多通道数据采集系统的设计与实现

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1、摘要摘要科学技术的发展离不开测试手段的变革。随着现代科学技术的发展，各领域对测试仪器的要求越来越高。多通道数字存储示波器在测量领域中占有越来越重要的地位。而高采样率多通道的数字存储示波器技术被少数国外的知名厂商所垄断，因此自主设计高采样率多通道数字存储示波器就显的十分的必要。本多通道数字存储示波器采用FPGA+DSP的架构，以高速A/D前端采样来实现整体设计。文中先介绍了数字存储示波器的特点以及发展状况，随后详细讨论了四通道数据采集系统设计中的主要问题，具体内容包括：1.针对四通道数字存储示波器的要求，进行主要器件的选型以及器件的主要特点介绍。2.数据采集和触发功能的设计。重点详细介

2、绍了A/D采样电路的实现，主要包括采样时钟设计和控制电路设计。随后介绍了高速数据的分相存储问题，以及波形均匀显示的设计。最后介绍了触发电路的设计，重点讨论了触发释抑、脉宽触发、斜率触发和视频触发电路的设计。3.针对信号完整性的问题，提出了几项布线和设计中注意的问题。随后介绍了FPGA中同步设计的重要性以及介绍了同步设计的原则。同时针对LVDS在PCB布线中出现的过孔问题，提出了一种利用FPGA内部反相器的解决方案。关键字：数字存储示波器、数据采集、信号完整性、同步设计IAbstractAbstractThedevelopmentofscienceandtechnologycannot

3、departfromtheimprovementoftestmeans.Alongwiththedevelopmentofmodernscienceandtechnology,therequirementtotestinstrumentsishigherandhigher.Multi-channelDigitalStorageOscilloscopeplayamoreandmoreimportantroleinthefieldofmeasurement.ButhighsamplingrateMulti-channelDigitalStorageOscilloscopetechnolo

4、gyismonopolizedbyfewfamousforeignfirms,soindependentlydesignofhighsamplingrateMulti-channelDigitalStorageOscilloscopeisverynecessary.TheMulti-channelDigitalStorageOscilloscopeemploysFPGA+DSPframework,withthehigh-speedA/Dfront-endsamplingtoachieveoveralldesign.Thispaperfirstintroducesthecharacte

5、risticsofDigitalStorageOscilloscopeanddevelopmentstatus,thendiscussedthemainproblemsinFour-channelDataacquisitionsystem,thespecificcontentsinclude:1.AccordingtotherequirementsofFour-channelDigitalStorageOscilloscopediscusestheselectionofthemaincomponentsandintroducetheircharacteristics.2.Dataac

6、quisitionandtriggercircuitdesign.EmphasizesonA/Dsamplingcircuit‟srealizing,mainlyincludingthesamplingclockdesignandcontrolcircuitdesign.Thenintroducesthehigh-speeddatastoragewithdifferentphases,anddesignhowtouniformitydisplayingthewaveform.Finallyintroducesthetriggercircuitdesign,emphaticallydi

7、scussestriggerholdoff,pulsewidthtrigger,slopetriggerandvideotriggercircuitdesign.3.ForSignalintegrity,putforwardseveralproblemsinwiringanddesign.ThenintroducestheimportanceoftheFPGAsynchronizationdesignandbingupthesynchronizationd