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简易示波器自制体验(一)
发表日期:2010-11-04 15:30:35 来源:《无线电》杂志 作者:张彬杰 【 】 浏览:20780次 评论:0

 

 

    一年前,在《无线电》杂志上看到一篇示波器的连载文章(作者是魏坤)很是心动,希望自己也能亲手DIY一个。但当时材料、实力有限,于是笔者拼命的研究文章中提供的电路图和使用的芯片资料。现在,自己终于也能DIY一个了,当然,性能远远没有那篇文章介绍的强,但软、硬件技术及制作难度很小,容易让DIY爱好者们自制成功。在这里,笔者愿和大家分享一下制作过程。

            

 

  这款简易示波器的性能如下:
1.电压挡位:200mV、500mV、1V、2V、5V、12.5V、25V、50V。
2.频率挡位:12MHz、6MHz、4MHz、3MHz、2MHz、1MHz、500kHz、250kHz、100 kHz、50kHz、25kHz、10kHz。
3.能较好地测量300 kHz的波形。

    这次DIY的示波器性能虽然较弱,仅仅能用来测试音频等300kHz以下频率的周期波形。不过它还有一个实用的功能,可以用来测试+/-50V的电压(量程是自动切换的)。

 

          主要零件
 编号      零件名称     数量

  1    ATMEGA8单片机   1
  9   24MHz有源晶振    1
  8   128x64液晶屏

          [ST7565控制器]  1
  2      5532运放      2
  3   AD603压控放大器   1
  4    TLV5618[DA]     1
  5    ADS830E[AD]     1
  6      IDT7205       1
  7      ILC7660       2
  10    1117-5.0       2
  11    1117-3.3       1
  12     79L05         1
  13       继电器         2
  14 电容、电阻、二极管   若干
  15     三极管        2
  16     洞洞板        1
  17     按钮          2

 

 

电路分析

   

    这个版本示波器的电路原理如图1所示。电路制作时,我用了1块16cm×10cm的万用板,电路中仅仅使用2个按钮来操作示波器,因为我只使用了一片M8单片机作为控制器,1个按钮用于循环改变采样频率,另一个按钮用来选择信号的耦合方式,直流或者交流耦合。


 

    大家要问了,如何用一片 M8 单片机产生12MHz的采样时钟呢?呵呵,其实我对M8单片机进行了超频,使用24MHz的有源晶振作为它的时钟频率。然后,通过定时器2的比较匹配翻转电平,以产生不同的时钟。当OCR2=0时,单片机的OC2引脚就能产生12MHz的方波了。当然,如果大家不想超频,那么最高的采样频率就是16MHz的一半,8MHz了。因为,M8的技术手册上建议最高为16MHz的时钟,而比较匹配的最高频率为系统时钟的2分频,即8MHz。本次制作的源代码使用WinAVR编译。如果使用16MHz的晶振,请自行修改源代码。

 

    电路中,被测量的信号,经过500kΩ、480 kΩ、20 kΩ电阻串联回路,通过继电器进入第1个运放,运放起到阻抗匹配的作用,因为AD603的输入电阻仅为100Ω。单片机通过继电器选择合适的衰减倍数,在默认情况下,为1/2倍的衰减。在测量较大的电压时,单片机会选择1/50 的衰减。选择衰减的目的是为了方便后期的2次放大。后期放大使用了一片AD603,它是压控放大器。通过改变GPOS(第1脚)与GNEG(第2脚)之间的电压差,即可控制它的放大倍数。AD603的GPOS(第1脚)的电压通过一片DA5618控制,它是12位串口DA,它的参考电压为1.25V,由2个电阻分压而得。整个电路的运放可以使用NE5532、AD8066、LM6172等,它们的引脚都是兼容的。由于采样的速度比较快,远大于M8单片机的读取及处理速度,所以通过IDT7205来缓冲高速采样的电平数据。最后,单片机读取采样的数据,并在128×64的液晶上显示。

 

 

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