四通道示波器扩展电路设计与实现

本课程设计旨在通过对模拟示波器的通道进行扩展，构建一个能够同时测量四个独立信号的四通道示波器。设计的核心目标是实现双踪示波器的CH1通道输入下，能够稳定且均匀地显示四个输入信号的波形，满足10mVpp到1Vpp的输入电压范围，以及1kHz到1MHz的频率范围，并保证所有信号的负载阻抗至少为100kΩ。 设计中采用的主要组件包括： 1. **四位二进制计数器** (74LS161)：用于将一路16kHz的TTL数字信号分成四路不同频率（8kHz, 4kHz, 2kHz, 和1kHz）的信号源。 2. **双4选1模拟开关** (CD4052)：作为电子开关，负责根据手动选择开关提供的地址信号，切换输入信号至示波器的对应通道。 3. **四运放** (TL084)：设计了分压衰减电路和可变增益放大电路，以实现输入信号的范围调整和电压增益控制。 4. **按键开关**：自锁型双向开关，用于手动选择不同的信号通道和反馈电阻，以调节放大器的增益。 5. **时基电路** (NE555)：通过NE555搭建的振荡电路，为整个控制系统提供稳定的时钟信号（CP）。 6. **电位器**：用于分压衰减和增益调节，确保信号的可调范围。 7. **电阻**：不同值的电阻组合用于信号分路、衰减和反馈网络中。 设计步骤包括： - 将被测信号接入CH1通道，设置合适的垂直和水平偏转，使信号清晰可见。 - 使用计数器74LS161生成不同频率的数字信号，通过模拟开关CD4052切换至四个通道。 - 分压衰减电路通过电阻和电位器的组合，实现输入电压范围的调整。 - 反向比例放大器与电子开关C配合，根据输入信号的幅度调整放大倍数，确保在示波器上显示的信号高度一致。 - 手动选择开关控制信号通道和放大器反馈，实现不同的增益设置。 - NE555振荡器确保电子开关控制电路的时序稳定性。 整个设计不仅提高了示波器的多功能性，还提供了灵活性，使得用户可以根据需要快速测量和分析多种不同频率和幅度的信号，对于学习和实际应用中的信号分析具有重要意义。