數(shù)字示波器-電子競(jìng)賽一等獎(jiǎng)作品(完整版)
【正文】 （2）前級(jí)信號(hào)調(diào)理方案設(shè)計(jì)：方案一：一路調(diào)理。即由單片機(jī)來完成信號(hào)調(diào)理和人機(jī)界面等頂層控制功能，而由FPGA來完成采集和信號(hào)處理等底層的核心計(jì)算。數(shù)字示波器作者：黃霖宇、陳鹍、侯碧波一等獎(jiǎng)作品來源：摘要本數(shù)字示波器以單片機(jī)和FPGA為核心，對(duì)采樣方式的選擇和等效采樣技術(shù)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)，使作品不僅具有實(shí)時(shí)采樣方式，而且采用隨機(jī)等效采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)了利用實(shí)時(shí)采樣速率為1MHz的ADC進(jìn)行最大200MHz的等效采樣。方案一的最大特點(diǎn)是只用單片機(jī)，系統(tǒng)規(guī)?？梢宰龅煤苄?，成本較低。即所有信號(hào)，都通過同一路信號(hào)調(diào)理電路，經(jīng)過相應(yīng)的衰減或放大設(shè)計(jì)，將信號(hào)幅度控制在合適的范圍內(nèi)，以便后級(jí)的數(shù)據(jù)采樣。二、理論分析與參數(shù)計(jì)算1．等效采樣分析等效采樣的實(shí)現(xiàn)方式一般有順序等效采樣和隨機(jī)等效采樣兩種，順序采樣要求能夠精確地測(cè)出輸入信號(hào)的頻率，而在現(xiàn)今的數(shù)字示波器中，大多數(shù)采用的是隨機(jī)等效采樣技術(shù)。而等效采樣的頻率，則與實(shí)際的采樣速率和存儲(chǔ)深度有關(guān)。系統(tǒng)設(shè)定的掃描速度從100ns/div～200ms/div,總共20檔，則可以計(jì)算出每一檔的掃描速度所對(duì)應(yīng)的采樣速率，如表2所示。我們選用了采樣保持芯片AD783來實(shí)現(xiàn)。題目要求內(nèi)觸發(fā)方式，上升沿觸發(fā)，觸發(fā)電平可調(diào)。六、結(jié)論本設(shè)計(jì)完成了題目的基本部分和發(fā)揮部分的大部分要求。但是，系統(tǒng)也存在許多不足之處，尤其體現(xiàn)在系統(tǒng)未能采用等效采樣技術(shù)很好的測(cè)量出頻率高于4MHz的信號(hào)。單片機(jī)完成放大電路的控制、波形顯示及操作界面的管理。比較器采用高速比較器AD8564，該芯片具有7ns的傳播延時(shí)，3ns的上升、下降建立時(shí)間，接成反相遲滯比較器形式，可以處理1Hz到20MHz的信號(hào)，而無明顯抖動(dòng)，通過改變參考電平值可以達(dá)到改變觸發(fā)電平的目的?！?，但是，在輸入信號(hào)為10MHz時(shí)，峰峰值超過1V，AD783就難以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行正確的采樣。三、電路分析與設(shè)計(jì)1．輸入通道調(diào)理電路系統(tǒng)采用兩片AD603級(jí)聯(lián)方式完成信號(hào)的調(diào)理。采樣結(jié)束后，根據(jù)測(cè)出的每一點(diǎn)的時(shí)間差，將采樣的數(shù)值進(jìn)行重新排列，然后將重排后的數(shù)據(jù)順序輸出，用于波形顯示。隨機(jī)等效時(shí)間采樣的基本原理是，在每一輪的采集過程中測(cè)量每次信號(hào)觸發(fā)時(shí)刻后與A/D的第一個(gè)采樣時(shí)鐘的時(shí)間差，這個(gè)時(shí)間差表明了觸發(fā)后的第一次采樣時(shí)刻，因此，它確定了本輪采樣的數(shù)據(jù)序列在信號(hào)波形中的位置。即將不同頻率范圍或不同幅度范圍的信號(hào)經(jīng)過各自的電路進(jìn)行調(diào)理。而且在時(shí)序控制方面也顯得精度不足。AbstractThis 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,
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