CN207232230U - 一种具有多量程切换的示波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种具有多量程切换的示波器，依次包括：阻抗选择电路、衰减电路、固定衰减网络、粗调增益调节电路、细调放大器；阻抗选择电路，包括50欧、1M欧两种阻抗输入；衰减电路，包括第一10倍衰减选择电路、第二10倍衰减选择电路、直通电路；固定衰减网络提供一个固定的衰减；粗调增益调节电路用于设置粗调量程的增益；细调放大器用于调节细调量程的放大倍数，经过细调放大器进行微调之后的信号送入ADC，进行后续处理。本实用新型的示波器的垂直量程可进行细调设置，大大提高了波形细节的观测能力。

Description

一种具有多量程切换的示波器

技术领域

本实用新型涉及示波器领域，特别涉及一种具有多量程切换的示波器。

背景技术

示波器的垂直量程通常是根据1、2、5步进，在50欧姆输入阻抗时，示波器最大垂直量程可到1V，若示波器的最小量程为1mV，则对应的全部垂直量程为：1mV、2mV、5mV、10mV、20mV、50mV、100mV、200mV、500mV、1V。

图1示出了现有的示波器原理框图，如图1所示，外部输入的待测信号经过通道调理电路，送入ADC(模数转换电路)的信号输入端，ADC对输入的信号进行采样，采集模块读取并保存ADC的采样数据，CPU模块从采集模块获得 ADC的采样数据，送屏幕进行显示。

现有的通道调理电路由阻抗选择电路、衰减放大电路等组成。阻抗选择包括有50欧、1M欧的输入阻抗选择。衰减放大电路主要根据当前的量程来确定对应的增益。以ADC满幅电压500mV为例，若当前量程为10mV，垂直对应8 格，则当前的满量程对应电压幅度为80mV，则通道调理电路需要进行放大处理，放大倍数为500/80＝6.25。这时一个幅度为80mV的信号，经过通道调理电路的放大处理后，送入ADC的就是一个幅度为500mV的信号，对应了ADC的满幅电压，最终显示在屏幕上的就是一个8格幅度的波形，

在使用示波器进行信号测量时，可根据信号的幅度设置合适的量程，通道调理电路根据不同的量程，进行相应的放大或衰减处理。一般来说，示波器的垂直方向分为8格显示，以幅度为300mV的信号为例，可以使用50mV的量程显示对应6格幅度的波形，也可以使用100mV的量程显示对应3格幅度的波形。显示在屏幕上的波形垂直方向拉开越大，则越能观测信号的细节，因此尽量使波形显示占据屏幕更多的尺寸。

由于实际观测的信号幅度是任意的，因此存在这样一种情况，测试信号的幅度在使用小量程的时候超出一屏的幅度范围，在使用大量程的时候占据较小的屏幕范围。如对于1个200mV幅度的信号，使用20mV量程的时候，超出了一屏的幅度范围(20mV量程对应一屏显示的幅度范围为160mV)，若使用50mV 量程，则波形占据了4格的屏幕幅度范围，只占用了屏幕一半的显示空间，不利于信号细节的观测。

因此，对于上述问题，如何提供一种具有多量程切换的示波器，尽量使波形显示占据屏幕更多的尺寸，是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述现有技术中的不足，本实用新型提出了一种具有多量程切换的示波器。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种具有多量程切换的示波器，依次包括：阻抗选择电路、衰减电路、固定衰减网络、粗调增益调节电路、细调放大器；

阻抗选择电路，包括50欧、1M欧两种阻抗输入；

衰减电路，包括第一10倍衰减选择电路、第二10倍衰减选择电路、直通电路，衰减电路在第一10倍衰减选择电路、第二10倍衰减选择电路和直通电路之间切换；

固定衰减网络提供一个固定的衰减；

粗调增益调节电路用于设置粗调量程的增益；

细调放大器用于调节细调量程的放大倍数，经过细调放大器进行微调之后的信号送入ADC，进行后续处理。

可选地，所述粗调增益调节电路选用LMH6518芯片。

可选地，所述细调放大器选用LMH6881芯片。

可选地，所述衰减电路通过电子开关实现第一10倍衰减选择电路、第二10倍衰减选择电路、以及直通电路之间的逻辑切换与组合。

本实用新型的有益效果是：

(1)示波器的垂直量程可进行细调设置；

(2)大大提高了波形细节的观测能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的示波器的控制框图；

图2为本实用新型一种具有多量程切换的示波器的控制框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对上述测试信号的幅度在使用小量程的时候超出一屏的幅度范围，在使用大量程的时候占据较小的屏幕范围的情况，本发明提出了一种具有多量程切换的示波器，该示波器的垂直量程可进行细调设置，当细调设置关闭时，示波器仍按通常的1、2、5步进，当细调设置打开时，则将量程刻度进行细分，如 10mV和100mV之间，以10mV为步进增加量程，100mV到1V之间，以100mV 或50mV为步进增加量程。细调量程通过在通道调理电路中增加小增益步长放大器来实现。

下面结合说明书附图对本实用新型具有多量程切换的示波器进行详细说明。

为实现细调功能，本实用新型的具有多量程切换的示波器在通道调理电路中增加了一级小增益步长放大器，即细调放大器，在原固定增益的基础上，实现对各细调量程的增益调节，原理设计如图2所示：具有多量程切换的示波器依次包括：阻抗选择电路、衰减电路、固定衰减网络、粗调增益调节电路、细调放大器。

阻抗选择电路用于设置通道的输入阻抗，可选择50欧、1M欧两种阻抗输入方式。

衰减电路包括第一10倍衰减选择电路1、第二10倍衰减选择电路2和直通电路，用于在通道设置不同量程时的衰减选择，对于2V/格及以上的量程，需进行两级衰减，对于200mV/格～1V/格及以上的量程，仅使用一级衰减，对于100mV/ 格及以下的量程，则不使用衰减。通过电子开关可以实现第一10倍衰减选择电路1、第二10倍衰减选择电路2、以及直通电路之间的逻辑切换与组合，进而实现一级衰减、二级衰减、不使用衰减的选择。图2中第一10倍衰减选择电路1、第二10倍衰减选择电路2的连接关系仅为示意性的，示出的是二级衰减的选择。

固定衰减网络提供一个固定的衰减。

粗调增益调节电路用于设置粗调量程(即按1、2、5步进的量程)的增益，不同的粗调量程均有对应的增益倍数。

细调放大器用于调节细调量程的放大倍数，在粗调增益的基础上，进行增益的微调，满足细调量程的增益要求。

例如，粗调增益调节电路选用LMH6518芯片，细调放大器选用LMH6881 芯片。

本实用新型并不涉及对现有的已知程序的改进，粗调增益调节电路和细调放大器均采用现有的已知芯片，根据厂家的技术手册对芯片进行设置，并不涉及对现有程序的改进。

经过细调放大器进行微调之后的信号送入ADC，进行数据采集显示等后续处理，完成示波器的各功能。

下面以10mV/格的量程为例，逐步分解说明通道各部分的设置状态。

1.ADC的满幅电压为500mV，量程为10mV/格时，垂直8格对应的满量程电压幅度为80mV，则通道调理电路总体是需要进行放大处理，总的放大倍数为 500/80＝6.25，对应15.92dB。

2.粗调增益调节选用LMH6518，此芯片内部包括一个固定增益部分为 8.86dB，两个增益设置部分，一个为10dB/30dB增益选择，另一个为步进2dB 的衰减设置，衰减调节范围为0dB～-20dB。10mV/格做为基准档时，LMH6518 的两个增益设置分别为10dB、0dB，即LMH6518的总增益为18.86dB。

3.细调放大器选用LMH6881，此芯片的增益设置范围为6dB～26dB，步进为0.25dB。现选用9dB做为粗调量程的设置值。

4.按照10mV/格的设计要求，通道的总增益为15.92dB，因此固定衰减网络的衰减倍数为18.86+9-15.92＝11.94dB。

5.选择两级10倍衰减均为直通状态，即可满足10mV/格对应的通道要求。

下面以细调量程30mV/格为例，逐步分解说明通道各部分的设置状态。

1.ADC的满幅电压为500mV，量程为30mV/格时，垂直8格对应的满量程电压幅度为240mV，则通道调理电路总体是需要进行放大处理，总的放大倍数为500/240＝2.08，对应6.38dB。

2.粗调增益LMH6518的两个增益设置分别为10dB、-10dB，即LMH6518 的总增益为8.86dB。

3.细调放大器LMH6881的增益设置为6.38-8.86+11.94＝9.46dB。

4.选择两级10倍衰减均为直通状态，即可满足30mV/格对应的通道要求。

当量程为200mV/格～1V/格时，因打开了第一10倍衰减选择1，因此200mV/ 格的LMH6518的增益设置数值与20mV/格是一致的，1V/格的增益设置数值与 100mV/格是一致的。

当量程为2V/格～10V/格时，同时打开第一10倍衰减选择电路1、第二10倍衰减选择电路2，因此2V/格的增益设置数值与20mV/格是一致的，10V/格的增益设置数值与100mV/格的增益设置数值是一致的。

通过上述两个示例可知，对于1个200mV幅度的信号，本实用新型的示波器可以使用30mV的量程，波形可以占据近7格的屏幕幅度范围，能够大大提高了波形细节的观测能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有多量程切换的示波器，其特征在于，依次包括：阻抗选择电路、衰减电路、固定衰减网络、粗调增益调节电路、细调放大器；

阻抗选择电路，包括50欧、1M欧两种阻抗输入；

衰减电路，包括第一10倍衰减选择电路、第二10倍衰减选择电路、直通电路，衰减电路在第一10倍衰减选择电路、第二10倍衰减选择电路和直通电路之间切换；

固定衰减网络提供一个固定的衰减；

粗调增益调节电路用于设置粗调量程的增益；

细调放大器用于调节细调量程的放大倍数，经过细调放大器进行微调之后的信号送入ADC，进行后续处理。

2.如权利要求1所述的一种具有多量程切换的示波器，其特征在于，所述粗调增益调节电路选用LMH6518芯片。

3.如权利要求1所述的一种具有多量程切换的示波器，其特征在于，所述细调放大器选用LMH6881芯片。

4.如权利要求1所述的一种具有多量程切换的示波器，其特征在于，所述衰减电路通过电子开关实现第一10倍衰减选择电路、第二10倍衰减选择电路、以及直通电路之间的逻辑切换与组合。