专利名称：数字示波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到电变量测量领域，特别是涉及到一种数字示波器。
背景技术：
数字示波器(DS0)是近年发展起来的一种先进测量仪器。与传统的模拟示波器相比，数字示波器具有很多优点，如数字示波器可以进行波形存储、快速傅立叶变换等等。
请参照图1和图2，图1是一种传统的数字示波器组合状态下的立体结构示意图，图2是图1所示数字示波器分解状态下的立体结构示意图。该数字示波器1包括一个外壳10和一个容纳在外壳10内部的主电路板20。该外壳10呈长方体形状，并包括一个正面11、 一个背面12、 一个顶面13、 一个底面14、 一个左侧面15和一个右侧面16。该数字示波器1的面板(未标示)设置在正面11，该面板包括显示面板18和操作面板19。由于数字示波器各种功能的不断增加，该面板通常需要占据较大的面积来显示更多的信息和提供更多的操作按键，因此外壳10的正面11和背面12的面积通常大于顶面13、底面14、左侧面15和右侧面16的面积。换句话说，如果以L表示数字示波器1的长，以W表示宽，以H表示高的话，那么一般情况下L〉H〉W。该主电路板20临近并平行于底面14设置。
请参照图3，图3是图2所示数字示波器的主电路板上的元件位置和连接关系示意图。主电路板20上设置有一个第一前端调理�？�21、 一个第二前端调理�？�22、 一个模数转换�？�(ADC) 23、 一个时钟�？�24、 一个控制�？�25和一个微处理器26。该第一、第二前端调理�？�21、 22中的每一个用于接收一路
输入信号并将各自接收的输入信号调理到适合采样的电平范围。该模数转换�？�23用于对经过第一、第二前端调理�？�21、 22调理后的信号进行采样，并以数字信号输出。该控制�？�25用于将该模数转换�？�23所输出的数字信号进行各种处理，如傅立叶变换等。微处理器26用于接收控制模块25的数据，并将数据转换成适合于显示的显示数据。时钟�？�24为模数转换�？�23提供时钟信号。该第一、第二前端调理�？�21、 22中的每一个都包括一个输入接口(BNC)29，用于与外部的接头(图未示)对接来接收输入信号。
请参照图4，图4是图2所示输入接口的立体结构放大示意图。该输入接口29的一端为插接部291,另一端为管脚292。由于主电路板20垂直于正面11，因此该输入接口 29的管脚292弯折呈直角形状。通过将管脚292末端固定在主电路板20上，即可以使输入接口 29用于连接的的插接部291通过通孔295从该外壳10的正面ll露出。
由于该主电路板20平行于底面14，因此其面积受到底面14面积限制而十分有限。又由于�？橹湫枰粲斜匾木嗬胍苑乐垢扇诺炔涣加跋欤虼耍礁銮岸说骼砟？�21、 22、模数转换�？�23以及控制�？�25在该主电路板20宽度的限制下并不能沿宽度方向(即数字示波器l的宽度方向W)依序设置，只能沿长度方向(即数字示波器l的长度方向L)设置。
同样，由于主电路板20平行于底面14而垂直于正面11，考虑到两个输入接口 29需要位于外壳10正面，因此该第一、第二前端调理模块21、 22也需要沿该主电路板20长度方向设置。
但是，由于该第一、第二前端调理�？�21、 22、模数转换模块23以及控制�？�25都沿主电路板20长度方向设置，因此这会造成第一前端调理�？�21连接到模数转换23的导线的长度与第一前端调理�？�22连接到模数转换23的导线的长度不相等，即由第一前端调理模块21输入的信号到达模数转换�？�23的时间与由第二前端调理�？�22输入的信号到达模数转换�？�23的时间不一致，进而造成对第一、第二前端调理模块21、 22输入信号的采样点不一致，最终表现为测量数据的误差较大。
另外，由于该输入接口 29的管脚292弯折呈直角形状，通过将管脚292末端固定在主电路板20上，即可以使输入接口 29用于连接的的插接部291从该外壳10的正面11露出，因此该输入接口 29的插拔方向平行于该主电路板20。长期沿此方向受力容易造成该输入接口 29管脚292的直角部分断裂，或者输入接口 29在该主电路板20上的松动。
实用新型内容
为了解决传统数字示波器测量数据误差较大的问题，本实用新型提供一种测量数据误差较小的数字示波器。
一种数字示波器，包括一个具有顶面、底面和正面的外壳和一个设置在所述的外壳内的电路板，所述的电路板上具有一个第一前端调理模块、 一个第二前端调理�？�、 一个模数转换�？楹鸵桓隹刂颇？椋龅牡谝磺岸说骼砟？楹偷诙岸说骼砟？槎剂拥剿龅哪Ｊ荒？椋龅哪Ｊ荒？榱拥剿龅目刂颇？椋龅牡缏钒迤叫杏谒龅恼妫龅牡谝磺岸说骼砟？楹退龅牡诙岸说骼砟？槠叫杏谒龅牡酌媾帕校龅哪Ｊ荒？樯柚迷谒龅牧礁銮岸说骼砟？榭拷龅亩ッ娴囊徊�。
在一个较佳实施方式当中，本实用新型的数字示波器中的模数转换模块设置在所述的两个前端调理�？榈恼戏�。
在一个较佳实施方式当中，本实用新型的数字示波器中的控制�？槭窍殖�
可编程门阵列(Field—Programmable Gate Array, FPGA)、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device, CPU))等。
本实用新型的数字示波器由于电路板平行于外壳正面设置，使得电路板宽度增大，进而能够将模数转换�？樯柚迷谒龅牧礁銮岸说骼砟？榭拷龅亩ッ娴囊徊啵鼓Ｊ荒？榈搅礁銮岸说骼砟？榈木嗬氩畋鸾闲。沟枚粤礁銮岸说骼砟？槭淙胄藕诺牟裳憬衔恢拢什饬渴莸奈蟛罱闲�。
另外，本实用新型还提供另外一种测量数据误差较小的数字示波器。
一种数字示波器，包括一个具有顶面、底面和正面的外壳和一个设置在所述的外壳内的电路板，所述的电路板上具有一个第一前端调理�？�、 一个第二前端调理�？�、 一个第一模数转换模块、 一个第二模数转换�？�、 一个第一控制模块、 一个第二控制�？楹鸵桓鍪敝幽？椋龅牡谝磺岸说骼砟？�、第一模数转换�？楹偷谝豢刂颇？橐佬蛳嗔龅牡诙岸说骼砟？�、第二模数转换�？楹偷诙刂颇？橐佬蛳嗔龅氖敝幽？榱拥剿龅牡谝荒Ｊ荒？楹偷诙Ｊ荒？椋龅牡缏钒迤叫杏谒龅恼妫龅牡谝磺岸说骼砟？楹退龅牡诙岸说骼砟？槠叫杏谕饪堑酌媾帕校龅牡谝磺岸说骼砟？�、第一模数转换�？楹偷谝豢刂颇？橐佬蛑鸾タ拷龅耐饪嵌ッ嫔柚茫龅牡诙岸说骼砟？�、第二模数转换�？楹偷诙刂颇？橐佬蛑鸾タ拷龅耐饪嵌ッ嫔柚谩�
本实用新型的数字示波器由于电路板平行于外壳正面设置，使得电路板宽度增大，进而能够将两个模数转换�？樯柚迷谒龅牧礁銮岸说骼砟？榭拷龅亩ッ娴囊徊啵沽礁瞿Ｊ荒？榈蕉杂Φ那岸说骼砟？榈木嗬氩畋鸾闲。沟枚粤礁銮岸说骼砟？槭淙胄藕诺尼娧憬衔恢拢什饬渴莸奈蟛罱闲�。
图1是一种传统的数字示波器组合状态下的立体结构示意图。
图2是图1所示数字示波器分解状态下的立体结构示意图。
图3是图2所示数字示波器的主电路板上的元件位置和连接关系示意图。
图4是图2所示输入接口的立体结构放大示意图。
图5是本实用新型数字示波器一较佳实施方式的组装状态下的立体结构示意图。
图6是图5所示数字示波器部分拆解状态下的立体结构示意图。图7是图5所示数字示波器整体电路�？槭疽馔�。图8是图7所示部分�？樵诟弥鞯缏钒迳系奈恢霉叵凳疽馔�。图9是图6所示输入接口的结构的放大示意图。
具体实施方式
请一起参照图5和图6，图5是本实用新型数字示波器一较佳实施方式的组装状态下的立体结构示意图，图6是图5所示数字示波器部分拆解状态下的立体结构示意图。该数字示波器2包括由一个前壳211和一个后壳212组合而成的一个外壳210、 一个主电路板220、 一个显示屏250、多个按键260、多个旋钮261和一个按键电路板(图未示)。
该外壳210整体呈长方体形状，且包括一个正面213、 一个背面214、 一个顶面215、 一个底面216、 一个顶面217和两个侧面(未标示)。正面213与底面216相交而成的线段为数字示波器2的长(用L'表示)，侧面与底面216相交而成的线段为数字示波器2的宽(用W'表示)，正面213与侧面相交而成的线段为数字示波器2的高(用H'表示)。其中，正面213的面积大于底面216的面积，即H， 〉W，。
该外壳210的正面213具有一个显示窗口 218、多个按键旋钮通孔(图未示)和多个端口通孔219。显示窗口 218为一个呈方形的开口，且根据大多数使用者的习惯将其设置在正面213的左侧。显示屏250对应显示窗口 218设置在外壳210内部并紧邻正面213。该多个按键旋钮通孔分布于正面213的右侧，以符合多数人右手为利手的习惯。多个端口通孔219分布于正面213的下侧，以防止外部信号线挡住按键260或者旋钮261。该按键电路板固定在外壳210以内并临近正面213，该按键260和旋钮261—端安装在该按键电路板上，另一端分别通过该按键旋钮通孔延伸暴露到外壳210外以便操作。该主电路板220平行于正面设置在外壳210内。
请参照图7，图7是图5所示数字示波器整体电路模块示意图。该主电路板220上设置有一个第一前端调理�？�221、 一个第二前端调理�？�222、 一个第三前端调理�？�223、 一个第四前端调理�？�224、 一个第一模数转换模块225、一个第二模数转换�？�226、 一个时钟模块227、 一个第一控制�？�228、 一个第二控制�？�229、 一个微处理器230、 一个数模转换�？�231和一个存储�？�232。
该第一、第二前端调理�？�221、 222连接至第一模数转换�？�225，第三、第四前端调理�？�223、 224连接至第二模数转换�？�226，第一模数转换模块225连接至第一控制�？�228，第二模数转换�？�226连接至第二控制�？�229，第一、第二控制�？�228、 229、微处理器230和存储�？�232之间的任意两个都相连接，数模转换�？�231连接到第二控制模块229和第一至第四前端调理�？�221 224，时钟�？�227连接到第一、第二模数转换模块225、 226、第一、第二控制�？�228、 229以及微处理器230。该微处理器230还连接到一个显示�？�(未标示)、 一个接口�？�(未标示)和一个输入模块(未标示)。
该第一至第四前端调理�？�221 224用于接收第一至第四路输入信号，并将各自接收的输入信号调理到适合采样的电平范围，输出为模拟波形信号。
第一、第二模数转换�？�225、 226用于对该模拟波形信号进行采样，并以数字波形信号输出。该第一模数转换�？�225包括一个第一模数转换电路(图未示)和一个第二模数转换电路(图未示)，该第一模数转换电路用于对第一前端调理�？�221输出的模拟波形信号进行采样，该第二模数转换电路用于对第二前端调理模块222输出的模拟波形信号进行采样。类似的，该第二模数转换�？�226也包括两个模数转换电路， 一个用于对第三前端调理�？�223输出的模拟波形信号进行采样，另一个用于对第四前端调理�？�224输出的模拟波形信号进行采样。第一、第二控制�？�228、 229对数字波形信号进行数据处理，如傅立叶变 换、绘制李沙育图形等。第一、第二控制�？�228、 229可以是现场可编程门阵 列(Field—Programmable Gate Array, FPGA)、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD)等。
微处理器230与第一、第二控制�？�228、 229和存储�？�232之间可以通 信并且一起实现对数字波形信号进行数据处理，且微处理器230还用于绘制波 形图案的显示数据、控制该显示�？楦莞貌ㄐ瓮及傅南允臼菹允境龈貌ㄐ� 图案、控制该接口模块进行数据的输入和输出、以及控制该输入�？榻邮帐�。 该存储模块232可以是SDRAM、 FLASH、 DDR或EPR0M等；该显示�？樵诒臼凳� 方式当中即为该显示屏250，该显示屏250可以是液晶显示屏、LED显示屏等； 该接口�？榭梢允荱SB接口、 LAN接口或RS232接口等；该输入�？樵诒臼凳┓� 式当中即为该按键260和旋钮261，但是该输入模块还可以是外部键盘等。
时钟模块227用于为第一、第二模数转换模块225、 226、第一、第二控制 模块228、 229以及微处理器230提供各种频率的时钟信号。
数模转换�？�231用于在第一、第二控制�？�228、 229的控制下产生各种 模拟电压提供给第一至第四前端调理�？�221 224。
请一起参照图6至图8，图8是图7所示部分模块在该主电路板上的位置关 系示意图。由于该主电路板220平行于正面设置在外壳210内，因此主电路板 220的长度方向1与数字示波器2的长度方向L，相同，主电路板220的宽度方 向w与数字示波器2的高长度方向H'相同。与分布于正面213的下侧的多个端 口通孔219相对应,该第一至第四前端调理模块221 224设置于该主电路板220 靠近底面216的一侧，并且沿主电路板220长度方向排列使该第一至第四前端 调理�？�221 224平行于该底面216。第一至第四前端调理�？�221 224中的 每一个前端调理�？槎及ㄒ桓鍪淙虢涌� 239和一个触发�？�236。该输入接口 239用于与外部的接头(图未示)对接来接收输入信号，该触发模块236用于在 对应的输入接口 239所输入信号满足设定的触发条件时触发。
请参照图9，图9是图6所示输入接口的结构放大示意图。该输入接口239 的一端为插接部237，另一端为管脚238。由于主电路板220平行于正面213， 因此该输入接口 239的管脚238为直线形状而无需弯折。通过将管脚238的末 端固定在主电路板220上，即可以使输入接口 239用于连接的的插接部237从 该外壳210的正面213露出。该第一、第二模数转换�？�225、 226设置在该第一至第四前端调理�？�221 224靠近顶面217的一侧(即位于第一至第四前端调理�？�221 224上方)。优选的，第一模数转换�？�225沿第一前端调理�？�221和第二前端调理�？�222中心连线的中垂线设置，使得第一模数转换�？�225到第一、第二前端调理�？�221、 222之间的距离相等。类似的，第二模数转换�？�226沿第三前端调理�？�223和第四前端调理�？�224中心连线的中垂线设置，使得第二模数转换�？�226到第三、第四前端调理模块223、 224之间的距离相等。并且，第一前端调理�？�221连接到第一模数转换电路225的导线的长度与第二前端调理�？�222连接到第一模数转换电路225的导线的长度相同。第三前端调理�？�223连接到第二模数转换电路226的导线的长度与第四前端调理�？�224连接到第二模数转换电路226的导线的长度相同。
第一控制模块228设置在第一模数转换�？�225靠近顶面217 —侧(即位于第一 模数转换模块225的上方)，第二控制模块229设置在第二模数转换�？�226靠近顶面217—侧(即位于第二模数转换�？�226的上方)。优选的，第一控制模块228到第一模数转换�？�225的距离与第二控制�？�229到第二模数转换�？�226的距离相等。并且，第一控制�？�228连接到第一模数转换模块225的的导线的长度与第二控制�？�229连接到到第二模数转换�？�226的导线的长度相等。
时钟�？�227设置于第一模数转换�？�225和第二模数转换�？�226的中间，使得时钟�？�227到第一模数转换�？�225和第二模数转换�？�226的距离相同。并且，时钟�？�227连接到第一模数转换模块225的导线的长度和时钟�？�227连接到第二模数转换�？�226的导线的长度相同。
本实用新型的数字示波器2由于其主电路板220平行于正面213，使得主电路板220的面积较大，而且将第一至第四前端调理�？�221 224设置在主电路板220靠近底面216—侧并沿长度方向排列，该第一、第二模数转换模块225、226设置在该第一至第四前端调理�？�221 224靠近顶面217的一侧，使得第一模数转换�？�225到第一、第二前端调理�？�221、 222的距离的差异较小，第二模数转换�？�226到第三、第四前端调理�？�223、 224的距离的差异较小。进而使得自第一至第四前端调理�？�221 224输出的各路模拟波形信号到达对应连接的第一、第二模数转换�？�225、 226的时间差较�。裳憬弦恢�。因此，本实用新型的数字示波器2测量数据的误差较小。另外，本实用新型与现有技术的另一区别还在于第一控制�？�228设置
在第一模数转换�？�225靠近顶面217 —侧，第二控制�？�229设置在第二模 数转换�？�226靠近顶面217—侧，即第一、第二模数转换�？�225、 226设置 在第一至第四前端调理�？�221 224上方，第一、第二控制模块228、 229设 置在第一、第二控制�？�228、 229上方。 一般而言，该第一、第二模数转换模 块225、 226由于是高速器件，发热量相对来说最大；又由于数字示波器内部的 散热风扇都安装在中部，因此将第一、第二模数转换�？�225、 226设置在第一 至第四前端调理模块221 224与第一、第二控制�？�228、 229之间有利于散 执。
"、、。
而且，控制模块(如FPGA、 CPLD)属于大规模集成电路，发热量一般也比 较大。而热空气积累容易导致模数转换�？椴仍肷任蟛睿跋炷Ｊ� �？椴裳淖既沸�。由于本实用新型的第一、第二控制�？�228、 229位于第一、 第二模数转换�？�225、 226的上方，由第一、第二控制�？�228、 229产生的 热空气更易向上运动而不易向下运动，因此热空气对第一、第二模数转换�？� 225、 226的影响较�。贡臼涤眯滦偷氖质静ㄆ�2测量数据的误差进一
步减小。
再者，本实用新型与现有技术的又一区别还在于该输入接口 239的管脚 238无需弯折。这使得该输入接口 239与外部的接头在插拔过程中的受力方向垂 直于主电路板220，进而使得该输入接口 239的管脚238不容易损坏，输入接口 239相对于主电路板220不易松动。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并 不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内， 可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实 用新型的保护范围都应该以权利要求的保护范围为准。
ii
权利要求1.一种数字示波器，包括一个具有顶面、底面和正面的外壳和一个设置在所述的外壳内的电路板，所述的电路板上具有一个第一前端调理�？�、一个第二前端调理�？�、一个模数转换�？楹鸵桓隹刂颇？椋龅牡谝磺岸说骼砟？楹偷诙岸说骼砟？槎剂拥剿龅哪Ｊ荒？椋龅哪Ｊ荒？榱拥剿龅目刂颇？椋涮卣髟谟谒龅牡缏钒迤叫杏谒龅恼妫龅牡谝磺岸说骼砟？楹退龅牡诙岸说骼砟？槠叫杏谒龅牡酌媾帕校龅哪Ｊ荒？樯柚迷谒龅牧礁銮岸说骼砟？榭拷龅亩ッ娴囊徊�。
2. 根据权利要求1所述的数字示波器，其特征在于所述的控制�？樯柚� 在所述的模数转换�？榭拷龅亩ッ娴囊徊�。
3. 根据权利要求1所述的数字示波器，其特征在于所述的第一前端调理 �？榱拥剿龅哪Ｊ荒？榈牡枷叩某ざ扔胨龅牡诙岸说骼砟？榱� 到所述的模数转换�？榈牡枷叩某ざ认嗤�
4. 根据权利要求1所述的数字示波器，其特征在于所述的模数转换�？� 包括一个第一模数转换电路和一个第二模数转换电路，所述的第一前端调理模 块连接到所述的第一模数转换电路，所述的第二前端调理�？榱拥剿龅牡� 二模数转换电路，所述的第一前端调理模块连接到所述的第一模数转换电路的 导线的长度与所述的第二前端调理�？榱拥剿龅牡诙Ｊ坏缏返牡枷� 的长度相同。
5. 根据权利要求1至4中任意一项所述的数字示波器，其特征在于所述 的第一前端调理�？榫哂幸桓龅谝皇淙虢涌冢龅牡诙岸说骼砟？榫哂幸� 个第二输入接口 ，所述的第一接口和所述的第二接口的插拔方向垂直于所述的 电路板。
6. —种数字示波器，包括 一个具有顶面、底面和正面的外壳和一个设置在所述的外壳内的电路板，所述的电路板上具有一个第一前端调理 �？�、 一个第二前端调理模块、 一个第一模数转换�？�、 一个第二模数转换模 块、 一个第一控制模块、 一个第二控制�？楹鸵桓鍪敝幽？椋龅牡谝磺岸� 调理�？�、第一模数转换�？楹偷谝豢刂颇？橐佬蛳嗔龅牡诙岸说骼砟？�、第二模数转换�？楹偷诙刂颇？橐佬蛳嗔龅氖敝幽？榱拥剿� 述的第一模数转换�？楹偷诙Ｊ荒？椋涮卣髟谟谒龅牡缏钒迤叫杏谒龅恼妫龅牡谝磺岸说骼砟？楹退龅牡诙� 端调理�？槠叫杏谒龅牡酌媾帕校龅牡谝磺岸说骼砟？�、第一模数转换模块和第一控制模块依序逐渐靠近所述的顶面设置，所述的第二前端调理�？�、 第二模数转换�？楹偷诙刂颇？橐佬蛑鸾タ拷龅亩ッ嫔柚�。
7. 根据权利要求6所述的数字示波器，其特征在于所述的第一前端调理 模块连接到所述的第一模数转换�？榈牡枷叩某ざ群退龅亩岸说骼砟？榱� 接到所述的第二模数转换�？榈牡枷叩某ざ认嗟�。
8. 根据权利要求6所述的数字示波器，其特征在于所述的第一模数转换 �？榱拥剿龅牡谝豢刂颇？榈牡枷叩某ざ群退龅牡诙Ｊ荒？榱� 到所述的第二控制�？榈牡枷叩某ざ认嗟�。
9. 根据权利要求6所述的数字示波器，其特征在于所述的时钟�？榱� 到所述的第一模数转换模块的导线的长度和所述的时钟�？榱拥剿龅牡诙� 模数转换模块的导线的长度相等。
10. 根据权利要求6至9中任意一项所述的数字示波器，其特征在于所述 的第一前端调理模块具有一个第一输入接口 ，所述的第二前端调理�？榫哂幸� 个第二输入接口，所述的第一接口和所述的第二接口的插拔方向垂直于所述的 电路板。
专利摘要本实用新型提供一种数字示波器，包括一个具有顶面、底面和正面的外壳和一个设置在所述的外壳内的电路板，所述的电路板上具有一个第一前端调理�？�、一个第二前端调理模块、一个模数转换�？楹鸵桓隹刂颇？椋龅牡谝磺岸说骼砟？楹偷诙岸说骼砟？槎剂拥剿龅哪Ｊ荒？椋龅哪Ｊ荒？榱拥娇刂颇？椋龅牡缏钒迤叫杏谒龅恼妫龅牡谝磺岸说骼砟？楹退龅牡诙岸说骼砟？槠叫杏谕饪堑酌媾帕校龅哪Ｊ荒？樯柚迷谒龅牧礁銮岸说骼砟？榭拷龅亩ッ娴囊徊�。本实用新型的数字示波器测量数据的误差较小。
文档编号G01R13/02GK201392356SQ200920145388
公开日2010年1月27日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者李维森, 悦 王, 王铁军 申请人:北京普源精电科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
