手持式数字示波器片上系统的设计.pdf

摘要 摘要 模拟示波器出现到今天已经有六十多年的历史了，80年代以来，数字示波 器异军突起，鉴于数字示波器具备各种模拟示波器不具备的优良特性，已经全 面取代模拟示波器。近几年，以北京普源为代表的国内数字示波器也如雨后春 笋一般显现，在实时采样率和存储容量上也有长足发展，’然而现在的数字示波 器还具有体积大，质量大，价格高，操作繁琐，适用领域窄等缺点。因此自主 研制一款体积小、重量轻、便于携带的手持式数字示波器成为必要。主要研究 在实时取样方式下数字示波器的数据采集系统设计。 主要研究工作包括： 1．设计信号输入通道。输入通道是整个示波器的基础电路，它负责对输入 信号进行调理。本文需设计包含耦合、衰减、阻抗匹配电路、程控放大电路、 直流偏置电路、触发电路、A／D转换电路及电源供电电路，实现将25MHz带宽 的模拟信号送入A／D转换器的功能。在设计上使用集成运放和程控放大器来简 化硬件电路，并实现精确控制。 2．设计数据采集系统、LCD、触摸屏硬件。数据采集系统硬件功能是将输 入通道的模拟信号通过A／D转换器变换成数字信号后，进行存储、分析、计算 并显示的硬件基础。需设计适用于手持仪器的单一FPGA构成的SoPC系统，并 将手机用彩色液晶模块与其接口作为波形的回放显示，使用电阻式触摸屏控制 芯片来获得用户输入信息。 3．进行波形采集、存储软件设计。高速A／D波形的采集是个高实时性，大 HDL并行设计软件对采样、存储过 数据量的突发行为，本设计需要使用Verilog 程进行描述，设计一个符合特定触发条件的25MHz采样速率的数字采集系统， 并兼有硬件频率计的功能。 4．进行波形重现软件设计。介绍采集到的数据在LCD上的多种再现方式， 包括SCAN模式、STOP模式、实时取样下波形再现等。 II 关键字：SoPC、手持式、数字示波器、实时取样、FPGA、触摸屏、Nios Abstract It’Saboutmorethan sincethefirst of sixtyyears appearanceanalog oscilloscope． Since1 hasbeen dueto 980s，digitaloscilloscopefullyreplacedanalogoscilloscope its featureswhichCan’tbefoundina of uniqueoutstanding varietyanalog recent of comeout oscilloscopes．Inyears，lotsdigitaloscilloscopescompanies havemadeaconsiderableinreal-time and rapidly．They progress samplingstorage current alsohassome capability．However,thedigitaloscilloscope disadvantages， suchas fieldandSO largesize，heavyweight,complexoperation