硬件电路设计具体详解
硬件设计快速入门知识点
硬件设计快速入门知识点硬件设计是指通过电子电路和电子元件搭建数字电路、模拟电路、微处理器系统等，以实现特定功能的过程。
对于初学者来说，快速了解硬件设计的基本知识点将有助于他们更好地理解和应用于实际项目中。
本文将介绍一些硬件设计的快速入门知识点，帮助读者对硬件设计有一个基本的了解。
一、数字电路设计基础知识1. 逻辑门逻辑门是数字电路中最基本的组成元件，常见的逻辑门有与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、异或门（XOR）等。
它们通过接收输入信号并根据特定的逻辑关系输出相应的结果。
2. 布尔代数硬件设计需要借助布尔代数，布尔代数用于描述逻辑关系，通过对逻辑表达式的运算得到最终的逻辑结果。
常用的布尔运算符有与、或、非、异或等。
3. 时序电路时序电路是指根据时钟信号来控制数字电路的工作状态。
常见的时序电路设计包括寄存器、计数器、时钟分频器等。
二、模拟电路设计基础知识1. 基本电路元件模拟电路设计需要了解一些基本的电路元件，如电阻、电容、电感等，以及它们在电路中的作用。
此外，还需要了解电源、信号发生器、示波器等仪器设备的基本知识。
2. 放大电路放大电路是模拟电路设计中常见的一种电路，通过增强输入信号的幅度来实现信号的放大。
常用的放大电路有共射放大电路、共基放大电路、共集放大电路等。
3. 滤波电路滤波电路用于将输入信号中的某些频率分量滤除或增强，以得到所需的信号。
常见的滤波电路有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
三、微处理器系统设计基础知识1. 微处理器架构微处理器是硬件设计中常见的一种设备，它是计算机系统的核心部分，负责执行各种指令并进行数据处理。
了解微处理器的基本结构和指令集架构对于设计有效的微处理器系统至关重要。
2. 总线和接口总线和接口用于连接微处理器和其他外部设备，以实现数据和信号的传输。
熟悉常见的总线标准和接口规范，如PCI、USB、RS232等，可以帮助设计出更加稳定和兼容性强的系统。
实验报告硬件电路设计
实验报告硬件电路设计一、引言本实验旨在通过设计硬件电路来实现特定功能，并验证电路设计的正确性和可行性。
本实验选择了某款电子产品的核心功能进行设计与实现。
二、设计原理本实验设计的硬件电路包括输入接口、中央处理器、输出接口等多个模块，其工作原理如下：1. 输入接口：负责接收用户输入的指令或数据，例如按钮、触摸屏等。
2. 中央处理器：接收输入接口传入的指令或数据，根据预设的算法进行计算、逻辑判断等操作，将计算结果保存到存储器中，并控制输出接口的工作状态。
3. 存储器：用于存放中央处理器计算的结果以及其他需要保存的数据。
4. 输出接口：负责将存储器中的数据进行输出，例如显示屏、声音输出器等。
三、设计步骤1. 根据电子产品的需求和功能，确定硬件电路的整体架构和模块划分。
2. 选择合适的元器件，例如电阻、电容、晶体管等，并进行元器件的布线和连线设计。
3. 按照设计的电路原理图，进行电路板的布局设计，确保各个元器件的位置合理，以及连线的长度、走向等因素。
4. 制作电路板原型，喷锡、焊接元器件，并进行连接测试。
5. 调试并修改电路设计中的问题，确保硬件电路的正确和可靠性。
6. 验证设计的电路是否满足预期功能，检查电路的功耗、稳定性等指标，以及其与其他系统的兼容性。
7. 进行电路板的大规模生产，并进行质检，保证产品的质量和可靠性。
四、实验结果经过多次调试和修改，本实验设计的硬件电路稳定运行，成功实现了特定功能。
根据测试结果显示，电路运行良好，没有出现异常情况。
同时，电路设计满足了产品的要求，功能达到预期。
五、总结与展望本实验通过设计硬件电路，成功实现了特定功能，并验证了电路设计的正确性和可行性。
电路设计经过多次调试和修改，达到了预期效果。
然而，仍有一些改进的空间，如进一步优化电路的功耗、增加系统的稳定性等。
在未来的研究中，可以考虑使用更先进的元器件，提升电路的性能，以及进一步优化电路布局，减小电路的体积。
六、参考文献1. 电路设计与实践，XXX，XXX出版社，XXXX年。
硬件电路设计步骤及方法、工作原理、电路板调试方法
硬件电路设计步骤及方法、工作原理、电路板调试方法一、总则在学习电路设计的时候，不知道你是否有这样的困扰：明明自己学了很多硬件电路理论，也做过了一些基础操作实践，但还是无法设计出自己理想的电路。
归根结底，我们缺少的是硬件电路设计的思路，以及项目实战经验。
设计一款硬件电路，要熟悉元器件的基础理论，比如元器件原理、选型及使用，学会绘制原理图，并通过软件完成PCB设计，熟练掌握工具的技巧使用，学会如何优化及调试电路等。
要如何完整地设计一套硬件电路设计，下面为大家分享几点经验：二、总体思路设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。
有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现；但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板(要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果)。
三、理解电路如果你找到了的参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了(包括前期设计和后期调试)。
马上就copy？NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。
四、找到参考设计在开始做硬件设计前，根据自己的项目需求，可以去找能够满足硬件功能设计的，有很多相关的参考设计。
没有找到？也没关系，先确定大IC芯片，找datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。
这期间，要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。
五、硬件电路设计的三个部分：原理图、PCB和物料清单（BOM）表。
原理图设计，其实就是将前面的思路转化为电路原理图，它很像我们教科书上的电路图。
pcb涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表(网表是沟通原理图和pcb之间的桥梁)，而将具体的元器件的封装放置(布局)在电路板上，然后根据飞线(也叫预拉线)连接其电信号(布线)。
计算机硬件与电路设计的基本原理
计算机硬件与电路设计的基本原理计算机硬件与电路设计的基本原理是指在计算机领域中，对于硬件组成和电路设计的基本概念、原理以及相关技术进行研究和应用的过程。
本文将从计算机硬件基本概念、电路设计原理和相关技术应用三个方面探讨计算机硬件与电路设计的基本原理。
一、计算机硬件基本概念计算机硬件是指计算机的实体部分，包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备等。
在硬件设计中，必须了解各个硬件组件的基本功能和原理。
1. 中央处理器（CPU）是计算机硬件的核心部件，主要负责执行指令和进行数据处理。
CPU由运算器和控制器组成，其中运算器用于执行各种运算操作，控制器用于控制指令的执行顺序和数据传输。
2. 内存是计算机硬件中的存储部件，用于存储程序和数据。
根据存取速度和价格的不同，内存可以分为主存储器和辅助存储器。
主存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM），而辅助存储器包括硬盘、光盘等。
3. 输入输出设备是计算机与外部环境交互的接口，用于输入和输出数据。
常见的输入设备有键盘、鼠标，输出设备有显示器、打印机等。
二、电路设计原理电路设计原理是指在计算机硬件设计中，根据电子学原理和逻辑门电路的基本原理，实现计算机硬件电路的设计。
以下是常用的电路设计原理：1. 逻辑门电路是计算机电路的基础。
逻辑门电路包括与门、或门、非门等。
通过逻辑门的组合和连接，可以实现各种逻辑功能。
2. 时钟信号是计算机中非常重要的电路设计原理。
时钟信号用于同步各个部件的工作，确保计算机的稳定性和正确性。
3. 数字电路设计原理是指在计算机硬件设计中，使用数字信号进行数据的存储和传输。
数字电路设计原理包括编码器、解码器、触发器、寄存器等。
三、相关技术应用在计算机硬件与电路设计中，常用的相关技术包括集成电路设计、电路仿真和设计工具的应用。
1. 集成电路设计是指将多个电子元件（如晶体管、电阻等）集成在一块芯片上，形成功能强大的电路。
集成电路设计可以提高计算机硬件的集成度和性能。
硬件电路设计基础知识
硬件电子电路基础第一章半导体器件§1-1 半导体基础知识一、什么是半导体半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。
（导电能力即电导率）（如：硅Si 锗Ge等＋4价元素以及化合物）二、半导体的导电特性本征半导体――纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。
硅和锗的共价键结构。
（略）1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化•掺杂──管子•温度──热敏元件•光照──光敏元件等2、半导体中的两种载流子──自由电子和空穴•自由电子──受束缚的电子（－）•空穴──电子跳走以后留下的坑（＋）三、杂质半导体──N型、P型（前讲）掺杂可以显著地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。
•N型半导体（自由电子多）掺杂为＋5价元素。
如：磷；砷P──＋5价使自由电子大大增长原理：Si──＋4价P与Si形成共价键后多余了一个电子。
载流子组成：o本征激发的空穴和自由电子──数量少。
o掺杂后由P提供的自由电子──数量多。
o空穴──少子o自由电子──多子•P型半导体（空穴多）掺杂为＋3价元素。
如：硼；铝使空穴大大增长原理：Si──＋4价B与Si形成共价键后多余了一个空穴。
B──＋3价载流子组成：o本征激发的空穴和自由电子──数量少。
o掺杂后由B提供的空穴──数量多。
o空穴──多子o自由电子──少子结论：N型半导体中的多数载流子为自由电子；P型半导体中的多数载流子为空穴。
§1-2 PN结一、PN结的基本原理1、什么是PN结将一块P型半导体和一块N型半导体紧密第结合在一起时，交界面两侧的那部分区域。
2、PN结的结构分界面上的情况：P区：空穴多N区：自由电子多扩散运动：多的往少的那去，并被复合掉。
留下了正、负离子。
（正、负离子不能移动）留下了一个正、负离子区──耗尽区。
由正、负离子区形成了一个内建电场（即势垒高度）。
方向：N--> P大小：与材料和温度有关。
（很小，约零点几伏）漂移运动：由于内建电场的吸引，个别少数载流子受电场力的作用与多子运动方向相反作运动。
硬件设计知识点
硬件设计知识点硬件设计是指利用电子电路和电子元器件等技术手段，设计和实现各类电子产品的过程。
在硬件设计过程中，有一些重要的知识点需要掌握和应用。
本文将介绍一些常见的硬件设计知识点。
一、数字电路设计知识点1. 逻辑门：逻辑门是数字电路的基本组成单元，它可以实现逻辑运算，如与门、或门、非门等。
2. 组合逻辑电路：组合逻辑电路是由逻辑门按照一定连接方式组成的电路，在时钟信号的控制下，输出信号只取决于当前输入信号。
3. 时序逻辑电路：时序逻辑电路是由组合逻辑电路和时钟信号组成的电路，输出信号的取值不仅与当前输入信号有关，还与历史输入信号有关。
4. 状态机：状态机是一种常见的时序逻辑电路，在有限的状态集合和输入信号的控制下，根据状态转移规则进行状态转移。
5. 计数器：计数器是一种特殊的状态机，它可以实现对输入信号进行计数和记数。
6. 存储器：存储器是一种用于存储和读取数据的元件，常见的存储器有RAM、ROM、Flash等。
二、模拟电路设计知识点1. 信号放大器：信号放大器可以将输入信号增强，常见的信号放大器有运算放大器、差分放大器等。
2. 滤波器：滤波器可以对输入信号进行滤波处理，分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
3. 信号源：信号源可以产生特定的信号源波形，如正弦波、方波、脉冲波等。
4. 模拟开关：模拟开关可以实现对模拟信号的开关控制，常见的模拟开关有电子开关、继电器等。
5. 调制解调器：调制解调器可以实现信号的调制和解调，常见的调制解调器有调幅调制器、调频调制器等。
三、电源设计知识点1. 直流电源：直流电源是一种提供恒定电压或电流输出的电源，常见的直流电源有线性电源和开关电源。
2. 交流电源：交流电源是一种提供交流电压或电流输出的电源，常见的交流电源有变压器和稳压器等。
3. 电源滤波：电源滤波是为了减小电源输出的交流纹波而进行的滤波处理，常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波等。
4. 电源管理：电源管理是指对电源进行管理和控制，包括电源开关、过载保护、电源检测等功能。
硬件电路设计教程
硬件电路设计教程硬件电路设计是指将数字电路或模拟电路设计成硬件电路的过程。
它是一门涉及电子器件、电路、信号处理等知识的学科，是计算机科学与工程中不可或缺的一部分。
下面将简要介绍硬件电路设计的基本流程和注意事项。
硬件电路设计的基本流程包括需求分析、电路设计、仿真验证和布局布线。
首先，需求分析是要明确设计的目标和要求，包括设计的功能、性能、功耗等方面。
在电路设计阶段，根据需求设计电路的拓扑结构和逻辑功能，并选择合适的器件和元件进行连接。
接着，通过仿真验证可以对设计的电路进行数学模型的验证，以确保电路的正确性和稳定性。
最后，布局布线是将电路设计转化为实际的物理电路，包括电路板的布局和导线的布线。
布局布线过程需要考虑各个元件之间的连接关系和信号传输的最短路径，以减少信号的干扰和损耗。
在硬件电路设计中需要注意几点。
首先，要合理选择电路拓扑结构和元件，以满足设计的需求。
例如，对于数字电路，常见的拓扑结构有combinational电路和sequential电路，需选择适合的器件进行连接。
其次，要进行仿真验证，通过使用软件进行仿真，可以验证电路的正确性，发现潜在的问题和不足之处。
再次，要注意电路功耗的控制，合理优化电路设计，以降低功耗和提高效率。
此外，要重视电路板的布局布线，合理安排元件的位置和导线的布线方式，以减少信号的传输损耗和干扰。
总结而言，硬件电路设计是一门重要的学科，在计算机科学与工程领域中有广泛的应用。
通过需求分析、电路设计、仿真验证和布局布线等流程，可以设计出符合需求的硬件电路。
在设计过程中，需要合理选择拓扑结构和元件，进行仿真验证，并注意功耗控制和布局布线，以确保电路的正确性和稳定性。
硬件电路的原理图与PCB版图设计
通过波峰焊接机，将PCB浸入熔融的焊料中，实现元件焊接。
回流焊接
通过高温加热熔融焊料，使焊料流动并附着在PCB和元件上，实 现焊接。
PCB的测试与调试
测试
01
使用测试设备对PCB上的电路进行测试，确保电路功能正常。
调试
02
通过调试设备对PCB上的电路进行调试，解决电路中存在的问
题。
故障排除
仿真测试
通过仿真软件对电路进行功能 和性能测试，确保电路的正确 性。
文档编写
编写硬件电路设计文档，记录 电路的设计思路、元件清单、
测试结果等信息。
02
原理图设计
原理图设计工具介绍
Eagle
是一款功能强大的电路板设计软 件，支持原理图和PCB版图设计，
广泛应用于电子设计领域。
Altium Designer
是一款综合的电路板设计软件， 支持原理图和PCB版图设计，具有 丰富的库资源和强大的电路仿真功 能。
Circuit Maker
是一款开源的电路设计软件，支持 原理图和PCB版图设计，适合初学 者使用。
元器件的选择与布局
元器件的选择
根据电路需求选择合适的元器件型 号和规格，确保元器件的兼容性和可 靠性。
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•·
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1. DSP芯片选择：选择具有适当数字信号处理能力和音频 接口的DSP芯片。
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2. 音频编解码算法实现：在DSP上实现音频编解码算法， 如MP3、AAC等。
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3. 音频接口设计：设计适当的音频输入输出接口，如模 拟麦克风输入、立体声音频输出等。
防腐蚀设计
选用耐腐蚀的表面处理工 艺，如镀金、喷锡等，提 高PCB的耐久性。
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2系统方案设计2.1 数字示波器的工作原理图2.1 数字示波器显示原理数字示波器的工作原理可以用图2.1 来描述，当输入被测信号从无源探头进入到数字示波器，首先通过的是示波器的信号调理模块，由于后续的A/D模数转换器对其测量电压有一个规定的量程范围，所以，示波器的信号调理模块就是负责对输入信号的预先处理，通过放大器放大或者通过衰减网络衰减到一定合适的幅度，然后才进入A/D转换器。
在这一阶段，微控制器可设置放大和衰减的倍数来让用户选择调整信号的幅度和位置范围。
在A/D采样模块阶段，信号实时在离散点采样，采样位置的信号电压转换为数字值，而这些数字值成为采样点。
该处理过程称为信号数字化。
A/D采样的采样时钟决定了ADC采样的频度。
该速率被称为采样速率，表示为样值每秒（S/s）。
A/D模数转换器最终将输入信号转换为二进制数据，传送给捕获存储区。
因为处理器的速度跟不上高速A/D模数转换器的转换速度，所以在两者之间需要添加一个高速缓存，明显，这里捕获存储区就是充当高速缓存的角色。
来自ADC的采样点存储在捕获存储区，叫做波形点。
几个采样点可以组成一个波形点，波形点共同组成一条波形记录，创建一条波形记录的波形点的数量称为记录长度。
捕获存储区内部还应包括一个触发系统，触发系统决定记录的起始和终止点。
被测的模拟信号在显示之前要通过微处理器的处理，微处理器处理信号，包括获取信号的电压峰峰值、有效值、周期、频率、上升时间、相位、延迟、占空比、均方值等信息，然后调整显示运行。
最后，信号通过显示器的显存显示在屏幕上。
2.2 数字示波器的重要技术指标（1）频带宽度当示波器输入不同频率的等幅正弦信号时，屏幕上显示的信号幅度下降3dB 所对应的输入信号上、下限频率之差，称为示波器的频带宽度，单位为MHz或GHz。
（2）采样速率：采样速率是指单位时间内在不连续的时间点上获取模拟输入量并进行量化的次数，也称数字化速率，单位用Sa/s （ Sampling/s ）表示。
用每秒钟完成的AD 转换的最高次数来衡量。
常以频率来表示，取样速率越高，反应仪器捕捉高频或快速信号的能力愈强。
取样速率主要由AD 转换速率来决定。
数字存储示波器的测量时刻的实时取样速率可根据被测信号所设定的扫描时间因数(即扫描一格所用的时间)来推算。
其推算公式为d i v t N f /（1）式中，N 为每格的取样点数，t 为扫描时间因数。
在进行信号数字化的时候为保持足够的信号细节，就要求采样时钟的频率至少应为信号本身所包含的最高频率的两倍。
这个要求通常成为香农采样定理或者乃奎斯特定律。
然而，为了避免混叠现象和较好的再现所测信号的波形，示波器的采样率一般需要达到被测信号频率的10倍甚至20倍以上。
如此的话，在不少情况下，就会存在显示点数不够的问题，例如用采样率为500MS/s 的示波器观测100MHz 的正弦信号，则每个周期上只显示5个采样点，观测效果较差。
(3)分辨率分辨率指示示波器能分辨的最小电压增量，即量化的最小单元。
它包括垂直电压灵敏度(电压分辨率)和水平时间灵敏度 (时间分辨率)。
垂直电压灵敏度与AD 转换的分辨率相对应，常以屏幕每格的分级数(级/div)或百分数来表示。
水平时间灵敏度由取样速率和存储器的容量决定，常以屏幕每格含多少个取样点或用百分数来表示。
取样速率决定了两个点之间的时间间隔，存储容量决定了一屏内包含的点数。
一般示波管屏幕上的坐标刻度为8*10div(即屏幕垂直显示格为8格，水平显示格为10格)，如果采用8位的AD 转换器(256级)，则垂直分辨率表示为32级/div ，或用百分数来表示为1/256=0.39%：如果采用容量为1k 的RAM ，则水平分辨率为1024/10=100点/div 。
(4)存储容量存储容量又称记录长度，它由采集存储器(主存储器)最大存储容量来表示，常以字为单位。
数字存储器常采用256，512，1K 等容量的高速半导体存储器。
2.3 系统方案论证与比较方案一：采用80C51单片机为控制核心，其系统框图如图1-1所示。
对输入信号进行放大或衰减后，用外接触发电路产生触发信号，通过A/D 转换将模拟信号转换成数字信号，再通过单片机将数据锁存至外部RAM，然后由单片机控制将数据送至D/A输出。
图1-1 方案一系统框图这种方案结构较为简洁，但很明显，A/D的最高采样速度达1MHz，由普通单片机直接处理这样速率的数据难以胜任，采用高档单片机甚至采用DSP芯片，成本偏高不说，还将大大增加开发的难度。
而且目前常用的外接RAM芯片时钟周期一般为40MHz～50MHz，难以达到高速数据存储的要求。
方案二：用FPGA可编程逻辑器件作为控制及数据处理的核心，利用FPGA 的层次化存储器系统结构，使用FPGA内部集成的基本逻辑功能块配置成双端口同步RAM对采集信号进行存储，完成设计指标。
其系统框图如图2所示。
由于FPGA可在线编程，因此大大加快了开发速度。
电路中的大部分逻辑控制功能都由单片FPGA完成，多个功能模块如采样频率控制模块、数据存储模块都集中在单个芯片上，大大简化了外围硬件电路设计，增加了系统的稳定性和可靠性。
FPGA的高速性能比其他控制芯片更适合于高速数据采集和处理，而且使用FPGA内部存储模块完成输入信号的量化存储，在存储速度上有着外接RAM无法比拟的优势。
方案三：以Cortex-M3内核的STM32为主控制器的方案如下面图1-3所示：图1-3 方案三系统框图微处理器采用意法半导体的32位处理器STM32F103VET6,其内部是ARM 公司Cortex-M3内核，工作主频最高可达72MHz,再在其上面移植开源的实时操作系统µC/OS-II系统，确保系统的实时性和稳定性。
由于高速A/D转换器的速度太快，STM32处理数据的速度跟不上，所以在中间加入FIFO高速缓存器。
利用STM32内部自带的FSMC(灵活的静态存储器控制器)来控制TFT液晶屏刷新波形，可实现更高频率的信号的波形刷新和显示。
此为，利用STM32的高级定时器可输出高达12MHz的时钟，可以作为高速A/D转换器的采样时钟和FIFO 存储器的控制时钟，从而避免了一大堆由有源晶振和数字芯片组成的时钟电路。
方案比较：方案一虽然简单，但是51单片机处理能力有限，无法实现数字示波器的基本指标；方案二采用FPGA虽然能深入开发数字示波器，然而，其成本偏高，即使加入SOPC软核，其软件压力也很大。
方案三是能够实现嵌入式数字示波器基本指标的良好方案，器件成本不高，实时操作系统µC/OS-II 简化编程，提供系统实时性和稳定性。
因此，本设计最终选择方案三开展设计。
2.4 系统性能指标设计由于STM32处理数据的能力比较有限，加之一般应用中波形存储和频率分析用处不大，所以在这里，系统并没有做这两个部分的功能实现。
虽然系统所用的A/D转换器ADS830的最高采样频率可达60MHz，然而，其时钟信号是STM32的定时器产生的，最高只能输出12MHz，所以这里设计的最高实时采样率为12MHz，然而，由于程序中加入了内插算法，所以最高输入信号的频率仍然可以高达1MHz，基本可以满足一般应用需求。
系统性能的预期设计指标具体如表1所示：表1 系统性能设计指标技术指标指标参数输入阻抗1M欧姆耦合方式交流或直流耦合触发方式上升沿或下降沿触发波形存储无频谱分析无波形暂停显示有输入电压范围5mV~10Vpp模拟频带宽度0~1MHz最高实时采样率12MHz水平时间灵敏度从2us/Div到5ms/Div ,共11档（按1-2-5方式步进）垂直电压灵敏度从25mV/Div到2V/Div,共7档（按1-2-5方式步进）电源供电方式外部电源或锂电池供电，锂电池可连续工作2个小时以上该数字示波器的水平时间灵敏度与采样频率的对应关系如表2所示：表2 水平时间灵敏度与采样时钟频率水平时间灵敏度（/div）采样时钟频率(Hz)50ms 60020ms 150010ms 30005ms 60002ms 150001ms 30000500us 60000200us100us50us20us10us5us2us该数字示波器的垂直电压灵敏度与放大倍数的对应关系如表3所示：表3 垂直电压灵敏度与放大倍数垂直电压灵敏度（/div）放大倍数2V 0.11V 0.25500mV 0.5250mV 1125mV 250mV 525mV 103 系统硬件设计本设计的主要系统框图如下图3-1所示：图3-1 系统整体设计框图3.1 耦合电路设计图3-2耦合电路所设计的耦合电路如上图3-2所示：数字示波器的输入信号从BNC 无源探头输入，由于输入的模拟信号中有交流成分和直流成分在里面，所以此部分电路用来供用户选择是否需要测量输入信号的直流成分。
C35是耦合电容，用来隔离输入信号的直流成分。
耦合电容的值是根据后级输入阻抗来计算，耦合电容与后面的负载电阻构成了RC 高通滤波器，由RC 高通滤波器的截止频率计算公式是：12F RCπ=(2)后级信号调理电路的输入阻抗是1M欧姆，所以为了使输入信号能够低至1Hz的交流信号，所以截止频率应该低于1Hz，所计算而得的C电容值应该大于0.16uF ，所以这里耦合电容的值取1uF 。
由交流输入到直流输入的切换用继电器来实现，为了尽量减小继电器切换时所引入的机械噪声以免影响输入信号，这里继电器选用松下的小型信号继电器TQ2-5V。
由电路可知，继电器断开时为交流耦合方式，继电器吸合时为直流耦合方式。
3.2 信号调理电路设计信号调理电路可分为两个部分，第一部分是衰减网络电路，第二部分是程控放大电路。
3.2.1 衰减网络电路设计图3-3 衰减网络电路所设计的衰减网络电路如图3-3 所示。
利用电阻串联的分压原理，衰减网络电路实现两级衰减，当继电器K2断开时，输入信号被衰减到原来的0.5，即衰减2倍；当继电器K2吸合时，输入信号被衰减到原来的0.05，即衰减20倍。
电阻旁边的电容起频率补偿作用。
之所以选择的是可调电容，那是因为未知的待测信号的频率是在可变的一个范围里，如果输入信号频率很低，输入电容对其还不会有多大影响，如果频率上升，待测点的等效电阻和示波器输入端的输入电容会形成一个积分电路，如此便会造成高频失真。
所以为了避免此失真情况出现，在电阻旁边并联两个容值可调的电容来形成一个微分电路，去抵消积分电路的效应。
同样的，为了减小机械噪声，继电器选用了松下电器的信号继电器TQ2-5V。
继电器的驱动电路采用NPN三极管来驱动，继电器线圈的正负极之间加上续流二极管，为了防止继电器瞬间动作时冲击电流过大，故加上此二极管做保护电路所用。
3.2.2 程控放大电路设计图3-4 程控放大电路所设计的程控放大电路如图3-4所示，衰减后的信号先经过的是由高性能、低噪声的电压反馈型放大器AD8066组成的电压跟随器，然后经过限流电阻R27进入到压控增益放大器AD603。