2022年多通道示波器的研制 .pdf

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1、多通道示波器的研制一、 系统原理及设计1.1 基本原理示波器 CRT本身一次只能显示一条扫迹。 然而，在很多示波器应用中， 常常要进行信号的比较，例如，研究输入/ 输出信号间的关系，或者一个系统对信号的延迟等。这就要求示波器实际上能同时显示不只一个信号。为了达到这一目的，可以用两种办法来控制电子束： 1.可以交替地画完一条扫迹， 再画另一条扫迹。 这种方法称为交替模式， 或简称为 ALT模式。 2.可以在两条扫迹之间迅速的进行开关或斩波切换，从而分段的画出两条扫迹。这称为断续模式或CHOP 模式。其结果是在一次扫描的时间里一段接一段的画出两条扫迹。断续模式适合于在低时基速率下显示低频率信号，因

2、为这时斩波器开关能快速进行切换。交替模式适合于需要使用较快时基设置的高频率信号的显示。普通的模拟示波器一般有两路测试通道，为了扩展通道可以使用上述思路在示波器外部制作单元电路， 利用电子开关的转换， 将两路的示波器扩展为四路 （乃至多路）的示波器。图 1 最终效果图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 1.2 设计思路及方法缓冲缓冲缓冲放大及电位偏移放大及电位偏移放大及电位偏移缓冲放大及电位偏移电子开关缓冲时基产生电路

3、一路输入偏移电平产生电路信号输入到示波器一路输出二路输出四路测试信号产生电路二路输入三路输入四路输入图 1-2 设计原理框图如图 1-1 所示，该电路实现的功能将四路输入信号（不同信号）分时显示在两路示波器上。该电路框图如图1-2 所示。主要包括以下的模块：1、 输入缓冲电路，输入缓冲主要为每个输入端提供必要的输入阻抗匹配，采用的电路如图1-3 所示。 利用宽带运算放大器AD812 构成一个射随器，其中 R2 电路理论上不应出现，主要是测试中AD812 温度过高的补救措施。图 1-3 输入缓冲（以第一路为例）2、 放大及电位偏移名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -

4、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 图 1-4 反向放大器及反向加法器图 1-4 主要由反向放大器和反向加法器构成，反向放大器主要对各通道进行放大（衰减） ，现在的放大倍数为-1。反向加法器主要完成每通道电平的偏移设置（现在可以从-5V-+5V ） 。3、 电子开关电路电子开关电路主要由ADG413 电子开关控制， 如图 1-5 所示。电子开关在时钟的作用下（2KHz 或 200Hz） ，交替打开各通道信号到输出，形成4-2 的转变图 1-5 电子开关4、 输出缓冲名师资料总结 -

5、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 图 1-6 输出缓冲开关5、 转换时钟发生电路转换时钟发生电路主要由NE555 电路组成，由其发生2KHz 和 200Hz 的方波信号（占空比不等于50%） ，经 74LS74 分频电路后，成为50%的方波，图 1-7 时钟产生电路6、 电平偏移电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -

6、 - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 图 1-8 电平偏移电路（-5V-+5V ）7、四路测试信号产生电路主要利用 NE555 产生方波，经74LS74 分频整形后，接入反向放大器，控制衰减和放大倍数。图 1-9 测试信号发生电路1.3 使用方法1）样机 1 的链接与测试样机 1 如图 1-9 所示，需要的电路连接包括，信号输入14 分别输入四个不同的信号（频率 0-10Mhz ，最大幅度峰峰值10V） ，输出1-2 分别连接示波器的两个输入。按板上的指示连接电源（ +5V、+12V 、-12V 、GND） 。根据输入信号的频率选择蓝色拨动开关的位置名师资料总结 -

7、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - （测试较高频率时1KHz-10MHz ， 选择开关在ON 位置，用 200Hz 的转换速度， 测量 1KHz以下用 2KHz 的速度，选择开关在OFF 位置）。连接完成后，打开电源，用示波器观测思路波形，注意要选择正确的触发方式（如用AUTO ，CH1/LFR ） ，并调试到波形稳定。图 1-9 样机 1 输入 1 输入 4 输出 1 输出 2 偏 移 调整 1 偏 移 调整 4 样机 1 测 试

8、 信号连接名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 图 1-10 样机 2 图 1-11 测试信号产生名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 二、 使用方法及测试使用仪器：1、 直流电源+5V、+15V 、-15V、GND 2、 模拟示波器使用方法：1、 利用排线将信号产生模块和样机连接（PIN1-PIN1 ）2、 连接样机的电源+5V、 +15V、-15V 、GND 3、 连接示波器的两个测试端到样机的两个输出端。4、 打开电源，调整示波器的触发方式，显示四路信号。5、 调整样机中1-4 个电平调整电位器，可调整示波器上四路信号的显示位置。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -