YB4365／YB4345數(shù)字光標(biāo)直讀示波器的設(shè)計與實現(xiàn)
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4 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，即包括Y垂直放大系統(tǒng)，X水平觸發(fā)掃描系統(tǒng)，Z軸加亮系統(tǒng)，高低電壓電源系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)等。
4．1 Y垂直放大系統(tǒng)
Y垂直放大系統(tǒng)由垂直輸入衰減電路、前置放大器、通道選擇電路、垂直主放大器等組成。
?。?）輸入衰減電路采用了新型的繼電器衰減開關(guān)電路，取代了傳統(tǒng)的機(jī)械衰減開關(guān)電路。即由數(shù)字脈沖編碼開關(guān)、繼電器等元器件組成，該電路由單片機(jī)控制轉(zhuǎn)換。量程范圍為1mV／div～5V／div。由于該電路分布參數(shù)變化很小，使得被測信號的暫態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性都非常理想。數(shù)字脈沖編碼開關(guān)使用壽命是普通機(jī)械開關(guān)的五倍以上，且操作輕巧。
（2）前置放大器采用了高低頻交疊放大電路，該電路將被測信號的高低頻分量分別放大后再疊加，10kHz以下的低頻信號由LF運(yùn)算放大器放大輸出，10kHz以上的信號由高fT的貼片晶體管組成的HF放大器放大輸出。該電路可大大降低溫度引起的直流電平漂移。
（3）通道選擇電路采用二級管門控電路，控制通道輸入信號的顯示，通道的選擇由儀器面板上垂直工作方式開關(guān)控制。
?。?）垂直主放大器主要供給示波管偏轉(zhuǎn)所需要的電壓，該放大器基本電路形式是共射共基放大和串并聯(lián)負(fù)反饋放大，該機(jī)最高靈敏度為1mV／div，帶寬為 100MHz。而放大電路僅采用三級放大，這種情況過去很少用，由于采用貼片元器件才能做到，且放大器的單管fT都高達(dá)3kMHz以上，這樣，通過提高元器件的高頻特性來減少放大的級數(shù)，從而達(dá)到簡化放大電路的目的。本文引用地址：http://2s4d.com/article/166761.htm
4．2 X水平觸發(fā)掃描系統(tǒng)
X水平觸發(fā)掃描系統(tǒng)主要有觸發(fā)電路、掃描電路和水平放大器組成。
（1）觸發(fā)電路是將被測信號的同步信號放大整形，處理成TTL門信號，控制A、B掃描閘門。
（2）掃描電路由數(shù)字脈沖編碼開關(guān)、門控電路、掃描閘門電路、充電電阻、充電電容等組成。掃描選擇開關(guān)將控制信號送到單片機(jī)控制輸入接口電路，由單片機(jī)控制門控電路，選通相應(yīng)的量程設(shè)置，產(chǎn)生一個與時間成線性關(guān)系的掃描電壓，送給水平放大器。A掃描電路在水平方式開關(guān)控制下，產(chǎn)生相關(guān)信號去啟動B掃描閘門，B掃描電路受B掃描閘門控制，產(chǎn)生延掃描電壓送水平放大器。A、B掃描控制電路根據(jù)水平方式控制開關(guān)狀態(tài)，選通A和B掃描信號，或按時序交替選通。
（3）水平放大器就是將A、B掃描電壓及字符信號無失真地饋給CRT的水平偏轉(zhuǎn)板。
4．3 Z軸加亮系統(tǒng)
Z軸加亮放大器是對信號亮度和字符亮度幅度放大，可通過亮度電位器控制信號和字符輝度變化。
4．4 高、低電壓電源系統(tǒng)
低壓電源有＋110V、＋55V、＋12V、＋5V、－12V共5檔。由于整機(jī)采用了低功耗設(shè)計和開關(guān)電源，整機(jī)功耗約40W，從而降低了整機(jī)的溫升，提高了可靠性。高壓電路是由直流變換電路產(chǎn)生約1．5kV的高壓，供示波管電路工作。
4．5 單片機(jī)控制系統(tǒng)
本系統(tǒng)采用的單片機(jī)是臺灣華邦公司生產(chǎn)的W78E58八位可電擦除芯片。片內(nèi)含有32kBFLASHEEPROM。免去擴(kuò)展外部存儲器的麻煩，使得單片機(jī)控制系統(tǒng)更加簡單。W78E58工作主頻設(shè)定為12MHz，P0口與P1口為系統(tǒng)的地址總線和數(shù)據(jù)總線，P3口為普通輸出口，輸出衰減電路量程和掃描速度等控制信號。片外數(shù)據(jù)存儲器采用了美國Dallas公司生產(chǎn)的DS12C887芯片。該芯片內(nèi)含鋰電池、128BRAM，其中48個單元隨時采集現(xiàn)場信息。上電時自動調(diào)出，掉電時自動保護(hù)，保證了儀器斷電后現(xiàn)場數(shù)據(jù)不丟失。該系統(tǒng)采用了三路八位梯形網(wǎng)絡(luò)D／A轉(zhuǎn)換器，D／A轉(zhuǎn)換器將緩沖存儲器里的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成脈沖序列。單片機(jī)W78E58通過采樣保持電路，把控制面板上所設(shè)定的狀態(tài)量（垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)、掃描偏轉(zhuǎn)系數(shù)、光標(biāo)卡尺、校正狀態(tài)等）讀入。一方面通過P3口輸出調(diào)整結(jié)果，經(jīng)移位寄存器轉(zhuǎn)換去調(diào)整垂直系統(tǒng)的衰減電路的控制器（繼電器）和掃描電路的控制器（模擬開關(guān)），使之和面板設(shè)定狀態(tài)一致。另一方面通過讀入采樣結(jié)果調(diào)用顯示程序模塊，從存貯器字庫中取出相應(yīng)代碼送入暫存器，當(dāng)顯示開關(guān)置于導(dǎo)通時，輸出接口將程序運(yùn)算結(jié)果、狀態(tài)設(shè)置字符送入D／A變換器經(jīng)字符放大器分別饋入Y后置放大器、X水平放大器、Z軸加亮放大器。此時所需字符即可穩(wěn)定顯示在屏幕上。
系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用了模塊化結(jié)構(gòu)，各模塊都有相應(yīng)的子程序完成。本系統(tǒng)軟件分主程序、電壓測量子程序、時間測量子程序、頻率測量直讀子程序、儀器狀態(tài)設(shè)置子程序、故障檢測子程序等模塊。程序設(shè)計略。
5 結(jié)束語
YB4365／4345數(shù)字光標(biāo)直讀示波器研制成功后，經(jīng)測試認(rèn)為該機(jī)性能穩(wěn)定可靠、指標(biāo)精度高、操作簡便、性價比高，滿足了用戶對該測量儀器的需求。該機(jī)已通過CE認(rèn)證，并打入國際市場，具有較強(qiáng)的競爭力。
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