CN104635009A - 一种基于高功率放大电路的示波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高功率放大电路的示波器,包括衰减器、电压跟随器、放大器、AD采样电路、控制器、触发电路、时钟模块、数据缓存器、显示器；其中衰减器、电压跟随器、放大器、AD采样电路、数据缓存器、显示器依次相连，AD采样电路还分别与时钟模块、触发电路相连；所述触发器分别与数据缓存器、控制器相连；本发明在信号接收前端加入衰减器和放大器，对进入的信号进行前端处理，减少干扰信号的进入，保持信号的信噪比，提高信号的精确度，同时显示器带有触摸功能更加方便使用时的操作，提高操作效率，内部设置更加人性化，设计新颖，值得推广。

Description

一种基于高功率放大电路的示波器

技术领域

本发明公开了一种基于高功率放大电路的示波器，属于信号处理设备技术领域。

背景技术

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点，这是传统的模拟示波器的工作原理。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

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201210577495.5，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，但是该专利只是叙述了实现示波器现有功能的手段，并没有提出改进的方式。

专利号为201210509747.0，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，该专利也只是提出了从外壳解决的问题，没有给出如何从内部解决问题的方式，解决效果不明显。

同时，现有技术中在放大器电路的具体结构上还有需要进一步改进的地方，以实现降低电路功耗，提高放大功率的作用。

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，提供一种基于高功率放大电路的示波器，在信号接收前端加入衰减器和放大器，对进入的信号进行前端处理，减少干扰信号的进入。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于高功率放大电路的示波器，包括衰减器、电压跟随器、放大器、AD采样电路、控制器、触发电路、时钟模块、数据缓存器、显示器；

其中衰减器、电压跟随器、放大器、AD采样电路、数据缓存器、显示器依次相连，AD采样电路还分别与时钟模块、触发电路相连；所述触发电路分别与数据缓存器、控制器相连；

输入信号进入衰减器，经由衰减器对信号的幅度和增益进行衰减，衰减之后的信号进入电压跟随器后进入放大器进行信号增益放大，经过放大后的信号进入AD采样电路，AD采样电路对信号进行采样，进行采样后的信号存入数据缓存器，并通过显示器进行显示；

所述时钟模块为AD采样电路提供采样时钟，控制器控制触发电路启动AD采样电路和数据缓存器；

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。

所述放大器的具体电路结构包括第一至第八电容、第一至第九电阻、第一至第三三极管，其中，放大器具体电路的输入端经过第一电容分别与第一三极管的基极、第二电阻的一端相连接，第二电阻的另一端分别和第三电阻的一端、第四电容的一端、第五电阻的一端、第七电阻的一端、第九电阻的一端相连接，第一三极管的发射极经过第二电容分别和第八电阻的一端、第四电阻的一端相连接，第四电阻的另一端和第四电容的另一端相连接，第一三极管的基极分别和第三电阻的另一端、第五电容的一端相连接，第五电容的另一端和第二三极管的基极相连接，第二三极管的集电极和第五电阻的另一端相连接，第八电阻的另一端经过第六电容分别和第一电阻的一端、第六电阻的一端相连接，第六电阻的另一端依次经过第三电容和第八电容后与第三三极管的发射极相连接，第一电阻的另一端分别和第二三极管的发射极、第七电容的一端相连接，第七电容的另一端分别和第七电阻的另一端、第三三极管的基极相连接，第三三极管的集电极和第九电阻的另一端相连接。

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HMC274。

作为本发明的进一步优化方案，所述电压跟随器的芯片型号为LM358。

作为本发明的进一步优化方案，所述控制器采用单片机，所述单片机的型号为STC90C51。

作为本发明的进一步优化方案，所述时钟模块采用的芯片为DS1302。

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，所述滤波器设置于电压跟随器和放大器之间，经由电压跟随器输出的信号经过滤波器的滤波后进入放大器进行放大。

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：本发明在信号接收前端加入衰减器和放大器，对进入的信号进行前端处理，减少干扰信号的进入，保持信号的信噪比，提高信号的精确度，同时显示器带有触摸功能更加方便使用时的操作，提高操作效率，内部设置更加人性化，设计新颖，值得推广。同时，本发明提高了放大器的输出功率，降低了电路的具体功耗。

附图说明

图1是本发明的电路模块连接示意图。

图2 是本发明的放大器电路示意图，

其中：R1至R9分别为第一至第九电阻，C1至C8分别为第一至第八电容,D1至D3分别为第一至第三三极管。

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，一种基于高功率放大电路的示波器，包括衰减器、电压跟随器、放大器、AD采样电路、控制器、触发电路、时钟模块、数据缓存器、显示器；

其中衰减器、电压跟随器、放大器、AD采样电路、数据缓存器、显示器依次相连，AD采样电路还分别与时钟模块、触发电路相连；所述触发器分别与数据缓存器、控制器相连；

输入信号进入衰减器，经由衰减器对信号的幅度和增益进行衰减，衰减之后的信号进入电压跟随器后进入放大器进行信号增益放大，经过放大后的信号进入AD采样电路，AD采样电路对信号进行采样，进行采样后的信号存入数据缓存器，并通过显示器进行显示；

所述时钟模块为AD采样电路提供采样时钟，控制器控制触发电路启动AD采样电路和数据缓存器；

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。

所述电压跟随器和放大器之间还可设置滤波器，对信号进行滤波，滤除杂波的干扰，同时放大器之后也可同时或单独设置滤波器，放大后的信号中混入杂波信号，滤波器的滤波范围要设置的比较精确。

本发明的放大器电路示意图如图2所示，所述放大器的具体电路结构包括第一至第八电容、第一至第九电阻、第一至第三三极管，其中，放大器具体电路的输入端经过第一电容分别与第一三极管的基极、第二电阻的一端相连接，第二电阻的另一端分别和第三电阻的一端、第四电容的一端、第五电阻的一端、第七电阻的一端、第九电阻的一端相连接，第一三极管的发射极经过第二电容分别和第八电阻的一端、第四电阻的一端相连接，第四电阻的另一端和第四电容的另一端相连接，第一三极管的基极分别和第三电阻的另一端、第五电容的一端相连接，第五电容的另一端和第二三极管的基极相连接，第二三极管的集电极和第五电阻的另一端相连接，第八电阻的另一端经过第六电容分别和第一电阻的一端、第六电阻的一端相连接，第六电阻的另一端依次经过第三电容和第八电容后与第三三极管的发射极相连接，第一电阻的另一端分别和第二三极管的发射极、第七电容的一端相连接，第七电容的另一端分别和第七电阻的另一端、第三三极管的基极相连接，第三三极管的集电极和第九电阻的另一端相连接。

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HMC274，也可采用电阻搭设的衰减器，具体采用哪种方式可根据电路板的大小或者实现精度的要求来进行选择。

作为本发明的进一步优化方案，所述电压跟随器的芯片型号为LM358，电压跟随器，顾名思义，是实现输出电压跟随输入电压的变化的一类电子元件。也就是说，电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低，提高后端的负载能力，提高电路的运载能力。

作为本发明的进一步优化方案，所述控制器采用单片机，所述单片机的型号为STC90C51。

作为本发明的进一步优化方案，所述时钟模块采用的芯片为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 (7)

1.一种基于高功率放大电路的示波器，其特征在于：包括衰减器、电压跟随器、放大器、AD采样电路、控制器、触发电路、时钟模块、数据缓存器、显示器；

其中衰减器、电压跟随器、放大器、AD采样电路、数据缓存器、显示器依次相连，AD采样电路还分别与时钟模块、触发电路相连；所述触发电路分别与数据缓存器、控制器相连；

输入信号进入衰减器，经由衰减器对信号的幅度和增益进行衰减，衰减之后的信号进入电压跟随器后进入放大器进行信号增益放大，经过放大后的信号进入AD采样电路，AD采样电路对信号进行采样，进行采样后的信号存入数据缓存器，并通过显示器进行显示；

所述时钟模块为AD采样电路提供采样时钟，控制器控制触发电路启动AD采样电路和数据缓存器；

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；

所述放大器的具体电路结构包括第一至第八电容、第一至第九电阻、第一至第三三极管，其中，放大器具体电路的输入端经过第一电容分别与第一三极管的基极、第二电阻的一端相连接，第二电阻的另一端分别和第三电阻的一端、第四电容的一端、第五电阻的一端、第七电阻的一端、第九电阻的一端相连接，第一三极管的发射极经过第二电容分别和第八电阻的一端、第四电阻的一端相连接，第四电阻的另一端和第四电容的另一端相连接，第一三极管的基极分别和第三电阻的另一端、第五电容的一端相连接，第五电容的另一端和第二三极管的基极相连接，第二三极管的集电极和第五电阻的另一端相连接，第八电阻的另一端经过第六电容分别和第一电阻的一端、第六电阻的一端相连接，第六电阻的另一端依次经过第三电容和第八电容后与第三三极管的发射极相连接，第一电阻的另一端分别和第二三极管的发射极、第七电容的一端相连接，第七电容的另一端分别和第七电阻的另一端、第三三极管的基极相连接，第三三极管的集电极和第九电阻的另一端相连接。

2.如权利要求1所述的一种基于高功率放大电路的示波器，其特征在于：所述衰减器采用的芯片型号为HMC274。

3.如权利要求1所述的一种基于高功率放大电路的示波器，其特征在于：所述电压跟随器的芯片型号为LM358。

4.如权利要求3所述的一种基于高功率放大电路的示波器，其特征在于：所述控制器采用单片机，所述单片机的型号为STC90C51。

5.如权利要求1所述的一种基于高功率放大电路的示波器，其特征在于：所述时钟模块采用的芯片为DS1302。

6.如权利要求1所述的一种基于高功率放大电路的示波器，其特征在于：还包括键盘，所述键盘与控制器相连。

7.如权利要求1所述的一种基于高功率放大电路的示波器，其特征在于：还包括滤波器，所述滤波器设置于电压跟随器和放大器之间，经由电压跟随器输出的信号经过滤波器的滤波后进入放大器进行放大。