电科技有限公司