导言
为了对信号进行丈量和比较研讨,需求把不同信号或同一信号的不同部分一同显现在荧光屏上。这些都需求在荧光屏上能一同显现几个波形。为了完结这一意图,一般选用双扫描示波显现、多线显现或多踪显现。本文介绍的将单踪示波器改为多踪显现的一种设备,制造简略,与原有的示波器一同运用,既节省了开支,又提高了试验技术水平。
典型电路设计与剖析
转化电路由NE555时基振动器、74LS169组成的计数器和MAX309多路开关等芯片构成,经过1个Y通道能一同显现多踪信号,电路简略、安稳、牢靠,波形显现作用好,便于对信号进行剖析和研讨,其电路如图1所示。
本电路选用555芯片作为振动器,其3脚输出的方波作为切换电路的操控信号,操控信号直接接在16进制的计数器上作为多路开关的选通信号。
MAX309为双回路开关芯片,一路为直流通道,另一路为信号通道,两路信号经过加法器后在示波器水平方位上一同显现四路不同的信号。因为输入信号为沟通信号,故运用双电源供电,除确保沟通信号正常传输外,一同也扩展了信号输出的动态规模。
外部电源仅需求+5V的电源电压、+5V电压输入至IC1(ICL7660)的8脚,在其5脚输出-5V的电压,对多路开关芯片与运放进行供电。IC2(NE555)接成多谐振动器的方式,发生35kHz的方波作为16进制计数器IC3(74LS169)的时基信号。取74LS169的低两位Qa、Qb,连接到IC4(MAX309)的A0、A1端作为多路开关的选通信号。MAX309为双回路的模仿开关芯片。其间一路是由2K、1K、1K、1K组成的电阻分压网络,别离取出3V、2V、1V、0V的直流电压作为信号所要显现波形的直流重量,使其在示波器的不同方位上显现出来。另一路则为信号源的四个输入端,经过Qa、Qb对四路开关的操控,别离对回路信号进行选通(两路选通信号同步进行)。信号由多路开关输出后再由运放电路IC5(LF353)进行扩大或衰减处理。信号经过改动反应电阻10K、10K、40K、60K、60K对其进行扩大或衰减。用四路波段开关别离挑选不同反应电阻,完结不同增益的操控,终究完结与直流重量堆叠相加后输出的意图。
电路调试
电路焊接结束后,首要进行外观查看,查看无误后,再进行通电测验。用万用表测%&&&&&%L7660的5脚是否为-5V,假如输出正确,进行下一步的丈量,不然立刻断电查看,是否有短路或电路焊错等问题;用示波器调查555输出的波形是否正确,其频率值是否与核算值相同;其次再用示波器调查计数器的Qa、Qb端的波形是否为555时基信号的二分频、四分频,终究调查榜首路开关的输出是否为阶梯波信号,台阶数值别离为0V、1V、2V、3V。然后别离接入4路不同的信号,用示波器调查其终究输入波形是否在示波器水平方位上显现出来,改动波段开关即可改动其幅值的巨细。
振动电路与模仿开关电路的剖析
NE555时基振动器输出频率的精度对由74LS169所组成计数器的牢靠性影响较大,因而,有必要给予注重。如图1所示,NE555组成的时基振动器发生的振动周期T=0.693(R1+2R2)·C,振动频率f=1/T,即f=1.443/(R1+2R2)·C,输出振动频率波形的占空比D=t1/T=(R1+R2)/(R1+2R2)
注：t1为输出脉冲的持续时间
t1=0.693(R1+R2)·C
当R2>>R1时,则D约等于50%,即输出振动波形为方波。由上述有关公式的推导,得出以下定论。
● 振动周期与电源电压VDD无关,首要取决于充电放电的总时间常数,即仅与R1、R2和C的数值有关。
● 振动信号的占空比与电容C的巨细无关,而仅与R1、R2的巨细比值有关。
模仿开关和多路转化器的作用首要用于信号的切换,现在集成模仿电子开关在小信号范畴已成为主导产品,与以往的机械触点式电子开关比较,集成电子开关有许多长处,例如,切换速率快、无颤动、耗电省、体积小、作业牢靠且简单操控等。但它也有若干缺陷,如导通电阻较大,输入电流容量有限,动态规模小等。因而集成模仿开关首要运用在高速切换,要求体系体积小的场合。在较低的频段上(f<10Hz),则广泛选用双极晶体管工艺。
挑选开关时需求要点留意以下目标：
● 通道数量。集成模仿开关一般包含多个通道,通道数量对传输信号的精度和开关切换速率有直接的影响,通道数量越多,寄生%&&&&&%和走漏电流就越大。
● 走漏电流。一个抱负的开关要求导通时电阻为零,断开时电阻趋于无限大,漏电流为零,惯例的CMOS漏电流约1nA。假如信号源内阻很高,传输信号是电流量时,就特别需求考虑模仿开关的走漏电流,一般期望走漏电流越小越好。
● 导通电阻。导通电阻会丢失信号,使精度下降,尤其是当开关串联的负载为低阻抗时丢失会更大。因而,导通电阻的一致性越好,体系在收集各路信号时由开关引起的差错也就越小。
● 开关速度。指开关接通或断开的速度。关于需求传输快改变信号的场合,要求模仿开关的切换速度快,一同还应考虑与后级采样坚持电路A/D转化器的速度相适应,从而以最优的性能价格比来挑选器材。
除上述目标外,芯片的电源电压规模也是一个重要参数,它与开关的导通电阻和切换速度等有直接关系,电源电压越高,切换速度越快,导通电阻越小,反之,导通电阻越大。
结语
在电路设计和调试过程中发现,对波形显现作用影响最大的要素是NE555振动器的振动频率和起伏的安稳性,要想在示波器上得到完好而安稳的波形,频率不能偏低,起伏不宜过小。
