下xia麵mian就jiu示shi波bo器qi的de基ji本ben原yuan理li簡jian要yao介jie紹shao一yi下xia，再zai就jiu數shu字zi示shi波bo器qi與yu模mo擬ni示shi波bo器qi做zuo一yi個ge簡jian要yao的de比bi較jiao。物wu理li學xue理li論lun可ke以yi證zheng明ming，一yi端duan通tong過guo細xi繩sheng固gu定ding的de重zhong物wu在zai作zuo擺bai動dong時shi

，與yu中zhong心xin垂chui線xian的de距ju離li滿man足zu正zheng弦xian波bo規gui律lv。沙sha漏lou實shi驗yan可ke以yi清qing晰xi地di顯xian示shi這zhe個ge隨sui時shi間jian變bian化hua的de波bo形xing：yongshalouchongdangzhongwu
，bingqiezaishaloudixiadezhuomianshangpingpuyizhangzhi，dangshaloukaishibaidongshi，rangzhiyunsuyidong。zheyang，shalouzhongliuchudexisha，jiuzaizhishangliuxialeyigezhengxianbohenji，rutu1所示。利用這種設計思想，可以完成波形在平麵上（對應於時間的流動）的展開。

 

工程師電子製作故事：數字示波器DIY設計

 

 

這種設計思想在波形記錄
、顯示中被廣泛采用，比如心電圖機，就是用原地擺動的電熱針
，在勻速移動的記錄紙帶上描記出心電波形。

 

liyongxindiantujidejiegou，suikeyijiludianyaxinhao
，danshi，shiboqizaidaliangdeyingyongzhong，bingbuxuyaotongguoxiaohaozhizhanglaijiluboxing，erjinjinshiguanchaboxing。yinci，keyizhongfushiyongdeCRT示波管被應用到示波器的設計中。模擬示波器把需觀測的兩個電信號加至示波管的X
、Y 通道以控製電子束的偏移，從而獲得熒光屏上關於這兩個電信號關係的顯示波形。這種模擬示波器體積大、重量重
、成本高、價格貴，並且不太適合用於對非周期的
、單次信號的測量。

 

shuzishiboqishouxianduimonixinhaojinxinggaosucaiyanghuodexiangyingdeshuzishujubingcunchu。yongshuzixinhaochulijishuduicaiyangdedaodeshuzixinhaojinxingxiangguanchuliyuyunsuan，congerhuodesuoxudegezhongxinhaocanshu。genjudedaodexinhaocanshuhuizhixinhaoboxing
，bingkeduibeicexinhaojinxingshishide、瞬態的分析，以方便使用者了解信號質量，快速準確地進行故障的診斷。測量開始時，操作者可通過操作界麵選定測量類型
、測量參數及測量範圍（可選自動設置，由儀器自動設置最佳範圍）
；微處理器自動將測量設置解釋到采樣電路，並啟動數據采集
；采集完成後，由微處理器對采樣數據按測量設置進行處理，提取所需要的測量參數
，並將結果送顯示部件。

 

使用模擬示波器和數字示波器通常都能很好地觀察簡單重複性信號。但是兩者都有其優點和局限性，如圖2所示。對於模擬示波器來說
，由於CRT的餘輝時間很短
，因而難於顯示頻率很低的信號。由於示波管上的掃描軌跡亮度和掃描速度成反比
，所以具有快速上升、下降時間的低重複速率信號就很難看到。

 

而er數shu字zi示shi波bo器qi的de掃sao描miao軌gui跡ji亮liang度du和he掃sao描miao速su度du與yu信xin號hao重zhong複fu速su率lv無wu關guan，故gu可ke以yi很hen好hao地di反fan映ying出chu來lai。對dui於yu顯xian示shi具ju有you較jiao高gao重zhong複fu速su率lv的de重zhong複fu性xing信xin號hao的de快kuai速su上shang升sheng、下降沿來說
，數字存儲示波器和模擬示波器的性能幾乎沒有什麼區別，用兩種示波器都能很好地觀察信號波形。

 

當要進行信號參量的測量時

，數字存儲示波器的優點在於具有自動測量各種參數的能力。而使用模擬示波器時，則必須自己設置光標
、分fen析xi理li解jie顯xian示shi的de波bo形xing才cai能neng得de到dao測ce量liang的de結jie果guo。但dan是shi如ru果guo要yao進jin行xing調tiao整zheng工gong作zuo，那na麼me一yi般ban最zui好hao使shi用yong模mo擬ni示shi波bo器qi。這zhe是shi因yin為wei模mo擬ni示shi波bo器qi的de實shi時shi顯xian示shi能neng力li使shi它ta在zai每mei時shi每mei刻ke都dou能neng顯xian示shi出chu輸shu入ru的de電dian壓ya。其qi波bo形xing更geng新xin速su率lv（每秒鍾在屏幕上描畫掃描軌跡的次數）hengao
，suoyixinhaoderenhebianhuadouhuilijixianshichulai。yumonishiboqixiangfan
，shuzishiboqisuoxianshideshiyongcaijideboxingshujuzhongjiandeboxing，suoyiqiboxinggengxinlvyuandiyumonishiboqi
，jieguozaixinhaofashengbianhuahebianhualedexinhaozaipingmushangxianshichulaizhijianjiuyouleyidingdeshijianyanchi
，zheshishuzishiboqidezhongdaquedian。

 

自製示波器，做模擬示波器還是數字示波器？當然要做就做數字的　　

　

　

但是綜合起來數字示波器還是有很大優勢的。

 

自製示波器，做模擬示波器還是數字示波器？當然要做就做數字的！因為做數字示波器更簡單，請往下看：

 

1. 模擬示波器需要與帶寬相適應的CRT示波管，隨著頻率的提高，對CRTshiboguandegongyiyaoqiuyange，chengbenzengjia，cunzaijishupingjing。suoyizaidianzishichangshangbuhaomai，xingnenghaodedaduoshushijinkoupinpai
，qijiageangguiqiexuyaochulidewentiyeduo，biruyaochanshengyangjigaoya、掃描鋸齒波
，還要對示波管進行電磁屏蔽等等，而且做出來體積很大

，便攜就更談不上了。而數字示波器隻需要與帶寬相適應的高速A/D轉換器，其他存儲器和D/A轉換器以及顯示器都是較低速的部件，顯示器可用LCD顯示模塊，在電子市場很容易買到，價格也不貴而且應用簡單
，隻需考慮與微處理器的接口，體積小且功耗遠小於CRT示波管。使用LCD顯示模塊做示波器，做成便攜的很容易，做成示波表都沒問題！當然LCD顯示模塊也有其不足之處


，比如亮度和對比度不如CRT示波管，但綜合考慮，LCD顯示模塊的優勢還是比較明顯的。

 

2. monishiboqishiyigewanquandeyingjianjiegou，zuohaozhihouhennanjinxinggongnengshengji，ershuzishiboqibutong，zaibaozhengjibenyingjianhoutadekongzhiyijiqitagongnengdeshixiandoushiyouruanjianlaishixiande。zheyangshengjijiubiandefeichangrongyi，nishenzhikeyibatadangchengyikuaikaifabanyonglailianxibiancheng！做一個能當開發板用的示波器，你還猶豫嗎？

 

基於以上兩種原因
，製作數字示波器當然是不二之選！

 

本文介紹的就是我製作的一台便攜式數字示波器（如圖3所示）。

 

　

 

由於采用320×240分辨率的顯示器，所以顯示波形非常細致。圖4～圖11為該示波器測量不同頻率信號時的實拍照片。

 

　　

5Hzdexinhaoyongyibandemonishiboqiceliang，zhinengkandaoyigeliangdianzaipingmushangyoudong

，genbenkanbuchuwanzhengdeboxing
，erwozuodezhegeshiboqikeyixianshichuwanzhengdeboxing，zaiceliangdipinlvxinhaoshizheshiyigehendadeyoushi。

　　

該示波器由6部分電路構成
，分別是：

 

1. 輸入程控放大（衰減）電路2. 高速AD轉換電路3. FIFO存儲電路4. 顯示控製電路5. 時鍾產生電路6. 測頻與控製電路在這幾部分中，最重要的是程控放大電路和AD轉換電路，因為這兩個電路是這個數字示波器的咽喉，程控放大電路決定了示波器的輸入帶寬和垂直分辨率，AD轉zhuan換huan電dian路lu決jue定ding了le示shi波bo器qi水shui平ping分fen辨bian率lv，這zhe兩liang個ge分fen辨bian率lv直zhi接jie決jue定ding著zhe示shi波bo器qi性xing能neng的de優you劣lie。這zhe兩liang部bu分fen電dian路lu將jiang被bei測ce信xin號hao轉zhuan換huan成cheng後hou麵mian的de處chu理li電dian路lu所suo需xu的de數shu據ju信xin號hao
，慶qing幸xing的de是shi這zhe幾ji部bu分fen電dian路lu都dou可ke用yong高gao性xing能neng的de集ji成cheng電dian路lu加jia少shao量liang外wai圍wei器qi件jian構gou成cheng，電dian路lu設she計ji簡jian單dan，調tiao試shi也ye很hen簡jian單dan。整zheng個ge示shi波bo器qi我wo覺jiao得de最zui難nan的de應ying該gai是shi程cheng序xu
，也ye就jiu是shi軟ruan件jian方fang麵mian。

 

軟件承擔著該示波器的所有數據處理和控製任務，包括AD采樣控製、水平掃速控製、垂直靈敏度控製
、顯示處理、峰峰值測量

、頻(pin)率(lv)測(ce)量(liang)等(deng)任(ren)務(wu)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)性(xing)能(neng)
，這(zhe)個(ge)示(shi)波(bo)器(qi)使(shi)用(yong)了(le)兩(liang)片(pian)單(dan)片(pian)機(ji)，分(fen)別(bie)用(yong)於(yu)顯(xian)示(shi)和(he)控(kong)製(zhi)，所(suo)以(yi)程(cheng)序(xu)的(de)設(she)計(ji)還(hai)要(yao)考(kao)慮(lv)兩(liang)個(ge)單(dan)片(pian)機(ji)之(zhi)間(jian)的(de)通(tong)信(xin)問(wen)題(ti)，這(zhe)些(xie)在(zai)文(wen)章(zhang)的(de)各(ge)章(zhang)節(jie)都(dou)會(hui)有(you)詳(xiang)細(xi)的(de)描(miao)述(shu)和(he)解(jie)釋(shi)。

 

 

通過這個示波器的製作，你將會了解很多東西，比如如何用運算放大器設計組合放大電路、高速AD轉換器的應用、FIFO存儲器的應用、AVR單片機SPI總線接口協議以及高分辨率點陣液晶顯示器的驅動等內容，這些內容對於別的電子設計也是非常有用的。

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