【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子测量，具体地说是一种便携式示波器。
技术介绍
1、示波器是电子测量领域的一种常用测试仪表，它可以把电信号转化成为直观的波形信号，便于观察、测量、分析各种物理现象并利用图形方式显示其与时间之间的关系。
2、目前便携式示波器市场上的高端示波器设备，只有少数国外企业掌握核心技术，对于我国数字电子科学技术的前端发展有很大的制约性。对比市面上高端的便携式示波器，国内厂商的便携式示波器在重要性能指标上稍显逊色，仍然处于起步阶段。
3、申请号为200610155604.9、名称为《一种便携式通用数字存储示波器》的专利拥有两个输入通道，单通道最大实时采样率400ms/s无法达到吉赫兹；基于上述问题，本专利技术设计的便携式示波器，具有4路模拟输入通道，每通道具有1ghz的模拟带宽，5gsps的采样率，1024的存储深度，具有高精度波形重建能力。通过触摸屏操作，便携性强，且价格适中易于推广。对于提高国产示波器的综合性能和竞争力，缩小与国外先进技术的差距，具有重大的意义。
技术实现思路
1、为解决现有便携式示波器输入通道少、模拟带宽和采样率不足、触发方式单一、功耗高的问题，本专利技术提出一种便携式示波器，所述示波器具有4路模拟输入通道，高模拟带宽，高采样率，功耗低，通过触摸屏操作灵活、便于携带。
2、为实现上述目的，本专利技术所述一种便携式示波器，包括核心电路模块、触摸屏模块、电源模块、信号输入接口和外部触发接口；其特征在于：所述核心电路模块与信号输
3、所述核心电路模块与触摸屏模块通过rgb lcd接口相连，显示被测信号的波形和参数，同时提供人机交互界面进行控制参数设置和功能选择。
4、所述核心电路模块与信号输入接口相连获取待测模拟信号。
5、所述核心电路模块与外部触发接口相连接收外部触发信号，并输入至核心电路模块fpga主控电路，待接收到外触发信号后启动采样过程。
6、所述核心电路模块包括信号输入处理电路、校准电路、内触发电路、波形采样电路、adc模数转换电路、fpga主控电路、数据存储电路和usb串行接口电路；
7、所述信号输入处理电路输出端依次连接模拟开关、波形采样电路、adc模数转换电路、fpga主控电路、usb串行接口电路，fpga主控电路与adc模数转换电路、内触发电路，波形采样电路、校准电路、数据存储电路、rgb lcd接口、外部触发接口相连接；
8、所述内触发电路连接校准电路、模拟开关；
9、所述校准电路连接模拟开关、波形采样电路、内触发电路。
10、所述电源模块输入端为+5v电源，通过不同线性稳压芯片给模块电路提供+5v、+3.3v、+3.3va、+2.5v、+2.5va、+1.2v输出电压，所述触摸屏模块采用电阻式触摸液晶屏，尺寸为7寸，分辨率为1024×600，通过rgb lcd接口与核心电路模块相连，能够进行波形显示和人机交互。
11、所述信号输入接口为4个sma接口，通过信号输入接口输入待测模拟信号至信号输入处理电路的输入端；所述外部触发接口为1个mmcx接口，用于输入外部触发信号到核心电路模块的fpga主控电路，待接收到外触发信号后启动采样过程。
12、所述信号输入处理电路包括高速开关二极管bav99s和有源差分驱动缓冲器ths4508，将输入模拟信号转换为差分信号，输入模拟信号范围为1vpp；将被测信号进行阻抗匹配减少信号传输中的反射，通过高速开关二极管钳制电压，防止反向电压击穿，有源差分驱动缓冲器将50ω终止的单端输入信号转换为差分信号，产生驱动波形采样电路接近1ma的输入电流和容性负载、800mv共模电压，推动960mhz模拟带宽。
13、所述信号输入处理电路将被测模拟信号转换为差分信号，输出端和校准电路输出端通过模拟开关与波形采样电路输入端和内触发电路输入端相连；所述波形采样电路对差分模拟信号进行采样，输出端与adc模数转换电路输入端相连进行数字化；所述adc模数转换电路、内触发电路输出端与fpga主控电路输入端相连；所述fpga主控电路输出端与波形采样电路、adc模数转换电路、校准电路和usb串行接口电路输入端相连；所述fpga主控电路与数据存储电路输入输出端相连，将fpga读出处理后的数据保存在数据存储电路中。
14、所述校准电路包括由8通道高精度dac芯片ltc2600、高速低噪声运算放大器ad8605和ad8061构成的电压校准电路以及由单施密特触发缓冲器sn74lvc1g17和无源三阶低通滤波器构成的时间校准电路，用于电压、时间校准数据获取和相关电压配置。
15、所述内触发电路，包括比较器adcmp601，输入端与模拟开关和校准电路电压输出端相连，通过将输入模拟信号和dac输出的阈值电压比较，产生内触发信号送至fpga主控电路。
16、所述波形采样电路，包括开关电容阵列芯片drs4，输入端与模拟开关输出端相连，每个通道对差分信号进行采样，实现单通道高达5gsps采样率和1024个采样点的存储深度。
17、所述adc模数转换电路，包括流水线型adc芯片ad9245，输入端与波形采样电路输出端相连数字化采样信号，输入电压动态范围和采样速率与drs4相匹配，输出端与fpga主控电路相连实现14bit分辨率，单通道最高1.12gbps数据率的串行lvds输出，实现14bit分辨率，串行lvds输出至fpga主控电路，数据率达1.12gbps。
18、所述fpga主控电路，包括低功耗fpga芯片和可编程存储器xcf02s，fpga实现各芯片逻辑控制、触发生成和数据处理。可编程存储器xcf02s实现fpga逻辑数据存储和上电后fpga逻辑配置，可编程存储器xcf02s实现fpga逻辑数据存储和上电后fpga逻辑配置；所述低功耗fpga芯片为spartan 3fpga芯片。
19、所述数据存储电路包括，一片256mb的ddr2 sdram芯片mt47h128m16eb-3it，通过fpga控制实现采样和处理数据的存储。
20、所述usb串行接口电路，包括数据传输芯片cy7c68013a和128k可编程平台存储器24lc128，usb串行接口电路的输出端通过usb线缆实现示波器与上位机数据传输和交互，传输速率超过20mb/秒，上位机软件能够进行系统配置、波形显示、数据校准等操作。
21、本专利技术所述一种便携式示波器，其有益效果在于：所述示波器具有4路模拟输入通道，输入模拟信号范围为1vpp，1ghz高模拟带宽，单通道能够以高达5gsps的采样率和1024的存储深度进行信号采集；fpga芯片功耗低、数据并行处理能力强，具有高精度波形重建能力；具有内外两种触发方式，具有电压、时间校准电路能够实现自校准，触摸屏操作灵活、便于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种便携式示波器，包括核心电路模块、触摸屏模块、电源模块、信号输入接口和外部触发接口；其特征在于：所述核心电路模块与信号输入接口、外部触发接口、触摸屏模块、相连；所述电源模块分别连接核心电路模块、触摸屏模块、信号输入接口和外部触发接口的电源输入端。
2.根据权利要求1所述一种便携式示波器，其特征在于：所述核心电路模块，包括信号输入处理电路、校准电路、内触发电路、波形采样电路、ADC模数转换电路、FPGA主控电路、数据存储电路和USB串行接口电路；
3.根据权利要求1所述的一种便携式示波器，其特征在于：所述电源模块输出电压，包括+5V、+3.3V、+3.3VA、+2.5V、+2.5VA、+1.2V；所述触摸屏模块采用电阻式触摸液晶屏，尺寸为7寸，分辨率为1024×600，通过RGB LCD接口与核心电路模块相连，能够进行波形显示和人机交互；所述信号输入处理电路的输入端连接信号输入接口，
4.根据权利要求2所述的一种便携式示波器，其特征在于：所述信号输入处理电路，包括高速开关二极管BAV99S和有源差分驱动缓冲器THS4508，将输入模拟信号转
5.根据权利要求2所述的一种便携式示波器，其特征在于：所述校准电路，包括由8通道高精度DAC芯片LTC2600、高速低噪声运算放大器AD8605和AD8061构成的电压校准电路以及由单施密特触发缓冲器SN74LVC1G17和无源三阶低通滤波器构成的时间校准电路，用于电压、时间校准数据获取和相关电压配置。
6.根据权利要求2所述的一种便携式示波器，其特征在于：所述内触发电路，包括比较器ADCMP601，通过将输入模拟信号和DAC输出的阈值电压比较，产生内触发信号。
7.根据权利要求2所述的一种便携式示波器，其特征在于：所述波形采样电路，包括开关电容阵列芯片DRS4，实现单通道高达5GSPS采样率和1024的采样深度。
8.根据权利要求2所述的一种便携式示波器，其特征在于：所述ADC模数转换电路，包括流水线型ADC芯片AD9245，实现14bit分辨率，串行LVDS输出至FPGA主控电路，数据率达1.12Gbps。
9.根据权利要求2所述的一种便携式示波器，其特征在于：所述FPGA主控电路，包括低功耗FPGA芯片和可编程存储器XCF02S，FPGA实现各芯片逻辑控制、触发生成和数据处理，可编程存储器XCF02S实现FPGA逻辑数据存储和上电后FPGA逻辑配置；所述数据存储电路包括一片256MB的DDR2 SDRAM芯片MT47H128M16EB-3IT，通过FPGA控制实现数据的存储。
10.根据权利要求2所述的一种便携式示波器，其特征在于：所述USB串行接口电路，包括数据传输芯片CY7C68013A和128K可编程平台存储器24LC128，通过USB线缆实现示波器与上位机数据传输和交互。
...【技术特征摘要】
1.一种便携式示波器，包括核心电路模块、触摸屏模块、电源模块、信号输入接口和外部触发接口；其特征在于：所述核心电路模块与信号输入接口、外部触发接口、触摸屏模块、相连；所述电源模块分别连接核心电路模块、触摸屏模块、信号输入接口和外部触发接口的电源输入端。
2.根据权利要求1所述一种便携式示波器，其特征在于：所述核心电路模块，包括信号输入处理电路、校准电路、内触发电路、波形采样电路、adc模数转换电路、fpga主控电路、数据存储电路和usb串行接口电路；
3.根据权利要求1所述的一种便携式示波器，其特征在于：所述电源模块输出电压，包括+5v、+3.3v、+3.3va、+2.5v、+2.5va、+1.2v；所述触摸屏模块采用电阻式触摸液晶屏，尺寸为7寸，分辨率为1024×600，通过rgb lcd接口与核心电路模块相连，能够进行波形显示和人机交互；所述信号输入处理电路的输入端连接信号输入接口，
4.根据权利要求2所述的一种便携式示波器，其特征在于：所述信号输入处理电路，包括高速开关二极管bav99s和有源差分驱动缓冲器ths4508，将输入模拟信号转换为差分信号，输入模拟信号范围为1vpp。
5.根据权利要求2所述的一种便携式示波器，其特征在于：所述校准电路，包括由8通道高精度dac芯片ltc2600、高速低噪声运算放大器ad8605和ad8061构成的电压校准电路以及由单施密特触发缓冲器sn74l...
【专利技术属性】
技术研发人员：张惊蛰，张博，赵久瑶，赵文举，王之君，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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