四通道数字示波表硬件设计

摘要

示波表具有传统台式示波器功能丰富、显示直观的优点，而且体积小巧、方便携带、具有隔离输入、使用安全，因而被广泛应用于野外、工业现场、汽车电子等场合。拥有四个通道的示波表还可以同时测量四个相关的信号，能满足配电输电、多相电力系统等领域的更高测试需求。
　　本文以手持式数字示波表项目为基础，详细研究了四通道数字示波表的总体硬件设计。主要围绕提高示波表性能指标的同时降低整机硬件功耗、延长使用时间展开，对数字示波表的关键技术进行了讨论。结合攻读硕士学位期间笔者实际参与的工程项目，重点从以下几个方面讨论：
　　1、宽带隔离通道设计。信号调理通道的带宽直接决定了能无失真地测量信号的最高频率。高隔离度则保证了测试的安全性。本文论述了信号调理通道的信号调理方案，并从测量等级的概念出发，详细分析了设计过程中的电气安全性问题。另外，本文还针对开路噪声、温漂、四通道一致性等问题提出了解决方案。
　　2、电源及电池管理。手持式仪器的一个设计难点就在于电源管理和电池管理，本文首先分析了整个硬件系统的电源需求，设计了一个电源分配系统，实现了其功能并对效率做了分析。随后根据锂离子电池的充放电特性选择合适的电池管理方案，实现了充放电控制、路径管理、电量检测和电池保护等功能。
　　3、系统低功耗策略研究。为了克服续航时间短这个手持电子设备普遍的难题，本文从系统级层面分析了整个硬件系统的功耗构成，再根据分析得到的结论提出了整机低功耗的策略，对高耗能功能模块和整机工作模式进行了低功耗优化。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外数字示波表研究现状

1.3 四通道数字示波表主要技术指标

1.4 本论文结构安排

第二章 四通道数字示波表总体硬件设计

2.1 关键器件的选型

2.2 硬件系统的总体框架

2.3 采集方案

2.4 时基方案

2.5 本章小结

第三章 随机等效采样系统的实现

3.1 随机等效采样基本原理

3.2 高分辨率时间间隔测量电路

3.3 低噪声低温漂恒流源电路

3.4 本章小结

第四章 宽带隔离通道设计

4.1 通道方案论证

4.2 安全与隔离

4.3 屏蔽和吸波

4.4 增益温度校正

4.5 四通道一致性设计

4.6 本章小结

第五章 电源及电池管理

5.1 电源管理

5.2 电池管理

5.3 电源完整性

5.4 本章小结

第六章 系统低功耗策略

6.1 系统功耗分析

6.2 ADC动态功耗管理

6.3 工作模式和工作状态

6.4 屏幕亮度自动调节

6.5 本章小结

第七章 系统的调试及测试验证

7.1 系统调试

7.2 通道指标测试

7.3 最高实时采样率

7.4 系统功耗测试

第八章 结论与展望

8.1 课题结论

8.2 展望

致谢

参考文献

个人简历及研究成果