毕业设计论文——数字示波器
简易数字示波器的设计论文
简易数字示波器的设计摘要示波器是用量最多、用途最广的测量仪器之一,是观察和测量电子波形不可缺少的工具。
传统的模拟示波器在观测周期性重复频率较高的波形方面仍然得到普遍使用,但对于不能重复出现的单次信号、持续的非周期信号以及重复频率较低的周期信号则显得无能为力。
数字存储示波器正是基于上述要求而出现的。
数字示波器是新型智能化示波器,其技术基础是数据的采集,该技术可以应用于更广泛的数据采集产品中,具有深远意义。
本论文对示波器的工作原理进行了介绍,提出了一种基于STC12C5A60S2单片机和12864点阵液晶屏的数字示波器设计方案,实现对被测信号的采样、存储以及显示;扫描频率可调,幅度可调;设置10ms/div、2ms/div、1ms/div、500μs/div、400μs/div五档扫描速度,仪器的频率范围为DC~3kHz。
其依据是利用STC12C5A60S2芯片的AD转换器对输入的模拟信号进行采样,将采样值存入缓冲区经程序处理后在LCD液晶屏上显示出对应的波形。
实验结果表明本设计电路结构简单,运算速度高,频率显示准确,可以实现快速读取,波形显示刷新速度较快。
设计中采用的模块化设计方法,提高了设计效率。
整个系统成本廉价,并且实现了数字示波器的所有功能要求,达到了较高的性能指标。
关键词:单片机,液晶显示,数字示波器,AD采样THE DESIGN OF SIMPLE DIGITAL OSCILLOSCOPEABSTRACTThe oscilloscope is one of the most widely used measuring instruments, is an indispensable tool of observation and measurement of electronic waveform. Traditional analog oscilloscope observation cyclical high repetition frequency waveform is still widely used, but for a single signal that can not be repeated, sustained non-periodic signal, and low repetition frequency of periodic signals look powerless. Digital storage oscilloscope is based on the above requirements emerge. The digital oscilloscope is a new intelligent oscilloscope, its technology is based on the data acquisition, and the technology can be applied to a wider range of data acquisition products and has far-reaching significance.The paper describes the working principle of the oscilloscope, it puts forward a solution that based microcontroller STC12C5A60S2 and 12864 dot matrix LCD screen, digital oscilloscope design to achieve the measured signal, sampling, storage and display; scanning frequency is adjustable, amplitude adjustable; set 10ms/div、2ms/div、1ms/div、500μs/div、400μs/div fifth gear scanning speed, the frequency range of the instrument for DC ~ 3kHz. It is based on the AD converter in STC12C5A60S2 chip sample the input analog signal, the sampled values are stored in the buffer, then shows the corresponding waveform on the LCD screen after procedures.Experimental results show that this design is a simple circuit structure, high-speed operation, accurate frequency display, can be quickly read, waveform display refresh rate faster. Equivalent sampling techniques used in the design, can be a good high-speed periodic signal measurements require high-speed sampling, to reduce the requirements for the A / D conversion rate, reduce thehardware cost of the oscilloscope. The modular design approach adopted in the design, improves design efficiency highly. The whole system is very cheap, and fulfills all the functional requirements of the digital oscilloscope to achieve a higher performance.KEY WORDS:Single-chip Microcomputer, LCD, Digital Oscilloscope, AD Sample目录第1章绪论 (1)§1.1 课题背景 (1)§1.2 课题研究的目的和意义 (2)§1.3 课题的主要研究工作 (2)第2章系统设计方案的研究 (3)§2.1 系统设计的总体思路 (3)§2.2 系统设计任务 (3)§2.3系统设计的原理 (4)§2.4总体方案的选定 (5)§2.4.1 方案论证 (5)§2.4.2 系统框图 (5)第3章硬件电路设计 (7)§3.1 单片机的选型 (7)§3.1.1 STC12C5A60S2的内部结构 (7)§3.1.2 STC12C5A60S2的管脚说明 (8)§3.1.3 STC12C5A60S2的时钟 (9)§3.1.4 STC12C5A60S2的复位 (10)§3.2 A/D采样 (11)§3.2.1 A/D采样的基本原理 (11)§3.2.2 STC12C5A60S2的A/D结构和操作方法 (12)§3.3 12864液晶显示模块 (14)§3.3.1液晶显示模块概述 (14)§3.3.2显示RAM (14)§3.3.3点阵LCD的显示原理 (15)§3.4信号保持电路 (16)§3.5串口通信电路 (18)§3.6键盘控制电路 (19)第4章系统软件设计 (21)§4.1 软件架构 (21)§4.2 主程序的设计 (22)§4.3 波形显示程序的设计 (23)§4.4 按键检测程序的设计 (25)§4.5 软硬联调结果 (26)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)附录 (31)第1章绪论§1.1课题背景本世纪70年代起,数字集成电路和微处理机技术获得了迅速发展,示波器也开始应用这些新技术来适应各种需要。
实验室虚拟数字示波器的设计毕业论文
青岛农业大学毕业论文〔设计〕题目:实验室虚拟数字示波器的设计毕业论文〔设计〕诚信声明本人声明:所呈交的毕业论文〔设计〕是在导师指导下进展的研究工作及获得的研究成果,论文中引用别人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注,论文中的结论和成果为本人独立完成,真实可靠,不包含别人成果及已获得青岛农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何奉献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
论文〔设计〕作者签名:日期:年月日毕业论文〔设计〕版权使用受权书本毕业论文〔设计〕作者同意学校保存并向国家有关部门或机构送交论文〔设计〕的复印件和电子版,允许论文〔设计〕被查阅和借阅。
本人受权青岛农业大学可以将本毕业论文〔设计〕全部或局部内容编入有关数据库进展检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文〔设计〕。
本人离校后发表或使用该毕业论文〔设计〕或与该论文〔设计〕直接相关的学术论文或成果时,单位署名为青岛农业大学。
论文〔设计〕作者签名:日期:年月日指导教师签名:日期:年月日目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2虚拟仪器的概述 (2)1.3 虚拟示波器国内外研究现状 (3)1.4 课题的主要任务 (4)2 虚拟示波器的根本原理 (5)2.1 通用示波器 (5)2.2 数字示波器 (6)2.3 虚拟示波器 (7)3 LabVIEW编程环境介绍 (9)3.1 LabVIEW 简介 (9)3.2 LabVIEW 程序的根本组成 (9)3.3 LabVIEW模板 (10)3.4 子VI的创立和调用 (11)4 虚拟示波器的设计方案 (13)4.1 总体设计方案 (13)4.2 各模块详细设计步骤 (15)4.3 系统调试 (26)5 结论 (28)参考文献 (28)致谢 (29)实验室虚拟数字示波器的设计摘要虚拟仪器的设计观念不同于传统的仪器设计概念,原来要求由硬件来完成的功能,现都可以由软件仿真来实现。
基于EDA技术的数字示波器的设计
武汉轻工大学毕业设计(论文)毕业(论文)题目:基于EDA技术的数字示波器的设计姓名学号院(系)电气与电子信息工程专业电子信息工程指导教师2015年5月18日目录目录 (2)摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1示波器概况 (1)1.2本示波器主要研究内容 (1)1.3数字示波器在国内外的发展现状 (2)1.4EDA技术的发展 (2)1.5VHDL硬件描述语言简介 (3)第二章系统总体方案 (4)2.1数字示波器的组成框图 (4)2.2系统的设计任务 (4)2.3示波器实现思路 (4)2.4硬件控制器方案论证 (5)2.5示波器的实时采样和等效采样 (6)2.6存储器的选择和水平移动扩展显示 (6)2.7输入被测信号的处理 (7)2.8示波器信号的采集和缓存 (7)第三章系统硬件设计 (8)3.1系统总体框图 (8)3.2前端电路模块 (8)3.3系统FPGA硬件电路的设计 (9)3.3.1实时采样电路 (9)3.3.2等精度测频电路 (14)3.4系统的电源电路 (17)第四章系统软件设计 (19)4.1系统软件结构图 (19)4.2FPGA程序设计 (19)4.3采样频率设置子程序 (20)4.4测量频率/占空比子程序 (22)4.5数据采集处理及显示子程序 (24)总结 (27)致谢 (28)参考文献 (29)基于EDA技术的数字示波器的设计摘要数字示波器是很常用的测量仪器,它可以用来观察、测量电路中的信号,还可以观察波型的频谱图,计算频率的噪声,是工程师不可缺少的常用工具。
随着电子科技技术的发展和电路的集成化,电路中信号的频率越来越高,因此对电路中波形的测量要求变得更高了,这就需要提高数字示波器的性能了。
现在市面上卖的高端数字示波器价格昂贵,为了满足一般的需求,本文采用FPGA和能到TI网站申请的样片设计本示波器。
本数字示波器的设计综合了EDA技术、FPGA器件的知识,EDA设计技术的主要特征就是采用硬件描述语言来完成设计。
示波器论文
数字示波器(C题)摘要本作品以FPGA和单片机为核心控制器件,由信号调理模块、整型触发模块、A/D 采样模块、FPGA采样控制及存储模块、人机交互模块等构成。
系统具有实时采样方式和等效采样方式,其实时采样速率不大于1MSa/s、顺序等效采样速率可达200MSa/s。
系统输入频率范围为10Hz~10MHz,输入幅值范围为2mV~8V,波形周期测量误差小于5%,电压测量误差不大于5%,显示波形无明显失真。
关键词:FPGA 单片机实时采样等效采样AbstractThe work takes a MCU and FPGA as the core. It mainly contains the following modules: signal regulation, trigger circle, A/D sampling, FPGA sampling control and storage, human-computer interaction, etc. The system has two styles of sampling which are real-time sampling and the equivalent sampling. Its real time sampling rate is below 1MSa /s, and its equivalent sampling rate can reach the rate of 200MSa / s. The frequency input range is from10Hzto10MHz,and the amplitude input range is from 2mV to 8V.The period measurement accuracy is not more than 5%, and voltage measurement accuracy is not more than 5%,and also the waveform showing is no obvious distortion.一、系统方案论证与比较1.方案比较与选择(1)采样方式与选择一般数字示波器有两种采样方式,实时采样方式和等效采样方式。
数字示波器毕业设计
数字示波器毕业设计数字示波器毕业设计在现代电子技术领域中,示波器是一种常用的测试仪器,用于观察和分析电信号的波形。
随着科技的不断进步,传统的模拟示波器已经逐渐被数字示波器所取代。
数字示波器具有更高的精度、更大的带宽和更多的功能,成为电子工程师日常工作中不可或缺的工具。
本文将探讨数字示波器的毕业设计,介绍其原理、设计思路和实现方法。
一、数字示波器的原理数字示波器的原理基于模拟信号的采样和数字信号的处理。
首先,模拟信号通过采样器进行采样,将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
然后,这些离散的数据通过数字信号处理器进行处理,包括存储、显示和分析。
最后,通过显示器将处理后的数字信号转换为可视化的波形图。
二、数字示波器的设计思路在进行数字示波器的毕业设计时,需要考虑以下几个方面的设计思路:1. 采样率和带宽:示波器的采样率和带宽是其性能的重要指标。
采样率决定了示波器对信号的采样精度,而带宽则决定了示波器能够显示的信号频率范围。
在设计过程中,需要根据实际需求确定采样率和带宽,并选择合适的模数转换器和数字信号处理器。
2. 存储和显示:示波器需要能够对采样的数据进行存储和显示。
存储器的容量和速度决定了示波器可以存储和处理的数据量,而显示器的分辨率和刷新率则决定了示波器显示波形的清晰度和流畅度。
在设计过程中,需要选择合适的存储器和显示器,并考虑存储和显示的算法和接口设计。
3. 波形分析:数字示波器不仅可以显示波形,还可以进行波形分析。
波形分析功能包括频谱分析、峰值检测、触发等,可以帮助工程师更好地理解和分析信号。
在设计过程中,需要选择合适的算法和接口,实现波形分析功能。
三、数字示波器的实现方法数字示波器的实现方法主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
1. 硬件设计:硬件设计包括模数转换器、存储器、显示器、触发电路等的选型和接口设计。
在选型过程中,需要考虑采样率、带宽、存储容量、显示分辨率等指标,并选择合适的器件。
接口设计需要考虑数据传输的速度和稳定性,确保数据的准确性和可靠性。
示波器技术发展研究论文(11篇)
示波器技术发展研究论文(11篇)篇1:示波器技术发展研究论文篇2:示波器技术发展研究论文电子测量的主要问题是解决“信号存在”和“信号定量分析”。
对复杂信号的存在检测和定量分析是示波器的首要任务,DPO正是在解决这一测量问题中发展起来的一种新型示波器技术,在某种程度上,展现了示波器技术的发展趋势。
(1)完全数字化设计数字荧光示波器优于模拟、胜于数字的突出功能很大程度上是因其采用了数字荧光技术。
“信号存在”是电子测量的基础,只有证实了信号的存在才能对其进行定量分析,ART示波器的余辉显示在证实信号存在方面虽具有突出的优势,但DPO不是简单地仿真ART示波器的灰度显示功能,是以数字技术为基础构建的具有模拟效果的一种新型示波器显示方式(信号数字化-图形化-显示)。
全数字化设计突破传统模拟仿真的旧模式,创建了以数据处理技术为基础的仪器设计新概念。
(2)虚拟与现实的有机结合数字荧光示波器的核心部件DPX数字成像处理器,其关键技术是硬件三维动态数据库的读写。
由于DPO的显示方式同计算机的显示方式完全相同,是基于计算机结构的仪器,如果计算机的速度足够快,完全可以由虚拟仪器来实现。
DPO正是基于虚拟仪器原理,通过专用芯片完成大量的数据处理功能,进而构成的仪器系统。
这类仪器因其运算速度快具有实时性的特点,它的便携性克服了虚拟仪器不利现场使用的缺点,体现了现代仪器的发展方向。
篇3:建筑工程技术发展研究论文建筑工程技术发展研究论文1建筑工程的现状1.1建筑工程的发展现状虽然我国在严格控制着人口的增长,但是我国人口的增多已经是一个不可回避的问题,土地的使用满足不了人们的需求,因此,建筑出现了。
建筑能够减缓这一问题。
它占用了相对较小的土地面积从而容纳了大量的人口,解决了人们的居住问题。
对于高层的建筑,建造时的危险系数很高。
一般的低层建筑的地基方面的要求不会过高,而建筑的所有结构都是在地基之上建造而成,因为许多建筑的高度大,因此,需要的材料多,受到外界因素的可能性就相对很大。
基于单片机的简易数字示波器设计-电子信息
摘要示波器是设计制造和维修电子设备必不可少的一种硬件设施,在多个领域都有广泛的应用。
近年来微型集成电路和计算机信息都有着稳固的发展和提升,也就使得示波器也有了一定技术层次上的提高,逐渐开始被应用到了很多领域。
本次的设计方案主要是制作一个简易的数字示波器,主要研究的方向是硬件设施的选用以及有效构成,配合的软件程序的编写这两大部分。
硬件设施主要选用的是A/D转换设备,运行时间短,设备准确程度高,选用的是单片机at89c52和At89c51,有效的提高设备的运行速率,在同等状态的工作时间下,能够高质量高速度的完成作业。
数据最终的呈现效果选用液晶设备,能够有效地展现呈现效果,并且简单易识别,数据频率的显示设备也非常便捷。
有效的实现了数据的采集和读取,提高准确程度。
AbstractOscilloscope is an indispensable hardware facility for the design, manufacture and maintenance of electronic equipment, which is widely used in many fields. In recent years, micro-integrated circuits and computer information have developed and improved steadily, which makes the oscilloscope have also improved at a certain technical level, and gradually began to be applied to many fields.The design of this project is mainly to make a simple digital oscilloscope, the main research direction is the choice of hardware facilities and effective composition, with the compilation of software program these two parts. Hardware facilities mainly choose A/D conversion equipment, which has short running time and high accuracy. The micro-integrated circuits connected with AT89c52 and AT89c51 are selected to effectively improve the operation speed of the equipment. Under the same working time, it can complete the operation with high quality and high speed. The final display effect of data is LCD device, which can effectively show the presentation effect, and is easy to identify, and the display device of data frequency is also very convenient. Effective realization of data acquisition and reading, improve accuracy.Key Words: SCM ; Real-time sampling; Waveform; Frequency关键词:单片机;实时采样;波形;频率目录前言 (6)1.1选题的背景意义和研究现状 (6)1.1.1选题的背景和意义 (6)1.1.2国内外研究现状 (6)1.2 本设计所要实现的目标 (6)1.3 设计内容 (7)1.4 本章小结 (7)第二章单片机简易数字示波器的系统设计 (8)2.1简易数字示波器的基本原理 (8)2.1.1 简易数字示波器的组成 (8)2.2简易数字示波器的运作方式 (8)2.2.1简易数字示波器的功能 (8)2.2.2简易数字示波器驱动方式 (8)2.3简易数字示波器的特点 (9)2.4本章小结 (9)第三章单片机简易数字示波器硬件设计与实现 (7)3.1 频率测量及显示电路的硬件设计 (7)3.1.1 测频电路总体构成 (7)3.1.2 信号调理电路设计 (7)3.1.3 数码管显示模块 (9)3.1.4 数码管显示驱动模块 (9)3.2 幅度测量及显示模块的硬件设计 (10)3.2.1 显示电路总体结构 (15)3.2.2 单片机外围电路设计 (16)3.2.3 信号波形采集模块 (17)3.2.4 显示模块 (17)3.2.5 电源设计 (18)3.3 本章小结 (10)第四章系统软件设计 (39)4.1 测频系统软件设计 (39)4.2 显示系统软件设计 (40)4.3 信号采集系统软件设计 (41)4.4 本章小结 (41)第五章调试及仿真 (42)结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)附录 (46)1 前言1.1选题的背景意义和研究现状1.1.1选题的背景和意义世界上第一台示波器是阴极射线管示波器,他诞生于1897年,至今还被许多德国人称为布朗管。
基于单片机的简易数字示波器的设计毕业设计
第2章
2.1
2.1.1 数字存储示波器的组成原理
数字示波器是数据采集,A/D转换,软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单,能提供给用户多种选择,多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储,实现对波形的保存和处理。目前高端数字示波器主要依靠美国技术,对于300MHz带宽之内的示波器,目前国内品牌做的示波器在性能上已经可以和国外品牌抗衡,且具有明显的性价比优势。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。
Atmega16多功能示波器毕业设计
数字存储示波器是随着数字集成电路技术的发展而出现的新型智能化示波器,已经成为电子测量领域的基础测试仪器。
随着新技术、新器件的发展,它正在向宽带化、模块化、多功能和网络化 的方向发展。
在各类院校的教学过程中,电学实践、实验的内容在整体教学中的比例不断增加, 将电学、电子学的实验课程作为基础性实践教学而开展起来。
在这些实验室建设中, 种常用的测量仪器而被广泛使用。
本系统具有如下功能:(1) 要求单边输入,不需要加入前级,可测0-5V 20K 以下任意波形。
双边输入, 电路。
+ - 5V 范围。
(2) 要求仪器的输入阻抗大于 100k,垂直分辨率为12级/div ,水平分辨率为12点/div ;设示波器显示屏水平刻度为 7div ,垂直刻度为4-5div 。
(3) 要求设置2s/div 、0.2ms/div 二档扫描速度,仪器的频率范围为 DC~500hz 误差w 5%,。
(4) 要求设置1.0V/div 、1.2V/div 二挡垂直灵敏度,误差w 5%一、开展本课题的意义及工作内容:课题意义:数字存储示波器是集数据采集和模拟示波器优点于一身的一种精密测量设备, 可以将其 看作带有显示功能的数据采集系统, 亦可将其看作是具有量化存储功能的模拟示波器。
与数据采集系统比,它一般有很多优点:如(1)更宽的输入频带;(2)更高的采样速率;(3)更深的存储深度,并 有着数据采集系统所不具备的:直观屏幕显示功能;等效采样等等。
工作内容:利用单片机设计数字存储示波器。
用软件和硬件相结合快速把模拟信号转换为数字量, 核心是用avr 单片机内带的10位AD 的转换器技术。
其模拟量通过示波器显示出来。
包括:数据采集模块,数据存储模块,数据输出模块。
二、课题预期达到的效果:(1) 要求单边输入,不需要加入前级,可测0-5V 20K 以下任意波形。
双边输入,需要接入前级电路。
+ - 5V 范围。
(2) 要求仪器的输入阻抗大于 100k,垂直分辨率为12级/div ,水平分辨率为12点/div ;设示波器 显示屏水平刻度为 7div ,垂直刻度为4div 。
数字示波器毕业设计
数字示波器毕业设计篇一:基于单片机的数字示波器设计摘要示波器是电子测量中一种最常用的仪器,被广泛应用于各个领域。
随着微电子技术和计算机技术的飞速发展,示波器也从模拟示波器向数字示波器发展。
同模拟示波器相比,数字示波器具有很多优点,并开始逐步取代模拟示波器,成为市场上的主流。
本文主要完成了简易数字示波器的设计,包括硬件设计和软件设计两大部分。
硬件设计上,信号波形采集采用的是12位逐次逼近型A/D转换器AD574A,转换时间为时间为25US,转换精度小于等于0.05%。
控制器选用AT89C52及AT89C51两个单片机,解决了一般示波器使用一片单片机,运行速度明显不足的问题。
波形显示部分采用液晶显示模块,具有简单易实现、显示效果好等优点。
频率显示部分采用的是6位数码管显示,简单易行。
Proteus仿真表明,该设计运算速度明显提高。
频率显示准确,可以实现快速读取。
该示波器可以实现对模拟带宽为0.1KHz~20KHz的模拟信号的波形好频率的实时显示。
关键词:单片机;实时采样;波形;频率AbstractAn oscilloscope is electronic measurementinstrument, the most commonly used widely applied in various fields. With microelectronics and computer technology rapid development from analogue oscilloscope, oscilloscope to digital oscilloscopes development. Compared with analogue oscilloscope,digital oscilloscopes start has many advantages, and gradually replacing analogue oscilloscope, become the mainstream in the market.This paper has completed the design of simple digital oscilloscopes, including hardware design and software design. The hardware design, the signal waveform sampling by 12 successive approximation of the A/D converter AD574A conversion time, for time is less than or equal to 25US conversion, precision 0.05%. Controller chooses AT89C52 and single-chip microcomputer, solve the two AT89C51 single-chip microcomputer, a commonly used oscilloscope shortage problem running speed. Waveform display part adopts LCD module is simple and easy to realize and shows good effect, etc. Frequency display part adopts is six digital display, simple tube.Proteus simulation shows that the design speedincreased significantly. Frequency display correctly, can achieve rapid read. This can make the oscilloscope bandwidth for 0.1~20KHz to simulate the analog signal waveform 20KHz frequency of good real-time display.Keywords:SCM ; Real-time sampling; waveform;frequency目录前言 ................................................ . (1)1 数字示波器 (3)1.1 数字示波器 (3)1.2 本设计所要实现的目标 (4)1.3 设计内容 (4)2 系统设计 ................................................ (5)3 数字示波器的硬件设计与实现 (6)3.1 频率测量及显示电路的硬件设计 (6)3.1.1 测频电路总体构成 (6)3.1.2 信号调理电路设计 (6)3.1.3 数码管显示模块 (9)3.1.4 数码管显示驱动模块 (10)3.2 幅度测量及显示模块的硬件设计 (11)3.2.1 显示电路总体结构 (20)3.2.2 单片机外围电路设计 (22)3.2.3 信号波形采集模块 (24)3.2.4 显示模块 (27)3.2.5 电源设计 (30)4 系统软件设计 (31)4.1 测频系统软件设计 (31)4.2 信号采集系统软件图 (33)4.3 波形显示系统软件设计 (34)5 调试及仿真 ................................................366 结论 ................................................ (38)致谢 ................................................ (39)参考文献 ................................................ . (40)附录一:系统总体接线图 (41)附录二:频率测量子系统流程图 (42)附录三:信号显示子系统流程图 (43)附录四:频率测量系统程序清单 (44)附录五:波形显示系统程序清单 (48)前言示波器是现代电子测量中最常用的仪器,它是一种可以用来观察、测量、记录各种瞬时电压,并以波形方式显示其与时间关系的电子仪器。
论文(基于FLASH课件数字示波器的操作使用的制作)
目录目录 (I)摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (3)1.1引言 (3)1.2 模拟示波器的简史和发展现状 (3)1.3 flash的发展现状和所面临的问题 (4)第二章数字示波器的使用原理及组成 (6)2.1数字示波器的工作原理和方框图 (6)2.2数字示波器的使用方法 (7)2.2.1 频率、幅度、峰峰值测量的三种方法 (7)2.2.2 正脉宽和上时间的测量 (8)2.2.3 相位的测量 (9)2.3数字示波器的组成 (11)2.3.1数字示波器的分为四个模块 (11)2.3.2 数字示波器的组成 (12)第三章数字示波器的flash课件制作 (16)3.1 flash的简介 (16)3.2本课件制作中的特色 (21)3.3 TDS200数字示波器的面板介绍 (24)3.4 TDS200数字示波器面板的flash制作 (27)3.5 TDS200数字示波器操作使用演示的flash制作 (30)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)摘要在数字电路实验中,需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。
常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。
万用表和逻辑笔使用方法比较简单,而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。
示波器是一种使用非常广泛,且使用相对复杂的仪器。
本设计是以TDS200数字示波器为例,借助Flash8动画软件以图象、文字以及声音的方法对数字示波器的使用方法进行了简单的介绍和举例说名明。
TDS200数字示波器是时域分析的典型仪器,也是当前电子测量领域中最常见的一种仪器。
Flash软件能够较好的将教学资料以图、文、声等形式集成起来,并加入了适合的交互。
使教师的教学过程简化、教学手段多样花、教学内容通俗易懂,同时学生易于参与到教学过程中来。
制作多媒体课件应针对课程的重点和难点,Flash软件能够将教学内容中不易于用语言说明问题的可以通过Flash 动画来演示,加深学生对知识的理解。
基于单片机的简易数字示波器的设计制作
qpxd
目录
摘要.........................................................................................................................I Abstract ................................................................................................................. II 1 绪论....................................................................................................................1 1.1 示波器发展简史与现状..........................................................................1 1.2 示波器原理概述.....................................................................................3 1.3 模拟示波器与数字示波器.....................................................................5 1.4 设计任务与目标.....................................................................................9 2.数字示波器总体设计.......................................................................................10 2.1 数字示波器总体结构............................................................................10 2.2 数字示波器采样速率............................................................................ 11 2.3 数字示波器采样原理............................................................................12 3 数字示波器硬件设计......................................................................................15 3.1 信号调理电路........................................................................................15 3.1.1 输入衰减电路.............................................................................15 3.1.2 程控放大电路.............................................................................17 3.1.3 电平移位电路.............................................................................19 3.1.4 硬件触发电路.............................................................................20 3.1.5 AD 转换电路 ..............................................................................21 3.2 数字处理电路........................................................................................24 3.2.1 CPLD 电路 .................................................................................24 3.2.2 MCU 电路 ..................................................................................25 4.数字示波器软件设计.......................................................................................29 4.1 同步触发................................................................................................30
数字存储示波器毕业论文
摘要数字存储示波器是随着数字电路的发展而发展起来的一种具有存储功能的新型示波器。
原先人们看好的模拟示波器的一些优点,目前数字示波器已完全能够做到,特别是在捕获非重复信号、避免信号的虚化和闪烁、在时间上从触发事件反问寻迹——实现在电路中隔离故障等方面,数字示波器显示出了模拟示波器无可比拟的优势。
因此,数字示波器由于其优势的性能、良好的性能价格化,刚一问世,就显示出它强大的生命力,各行各业均迫切需要,有其广阔的发展前途。
本简易数字存储示波器,以单片机为控制核心,由通道调理、触发、波形显示等功能模块组成。
本系统对触发系统、水平扫描速度和垂直灵敏度的自动设置功能(AUTOSET)及波形参数测量等功能进行了重点设计。
设计中采用了模块化设计方法,并使用了多种EDA工具,提高了设计效率。
整个设计实现了存储示波器的所有功能要求,达到较高的性能指标。
关键词:存储器,转换器,数字存储示波器,单片机ABSTRACTIt is that one developed with development of the digital circuit is new-type oscillograph which stores the function that the figure stores the oscillograph . Original ancestors see some advantages of the good simulation oscillograph , the digital oscillograph can already be accomplished at present, catching and is not repeating the signal, avoiding melting and glimmers specially emptily, reply the mark of seeking from the incident of touching off on time of the signal --Realizing it in isolating the trouble in the circuit etc., the digital oscillograph demonstrates the incomparable advantage of the simulation oscillograph . So digital oscillograph because performance , good performance price of advantage their, just coming out , demonstrated its strong vitality, all trades and professions needed urgently , there is its wide development prospect. .T his simple and easy figure stores the oscillograph, regard one-chip computer as the core of controlling, nursed one's health, touched off by the pass-way, the wave form shows, etc. the function module makes up . Such functions as automatic establishment function (AUTOSET ) and wave form parameter that this system scanned the speed and vertical sensitivity in touching off system , level are measured have been designed especially. Have adopt the module design method in the design, has used many kinds of EDA tools, have improved design efficiency. The whole of functions of designing and realizing storing the oscillograph require , reach the higher performance indexKeyword: the memory , the converter, the figure stores the oscillograph , Micro Computer Unite毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
数字示波器 全国大学生电子设计竞赛论文(最终版)
摘要示波器是使用广泛的测量仪器,传统的模拟示波器在观察周期性、重复频率较高的波形时比较精准,但是在测量不能重复出现的单次信号、持续的非周期信号以及重复频率较低的周期信号时却表现不佳。
数字示波器正是根据上述要求而被提出来的。
目前数字示波器主要有独立仪器、附加仪器及虚拟仪器等工作形式。
本设计是附加仪形式的数字示波器。
本设计以89S52单片机和CPLD为控制核心,配合触发滤波电路、前级信号放大电路、取样保持电路、数据采集电路和后级信号处理电路等外围电路处理模块,完成信号波形数据处理及显示的功能。
本系统遵循智能化、操作方便、测量精准等思想。
可以完成以实时采样和等效采样方式对输入频率在10Hz-10MHz范围内的信号进行采样和处理并在水平和垂直方向分别分档显示的功能。
此系统还可以实现单次触发、波形存储等功能。
关键词数字示波器单片机CPLD X-Y显示方式一、方案论证与比较示波器是使用广泛的测量仪器,是观察和测量信号波形不可缺少的工具。
传统的模拟示波器在观察周期性、重复频率较高的波形时比较精准,但是在测量不能重复出现的单次信号、持续的非周期信号以及重复频率较低的周期信号时却表现不佳。
数字示波器正是根据上述要求而被提出来的。
随着科学技术的不断发展,人们对测量仪器的精度要求越来越高,数字示波器性能也不断取得新的突破。
目前数字示波器主要有独立仪器、附加仪器及虚拟仪器等工作形式。
本设计是附加仪形式的数字示波器。
(一)数据采集数字示波器采样方式包括实时采样、等效采样。
等效采样又分为随机采样和顺序采样。
实时采样对每个采集周期的采样点按时间顺序采取,对这些采样点的数据进行顺序表达就可以再现信号波形。
根据奈奎斯特采样定理采样频率必须至少是被测信号的2倍。
为了避免产生混选现象,目前实时采样DSO的采样频率一般为带宽的4-5倍,同时还必须采用适当的内插算法,否则采样速率还要更高才能达到要求。
随机采样是指每个采样周期采集一定量的样点,经过多个采样周期的样点积累,最终恢复出被测波形。
毕业设计论文基于FPGA技术的数字存储示波器设计
毕业设计(毕业论文)系别:电子与电气工程学院专业:电子信息工程技术班级:学生姓名:学生学号:设计(论文)题目:基于FPGA技术的数字存储示波器设计指导教师:设计地点:起迄日期:毕业设计(论文)任务书专业电子信息班级姓名一、课题名称:基于FPGA技术的数字存储示波器设计二、主要技术指标:(1)带宽:100MHz (2)垂直灵敏度:10mv—5v/div (3)水平灵敏度:2.5ns—5s/div (4)输入阻抗:1MΩ(5)存储深度:4KB (6)显示:LED(7)通道:单通道等三、工作内容和要求:本设计的数据采集采用高速模/数转换器ADl674(A/D),直接用FPGA准确定时控制ADC的采样速率,实现整个频段的全速采样。
数据的存储采用双口RAM(UT62-256)存储采样量化后的波形数据,同样用FPGA控制RAM的地址线。
整个系统采用单通道的方式,信号进来首先经过前端的调理电路把信号电压调整到AD的输入电压范围之内,这里调节电路主要是由信号衰减电路和信号放大电路所组成。
调节后的信号再送到AD变换电路里面完成信号的数字化。
然后把AD转换后的数据送到FPGA中,并把数据保存到FPGA中的FIFO中,FPGA中的电路主要包括有FIFO、触发系统、峰值检测、时基电路等。
四、主要参考文献:[1]杨刚、龙海燕.现代电子技术一VHDL与数字系统设计[M].北京:电子工业出版社.2004.[2]侯伯亨、顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计[M].西安:两安电子科技人学.1999.[3]潘松下、国栋帅.L实用教程[M].成都:成都电子科技大学出版社.2000.[4]潘松下、黄继业.EDA技术实用教程[M]北京:科学出版社.2002.[5]王振红.VHDL数字电路设计与应用实践教程[M].北京机械工业出版社.2003.学生(签名)2010年5月7日指导教师(签名)2010年5月10日教研室主任(签名)2010年5月10日系主任(签名)2010年5月12日毕业设计(论文)开题报告目录摘要Abstract第1章前言 (1)1.1 数字存储示波器的发展概况 (1)1.2 本文所做的研究工作 (1)第2章示波器的工作原理 (3)2.1 模拟示波器的基本工作原理 (3)2.2 数字存储示波器的工作原理 (4)第3章 D S P处理器和F P G A的开发过程简介 (5)3.1 DSP处理器的开发过程和应用 (5)3.2 FPGA的开发过程与应用 (6)第4章整体设计方案 (8)4.1 系统整体设计流程图 (8)4.2 整个系统的性能指标 (9)4.3 系统的实现方案 (9)4.4 元器件的选择 (11)第5章整个系统硬件设计 (12)5.1 前端数据采集部分硬件电路设计 (12)5.2 FPGA外围电路的设计和内部逻辑电路设计 (17)5.3 DSP部分的硬件设计 (24)第6章系统软件设计 (29)6.1系统初始化 (29)6.2数据处理的相关算法 (33)6.3波形显示程序 (35)第7章结束语 (37)答谢辞参考文献摘要数字存储示波器在仪器仪表领域中占有重要的地位,应用范围相当广泛,所以对示波器的研制有重要的理论和实际意义。
示波器论文
示波器示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。
它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的变化过程。
示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点。
在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。
利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
目录组成显示电路垂直(Y轴)放大电路水平(X轴)放大电路扫描与同步电路电源供给电路示波器分类模拟示波器数字示波器示波器参数特征分类通道数分类带宽分类基本原理波形显示的基本原理双线示波的显示原理双踪示波的显示原理使用方法(二)使用前的检查、调整和校准(三)使用步骤注意事项常见现象没有光点或波形水平方向展不开垂直方向无展示波形不稳定垂直线条密集或呈现一矩形水平线条密集或呈一条倾斜水平线垂直方向的电压读数不准水平方向的读数不准交直流叠加信号的直流电压值分辨不清测不出两个信号间的相位差调幅波形失常波形调不到要求的起始时间和部位触发或同步扫描使用不当造成的异常现象测试应用电压的测量时间的测量相位的测量频率的测量注意事项示波器知名厂商组成显示电路垂直(Y轴)放大电路水平(X轴)放大电路扫描与同步电路电源供给电路示波器分类模拟示波器数字示波器示波器参数特征分类通道数分类带宽分类基本原理波形显示的基本原理双线示波的显示原理双踪示波的显示原理使用方法(二)使用前的检查、调整和校准(三)使用步骤注意事项常见现象没有光点或波形水平方向展不开垂直方向无展示波形不稳定垂直线条密集或呈现一矩形水平线条密集或呈一条倾斜水平线垂直方向的电压读数不准水平方向的读数不准交直流叠加信号的直流电压值分辨不清测不出两个信号间的相位差调幅波形失常波形调不到要求的起始时间和部位触发或同步扫描使用不当造成的异常现象测试应用电压的测量时间的测量相位的测量频率的测量注意事项示波器知名厂商展开编辑本段组成显示电路显示电路包括示波管及其控制电路两个部分。
毕业设计(论文)开题报告-简易数字示波器设计
毕业设计(论文)开题报告-简易数字示波器设计西安交通大学XX学院本科毕业设计(论文)开题报告题目简易数字示波器设计所在系电气与信息工程学生姓名 XXXXX 专业电子信息工程班级信息XXX学号 XXXXXX3 指导教师 XXXX教学服务中心制表年月本科毕业设计(论文)开题报告对题目的陈述1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据查阅的文献资料,撰写1000字左右的文献综述:(说明选题意义、国内外研究现状、主要研究内容)数字示波器是数据采集,A/D转换,软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。
数字示波器一般支持多级菜单,能提供给用户多种选择,多种分析功能。
还有一些示波器可以提供存储,实现对波形的保存和处理。
目前高端数字示波器主要依靠美国技术,对于300MHz带宽之内的示波器,目前国内品牌的示波器在性能上已经可以和国外品牌抗衡,且具有明显的性价比优势, 数字示波器自上个世纪七十年代诞生以来,其应用越来越广泛,已成为测试工程师必备的工具之一。
21世纪是一个科学和技术都在飞速发展的时代,随着电子技术、计算机技术、通信技术和自动化技术的高速发展,电子测量仪器也有了巨大的发展。
数字式示波器就以其存储波形及多种信号分析、计算、处理等优良的性能从而逐步取代模拟示波器。
用数字示波器能完成对信号的一次性采集,把波形存储起来,还可以通过移位操作观察波形的任何一部分等等。
数字示波器是随着数字集成电路技术的发展而出现的新型智能化示波器,己经成为电子测量领域的基础测试仪器。
随着新技术、新器件的发展,它正在向宽带化、模块化、多功能和网络化的方向发展。
数字示波器的优势是可以实现高带宽及强大的分析功能。
现在高端数字示波器的实时带宽已达到20GHz,可以广泛应用于各种千兆以太网、光通讯等测试领域。
而低端数字示波器几乎可以应用于国民经济各个领域的通用测试,同时可广泛应用于高校及职业学校的教学,为社会培养众多的后备人才。
数字示波器的技术基础是数据采集,其设计技术可以应用于更广泛的数据采集产品中,具有深远的意义。
数字示波器毕业设计
目录1. 引言 (1)2. 窗函数法 (1)2.1 窗函数法的设计原理 (1)2.2 截断效应 (2)2.3典型窗函数的介绍 (2)2.4 用窗函数法设计FIR数字滤波器的步骤 (5)3. 频率采样法 (5)3.1 频率采样法设计FIR滤波器的基本思想 (5)3.2 频率采样法的误差分析 (6)3.3 用频率采样法设计FIR滤波器的步骤 (6)4. 等波纹最佳逼近法 (7)5. 实例设计及仿真 (7)5.1 函数介绍 (7)5.2 程序及仿真 (8)6. 总结 (13)参考文献 (14)致谢......................................................................................... 错误!未定义书签。
1. 引言数字滤波器可以过滤时间离散信号,通过对抽样数据进行数值处理来达到频域滤波的目的,目前已经广泛应用在高保真的信号处理,如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域。
由于计算机技术和大规模集成电路的发展,数字滤波器已可用计算机软件实现。
借助MATLAB 强大的数据处理能力,灵活使用模块集和工具箱,可以按照需求编写程序来实现多种滤波器设计。
伴随MATLAB 的不断发展以及工具箱的不断开发,工作平台的改善,使用MATLAB 的编程工作量会大大减少。
MATLAB 提供了完整的联机查询、帮助系统,提供了比较完备的调试系统,程序不必经过编译就可以直接运行,而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析[1]。
而这也使得基于MATLAB 的设计变得方便易于使用。
FIR (Finite Impulse Response )数字滤波器由于设计灵活,滤波效果好以及过渡带宽易控制,因此在数字信号处理领域得到了广泛的应用。
FIR 数字滤波器的典型设计方法包括窗函数法、频率采样法、等波纹最佳逼近法、最小二乘约束设计法、非线性相位滤波器设计法和升余弦设计法等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
常州信息职业技术学院学生毕业设计(论文)报告系别:电子与电气工程学院专业:微电子技术班号:微071学生姓名:俞斌学生学号:0706033136设计(论文)题目:数字示波器指导教师:刘明建设计地点:常州信息职业技术学院起迄日期:2009.8.1~2009.8.22毕业设计(论文)任务书专业微电子班级微071姓名俞斌一、课题名称:数字示波器二、主要技术指标:1:带宽:1GHZ2:抽样率:5GS3:记录长度:15KPts4:垂直分辨率8bit5:垂直精度±105%6:带限20250MHZ三、工作内容和要求:本设计的设计方案大致可分为几个步骤:首先我们要先了解数字示波器是什么东西其次就是我们要了解数字示波器的一些数据和作用还有特点。
然后我们才能来设计数字示波器的方案,大致列出数字示波器的的内容和所要设计的内容,搜索资料更多的了解数字示波器会对写设计有帮助,根据列表一步步完成设计。
要求:认真有耐性,要对每一个设计方案的步骤要熟悉,条理要分明清晰。
要进行多次修改争取做到最完善。
\四、主要参考文献[1] 全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编[M].北京:北京理工大学出版社.2007.[2] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计[M].北京:北京航空航天大学出版社 2006.[3] 雷志勇.江建尧.数字存贮示波器的随机采样原理.学生(签名)俞斌2009年6 月26 日指导教师(签名)刘明建2009年6 月26 日教研室主任(签名)2009年6 月27 日系主任(签名)2009年6 月28 日毕业设计(论文)开题报告目录【摘要】【关键词】第一章方案比较与选择1.1:核心处理器选择……………………………………………………………1.2:前级信号调理方案设计………………………………………………………………第二章理论分析与参数计算2. 1 等效采样分析 (12)2. 2垂直灵敏度 (13)第三章电路分析与设计3. 1输入通道调理电路 (21)3. 2采样保持电路 (21)第四章系统程序设计4. 1扫描速度测试 (24)4. 2 采样速率与扫描速度的关系 (27)第五章结束语 (34)第六章答谢词………………………………………………………………参考文献 (36)数字示波器的工作原理摘要:摘要本数字示波器以单片机和FPGA为核心,对采样方式的选择和等效采样技术的实现进行了重点设计,使作品不仅具有实时采样方式,而且采用随机等效采样技术实现了利用实时采样速率为1MHz的ADC进行最大200MHz的等效采样。
同时系统还具有可测2mV小信号、波形存储回放、测频、触发沿选择、校准信号输出等功能。
关键词:数字示波器Abstract: .........................................This digital oscilloscope takes a MCU and FPGA as the core .We made emphases on the choice of the sampling methods and the implement of equivalent sampling, as a result, our design not only has the real-time sampling mode but also can reach the highest equivalent sample rate of 200 MHz using the real-time sample rate of 1 MHz, by way of random equivalent sampling. At the same time, this system has many other functions, such as 2mV small-signal measuring, storage andre-display of waveform, measuring frequency, selective trigger edge , output of thecorrection signal and so on.Key words: .................. Digital Oscilloscope0.引言..................................自然界运行着各种形式的正弦波,比如海浪、地震、声波、爆破、空气中传播的声音,或者身体运转的自然节律。
物理世界里,能量、振动粒子和不可见的力无处不在。
通过传感器,这些力可以转变为电信号,以便通过示波器能够进行观察和研究。
有了示波器,科学家们能够“观察”随时间变化的事件。
示波器是任何设计、制造或维修电子设备的必备之物。
工程师们需要最好的工具,快速而精确地解决测量疑难。
在工程师看来,面对当今各种测量挑战,示波器自然是满足要求的关键工具。
示波器的用途不仅仅局限于电子领域。
示波器利用信号变换器,适用于各种各样的物理现象。
1.方案比较与选择1.1(1)核心处理器选择:方案一:纯单片机方式。
即完全由单片机来实现前级信号程控调理、采样保持电路及A/D转换器的控制、数据的处理及存储、波形显示和控制电路等功能。
方案二:单片机与FPGA结合的方式。
即由单片机来完成信号调理和人机界面等顶层控制功能,而由FPGA来完成采集和信号处理等底层的核心计算。
方案一的最大特点是只用单片机,系统规模可以做得很小,成本较低。
但是,单片机在处理高速信号时略显吃力。
而且在时序控制方面也显得精度不足。
相比之下,方案二则更加合理和可靠。
FPGA的应用已经相当的普遍和成熟。
用其进行采样时钟控制和信号处理,是提高系统性能和指标最有效的方法。
因此,我选择单片机与FPGA的结合来作为系统的核心处理器。
1.2前级信号调理方案设计:方案一:一路调理。
即所有信号,都通过同一路信号调理电路,经过相应的衰减或放大设计,将信号幅度控制在合适的范围内,以便后级的数据采样。
方案二:多路调理。
即将不同频率范围或不同幅度范围的信号经过各自的电路进行调理。
示波器选择不同的档位,则选择了不同的信号通路。
方案一电路简洁,但是由于信号的频率和幅度跨度都很大,给硬件电路的调试带来的较大的困难;方案二虽然可以对不同频率和幅度范围内的信号进行单独调试,降低了每一路通道对硬件电路的要求,但造成电路规模大,结构非常繁琐,同时如果每一路信号之间的隔离做得不好,也会对采集结果造成很大的影响。
综合考虑,我选择了方案一,并精心设计了实现电路,使用了压控放大器AD603进行两级放大,前面还加了BUFFER634以提高系统的输入阻抗。
最终很好的完成了题目的要求。
2.理论分析与参数计算2.1 等效采样分析等效采样的实现方式一般有顺序等效采样和随机等效采样两种,顺序采样要求能够精确地测出输入信号的频率,而在现今的数字示波器中,大多数采用的是随机等效采样技术。
本系统也采用随机等效采样来实现题目要求。
随机等效时间采样的基本原理是,在每一轮的采集过程中测量每次信号触发时刻后与A/D的第一个采样时钟的时间差,这个时间差表明了触发后的第一次采样时刻,因此,它确定了本轮采样的数据序列在信号波形中的位置。
由于时间差在一个采样周期内是随机分布的,当多轮采样后,采集的数据序列就能在一定的时间内遍历所有可能的取值。
通过对分布在一段时间上的随机采样数据序列的排序,就能重构信号的一个完整的采样波形。
在随机等效采样技术中,关键是测出每次触发点与下一个采样时钟间的时间差。
但该时间极短,很难直接测量。
一般可以借助时间轴展宽方法测量,时间轴展宽是一电容充放电双斜率电路,要求充放电的时间比例很准确,本系统利用高主频FPGA计数来测量时间差。
而等效采样的频率,则与实际的采样速率和存储深度有关。
例如,用1MHz的实时采样速率实现200MHz的等效采样,即等效倍数为200,则需要进行200轮采样,每轮采样1个点。
采样结束后,根据测出的每一点的时间差,将采样的数值进行重新排列,然后将重排后的数据顺序输出,用于波形显示。
用1MHz的采样速率实现等效倍数为200倍的随机采样,需要在1us的时间内测出200个不同的随机时间差,则FPGA至少应工作在200MHz的主频上2.2垂直灵敏度根据题目要求,垂直分辨率为8bits,显示屏的垂直刻度为8div,因此使用8位A/D即可满足题目要求。
即垂直方向共256点,显示分辨率为32点/div.因为ADC的参考电压为5V(详见硬件电路设计中关于ADC部分),则示波器幅度轴上的8div对应着峰-峰值为5V的信号,即0.625V/div,由此可以计算出每一档的垂直灵敏度所对应的信号放大倍数,如表1所示:表1 垂直灵敏度与信号放大倍数对应关系根据不同的档位选择,通过单片机内置的D/A输出不同的直流电压,来控制AD603的放大倍数,以完成信号的放大需求。
3 . 电路分析与设计3.1输入通道调理电路系统采用两片AD603级联方式完成信号的调理。
AD603在90MHz的带宽下增益范围为-11dB~+31dB,两级级联后增益可达-20dB~+60dB,完全可以满足对小信号的放大功能。
但是,AD603的输入阻抗只有100Ω,所以在前面还加了一片BUF634,在宽带模式下BUF634的输入阻抗也高达8MΩ,满足仪器输入阻抗为1MΩ的题目要求。
此外,AD603只能承受4V峰峰值的信号输入,而且在高频时承受电压值还将下降,因此,系统在高幅档位还设计了一个由运放构成的衰减器,从而保证了高幅信号的不失真调理。
采用机械开关控制衰减器与全通电路,减小了用模拟开关或继电器控制带来的对微弱信号的影响,也就减小了系统噪声。
3.2…采样保持电路采样保持电路可以用运放及其必要的分立元件搭建,也可以采用专门的取样保持芯片。
我选用了采样保持芯片AD783来实现。
AD783的采样获取时间为250ns,满足1MHz最高采样速率的要求,其小信号输入带宽可达15MHz,AD783的信号输入范围为-2.5V~+2.5V,但是,在输入信号为10MHz时,峰峰值超过1V,AD783就难以对输入信号进行正确的采样。
因此,AD603最多只将输入信号放大到1V峰峰值给AD783进行采样保持,以保证采集模拟信号的带宽,然后在AD783与A/D转换器之间再加一级固定增益的放大器,使信号放大到A/D 转换器的满量程范围,以保证A/D转换的精度.4.系统程序设计4.1扫描速度测试测试条件:垂直灵敏度0.1V/div。
用信号源输出峰峰值为0.4V,不同频率的正弦波,用本系统进行测量,测试数据如表3所示:表3.扫描速度测试数据4. 2 采样速率与扫描速度的关系扫描速度与采样率的对应关系5.结束语:本设计完成了题目的基本部分和发挥部分的大部分要求。