1 引言

     目前，通用二蹤示波器如HH4310A/HH4311A、RS8等均無存儲功能，在學生實驗中能滿足信號測量的要求，但若用于測量一些非周期單脈衝信號，由于信號的突發性，這些通用的示波器往往不能對信號的波形、幅值、脈寬進行仔細的觀測。其在通用示波器中嵌入存儲功能，能极大地擴展應用范圍，具有較高的實用价值。筆者介紹一种利用SPCE061A型16位單片机在HH4310A/HH4311A型通用示波器中嵌入存儲功能的原理及實驗結果。

     2 通用示波器的基本工作原理

   通用示波器的頻率繁多，電路各不相同，但總的來說，可以歸納為3個主要組成部分：垂直系統（主要實現Y輸入信號的放大）；水平系統（主要實現水平掃描和水平放大）和主机（主要包括低/高壓電源和顯示電路）。基本結构如圖1所示，各組成部分的詳細工作原理參閱參考文獻[1]。 

      3 嵌入

      在通用示波器中嵌入存儲功能的基本原理是用A/D轉換器把模擬信號轉換為數字信號，然后存儲到RAM中，需要顯示時，將RAM中的存儲的數字信號按順序讀出，通過D/A轉換器恢复模擬信號，在示波器熒光屏上顯示出來。在設計中，利用SPCE061A型16位單片机中的A/D轉換器實現對示波器的Y輸入被測信號的模/數轉換，轉換的結果存儲在SPCE061A內部的SRAM中，顯示時，經SPCE061A的D/A轉換器恢复輸入的模擬信號，SPCE061A及相關電路构成的擴展電路接在通用示波器垂直系統的Y輸入電路及前置放大器之間CONTROL ENGINEERING China版权所有，如圖2所示。
 

       3.1 A/D轉換的原理及性能要求

      要實現對輸入被測信號的存儲，A/ D轉換（取樣、量化、編碼）是關鍵，根据奈奎斯特（Nyquist）取樣定理，曲江后能夠不失真地還原出原信號，必須滿足fs＞2fm控制工程网版权所有，即取樣頻率必須大于信號最高頻率的2倍。在SPCE061A中有7路10位逐次逼近型A/D轉換器www.cechina.cn，通用對A/D轉換器有關控制寄存器P_ADC_Ctrl（$7015H）、P_ADC_MUX_Ctrl（$702BH）的合理設置啟動A/D轉換，從P_ADC_MUX_Data（$702CH）單元中讀出A/D轉換的值。SPCE061A中A/D轉換的最高速率為（Fosc/32/16Hz），如果速率超過此值控制工程网版权所有，從P_ADC_MUX_Data中讀出數据時會發生錯誤。A/D轉換的最大頻率相應率（Fosc/32/16Hz）如表1所示。 
 

       在SPCE061A中，32768Hz的實時時鐘經過PLL倍頻電路產生系統時鐘Fosc，Fosc再經過分頻得到CPU時鐘（CPUCLK），通過對寄存器P_System Clok（$7013H）的編程來完成對系統時鐘Fosc和CPU時鐘頻率的定義。默認時，Fosc、CPUCLK分別為24.576MHz和Fosc/8。

      根据A/D轉換的基本原理及SPCE061A的A/D轉換的特性，在通用示波器中嵌入的存儲功能模塊的最大不失真頻率為20kHz。

     3.2 數字信號的存儲和D/A轉換

經A/D轉換的結果需要存儲到存儲器中，其存儲容量為獲取波形的取樣點數目，用直接存放A/D變換后數据的獲取存儲單元來表示。在SPCE061A中有2K×10bit的SRAM存儲單元，實際使用的SRAM的容量主要由A/D轉換的速率和掃描因數（t/div）共同決定，其關系如下式所示：

t/div＝1/fS×N （1）

       式中，fS為A/D轉換的取樣頻率，N為每格的取樣點數。由此可知CONTROL ENGINEERING China版权所有，在A/D變換速率相同的條件下，存儲容量的大小決定掃描時間因數的大小。在設計中，A/D變換的速率fS最大為96kHz，若用1K的SRAM作為A/D轉換的存儲器，則最大掃描時間為10ms/div。在存儲擴展模塊中，單片机啟動A/D轉換器后，通過對P_ADC_MUX_Data（$702CH）單元中A/D轉換結果的比較，當有效的轉換結果出現時，才將