[发明专利]基于数字通道隔离的示波表

说明书

本发明公开了一种基于数字通道隔离的示波表，包括N个通道模块、数字隔离模块、主控FPGA和显示模块，通道模块包括信号输入模块、信号调理模块、ADC模块和通道FPGA，由通道FPGA先对各个通道采集得到的数字信号进行存储，并根据主控FPGA发送的触发信息进行触发判断，如果通道FPGA判断满足触发条件，则向主控FPGA发送包含触发时刻对应存储位置的满足触发条件指令，主控FPGA生成数据上传指令并下发给各个通道FPGA，各个通道FPGA提取出对应数据发送给主控FGPA处理后再发送给显示模块进行显示，数字隔离模块用于实现通道模块和主控FPGA之间的电气隔离。本发明利用数字隔离技术消除隔离通道对带宽的影响，提高示波表性能。

技术领域

本发明属于示波表技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于数字通道隔离的示波表。

背景技术

示波表又称为手持示波器，与传统的台式示波器相比，有携带方便、操作简单等特点，是目前一种非常常用的示波器。示波器能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。普通示波器在电路测量中很容易产生异常波形或者损坏电路板上的元器件，这些问题和示波器的电气连接有着重要的关系。普通示波器各个通道间采用相同的参考地，并且通道与模数转换模块、数据处理模块和通讯模块之间并没有电气隔离，在同时测试多个没有共同参考点的信号时，由于不同信号电压差的存在，会发生短路的情况，损坏元器件。

如今的研究测试环境很多都要测量多个没有公共参考点点位的电信号(即浮地测量)，这已经成为非常普通的要求。例如，检测不间断电源、电力系统设备、诊断马达驱动器、放大器等模拟电路，常常需要同时测量几个独立的信号。对于绝大多数示波器来说，进行浮地测量是一件非常危险的事情，若直接用普通示波器测量，不仅会得到许多错误的测试结果，而且有可能会造成测试电路短路，示波器损坏的后果，在测量大功率的设备时有可能会有着火的危险。

此外，在测量模拟信号隔离芯片两端的信号时，比如光耦隔离芯片、高频变压器，如果使用普通示波器就相当于通过示波器的公共参考地把两端的信号连接到一起，也就起不到测试的效果了。只有通过隔离示波器才能观察到模拟信号隔离芯片两端信号的相位和幅度是否一致，来判断模拟信号隔离芯片的好坏。在IC芯片测试中也存在同样的使用场景，例如测试多通道芯片的不同通道之间的干扰时，就需要用到隔离示波器的多个通道同时测量芯片不同通道引脚才能观察出不同通道之间的干扰强度。另外还有在测试与市电信号相通的信号时，由于普通示波器的地信号就是和大地相连，在使用普通示波器测试时由于电压差极有可能会损坏示波器甚至威胁使用人员的人身安全。此时就必须使用隔离示波器才能保证使用安全。

传统示波器的隔离方式有以下几种：隔离变压器、光耦、差分探头。隔离变压器的初级线圈和次级线圈通过电磁感应来连接，如果初级线圈和次级线圈不共地，那么就能实现在变压器两端形成很好的电气隔离，但是变压器的带宽有限，不能传输直流和低频信号。光耦隔离是通过发光二极管和接收二极管的光电反应，在发射端和接收端能够形成很好的电气隔离，但是目前市场上还没有出现能够传输足够高频率的光耦器件。差分探头可以进行很好的浮地测量，不需考虑接地的问题，测出的数据精度也比较高，但是需要电池单独供电而且价格昂贵。而且根据以上说明可知，传统隔离示波器是在模拟通道对信号进行隔离，由于没有隔离器件可以将从直流到高频的信号进行隔离，往往是采用高低频分开方式进行隔离，然后再对信号进行叠加，这样会导致信号失真。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于数字通道隔离的示波表，利用数字隔离技术消除隔离通道对带宽的影响，提高示波表性能。

为实现上述发明目的，本发明基于数字通道隔离的示波表包括N个通道模块、数字隔离模块、主控FPGA和显示模块，通道模块包括信号输入模块、信号调理模块、ADC模块和通道FPGA，其中：

信号输入模块用于接收模拟信号并发送给信号调理模块；

信号调理模块用于对模拟信号进行信号调理，将调理后的模拟信号发送给ADC模块；