一种示波器通道扩展器制造技术

本实用新型专利技术公开一种示波器通道扩展器，包括高速模拟开关、FPGA、N个加法器模块以及N个数模转换器，多通道被测信号输入的第n输入接口连接第n加法器模块的第一输入端，第n加法器模块的输出端连接高速模拟开关的第n输入端，FPGA的数据接口1连接所有数模转换器的输入端，第n数模转换器的输出端连接第n加法器的第二输入端，FPGA的数据接口2连接高速模拟开关的通路选择编码接口输入端，高速模拟开关输出端连接示波器，n=1、…、N，N为正整数。优点：本实用新型专利技术的扩展器，能够实现任何通用示波器均可显示多于二踪的信号，且无需改造内部电路，通用性强，成本低廉，可作为示波器产品的附件进行配置。

An oscilloscope channel expander

【技术实现步骤摘要】
一种示波器通道扩展器
本技术涉及一种示波器通道扩展器，属于电子

技术介绍
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点（这是传统的模拟示波器的工作原理）。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。现有通用示波器仅含两个通道，所谓双踪示波器，无法同时观察三路或更多路的信号。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种示波器通道扩展器及其扩展方法。为解决上述技术问题，本技术提供一种示波器通道扩展器，用于连接多通道被测信号输入和示波器单个通道，其特征在于，包括高速模拟开关、FPGA、N个加法器模块以及N个数模转换器，多通道被测信号输入的第n输入接口连接第n加法器模块的第一输入端，第n加法器模块的输出端连接高速模拟开关的第n输入端，所述FPGA的数据接口1连接所有数模转换器的输入端，所述第n数模转换器的输出端连接第n加法器的第二输入端，FPGA的数据接口2连接高速模拟开关的通路选择编码接口输入端，高速模拟开关输出端连接示波器，FPGA的芯片选择信号引脚CSn连接第n数模转换器的芯片选择信号引脚CS，上述中的n=1、…、N，N为正整数。进一步地，所述加法器模块包括依次串联的电流/电压转换电路、电压线性放大电路以及加法器电路，所述数模转换器输出电流经电流/电压转换电路进行从电流到电压的转换；所述电压线性放大电路用于对转换得到的电压进行线性放大，输出直流偏置电压至加法器电路；所述加法器电路用于对其对应的一路信号施加直流偏置。进一步地，每路信号被施加的直流偏置均不同。进一步地，所述电流/电压转换电路以及电压线性放大电路中采用LM324型运算放大器；所述加法器电路采用LT118A型运算放大器。进一步地，所述FPGA分别通过数据接口1和数据接口2发送第一数字信号和第二数字信号给数模转换器和高速模拟开关，所述FPGA采用EP4CE22F17C7N型芯片。进一步地，所述高速模拟开关采用AD7501型模拟开关。进一步地，所述数模转换器采用DAC0832型数模转换器。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术的扩展器及其扩展方法，能够实现任何通用示波器均可显示多于二踪的信号，且无需改造内部电路，通用性强，成本低廉，可作为示波器产品的附件进行配置。附图说明图1是本技术的原理示意图；图2是本技术的以8通道扩展为例的电气原理简图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。如图1和2所示，一种示波器通道扩展器，用于连接多通道被测信号输入接口和示波器，包括模拟开关、FPGA、N个加法器以及N个数模转换器，多通道被测信号第n输入接口连接第n加法器的第一输入端，第n加法器的输出端连接高速模拟开关的第n输入端，所述FPGA的数据接口1连接所有数模转换器的输入端，所述第n数模转换器的输出端连接第n加法器的第二输入端，FPGA的数据接口2连接高速模拟开关的通路选择编码接口输入端，模拟开关输出端连接示波器，上述中的n=1、…、N，N为正整数。通过运放电路构成的加法器对每路信号施加不同的便于观察的直流偏置，然后分别输送至高速模拟开关的多个输入端，模拟开关在现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)所发出的编码信号控制下对多路信号执行高速切换。对每路信号施加不同的便于观察的直流偏置，其由FPGA所发出的编码信号经数模转换器(DigitaltoAnalogConverter,DAC)转换成模拟信号得到，然后再与某路被测信号相加得到示波器检测信号，相加的操作由运放所构成的加法器完成。施加不同的直流偏置的作用在于，使得各路信号的波形显示于示波器显示屏的不同的纵向位置，并且，从示波器某个通道输入上述的(时分接入的)间断信号与从多个通道(假设存在)输入不间断信号显示的视觉效果基本无差别。本实施例中，所述加法器模块包括依次串联的电流/电压转换电路、电压线性放大电路以及加法器电路，所述数模转换器输出电流经电流/电压转换电路进行从电流到电压的转换；所述电流/电压转换电路用于对数模转换器输出的电流进行从电流到电压的转换；所述电压线性放大电路用于对转换得到的电压进行线性放大，输出直流偏置电压至加法器电路；所述加法器电路用于对其对应的一路信号施加直流偏置。本实施例中，所述电流/电压转换电路以及电压线性放大电路采用LM324型运算放大器；所述加法器电路采用美国凌力尔特公司(LinearTechnologyCorporation)LT118A型运算放大器；所述FPGA采用Altera公司的EP4CE22F17C7N型芯片，采用FPGA是基于其可实现高速时序电路的特点之考虑，也可采用某些速度较高的单片机，性能有所逊色，然而若将成本也考虑其中则性价比可能更高；所述高速模拟开关采用AD7501型模拟开关；所述数模转换器采用DAC0832型数模转换器。所有DAC0832型数模转换器芯片的数字接口D0~D7均与EP4CE22F17C7N型FPGA芯片的数据接口D0~D7相连接，所有DAC0832型数模转换器芯片的写控制信号WR1和WR2均与EP4CE22F17C7N型FPGA芯片的写控制信号WR相连接，所有DAC0832型数模转换器芯片的输入锁存使能信号ILE均与EP4CE22F17C7N型FPGA芯片的锁存使能信号LE相连接，第n个DAC0832型数模转换器芯片的芯片选择信号引脚CS与EP4CE22F17C7N型FPGA芯片的芯片选择信号引脚CSn相连接，n=1…N,若FPGA芯片欲选择第n个DAC0832型芯片进行数据写入，则将CSn置为低电平，其它CSm，m=1…N且m≠n，置为高电平，处于低电平意味着输入接口处于联通状态，而处于高电平意味着输入接口处于高阻状态，即数模转换器芯片与FPGA芯片在电气意义上暂时处于隔离状态。本实施例中，电流/电压转换电路包括LM324型片内第一运算放大器，电压线性放大电路包括LM324型片内第二运算放大器、第一电阻、第二电阻，加法器电路包括LT118A型运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻；其中LM324型片内第一运算放大器的正极连接DAC0832型数模转换器的第二电流输出脚Iout2并接地，LM324型片内第一运算放大器的负极连接DAC0832型数模转换器的第一电流输出脚Iout1，LM324型片内第一运算放大器的输出分别连接DAC0832型数模转换器的Ffb和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种示波器通道扩展器，用于连接多通道被测信号输入和示波器单个通道，其特征在于，包括高速模拟开关、FPGA、N个加法器模块以及N个数模转换器，多通道被测信号输入的第n输入接口连接第n加法器模块的第一输入端，第n加法器模块的输出端连接高速模拟开关的第n输入端，所述FPGA的数据接口1连接所有数模转换器的输入端，所述第n数模转换器的输出端连接第n加法器的第二输入端，FPGA的数据接口2连接高速模拟开关的通路选择编码接口输入端，高速模拟开关输出端连接示波器，FPGA的芯片选择信号引脚CSn连接第n数模转换器的芯片选择信号引脚CS，上述中的n=1、…、N，N为正整数。/n

【技术特征摘要】
1.一种示波器通道扩展器，用于连接多通道被测信号输入和示波器单个通道，其特征在于，包括高速模拟开关、FPGA、N个加法器模块以及N个数模转换器，多通道被测信号输入的第n输入接口连接第n加法器模块的第一输入端，第n加法器模块的输出端连接高速模拟开关的第n输入端，所述FPGA的数据接口1连接所有数模转换器的输入端，所述第n数模转换器的输出端连接第n加法器的第二输入端，FPGA的数据接口2连接高速模拟开关的通路选择编码接口输入端，高速模拟开关输出端连接示波器，FPGA的芯片选择信号引脚CSn连接第n数模转换器的芯片选择信号引脚CS，上述中的n=1、…、N，N为正整数。


2.根据权利要求1所述的示波器通道扩展器，其特征在于，所述加法器模块包括依次串联的电流/电压转换电路、电压线性放大电路以及加法器电路，所述数模转换器输出电流经电流/电压转换电路进行从电流到电压的转换；
所述电压线性放大电路用于对转换得到的电压进行线性放大，输出直...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾斌，朱启文，顾哲语，谭立容，张照锋，高燕，吴珊珊，汤滟，袁迎春，
申请(专利权)人：南京信息职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32