一种八通道计算机示波器论文和设计-张波

全文摘要

本实用新型公开了一种八通道计算机示波器，其包括便携式主机以及八个有源探头；所述有源探头通过线缆与所述便携式主机连接；所述便携式主机上设置有触摸屏以及用于和所述线缆连接的接口；所述线缆的一端与所述有源探头连接，其另一端与所述接口连接；本实用新型的优点是：有源探头用于将待检测信号转换为光信号，并通过线缆中的光纤传递转换后的数字信号，避免了使用导线传输高频模拟信号存在的失真问题，使得转换后的待检测信号可以传输较长的距离，便于使用者对大型设备的多处信号进行同步检测以及对比分析。

主设计要求

1.一种八通道计算机示波器，其特征在于，包括便携式主机以及八个有源探头；所述有源探头通过线缆与所述便携式主机连接；所述便携式主机上设置有触摸屏以及用于和所述线缆连接的接口；其中：所述有源探头包括有源模块以及探头；所述有源模块内部设置有依次连接的滤波器、放大器、高速模数转换模块、信号处理器以及发送光模块；所述滤波器的输入端与所述探头连接；所述有源模块内还设置有电源模块，所述电源模块用于向所述滤波器、放大器、高速模数转换模块、信号处理器以及发送光模块进行供电；所述线缆中设置有同步信号线、光纤以及电源线；所述同步信号线、所述光纤以及所述电源线分别用于和所述有源模块内的所述信号处理器、所述发送光模块以及所述电源模块连接；所述便携式主机内设置有中央处理模块、接收光模块、同步信号发生器、波形存储器以及供电模块；所述供电模块与各所述线缆中的电源线连接，用于向各所述有源探头供电；所述接收光模块的数量为八，各所述接收光模块分别与各所述线缆中的所述光纤连接，各所述接收光模块的输出端与所述中央处理模块连接；所述同步信号发生器的输出端与各所述线缆中的同步信号线连接；所述波形存储器以及所述触摸屏与所述中央处理模块连接。

设计方案

1.一种八通道计算机示波器，其特征在于，包括便携式主机以及八个有源探头；所述有源探头通过线缆与所述便携式主机连接；所述便携式主机上设置有触摸屏以及用于和所述线缆连接的接口；其中：

所述有源探头包括有源模块以及探头；所述有源模块内部设置有依次连接的滤波器、放大器、高速模数转换模块、信号处理器以及发送光模块；所述滤波器的输入端与所述探头连接；所述有源模块内还设置有电源模块，所述电源模块用于向所述滤波器、放大器、高速模数转换模块、信号处理器以及发送光模块进行供电；

所述线缆中设置有同步信号线、光纤以及电源线；所述同步信号线、所述光纤以及所述电源线分别用于和所述有源模块内的所述信号处理器、所述发送光模块以及所述电源模块连接；

所述便携式主机内设置有中央处理模块、接收光模块、同步信号发生器、波形存储器以及供电模块；所述供电模块与各所述线缆中的电源线连接，用于向各所述有源探头供电；所述接收光模块的数量为八，各所述接收光模块分别与各所述线缆中的所述光纤连接，各所述接收光模块的输出端与所述中央处理模块连接；所述同步信号发生器的输出端与各所述线缆中的同步信号线连接；所述波形存储器以及所述触摸屏与所述中央处理模块连接。

2.如权利要求1所述的一种八通道计算机示波器，其特征在于，所述波形存储器为DDR4存储器，其数目为二；所述中央处理模块包括双通道内存控制器，所述中央处理模块通过双通道内存控制器分别与两个波形存储器连接。

3.如权利要求1所述的一种八通道计算机示波器，其特征在于，所述同步信号发生器的用于生成差分时钟信号；所述差分时钟信号的频率与所述高速模数转换模块的采样频率比值为0.25至0.125；所述同步信号线为差分信号线。

4.如权利要求1所述的一种八通道计算机示波器，其特征在于，所述高速模数转换模块的采样频率为100MSPS至1200MSPS；所述高速模数转换模块通过LVDS接口与所述信号处理器连接；所述信号处理器为FPGA。

5.如权利要求1所述的一种八通道计算机示波器，其特征在于，所述线缆的长度为2m至20m。

6.如权利要求1所述的一种八通道计算机示波器，其特征在于，所述便携式主机的内部还设置有大容量存储设备、以太网接口以及USB接口；所述大容量存储设备、所述以太网接口以及所述USB接口均与所述中央处理模块连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种八通道计算机示波器。

背景技术

在电子设备的调试及维护过程中，示波器是必不可少的工具。示波器用于检测并显示电子设备中的部分信号的波形。使用过程中，需要将示波器的探头与待检测信号的电路连接，以便示波器对待检测的信号进行采样。

在某些检测过程中，需要使用多通道的示波器对多处信号进行同步采样，以便对多个信号进行对比分析。在对大型设备进行检测的过程中，通常需要将多个探头分别连接在设备的多个部位，这需要使用导线长度较大的探头。在此情况下，若待检测的信号频率较高，过长的导线可能会因为串扰、天线效应等因素导致以模拟信号形式传输的待检测信号严重失真。

实用新型内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种八通道计算机示波器，该八通道计算机示波器可以通过光信号传递待检测的信号，避免了高频模拟信号难以远距离传输的问题。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种八通道计算机示波器，其包括便携式主机以及八个有源探头；所述有源探头通过线缆与所述便携式主机连接；所述便携式主机上设置有触摸屏以及用于和所述线缆连接的接口；其中：

所述线缆中设置有同步信号线、光纤以及电源线；所述同步信号线、所述光纤以及所述电源线分别用于和所述有源模块内的信号处理器、所述发送光模块以及所述电源模块连接；

所述便携式主机内设置有中央处理模块、接收光模块、同步信号发生器、波形存储器以及供电模块；所述供电模块与各所述线缆中的电源线连接，用于向各所述有源探头供电；所述接收光模块的数量为八，各所述接收光模块分别与各所述线缆中的光纤连接，各所述接收光模块的输出端与所述中央处理模块连接；所述同步信号发生器的输出端与各所述线缆中的同步信号线连接；所述波形存储器以及所述触摸屏与所述中央处理模块连接。

本实用新型的进一步改进在于，所述波形存储器为DDR4存储器，其数目为二；所述中央处理模块包括双通道内存控制器，所述中央处理模块通过双通道内存控制器分别与两个波形存储器连接。

本实用新型的进一步改进在于，所述同步信号发生器的用于生成差分时钟信号；所述差分时钟信号的频率与所述高速模数转换模块的采样频率比值为0.25至0.125；所述同步信号线为差分信号线。

本实用新型的进一步改进在于，所述高速模数转换模块的采样频率为100MSPS至1200MSPS；所述高速模数转换模块通过LVDS接口与所述信号处理器连接；所述信号处理器为FPGA。

本实用新型的进一步改进在于，所述线缆的长度为2m至20m。

本实用新型的进一步改进在于，所述便携式主机的内部还设置有大容量存储设备、以太网接口以及USB接口；所述大容量存储设备、所述以太网接口以及所述USB接口均与所述中央处理模块连接。

本实用新型的优点是：有源探头用于将待检测信号转换为光信号，并通过线缆中的光纤传递转换后的数字信号，避免了使用导线传输高频模拟信号存在的失真问题，使得转换后的待检测信号可以传输较长的距离，便于使用者对大型设备的多处信号进行同步检测以及对比分析。

附图说明

图1为本实用新型八通道计算机示波器的示意图；

图2为本实用新型中有源模块的原理图；

图3为本实用新型中有便携式主机的原理图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1至3所示，图中标记1-24分别为：便携式主机1、有源探头2、线缆3、触摸屏4、接口5、有源模块6、探头7、滤波器8、放大器9、高速模数转换模块10、信号处理器11、发送光模块12、电源模块13、同步信号线14、光纤15、电源线16、中央处理模块17、接收光模块18、同步信号发生器19、波形存储器20、供电模块21、太网接口22、USB接口23、大容量存储设备24。

实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种八通道计算机示波器，其包括便携式主机1以及八个有源探头2。有源探头2与便携式主机1通过线缆3进行连接。有源探头2用于对待检测的信号进行模数转换，获得数字信号，并将采样转换后的数字信号通过线缆3中的光纤进行传递。通过光纤传递转换后的数字信号，避免了使用导线传输高频模拟信号存在的失真问题，使得转换后的待检测信号可以传输较长的距离，便于使用者对大型设备的多处信号进行同步检测以及对比分析。

便携式主机1上设置有触摸屏4以及用于和线缆3连接的接口5。接口5的数目为八，便携式主机1通过内置的锂电池进行供电。触摸屏4用于显示待检测信号的波形，并用于和使用者进行控制交互。

如图1、2所示，有源探头2包括有源模块6以及探头7。有源模块6内部设置有依次连接的滤波器8、放大器9、高速模数转换模块10、信号处理器11以及发送光模块12。滤波器8的输入端与探头7连接。有源模块6内还设置有电源模块13，电源模块13用于向滤波器8、放大器9、高速模数转换模块10、信号处理器11以及发送光模块12进行供电。探头7用于和待检测的电路连接，以便获取待检测信号。滤波器8以及放大器9用于依次对待检测的信号进行预处理。高速模数转换模块10为高速ADC(analog-to-digital converter)芯片，用于将待检测信号进行采样转换成数字信号。高速模数转换模块10的采样频率为100MSPS(millionsample per second)至1200MSPS。高速模数转换模块10通过LVDS接口与信号处理器11连接。信号处理器11为FPGA，信号处理器11用于将高速模数转换模块10生成的数字信号发送至发送光模块12，发送光模块12为SFP光模块，发送光模块12用于将转换后的数字信号通过线缆3中的光纤传输至便携式主机1。

线缆3中设置有同步信号线14、光纤15以及电源线16。光纤15和有源探头2的发送光模块12连接，并传输转换后的待检测信号。电源线16和有源探头2中的电源模块13连接，并向其供电。线缆3的长度为2m至20m，线缆3中的光纤具有良好的抗干扰能力，且远距离传输的衰减较小，可以对转换后的待检测信号进行长距离传输。

同步信号线14与有源探头2中的信号处理器11连接，同步信号线14用于传输便携式主机1生成的差分时钟信号，在差分时钟信号的控制下，各有源探头2中的信号处理器11可以同步运行，消除了各有源探头2异步工作导致的采样偏差。差分时钟信号的频率与所述高速模数转换模块10的采样频率比值为0.25至0.125，这使得差分时钟信号的频率较低，可以通过线缆3进行长距离传输。同步信号线14为差分信号线，采用差分信号线可以增强同步信号线14的抗干扰能力。

如图1至3所示，便携式主机1内设置有中央处理模块17、接收光模块18、同步信号发生器19、波形存储器20以及供电模块21。

供电模块21与各线缆3中的电源线16连接，供电模块21用于向各有源探头2供电。接收光模块18的数量为八，各接收光模块18分别与各线缆3中的光纤15连接，各接收光模块18的输出端与中央处理模块17连接，接收光模块18用于将其接收到的来自线缆3的光信号转换为数字信号，线缆3中的光信号为转换后的待检测信号。波形存储器20以及触摸屏4与中央处理模块17连接。中央处理模块17用于将接收光模块18转换生成的数字信号进行处理，得到待检测的信号，并将各待检测信号通过触摸屏4进行显示，或存储在波形存储器20中。

同步信号发生器19用于和各线缆3中的同步信号线14连接。同步信号发生器19用于生成差分时钟信号，以控制各有源探头2同步工作。同步信号发生器19和供电模块21同样和中央处理模块17同步连接在中央处理模块17的控制下工作。

现有技术中，示波器通常通过SRAM(Static Random-Access Memory)暂存待检测的信号，SRAM具有低延迟、高频率的读写性能。但是SRAM通常容量较小(最大数百MB)，且价格昂贵，这导致了示波器的存储器深度过浅，难以存储大量的波形数据。

本实施例中，波形存储器20为DDR4存储器，其数目为二；中央处理模块17包括双通道内存控制器，中央处理模块17通过双通道内存控制器分别与两个波形存储器20连接。本实施例的波形存储器20读写频率很高，但是延迟较大，且SDRAM由于架构原因，需要定时进行充电刷新。本实施例中，中央处理模块17对两个波形存储器20进行交替读写，在一个波形存储器20进行充电刷新时向另一个波形存储器20进行写入，这样两个波形存储器20交替充电刷新，解决了波形存储器20难以持续写入的问题，使得波形存储器20可以连续长时间存储待检测信号的波形。本实施例中，中央处理模块17可以采用具有双通道内存控制器的通用CPU，也可采用具有多个内存控制器的FPGA。

便携式主机1的内部还设置有大容量存储设备24、以太网接口22以及USB接口23。大容量存储设备24、以太网接口22以及USB接口23均与中央处理模块17连接。大容量存储设备24为硬盘，大容量存储设备24用于长期存储波形数据；以太网接口22以及USB接口23用于和其它设备进行通讯连接。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。

设计图

一种八通道计算机示波器论文和设计

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