1 导言
现在，通用二踪示波器如HH4310A/HH4311A、RS8等均无存储功用，在学生试验中能满意信号丈量的要求，但若用于丈量一些非周期单脉冲信号，因为信号的突发性，这些通用的示波器往往不能对信号的波形、幅值、脉宽进行细心的观测。其在通用示波器中嵌入存储功用，能极大地扩展使用规模，具有较高的实用价值。笔者介绍一种使用SPCE061A型16位单片机在HH4310A/HH4311A型通用示波器中嵌入存储功用的原理及试验成果。
2 通用示波器的根本作业原理
通用示波器的频率繁复，电路各不相同，但总的来说，能够概括为3个首要组成部分：笔直体系(首要完成Y输入信号的扩展);水平体系(首要完成水平扫描和水平扩展)和主机(首要包含低/高压电源和显现电路)。根本结构如图1所示，各组成部分的具体作业原理参看参考文献[1]。
3 嵌入存储功用的原理
在通用示波器中嵌入存储功用的根本原理是用A/D转化器把仿真信号转化为数字信号，然后存储到RAM中，需求显现时，将RAM中的存储的数字信号按次序读出，经过D/A转化器康复仿真信号，在示波器荧光屏上显现出来。在规划中，使用SPCE061A型16位单片机中的A/D转化器完成对示波器的Y输入被测信号的模/数转化，转化的成果存储在SPCE061A内部的SRAM中，显现时，经SPCE061A的D/A转化器康复输入的仿真信号，SPCE061A及相关电路构成的扩展电路接在通用示波器笔直体系的Y输入电路及前置扩展器之间，如图2所示。
3.1 A/D转化的原理及功用要求
要完成对输入被测信号的存储，A/ D转化(取样、量化、编码)是要害，依据奈奎斯特(Nyquist)取样定理，曲江后能够不失真地复原出原信号，有必要满意fs>2fm，即取样频率有必要大于信号最高频率的2倍。在SPCE061A中有7路10位逐次迫临型A/D转化器，通用对A/D转化器有关操控寄存器P_ADC_Ctrl($7015H)、P_ADC_MUX_Ctrl($702BH)的合理设置发动A/D转化，从P_ADC_MUX_Data($702CH)单元中读出A/D转化的值。SPCE061A中A/D转化的最高速率为(Fosc/32/16Hz)，假如速率超越此值，从P_ADC_MUX_Data中读出数据时会发生过错。A/D转化的最大频率相应率(Fosc/32/16Hz)如表1所示。
在SPCE061A中，32768Hz的实时时钟经过PLL倍频电路发生体系时钟Fosc，Fosc再经过分频得到CPU时钟(CPUCLK)，经过对寄存器P_System Clok($7013H)的编程来完成对体系时钟Fosc和CPU时钟频率的界说。默许时，Fosc、CPUCLK别离为24.576MHz和Fosc/8。
依据A/D转化的根本原理及SPCE061A的A/D转化的特性，在通用示波器中嵌入的存储功用模块的最大不失真频率为20kHz。
3.2 数字信号的存储和D/A转化
经A/D转化的成果需求存储到存储器中，其存储容量为获取波形的取样点数目，用直接寄存A/D改换后数据的获取存储单元来表明。在SPCE061A中有2K×10bit的SRAM存储单元，实践使用的SRAM的容量首要由A/D转化的速率和扫描因子(t/div)一起决议，其联系如下式所示：
式中，fS为A/D转化的取样频率，N为每格的取样点数。由此可知，在A/D改换速率相同的条件下，存储容量的巨细决议扫描时间因子的巨细。在规划中，A/D改换的速率fS最大为96kHz，若用1K的SRAM作为A/D转化的存储器，则最大扫描时间为10ms/div。在存储扩展模块中，单片机发动A/D转化器后，经过对P_ADC_MUX_Data($702CH)单元中A/D转化成果的比较，当有用的转化成果出现时，才将成果保存到SRAM中，使用这种办法能够有用地扩展扫描时间因子，关于单脉冲信号的捕捉十分有用。ADC的部分程序如下：
在A/D转化中，不只A/D转化的位数和存储容量决议示波器的笔直和水平分辨率，并且，经过单片机对A/D转化成果的数字信号屡次取均匀处理，消除随机噪声，能够使笔直分辨率得到进步。 SPCE061A供给了2路D/A转化通道，经过对寄存器P_DAC_MUX_Ctrl(702AH)单元的编程操控D/A转化，将存储器中的数字信号按次序转化为仿真信号，加到示波器的Y通道扩展器中，在荧光屏上重现信号的波形。
4 示波器存储模块的试验研讨
关于示波器存储模块的研讨首要选用对同一信号进行试验比较的方法。在实践中，使用HH4310A / HH4311A型通用示波器对信号进行1次直接丈量和1次存储丈量，然后对2次丈量成果(包含波形的失真度、幅值及频率)进行比较。图3(a)和(b)别离显现对单脉冲信号的直接显现波形和存储显现波形。
经过试验成果的比较能够看出，在必定频率(20kHz)以下，嵌入SPCE061A的示波器存储模块能够完成对信号的不失真存储。
5 结束语
经过试验研讨能够看出，使用SPCE061A能够完成对通用示波器存储功用的扩展。经过单片机的编程可较好地完成对单次脉冲的存储丈量。虽然在SPCE061A中，A/D转化、D/A转化的速度和SRAM的容量约束了存储信号的频带规模，可是，其本钱较低，性价比较高，具有必定的实用价值。若要扩展存储信号带宽的规模，可选用高速A/D转化器和D/A转化器以及大容量的RAM来完成。
