简易数字存储示波器

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1、简易数字存储示波器设计显示器键盘ABRESETYX通用示波器主讲人:詹宏英简易DSO有关现代显示技术扫描显示光栅显示点阵显示显示方式用途显示器件扫描显示示波器、扫频仪、频谱分析仪CRT光栅显示扫频仪CRT点阵显示示波器、扫频仪、频谱分析仪LCD本赛题是:CRT扫描显示电子测量的一种典型技术赛题任务书一任务:设计一简易数字存储示波器(简易DSO)二要求(1)信号频率：DC~50kHz，Ri>100kΩ；(2)垂直：32级/div，水平20点/div，屏幕面积8×10div2；(3)垂直灵敏度：0.1V/div，1V/div，误差≤5%；(4)水平扫速：0.2s/div，0.2ms/div，20μ

2、s/div，误差≤5%；(5)单次触发、扩展、内触发、上升沿、电平可调；(6)显示波形无明显失真。1.基本要求赛题任务书赛题任务书——要求2.发挥部分（1）连续触发存储方式，并有“锁存功能”；（2）双踪显示；（3）水平移动扩展一倍；（4）垂直灵敏度0.01V/div，低输入噪声电压。赛题任务书主要内容:*对赛题要求的分析*方案讨论*部分电路设计及模拟*安装调试*测试结果*小结*展望简易数字存储示波器设计（解析）(1)工作流程：采集、存储、显示。具有：A/D、RAM、D/A等主要器件；(2)内触发上升沿、触发电平可调；扫描速度0.2s/div，0.2ms/div，20μs/div；垂直灵敏度0.

3、1V/div，1V/div，0.01V/div，连续、移动扩展、双踪。要具有控制功能1.控制器2.人机接口1.对赛题要求的分析（3）简易DSO组成框图1.对赛题要求的分析Y通道包括前向通道和后向通道2.方案讨论2.1采样方式的选择实时采样和等效时间采样题中要求信号DC~50kHz，样点直接恢复方式为20点/周期，采速高达1000kHz(1μs)，A/D转换速率1Ms/s采用实时采样方式*对控制器的要求采集速率：高达1000kHz(1μs)，低至20ms；（决定于扫描速度）样点恢复速率：10kHz；程控增益：1V/div，0.1V/div，0.01V/div双踪、扩展…*三种方案(1)VLSI例

4、如CPLD(2)MUC(3)MUC+CPLD2.方案讨论2.2控制器的选择选择方案（3）MUC和CPLD控制器框图：方案特点(1)速度快，烦琐，难度大（2）速度不能达到采样速率的要求（3）MUC和CPLD可以适当分工，实现控制功能2.方案讨论2.3技术指标初步分配（误差是定量指标）（1）信号通道前向通道（采集、存储）≤2.5%后向通道（恢复）≤2%2.5%+2%=4.5%≤5%（2）时基（时间基线、扫描速度）控制信号（采样时钟）误差忽略不计扫描电压及输出电路≤2%2.方案讨论简易DSO划分为3个部分:Y通道（前、后向通道）、X通道和控制器3.1前向通道*作用（初步构思）3.部分电路设计及模拟S

5、1校零，S2校满度*内容信号调理电路；低通滤波器；电平移位；前向通道通道性能分析；双踪显示；触发电路。3.部分电路设计及模拟1）输入电路*要求:Ri’≥100kΩ，输入噪声电压影响；*输入电阻（阻抗）对被测系统的影响Z越高，影响越小。*输入电路3.部分电路设计及模拟*　取R≥100kΩ*运算放大器LF353初步核算：输入电阻Ri’=R//Ri≈R≈100kΩ；输入端噪声电压3.6nV，而最高灵敏度时的测量分辨力为312μV，3.6nV《312μV2）信号调理电路*作用使信号符合A/D输入的要求（预计A/D输入≤2V）*增益计算输入幅度灵敏度×8div8V，0.8V，0.08增益0.25，2.5

6、，25（由程控实现）*电路图3.部分电路设计及模拟*有关解释程控开关Sn必须是模拟开关，选择集成开关MAX4501；增益调节电阻Rnn，模拟开关的内阻计人其中；补偿电容改善通道频响特性3.部分电路设计及模拟3）低通滤波器*作用：抗混迭采样信号的频谱混迭现象及改善方法3.部分电路设计及模拟*抗混迭滤波器电路*有关解释运算放大器构成有源低通滤波器；二阶Butterworth低通滤波器.3.部分电路设计及模拟4）电平移位电路假设A/D要求+极性输入电压，而此前电路输出±极性电压。5）前向通道性能分析*目的：阶段性小结*内容：频率特性的模拟；元器件参数的影响；环境温度的影响。3.部分电路设计及模拟

7、前向通道频率特性的模拟（用EWB对程控增益放大器和低通滤波器模拟分析）3.部分电路设计及模拟结果-3dB带宽80kHz〉50kHz满足设计要求6）双踪示波器的实现*样点采集次序交替、断续考虑最慢采样速率20ms/点，选择断续方式*样点数/页20点/div×10div=200点（256）扩展方式200×2=400点（512）*电路方案3.部分电路设计及模拟选择方法二7）触发电路*要求：内触发、正沿、