CN109001502A - 一种示波器探头阵列远程切换装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种示波器探头阵列远程切换装置及其工作方法。所述示波器探头阵列远程切换装置，包括与微控制器连接的微机电系统切换芯片；所述微控制器与所述微机电系统切换芯片的控制引脚连接；所述微机电系统切换芯片设置有输入引脚和输出引脚；所述微控制器包括微处理器和无线模块。本发明所述示波器探头阵列远程切换装置通过微机电系统切换芯片实现接口切换，避免了携带多个探头引起的体积过大和交叉干扰问题。

Description

一种示波器探头阵列远程切换装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种示波器探头阵列远程切换装置及其工作方法，属于示波器接口控制的技术领域。
背景技术
现有技术中的示波器通常只配有少数探头接口，一个探头接口连接一个探头，在检测多种不同电信号或多个不同部位时需要频繁更换探头。虽然可以通过模拟开关芯片、继电器或机械开关进行接口的切换，但是由于示波器的特殊工作需求，上述切换装置均无法满足示波器的探头接口切换要求；普通模拟开关芯片的带宽、导通电阻和接入损耗较大，会导致示波器的测量误差增大；继电器或机械开关的结构尺寸较大，数量较多时工作难度增加，制作的切换装置不够便携，无法满足灵活控制的要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种示波器探头阵列远程切换装置。
本发明还提供一种上述示波器探头阵列远程切换装置的工作方法。
本发明的技术方案为：
一种示波器探头阵列远程切换装置，包括与微控制器连接的微机电系统切换芯片；所述微控制器与所述微机电系统切换芯片的控制引脚连接；所述微机电系统切换芯片设置有输入引脚和输出引脚；所述微控制器包括微处理器和无线模块。
根据本发明优选的，所述微控制器为ESP8266EX SOC芯片；所述微机电系统切换芯片为ADG788；所述微控制器连接有两个微机电系统切换芯片；所述微控制器的IO13引脚连接SW1按键，实现所述无线模块的配网功能；RX1和Tx1引脚分别连接接收天线和发送天线。CH1和CH2引脚分别接与无源探头的BNC接口连接；连线NO11,NO12,NO21，NO22分别接4个无源探头，分别检测5V、3.3V、2.5V、1.8V四种不同的待测信号源。
ESP8266EX由乐鑫公司开发，提供了一套高度集成的Wi-Fi SoC解决方案，其低功耗、紧凑设计和高稳定性可以满足用户的需求。ESP8266EX拥有完整的且自成体系的Wi-Fi网络功能，既能够独立应用，也可以作为从机搭载于其他主机MCU运行。当ESP8266EX独立应用时，能够直接从外接flash中启动。内置的高速缓冲存储器有利于提高系统性能，并且优化存储系统。此外ESP8266EX只需通过SPI/SDIO接口或I2C/UART口即可作为Wi-Fi适配器，应用到基于任何微控制器的设计中。
ESP8266EX集成了天线开关、射频balun、功耗放大器、低噪放大器、过滤器和电源管理模块。紧凑的设计仅需极少的外部电路并将PCB的尺寸降到最小。
ESP8266EX还集成了增强版的Tensilica’s L106钻石系列32-bit内核处理器，带片上SRAM。ESP8266EX可以通过GPIO外接传感器和其他设备。
ADG788是ADI公司开发的低压、CMOS器件，分别内置四个独立可选的单刀双掷(SPDT)开关的MEMS芯片。其产品特色包括：1)小型4mm x 4mm、20引脚芯片级封装(CSP)；单/双电源供电；ADG788的额定电源电压均为3V±10％和5V±10％(单电源)和±2.5V±10％(双电源)。2)低导通电阻：2.5Ω(典型值)。3)低功耗：小于0.01μW。4)保证先开后合式开关动作。
根据本发明优选的，所述微机电系统切换芯片的输入引脚通过探头常规有线线缆与示波器无源探头连接；微机电系统切换芯片的输出引脚通过探头常规有线线缆与无源探头的BNC接口连接。
一种上述示波器探头阵列远程切换装置的工作方法，包括步骤如下：
1)所述微控制器通过无线模块接收用户的指令；微控制器将接收的信号转换成微机电系统切换芯片可读取的电平信号；无线模块通过无线通信协议802.11a接收来自用户的指令并发送给微控制器。
2)所述微控制器控制微机电系统切换芯片的微机电开关进行通断动作；当接收到用户指令时，所述微控制器发送选通指令至所述微机电系统切换芯片，使芯片内相应的微机电开关导通，形成完整的示波器探头线路。
本发明的有益效果为：
1.本发明所述示波器探头阵列远程切换装置通过微机电系统切换芯片实现接口切换，避免了携带多个探头引起的体积过大和交叉干扰问题；
2.本发明所述示波器探头阵列远程切换装置，满足数据采集的移动需求，提高了数据检测的自动化水平，适合无人管理的仪表检测系统远程测控。
附图说明
图1为本发明所述示波器探头阵列远程切换装置的使用状态图；
图2为本发明所述示波器探头阵列远程切换装置的电路结构示意图；
图3为微机电系统切换芯片的微观电路结构；
图4为ESP8266EX SOC芯片的结构示意图；
其中，1、本发明所述示波器探头阵列远程切换装置；2、无源探头的BNC接口；3、微机电系统切换芯片的输入引脚；4、示波器无源探头。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1
如图1-4所示。
一种示波器探头阵列远程切换装置，包括与微控制器连接的微机电系统切换芯片；所述微控制器与所述微机电系统切换芯片的控制引脚连接；所述微机电系统切换芯片设置有输入引脚和输出引脚；所述微控制器包括微处理器和无线模块。
所述微控制器为ESP8266EX SOC芯片；所述微机电系统切换芯片为ADG788；所述微控制器连接有两个微机电系统切换芯片；所述微控制器的IO13引脚连接SW1按键，实现所述无线模块的配网功能；RX1和Tx1引脚分别连接接收天线和发送天线。如图3所示，CH1和CH2引脚分别接与无源探头的BNC接口连接；连线NO11,NO12,NO21，NO22分别接4个无源探头，分别检测5V、3.3V、2.5V、1.8V四种不同的待测信号源。
ESP8266EX由乐鑫公司开发，提供了一套高度集成的Wi-Fi SoC解决方案，其低功耗、紧凑设计和高稳定性可以满足用户的需求。ESP8266EX拥有完整的且自成体系的Wi-Fi网络功能，既能够独立应用，也可以作为从机搭载于其他主机MCU运行。当ESP8266EX独立应用时，能够直接从外接flash中启动。内置的高速缓冲存储器有利于提高系统性能，并且优化存储系统。此外ESP8266EX只需通过SPI/SDIO接口或I2C/UART口即可作为Wi-Fi适配器，应用到基于任何微控制器的设计中。
ESP8266EX集成了天线开关、射频balun、功耗放大器、低噪放大器、过滤器和电源管理模块。紧凑的设计仅需极少的外部电路并将PCB的尺寸降到最小。
ESP8266EX还集成了增强版的Tensilica’s L106钻石系列32-bit内核处理器，带片上SRAM。ESP8266EX可以通过GPIO外接传感器和其他设备。
ADG788是ADI公司开发的低压、CMOS器件，分别内置四个独立可选的单刀双掷(SPDT)开关的MEMS芯片。其产品特色包括：1)小型4mm x 4mm、20引脚芯片级封装(CSP)；单/双电源供电；ADG788的额定电源电压均为3V±10％和5V±10％(单电源)和±2.5V±10％(双电源)。2)低导通电阻：2.5Ω(典型值)。3)低功耗：小于0.01μW。4)保证先开后合式开关动作。
所述微机电系统切换芯片的输入引脚3通过探头常规有线线缆与示波器无源探头4连接；微机电系统切换芯片的输出引脚通过探头常规有线线缆与无源探头的BNC接口2连接。
经过实验测试，本实施例示波器探头阵列远程切换装置的导通电阻为2.5Ω，工作频率高，功耗低≤0.01μW,插入损耗较低，电气性能优良；电子开关开启时间19ns，关闭时间10ns；同类多路非MEMS模拟开关导通电阻10-20Ω。开关时间10-20ns，功耗500-1000mW，通过对比可知，本实施例示波器探头阵列远程切换装置满足数据采集的移动需求，提高了数据检测的自动化水平，适合无人管理的仪表检测系统远程测控。
实施例2
一种实施例1所述示波器探头阵列远程切换装置的工作方法，包括步骤如下：
1)所述微控制器通过无线模块接收用户的指令；微控制器将接收的信号转换成微机电系统切换芯片可读取的电平信号；无线模块通过无线通信协议802.11a接收来自用户的指令并发送给微控制器。
2)所述微控制器控制微机电系统切换芯片的微机电开关进行通断动作；当接收到用户指令时，所述微控制器发送选通指令至所述微机电系统切换芯片，使芯片内相应的微机电开关导通，形成完整的示波器探头线路。

Claims (4)

1.一种示波器探头阵列远程切换装置，其特征在于，包括与微控制器连接的微机电系统切换芯片；所述微控制器与所述微机电系统切换芯片的控制引脚连接；所述微机电系统切换芯片设置有输入引脚和输出引脚；所述微控制器包括微处理器和无线模块。
2.根据权利要求1所述的示波器探头阵列远程切换装置，其特征在于，所述微控制器为ESP8266EX SOC芯片；所述微机电系统切换芯片为ADG788；所述微控制器连接有两个微机电系统切换芯片；所述微控制器的IO13引脚连接SW1按键，实现所述无线模块的配网功能；RX1和Tx1引脚分别连接接收天线和发送天线；CH1和CH2引脚分别接与无源探头的BNC接口连接；连线NO11,NO12,NO21，NO22分别接4个无源探头，分别检测5V、3.3V、2.5V、1.8V四种不同的待测信号源。
3.根据权利要求1所述的示波器探头阵列远程切换装置，其特征在于，所述微机电系统切换芯片的输入引脚通过探头常规有线线缆与示波器无源探头连接；微机电系统切换芯片的输出引脚通过探头常规有线线缆与无源探头的BNC接口连接。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述示波器探头阵列远程切换装置的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：
1)所述微控制器通过无线模块接收用户的指令；微控制器将接收的信号转换成微机电系统切换芯片可读取的电平信号；
2)所述微控制器控制微机电系统切换芯片的微机电开关进行通断动作；当接收到用户指令时，所述微控制器发送选通指令至所述微机电系统切换芯片，使芯片内相应的微机电开关导通，形成完整的示波器探头线路。
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