XBLW/芯伯乐产品应用在示波器上的开发设计-电子发烧友网

#一

文章前言

在电子工程领域，示波器是工程师们不可或缺的“眼睛”。它不仅能让我们直观地观察到电子信号的波形，还能深入地分析信号的细微特性。作为一种精密的电子测量设备，其核心功能是捕捉并显示电信号随时间变化的电压波形。通过将抽象的电信号转换为直观的图形，示波器使用户能够轻松识别信号的特征，如幅度、频率、相位等，从而对信号进行精确的分析和处理。

# 二

功能定义及性能指标

波形显示

展示电信号的电压随时间变化的图形表示。

信号测量

测量信号的幅度、频率、周期、相位差等参数。

数据记录与分析

记录波形数据，进行进一步的分析和处理。

多通道观察

同时显示多个信号，以分析它们之间的相互关系。

自动化测试

用于自动化测试环境，进行信号的快速检测和故障诊断。

触发功能

同步波形显示，可在信号的特定点开始捕获和显示波形。

PART 03

# 三

示波器的原理

示波器通过垂直放大和水平扫描电路将电信号的电压变化转换为屏幕上的波形图像，允许用户分析信号特性。它具备触发功能以同步波形显示，确保信号的稳定观察。数字示波器还能对信号进行采样和数字化处理，提供更深入的信号分析功能。这种仪器是电子工程领域中不可或缺的工具，用于测量，调试和分析电子信号。

PART 04

# 四

硬件设计

本部分主要介绍以下相关电路：通道1、2输入电路、触发电路与信号控制和分配系统、采样保持电路与模拟信号的动态选择和控制、前面板电路、显示背光控制电路、SoC存储器电路、电源分配电路。

1.通道1、2输入电路

该电路图是一个示波器的通道1输入电路，主要功能是接收、保护、放大和调理输入信号。电路包括输入保护、信号放大、信号调理、信号隔离以及信号分配。此外，还有电源管理和接口电路，确保信号准确传输至示波器的数字处理单元。其中XBLW SN74HC595N主要用于信号分配。通道2电路也是同理。

2.触发电路与信号控制和分配系统电路

XBLW SN74HC595N和XBLW SN74HC4053组成的信号控制和分配系统

触发电路是示波器中的核心部分，负责同步信号捕获。它通过输入信号调理、触发水平设置、比较器和触发控制逻辑来确定触发点。时钟信号确保触发事件与ADC转换同步。保护电路和电源管理保障电路稳定运行。触发输出信号通知其他模块开始工作，而接口电路则实现与示波器其他部分的连接。整个电路的设计旨在精确控制信号的捕获时机，以实现准确的波形显示。其中XBLW SN74HC595N作为8位移位寄存器，接收串行数据（INDATA3）并通过其并行输出（QA到QH）控制XBLW SN74HC4053模拟多路复用器的选择。XBLW SN74HC4053根据XBLW SN74HC595N的输出选择不同的信号路径，实现信号的动态路由。

3.采样保持电路与模拟信号的动态选择和控制

模拟信号的动态选择和控制电路

采样保持电路用于确保信号在模数转换前的稳定性。它包含运算放大器、采样保持单元、可调偏移组件、参考电压源、时钟同步信号、电源管理以及保护和接口电路。这些组件协同工作，以提高信号处理的精度和可靠性，确保采样信号的准确捕获和保持。该电路集成了两个XBLW SN74HC4051模拟多路复用器和一个XBLW SN74HC595N移位寄存器，用于模拟信号的动态选择和控制。XBLW SN74HC595N接收串行数据，通过其并行输出控制XBLW SN74HC4051的信号路径。电路采用双电源供电，配备去耦电容以确保稳定性。SHOC控制信号可用于触发操作，实现灵活的信号捕获和处理。

4.前面板电路

该电路包含两个XBLW SN74HC4051模拟多路复用器。每个多路复用器有8个输入信号，通过控制信号选择一个输入传输到输出。UF2A的输出连接至FPMUX，而UF3A的输出接地。此设计用于多信号源选择应用。

该电路图展示了两个XBLW SN74HC4051模拟多路复用器和两个

DM74LS393M十进制计数器的组合。XBLW SN74HC4051用于选择输入信号A、B或C之一输出，由控制信号EN使能。DM74LS393M计数器用于产生计数脉冲，通过CLR清零，CLK时钟信号控制计数。电路中使用100nF电容进行电源去耦，稳定3.3V电源。输出信号FPK7、FPK8和FPCLK可用于驱动其他电路或作为时钟信号。整个电路用于信号选择和同步计数应用。

该电路使用XBLW SN74HC595N移位寄存器（U4）控制多个LED指示灯。每个LED通过一个限流电阻连接到移位寄存器的输出。电阻值不同，适应不同LED的电流需求。移位寄存器由串行数据输入（SER）、时钟信号（RCLK和SRCLK）控制，OE为输出使能。LED状态由FPSER、FPSRCLK、FPK1、FPK2、FPK3信号决定，用于指示不同状态，如通道、运行停止和自动模式。

5.显示背光控制电路

该电路是用于控制LCD背光的电路。电路中使用了XBLW SN74LVC1G04反相器来控制信号的反相，以及两个晶体管（Q10_1和Q10_2）来驱动背光。反相器的输入（LCDBLEN）控制输出，进而控制三极管Q10_1的基极。MOS管Q10_2作为开关晶体管，控制VBLCD背光电源的通断。电路中还包含了限流电阻（R10_17, R10_18, R10_19）和去耦电容（C10_1, C10_2）以稳定电源和信号。

6.SOC存储电路

该电路是一个I2C接口的EEPROM存储器XBLW 24C64。电路通过A0、A1、A2引脚设置器件地址，VCC和GND提供电源，WP引脚用于写保护。SCL和SDA是I2C总线的时钟和数据线，各通过一个10kΩ的上拉电阻连接到+3.3D电源，确保线路在空闲时保持高电平。C11_1电容用于电源去耦，稳定电压。从而实现数据的保存。

7.电源分配电路

FPGA核心供电电路

该电路图是一个为FPGA核心供电的电压调节电路。XBLW 1117-ADJ稳压器（U12_1）从3.3V输入电压转换为1.25V输出电压。电路中包含多个电容（C12_7至C12_13）用于输入、输出和旁路滤波，确保电源稳定。电感器L12_1与C12_11和C12_12一起构成LC滤波器，进一步平滑输出电压。R12_3和R12_4构成分压网络，用于设置XBLW 1117-ADJ的输出电压。此电路为FPGA提供稳定的电源，保障其正常运行。

SoC核心供电电路

该电路图是一个用于SoC核心电源的稳压电路。XBLW 1117-ADJ稳压器（U12_2）将输入电压3.3V转换为可调节的输出电压。通过R12_1和R12_2分压电阻设置输出电压，这里为1.3V。C12_3、C12_4、C12_5和C12_6电容用于输入和输出的电压滤波，确保电源稳定。此电路为SoC提供稳定的工作电压，保障其正常运行。

# 五

逻辑框图