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單/多蹤示波器轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計
2013-03-03
在實際應(yīng)用中,常常需要用示波器同時觀測多個信號,或需要比較同一電路中不同點之間信號的頻率、幅值和相位,以及觀測電信號通過網(wǎng)絡(luò)后的相移和失真等情況。為了對侮號進行測量和比較研究,需要把不同信號或同一信號的不同部分同時顯示在熒光屏上。這些都需要在熒光屏上能同時顯示幾個波形。為了實現(xiàn)這一目的,通常采用雙掃描示波顯示、多線顯示或多蹤顯示。本文介紹的將單蹤示波器改為多蹤顯示的一種裝置,制作簡單,與原有的示波器一起使用,既節(jié)約了開支,又提高了實驗技術(shù)水平。
外部電源僅需要+5V的電源電壓、+5V電壓輸入至IC1(ICL7660)的8腳,在其5腳輸出-5V的電壓,對多路開關(guān)芯片與運放進行供電。IC2(NE555)接成多諧振蕩器的形式,產(chǎn)生35kHz的方波作為16進制計數(shù)器IC3(74LS169)的時基幣號。取74LS169的低兩位Qa、Qb,連接到IC4(MAX309)自A0、A1端作為多路開關(guān)的選通信號。MAX309為雙回路自模擬開關(guān)芯片。其中一路是由2K、lK、1K、1K組成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò),分別取出3V、2V、lV、0V的直流電壓作為信號所要顯示波形的直流分量,使其在示波器的不同位置上顯示出來。另一路則為信號源的四個輸入端,通過Qa、Qb對E路開關(guān)的控制,分別對回路信號進行選通(兩路選通信號同步進行)。信號由多路開關(guān)輸出后再由運放電路IC5(LF353)進行放大或衰減處理。信號通過改變反饋電阻10K、10K、40K、60K、60K對其進行放大或衰減。用四路波段開關(guān)分別選擇不同反饋電阻，實現(xiàn)不同增益的控制，最終完成與直流分量重疊相加后輸出的目的。
選擇開關(guān)時需要重點注意以下指標:
·通道數(shù)量。集成模擬開關(guān)通常包括多個通道,通道數(shù)量對傳輸信號的精度和開關(guān)切換速率有直接的影響,通道數(shù)量越多,寄生電容和泄漏電流就越大。
·泄漏電流。一個理想的開關(guān)要求導(dǎo)通時電阻為零,斷開時電阻趨于無限大,漏電流為零,常規(guī)的CMOS漏電流約1nA。如果信號源內(nèi)阻很高,傳輸信號是電流量時,就特別需要考慮模擬開關(guān)的泄漏電流,一般希望泄漏電流越小越好。
·導(dǎo)通電阻。導(dǎo)通電阻會損失信號,使精度降低,尤其是當(dāng)開關(guān)串聯(lián)的負載為低阻抗時損失會更大。因此,導(dǎo)通電阻的一致性越好,系統(tǒng)在采集各路信號時由開關(guān)引起的誤差也就越小。
·開關(guān)速度。指開關(guān)接通或斷開的速度。對于需要傳輸快變化信號的場合,要求模擬開關(guān)的切換速度快,同時還應(yīng)考慮與后級采樣保持電路A/D轉(zhuǎn)換器的速度相適應(yīng),從而以最優(yōu)的性能價格比來選擇器件。
除上述指標外,芯片的電源電壓范圍也是一個重要參數(shù),它與開關(guān)的導(dǎo)通電阻和切換速度等有直接關(guān)系,電源電壓越高,切換速度越快,導(dǎo)通電阻越小,反之,導(dǎo)通電阻越大。來源 萬用表 http://www.91zenqing.cn/
外部電源僅需要+5V的電源電壓、+5V電壓輸入至IC1(ICL7660)的8腳,在其5腳輸出-5V的電壓,對多路開關(guān)芯片與運放進行供電。IC2(NE555)接成多諧振蕩器的形式,產(chǎn)生35kHz的方波作為16進制計數(shù)器IC3(74LS169)的時基幣號。取74LS169的低兩位Qa、Qb,連接到IC4(MAX309)自A0、A1端作為多路開關(guān)的選通信號。MAX309為雙回路自模擬開關(guān)芯片。其中一路是由2K、lK、1K、1K組成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò),分別取出3V、2V、lV、0V的直流電壓作為信號所要顯示波形的直流分量,使其在示波器的不同位置上顯示出來。另一路則為信號源的四個輸入端,通過Qa、Qb對E路開關(guān)的控制,分別對回路信號進行選通(兩路選通信號同步進行)。信號由多路開關(guān)輸出后再由運放電路IC5(LF353)進行放大或衰減處理。信號通過改變反饋電阻10K、10K、40K、60K、60K對其進行放大或衰減。用四路波段開關(guān)分別選擇不同反饋電阻，實現(xiàn)不同增益的控制，最終完成與直流分量重疊相加后輸出的目的。
選擇開關(guān)時需要重點注意以下指標:
·通道數(shù)量。集成模擬開關(guān)通常包括多個通道,通道數(shù)量對傳輸信號的精度和開關(guān)切換速率有直接的影響,通道數(shù)量越多,寄生電容和泄漏電流就越大。
·泄漏電流。一個理想的開關(guān)要求導(dǎo)通時電阻為零,斷開時電阻趨于無限大,漏電流為零,常規(guī)的CMOS漏電流約1nA。如果信號源內(nèi)阻很高,傳輸信號是電流量時,就特別需要考慮模擬開關(guān)的泄漏電流,一般希望泄漏電流越小越好。
·導(dǎo)通電阻。導(dǎo)通電阻會損失信號,使精度降低,尤其是當(dāng)開關(guān)串聯(lián)的負載為低阻抗時損失會更大。因此,導(dǎo)通電阻的一致性越好,系統(tǒng)在采集各路信號時由開關(guān)引起的誤差也就越小。
·開關(guān)速度。指開關(guān)接通或斷開的速度。對于需要傳輸快變化信號的場合,要求模擬開關(guān)的切換速度快,同時還應(yīng)考慮與后級采樣保持電路A/D轉(zhuǎn)換器的速度相適應(yīng),從而以最優(yōu)的性能價格比來選擇器件。
除上述指標外,芯片的電源電壓范圍也是一個重要參數(shù),它與開關(guān)的導(dǎo)通電阻和切換速度等有直接關(guān)系,電源電壓越高,切換速度越快,導(dǎo)通電阻越小,反之,導(dǎo)通電阻越大。來源 萬用表 http://www.91zenqing.cn/
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