数字存储示波器设计

简易数字存储示波器的设计

一、任务

设计并制作一台用普通示波器显示被测波形的简易数字存储示波器，示意图如下：

二、要求

1. 基本要求

(1) 要求仪器具有单次触发存储显示方式，即每按动一次“单次触

发”键，仪器在满足触发条件时，能对被测周期信号或单次非周期信号进行一次采集与存储，然后连续显示。

(2) 要求仪器的输入阻抗大于100kΩ，垂直分辨率为32 级/div，水平分辨率为20 点/div；设示波器显示屏水平刻度为10div，垂直刻度为8div。(3) 要求设置0.2s/div、0.2ms/div、20μs/div 三档扫描速度，仪器的频率范围为DC～50kHz，误差≤5%。

(4) 要求设置0.1V/div、1V/div 二档垂直灵敏度，误差≤5%。

(5) 仪器的触发电路采用内触发方式，要求上升沿触发、触发电平可调。

(6) 观测波形无明显失真。

2. 发挥部分

(1) 增加连续触发存储显示方式，在这种方式下，仪器能连续对信号进行采集、存储并实时显示，且具有锁存（按“锁存”键即可存储当前波形）功能。

(2) 增加双踪示波功能，能同时显示两路被测信号波形。

(3) 增加水平移动扩展显示功能，要求存储深度增加一倍，并且能通过操作“移动” 键显示被存储信号波形的任一部分。

(4) 垂直灵敏度增加0.01V/div 档，以提高仪器的垂直灵敏度，并尽力减小输入短路时的输出噪声电压。

(5) 其它。

1、 模拟量输入部分

系统用于对模拟信号的实时采集存储，模拟通道的性能直接影响系统的性能。

利用模拟开关和运算放大器组成增益可控的放大器（可编程增益控制放大器AD524），这样可以较为方便的控制增益，可以利用较少的级数达到要求，这样利于减少误差得逐级累加。示波器要求可以测量各种信号，要对输入被测信号按其“大小进行适当的处理，因而采用模拟通道”来实现放大倍数的选择；为了保证此模块的输出电压不会超出后

面A/D 转换器的动态范围，还要考虑在某些模拟通道前加一个“衰减器”。

由于传输线和外界信号的影响，会产生一定的噪声，对于小信号，这些噪声的相对影响就会比较大，有可能对信号产生很大的干扰。所以对放大电路有如下要求：

(1) 可以抑制噪声；(2) 放大倍数可控制；(3) 具有高输入阻抗；(4)

频带要足够宽。

二、数据存储和锁定设计

数据取得后将暂存在 SRAM 中，用来存储当前帧的数据，与显示的数据一起动态刷新，实现同步存储。（单片机的选型 外扩存储器）SPCE061A 有2K 字SRAM 和32K 字FLASH 仅占一页存储空间，当有必要保存数据时，可通过“按键”来保存数据到FLASH ROM，可以的实现数据掉电不丢失。锁定当前图像就是使新的图像不再显示，图像显示的是存储的内容，由于存储是实时的，即可实现锁定当前图像的功能。当系统进入“锁定状态”时，系统不再向外部数据线上取新的数据，通过读取FLASH ROM 上的数据，送到I/O 口上，经过D/A 显示（或送LCD显示）。

（找往年的 获奖论文 翻做）