CN2187796Y

CN2187796Y - 数字示波频谱分析仪

Info

Publication number: CN2187796Y
Application number: CN 94203888
Authority: CN
Inventors: 阮志武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 1995-01-18
Anticipated expiration: 2004-02-22

Abstract

一种数字示波频谱分析仪，属于电测量仪器；由单片机板、显示板、显示器、调制器、电源、控制面板及放大器组成；控制面板有一条输入线提供放大器信号，分别有三条及二条电源控制线输出到放大器内进行波形的位移和幅度控制，采用了8098芯片的单片机进行快速付里叶变换(FFT)计算，以实现频谱分析及多种控制。部件配置简单，解决了结构小型化，提高了信号实时在线分析能力；本分析仪重量轻、成本低、便于改装以适应不同领域的需要，便于推广。

Description

本实用新型涉及一种对直流到约10KH_m的信号进行数字采样示波及快速付里叶变换（FFT）频谱分折的电测量仪器——数字示波频谱分折仪。

目前信号分折与处理技术已日益发展，各种信号分折与处理机相继问世，如美国的HP5451C体积762×533×1631立方毫米，重量197.5公斤，日本的7T08s体积550×430×330立方毫米，重量40公斤，它们本身就是一个包括通用计算机在内的由多机组成的庞大系统，结构上多为立柜式，小型机如日本的CF300亦有12.5公斤重，较笨重，且都价格昂贵，故无法在现场使用与推广，因已作成固定的系统，其使用灵活性受到限制。

本实用新型的目的在于避免上述现有技术的不足之处，而提供了一种输入信号从控制面板输入，经放大器调整位移和幅度，单片机采用8098芯片进行程序控制，在显示器上显示波形及频谱图形的数字示波频谱分折仪。

本数字示波频谱分折仪，由单片机板、显示板、显示器、调制器、电源、控制面板及放大器组成；运用单片机8098片本身具有的10位A／D变换功能，进行数据采集，每次采集256点，直接显示得到示波图形，再由8098片进行FFT幅度及相位计算，经显示得到频谱的幅度及相位图形，为显示不同频率波形，可选择不同的采样时间，为了便于分析加有单次显示，这些功能都可用控制面板上设置的旋扭及按键开关来实现；被测信号由输入口输入控制面板，控制面板分别有一个输出端到放大器输入，三个输出端到放大器位移输入，二个输出端到放大器幅度输入，控制面板还分别有三个采样时间控制输出端，二个快速付里叶变换（FFT）频谱幅度FFT（A）及相位FFT（φ）的输出端，一个单次及另一个触发控制端到单片机板输入，单片机板与显示板各有28个端口，由一根28线扁线连接线连接，进行信息交换，显示板有一端口输出到显示器，以实现图象显示，若改接调制器，则调制器有视频端口，可供外接电视显示器显示，及有射频端口，可供外接电视接收机显示，电源用来供给各部件所需的电压及电流。单片机程序包括有示波显示程序、FFT频谱幅度及相位计算程序、示波采样、单次、FFT（A）、FFT（φ）触发控制程序。

优点效果及用途

1.本数字示波频谱分析仪体积小、重量轻，带5.5寸显示器的整机体积为290×250×110立方毫米，重量不到4公斤，所以携带方便适于现场使用。

2.采用了廉价的单片机及电视显示板，使成本下降，便于推广。

3.能作数字示波器或作数字频谱仪用，联合使用则更便于分析对比，频谱可显示幅度及相位。

4.在现有基础上只需适当改变单片机程序，即可适应不同领域，如医学、机械、地质各部门。

以下结合（附图）实施例作进一步详细描述：

图1本分析仪的原理方框图

图2本分析仪的单片机板布置图

图3本分析仪的放大器电路图

图4本分析仪的控制面板布置图

本实施例中显示器、电源、为外购件，显示板、调制器为标准电路，故不再详细说明。

图5本分析仪的控制面板与放大器接线图。

见图1.输入信号由控制面板（6）输入，将此信号经输入插座后直接输出到放大器（7），并有一个位移及一个幅度调整电位器，各有三条及二条线连接到放大器。控制面板与单片机板（1），由两组各3个相互连动的按键开关分别控制采样时间，20MS、2MS、1MS的选择及单次，FFT（A）、FFT（φ）的选择，放大器信号输入到单片机板，再通过28根线（扁线）输入到显示板（2），其视频信号输入到机内显示器（3），也可输入到调制器（4），电源（5）用来供给各部件的电压及电流。

图2.单片机板中应用了8098单片机（14），并编制了有关程序，均固化在27128程序存贮器EPROM（8）芯片中；单片机与程序存贮器连接执行所固化的程序，后者与6264随机存贮器（9）连接，进行数据交换，将随机存贮器与显示转接座（10）相应管脚连接，控制转接座（11）与单片机连接，将接收的控制信号送到单片机；12M石英谐振器（12）与单片机连接产生时钟信号；二个74LS373锁存器（15）（16）与单片机及程序存贮器连接，作数据交换的接口；74LS06驱动器（13）与单片机连接产生复位驱动信号；74LS138译码器（17）与单片机及程序存贮器连接，进行译码控制。

图3.图4.放大器由MA741放大器集成电路D1、保护2极管D2、D3、电阻R₁到R₅及电容C组成。输入到放大器需有3种电源电压＋5V、＋12V及－12V，分别由端口①②③输入，6个输入端口分别为1个信号输入口⑩3个位移输入口⑦⑧⑨，R₁与端口⑨连接、2个幅度控制输入口⑤⑥，R₃与端口⑥连接、一个输出口④至单片机板，再者由面板（18）、显示屏（19）、位移电位器（20）、幅度电位器（21）、触发电位器（22）、采样速度选择开关（23）、单次及频谱幅度相位选择开关（24）、输入插座（25）、电源指示灯（26）及电源开关（27）组合为控制面板；采样速度选择开关和单次及频谱幅度、相位选择开关为3位联动的按键开关，控制面板上位移、幅度、触发旋扭可调节示波图形，通过按键开关实现采样时间及单次、FFT（A）、FFT（φ）选择。

图5.放大器端口⑤⑥与控制面板幅度调整电位器的端口

连接，端口⑦⑧⑨与控制面板位移调整电位器的端口

连接，放大器端口⑩与控制面板输入端口

连接。

放大器（7）的放大倍数可根据需要选择，本实施例的放大倍数变化范围为1到10倍；石英谐振器（12）的振荡频率为12MH₂，这是单片机（14）8098片工作的最高时钟频率。

本实用新型全部部件安装在一个长290毫米宽250毫米高110毫米的机箱内，箱外有活动把手，可供携带。

Claims

1、数字示波频谱分折仪属于电测量仪器；由单片机板、显示板、显示器、调制器、电源、控制面板及放大器组成；对直流到10KH_x带宽内的信号作示波(时域)分折及频谱(频域)分折；其特征在于：被测信号由输入口输入控制面板，控制面板分别有一个输出端到放大器输入，三个输出端到放大器位移输入，二个输出端到放大器幅度输入，控制面板还分别有三个采样时间控制输出端，二个快速付里叶变换(FFT)频谱幅度FFT(A)及相位FFT(Φ)的输出端，一个单次及另一个触发控制端到单片机板输入，单片机板与显示板各有28个端口，由一根28线扁线连接线连接，进行信息交换，显示板有一端口输出到显示器，以实现图象显示，若改接调制器，则调制器有视频端口，可供外接电视显示器显示，及有射频端口，可供外接电视接收机显示，电源用来供给各部件所需的电压及电流。

2、根据权利要求1所述的数字示波频谱分折议；其特征在于：采用了8098单片机，单片机和程序存储器连接，后者与6264随机存储器（9）连接。