CN104374967A - 一种改进前置放大电路的低误差示波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进前置放大电路的低误差示波器,包括衰减器、前置放大器、采样器、模数转换器、存储器、采样时钟、时基电路、晶体振荡器、中央处理器、显示器和天线模块；所述衰减器、前置放大器、采样器、模数转换器、存储器、中央处理器、显示器依次相连；所述模数转换电路还与采样时钟相连，所述时基电路分别与采样时钟、晶体整荡器、中央处理器相连；所述中央处理器还与天线模块相连；本发明采用CPU，运算能力、处理功能强大，不但强化了示波器的性能，而且增加了很多可以扩展的接口，同时将采样部分的电路分为多个模块，包括采样时钟、时基电路、晶体振荡器等，将功能进行细化，有利于减少内部电路的误差，内部设置更加人性化。

Description

一种改进前置放大电路的低误差示波器

技术领域

本发明公开了一种改进前置放大电路的低误差示波器，属于信号处理设备领域。

背景技术

示波器作为时间域电子测量仪器，在测量领域应用极其广泛，无论是电子电路及电子信息系统的研发、实验、培训，还是生产制造、故障诊断、试验检测等场所，到处都能见到示波器的身影。

随着信息和通信技术的持续创新与发展，各类行业标准的不断引入，通信设备、计算机及消费电子等终端产品在研发、设计与生产等方面的技术和环境要求也越来越高，从而对示波器的应用也提出更高要求。

示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。

随着电子技术的发展，信号处理技术的进步，现有的设备和测试仪器对示波器的要求越来越高，如何提高示波器的信号处理精度和准确性，已成为目前最需要解决的问题。

专利号为201210301583.2，专利名称为一种示波器，该专利针对现有技术中问题提出了解决的问题，但是该专利并没有指出如何就减少显示信号的误差而提出相应的解决手段。

专利号为201410284448.0，专利名称为一种示波器，该专利指出了现有技术示波器存在的问题，但并没有提出示波器误差的问题，同时也没有扩展现有示波器的功能。

同时，放大器电路的进一步改进也是现有技术中亟待解决的一个实际问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种改进前置放大电路的低误差示波器，采用CPU，CPU的运算能力强，处理功能强大，不但强化了示波器的性能，而且增加了很多可以扩展的接口，同时本发明将采样部分的电路分为多个模块，分为采样时钟、时基电路、晶体振荡器等，将功能进行细化。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种改进前置放大电路的低误差示波器，包括衰减器、前置放大器、采样器、模数转换器、存储器、采样时钟、时基电路、晶体振荡器、中央处理器、显示器和天线模块；

所述衰减器、前置放大器、采样器、模数转换器、存储器、中央处理器、显示器依次相连；

所述模数转换器还与采样时钟相连，所述时基电路分别与采样时钟、晶体整荡器、中央处理器相连；所述中央处理器还与天线模块相连；

信号进入衰减器进行衰减后进入前置放大器进行信号放大，经过放大后的信号进入采样器进行采样，经过采样后的信号进入模数转换器，由模拟信号转换为数字信号，信号进入采样器的时候，晶体振荡器为时基电路提供驱动，时基电路在中央处理器的控制下产生脉冲信号，提供给采样时钟，采样时钟为采样器提供采样时的时钟基准，存储器将转化为数字信号的信号进行储存，进入中央处理器处理后通过显示屏进行显示；

信号经过中央处理器处理后通过天线模块发送出去。

所述前置放大器的具体电路结构包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管；其中，所述第一电容分别连接第四电阻的一端、第七电容的一端、第一三极管的基极；所述第一三极管的集电极连接第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接第六电阻的一端、第二电阻的一端；所述第六电阻的另一端分别连接第五电阻的一端、第五电容的一端、第七电阻的一端；所述第七电阻的另一端连接第二三极管的集电极；所述第二三极管的基极分别连接第三电容的一端、第五电容的另一端，所述第三电容的另一端分别连接第五电阻的另一端、第七电容的一端、第一三极管的发射极；所述第二三极管的发射极分别连接第三三极管的基极、第八电阻的一端，所述第三三极管的集电极连接第四电容的一端；所述第四电容的另一端连接第二电阻的另一端；所述第三三极管的发射极连接第二电容的一端；所述第二电容的另一端分别连接第八电阻的另一端、第四电阻的另一端；所述第六电容的另一端连接第三电阻的一端；所述第三电阻的另一端接地。

作为本发明的进一步优化方案，所述衰减器采用的芯片型号为FAC0603。

作为本发明的进一步优化方案，所述中央处理器采用CPU，所述CPU的型号为MT6129。

作为本发明的进一步优化方案，所述天线模块中采用的天线为微带贴片天线。

作为本发明的进一步优化方案，还包括键盘，所述键盘与控制器相连。

作为本发明的进一步优化方案，还包括滤波器，所述滤波器设置于衰减器和前置放大器之间，经由衰减器输出的信号经过滤波器的滤波后进入前置放大器进行放大。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明采用CPU，CPU的运算能力强，处理功能强大，不但强化了示波器的性能，而且增加了很多可以扩展的接口，同时本发明将采样部分的电路分为多个模块，分为采样时钟、时基电路、晶体振荡器等，将功能进行细化，有利于减少内部电路的误差，提高操作效率，内部设置更加人性化，设计新颖，值得推广。改进了前置放大电路，进一步提高了放大器的工作效率。

附图说明

图1是本发明的电路模块连接示意图。

图2是本发明中，前置放大器的具体电路图，

其中：C1-C7分别表示第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容，R1-R8分别表示第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻，D1-D3分别表示第一三极管、第二三极管、第三三极管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本发明的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中提到的相关模块是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明的电路模块连接示意图如图1所示，包括衰减器、前置放大器、采样器、模数转换器、存储器、采样时钟、时基电路、晶体振荡器、中央处理器、显示器和天线模块；

所述衰减器、前置放大器、采样器、模数转换器、存储器、中央处理器、显示器依次相连；

所述模数转换器还与采样时钟相连，所述时基电路分别与采样时钟、晶体整荡器、中央处理器相连；所述中央处理器还与天线模块相连；

信号进入衰减器进行衰减后进入前置放大器进行信号放大，经过放大后的信号进入采样器进行采样，经过采样后的信号进入模数转换器，由模拟信号转换为数字信号，信号进入采样器的时候，晶体振荡器为时基电路提供驱动，时基电路在中央处理器的控制下产生脉冲信号，提供给采样时钟，采样时钟为采样器提供采样时的时钟基准，存储器将转化为数字信号的信号进行储存，进入中央处理器处理后通过显示屏进行显示；

信号经过中央处理器处理后通过天线模块发送出去。

本发明中，前置放大器的具体电路图如图2所示，所述前置放大器的具体电路结构包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管；其中，所述第一电容分别连接第四电阻的一端、第七电容的一端、第一三极管的基极；所述第一三极管的集电极连接第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接第六电阻的一端、第二电阻的一端；所述第六电阻的另一端分别连接第五电阻的一端、第五电容的一端、第七电阻的一端；所述第七电阻的另一端连接第二三极管的集电极；所述第二三极管的基极分别连接第三电容的一端、第五电容的另一端，所述第三电容的另一端分别连接第五电阻的另一端、第七电容的一端、第一三极管的发射极；所述第二三极管的发射极分别连接第三三极管的基极、第八电阻的一端，所述第三三极管的集电极连接第四电容的一端；所述第四电容的另一端连接第二电阻的另一端；所述第三三极管的发射极连接第二电容的一端；所述第二电容的另一端分别连接第八电阻的另一端、第四电阻的另一端；所述第六电容的另一端连接第三电阻的一端；所述第三电阻的另一端接地。

作为本发明的进一步优化方案，所述衰减器采用的芯片型号为FAC0603。

作为本发明的进一步优化方案，所述中央处理器采用CPU，所述CPU的型号为MT6129,CPU相比于单片机而言，性能更加齐全，内部结构也更复杂，能够实现的功能也更多，在处理信号中速度会更快。

作为本发明的进一步优化方案，所述天线模块中采用的天线为微带贴片天线，微带贴片天线使用最广泛，其体积可以做到很小，信号频率比较准确。

作为本发明的进一步优化方案，还包括键盘，所述键盘与控制器相连。

作为本发明的进一步优化方案，还包括滤波器，所述滤波器设置于衰减器和前置放大器之间，经由衰减器输出的信号经过滤波器的滤波后进入前置放大器进行放大。

所述显示器为触摸屏，控制器内设有操作界面，通过显示屏显示，用于操作。

作为本发明的进一步优化方案，所述采样时钟采用的芯片为DS1302，该芯片可直接与单片机相连，实现时钟，避免了以往的在单片机内部单独设置时钟的问题，出现问题便于查找。

作为本发明的进一步优化方案，还包括键盘，所述键盘与控制器相连，本发明中的显示器有触屏操作功能，加入键盘后两者配合工作，使用时更加方便，提高操作效率，在一方出现问题时，有备选方案。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种改进前置放大电路的低误差示波器，其特征在于：包括衰减器、前置放大器、采样器、模数转换器、存储器、采样时钟、时基电路、晶体振荡器、中央处理器、显示器和天线模块；

所述衰减器、前置放大器、采样器、模数转换器、存储器、中央处理器、显示器依次相连；

所述模数转换器还与采样时钟相连，所述时基电路分别与采样时钟、晶体整荡器、中央处理器相连；所述中央处理器还与天线模块相连；

信号进入衰减器进行衰减后进入前置放大器进行信号放大，经过放大后的信号进入采样器进行采样，经过采样后的信号进入模数转换器，由模拟信号转换为数字信号，信号进入采样器的时候，晶体振荡器为时基电路提供驱动，时基电路在中央处理器的控制下产生脉冲信号，提供给采样时钟，采样时钟为采样器提供采样时的时钟基准，存储器将转化为数字信号的信号进行储存，进入中央处理器处理后通过显示屏进行显示；

信号经过中央处理器处理后通过天线模块发送出去；

所述前置放大器的具体电路结构包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管；其中，所述第一电容分别连接第四电阻的一端、第七电容的一端、第一三极管的基极；所述第一三极管的集电极连接第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接第六电阻的一端、第二电阻的一端；所述第六电阻的另一端分别连接第五电阻的一端、第五电容的一端、第七电阻的一端；所述第七电阻的另一端连接第二三极管的集电极；所述第二三极管的基极分别连接第三电容的一端、第五电容的另一端，所述第三电容的另一端分别连接第五电阻的另一端、第七电容的一端、第一三极管的发射极；所述第二三极管的发射极分别连接第三三极管的基极、第八电阻的一端，所述第三三极管的集电极连接第四电容的一端；所述第四电容的另一端连接第二电阻的另一端；所述第三三极管的发射极连接第二电容的一端；所述第二电容的另一端分别连接第八电阻的另一端、第四电阻的另一端；所述第六电容的另一端连接第三电阻的一端；所述第三电阻的另一端接地。

2.如权利要求1所述的一种改进前置放大电路的低误差示波器，其特征在于：所述衰减器采用的芯片型号为FAC0603。

3.如权利要求1所述的一种改进前置放大电路的低误差示波器，其特征在于：所述中央处理器的型号为MT6129。

4.如权利要求3所述的一种改进前置放大电路的低误差示波器，其特征在于：所述天线模块中采用的天线为微带贴片天线。

5.如权利要求1所述的一种改进前置放大电路的低误差示波器，其特征在于：还包括键盘，所述键盘与控制器相连。

6.如权利要求1所述的一种改进前置放大电路的低误差示波器，其特征在于：还包括滤波器，所述滤波器设置于衰减器和前置放大器之间，经由衰减器输出的信号经过滤波器的滤波后进入前置放大器进行放大。