1 引 言
YB4365／4345数字光标直读示波器是2001年国家级要点新产品，该产品是选用单片机操控技能和双时基扫描技能的宽带示波器。该机不只具有通用示波器的效果，还具有数字频率计和高频毫伏表等多种功用。
2 首要功能目标与特色
YB4365／4345数字光标直读示波器笔直偏转系数为1mV／div～5V／div，频带宽度为100MHz／40MHz，上升时刻≤3．5ns／8．8ns。扫描偏转系数0．5s／div～50ns／div。扩展×10后最快扫速为5ns／div，输入阻抗为1MΩ／25P，该机的首要功能特色如下：
（1）屏幕显现设定状况。扫描速度、扫描延迟时刻、非校准状况、笔直灵敏度等参数均可在屏幕上以字符方法显现，简化了测验操作设定状况的确认进程。
（2）丈量数据的显现。选用电子光标卡尺，能够对光标线之间的电压（△v），光标线之间的时刻（△t），光标线之间的频率（1／△t）等参数进行丈量。防止对信号波形的目测、核算、换算等人工操作形成的差错。
（3）主动扫描速度功用设定。可主动设定最佳扫描速度（显现约2～5周期的信号波形）。并跟从输入信号主动设定扫描速度的值。
（4）频率计数器功用。能够直接测定A扫描触发信号频率。
（5）触发确定功用。测验难于取得的扫描同步的杂乱脉冲序列时，在取得扫描同步的状况下发动触发确定功用，尔后即便扫描被改动，仪器仍坚持扫描同步。
（6）选用贴片工艺技能（SMT）和开关电源。使得该机具有体积小，重量轻、功耗低、电源习惯规模宽等长处。
3 测验波形与字符一起显现的作业原理
图1为波形和字符显现进程。通用示波器对被测信号的丈量，是经过屏幕的笔直、水平坐标刻度线和面板开关设置状况，经人工核算，才干读出被测信号的电压起伏和时刻的有关参量，丈量信号十分费事，且精度不高，丈量成果常会因人而异。
YB4365／4345示波器是在单片机W78E58的操控下经过屏幕上的游标卡尺的丈量并主动以字符方法显现丈量成果，被测信号波形是选用扫描显现，字符（游标卡尺、状况设置、测验参数）选用光栅显现。光栅显现有阶梯显现和坐标显现两种，为了进步
示波器的显现速度应选用坐标显现，即对点阵中的亮点加亮显现。波形、字符分时在屏幕显现，而且规则字符显现优先。显现字符的编码放在单片机内部存贮器ROM中，编码的地址即为ROM的地址，其数据便是ROM中的数据，一个字符在ROM中占一个区域，即将用到的字符顺次放入ROM中。显现进程如图1所示。图中波形a为示波器的被测信号，b为水平扫描信号，c表明字符和波形的显现进程，图形中设字符波形的显现周期为T，其间T4时刻用于显现波形，而T3时刻（即T3＝T—T4）则用于显现字符和波形。在T3时刻内要显现字符（包含悉数字符点阵的各个点）依照字符优先准则进行显现，其空隙时刻仍用于显现波形。T1为点阵中一个点的显现周期。T2为显现点的有用时刻，因而，在显现字符期间被测信号仍可得到断续显现。为了在显现字符期间所显现的波形不发生断续现象，要求在各个显现周期中字符点所截取的波形点各不相同。恰当挑选T3使T3／T1不为整数，即可取得安稳显现。
4 体系的整体结构
该体系的整体结构框图如图2所示，即包含Y笔直扩大体系，X水平触发扫描体系，Z轴加亮体系，凹凸电压电源体系，单片机操控体系等。
4．1 Y笔直扩大体系
Y笔直扩大体系由笔直输入衰减电路、前置扩大器、通道挑选电路、笔直主扩大器等组成。
（1）输入衰减电路选用了新式的继电器衰减开关电路，替代了传统的机械衰减开关电路。即由数字脉冲编码开关、继电器等元器件组成，该电路由单片机操控转化。量程规模为1mV／div～5V／div。因为该电路散布参数改变很小，使得被测信号的暂态特性和稳态特性都十分抱负。数字脉冲编码开关使用寿命是一般机械开关的五倍以上，且操作轻盈。
（2）前置扩大器选用了凹凸频交叠扩大电路，该电路将被测信号的凹凸频重量别离扩大后再叠加，10kHz以下的低频信号由LF运算扩大器扩大输出，10kHz以上的信号由高fT的贴片晶体管组成的HF扩大器扩大输出。该电路可大大下降温度引起的直流电平漂移。
（3）通道挑选电路选用二级管门控电路，操控通道输入信号的显现，通道的挑选由仪器面板上笔直作业方法开关操控。
（4）笔直主扩大器首要供应示波管偏转所需求的电压，该扩大器根本电路方法是共射共基扩大和串并联负反馈扩大，该机最高灵敏度为1mV／div，带宽为100MHz。而扩大电路仅选用三级扩大，这种状况曩昔很少用，因为选用贴片元器件才干做到，且扩大器的单管fT都高达3kMHz以上，这样，经过进步%&&&&&%的高频特性来削减扩大的级数，然后到达简化扩大电路的意图。
4．2 X水平触发扫描体系
X水平触发扫描体系首要有触发电路、扫描电路和水平扩大器组成。
（1）触发电路是将被测信号的同步信号扩大整形，处理成TTL门信号，操控A、B扫描闸口。
（2）扫描电路由数字脉冲编码开关、门控电路、扫描闸口电路、充电电阻、充电%&&&&&%等组成。扫描挑选开关将操控信号送到单片机操控输入接口电路，由单片机操控门控电路，选通相应的量程设置，发生一个与时刻成线性关系的扫描电压，送给水平扩大器。A扫描电路在水平方法开关操控下，发生相关信号去发动B扫描闸口，B扫描电路受B扫描闸口操控，发生延扫描电压送水平扩大器。A、B扫描操控电路依据水平方法操控开关状况，选通A和B扫描信号，或按时序替换选通。
（3）水平扩大器便是将A、B扫描电压及字符信号无失真地馈给CRT的水平偏转板。
4．3 Z轴加亮体系
Z轴加亮扩大器是对信号亮度和字符亮度起伏扩大，可经过亮度电位器操控信号和字符辉度改变。
4．4 高、低电压电源体系
低压电源有＋110V、＋55V、＋12V、＋5V、－12V共5档。因为整机选用了低功耗规划和开关电源，整机功耗约40W，然后下降了整机的温升，进步了牢靠性。高压电路是由直流改换电路发生约1．5kV的高压，供示波管电路作业。
4．5 单片机操控体系
本体系选用的单片机是台湾华邦公司出产的W78E58八位可电擦除芯片。片内含有32kBFLASHEEPROM。免除扩展外部存储器的费事，使得单片机操控体系愈加简略。W78E58作业主频设定为12MHz，P0口与P1口为体系的地址总线和数据总线，P3口为一般输出口，输出衰减电路量程和扫描速度等操控信号。片外数据存储器选用了美国Dallas公司出产的DS12C887芯片。该芯片内含锂电池、128BRAM，其间48个单元随时收集现场信息。上电时主动调出，掉电时主动维护，确保了仪器断电后现场数据不丢掉。该体系选用了三路八位梯形网络D／A转化器，D／A转化器将缓冲存储器里的数字信息转化成脉冲序列。单片机W78E58经过采样坚持电路，把操控面板上所设定的状况量（笔直偏转系数、扫描偏转系数、光标卡尺、校对状况等）读入。一方面经过P3口输出调整成果，经移位寄存器转化去调整笔直体系的衰减电路的操控器（继电器）和扫描电路的操控器（模仿开关），使之和面板设定状况共同。另一方面经过读入采样成果调用显现程序模块，从存贮器字库中取出相应代码送入暂存器，当显现开关置于导通时，输出接口将程序运算成果、状况设置字符送入D／A改换器经字符扩大器别离馈入Y后置扩大器、X水平扩大器、Z轴加亮扩大器。此刻所需字符即可安稳显现在屏幕上。
体系的软件规划选用了模块化结构，各模块都有相应的子程序完结。本体系软件分主程序、电压丈量子程序、时刻丈量子程序、频率丈量直读子程序、仪器状况设置子程序、毛病检测子程序等模块。程序规划略。
5 结束语
YB4365／4345数字光标直读示波器研制成功后，经测验以为该机功能安稳牢靠、目标精度高、操作简洁、性价比高，满意了用户对该丈量仪器的需求。该机已经过CE认证，并打入国际市场，具有较强的竞争力。
1 赖寿宏．微型核算机操控技能．武汉：华中理工大学出版社，1996
