基于FPGA的数字存储示波器设计

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1、万方数据髓lS‰队RD，住盯素器酬毒忍鳊【本文献信息】耿新力，王中训．基于FPGA的数字存储示波器设计[J]．电视技术，2013，37(9)．基于FPGA的数字存储示波器设计耿新力，王中训(烟台大学光电信息科学技术学院，山东烟台264005)y舅舅篓烹【摘要】提出一个经过优化的数据采集方法，辅以FPGA(Field—ProgrammableGateArray)主控制器和必备的外围电路完成了基于FPGA的数字存储示波器的设计。系统最大限度地利用了FPGA的高速数字信号处理能力以及众多硬核和软核内嵌的特性，降低了成本和开发难度。将数字存储示波器及信号

2、源的基本原理和经过优化的数据采集方法相结合，分别在模拟信号预处理、数据多方位存储、触发方式、等精度测频等环节进行创新性优化，经测试，系统性能良好，各项指标均能较好满足要求，为新型简易数字存储示波器的发展提出了新思路。【关键词】数据采集；现场可编程门阵列；等精度测频【中图分类号】TN948【文献标志码】ADesignofDi西talStorageOscilloscopeBasedonFPGAGENGXinli，WANGZhongxun(InstituteofScienceandTechnologyforOpto-ElectronicsInforma

3、tion，YantaiUniversity，ShandongYantai264005，China)【Abstract】Anoptimizedmethodofdatacollectionisproposedtocompletethedigitalstorageoscilloscope，whichissupportedbyFPGA∞itscontrollerplatformandthenecessaryperipheralcircuits．ThesystemUSeSFPGAhigh—speeddigitalsignalprocessingandemb

4、eddedofmanymodularcircuitsandsoft—corecharacteristics．reducingthecostanddiflacuityofdevelopment．ThecombinationofthebasicprinciplesofdigitalstorageoscilloscopeandsignalsonYcewithnewdataacquisitionandprocessingmethodandtheopfimizationatanalogsi铲lalpreprocessing，datamulti—facete

5、dstorage，triggermode，andequalprecisionfrequencymeasIlrement．Mtertesting，thesystemhasexcellentperformance，andallthisprovidesnewideasforthedevelopmentofnewsimpledi百taIstorageoscilloscope．【Keywords】dataacquisition；FPGA；equalprecisionfrequencymeasllrement示波器作为一种常用仪器，在实验室和工业化生产线是不

6、可缺少的，并且至今成功完成了从第1代到第7代的改革，八十年代之后数字信号处理技术和微处理器的运用在该行业兴起，不久之后便出现了目前广为使用的高性能数字存储示波器¨o。数字存储示波器一般采用微处理器进行数据采集和系统控制，具备组合触发、超前触发、波形处理、毛刺捕捉、数字滤波、输出并拷贝、波形识读、长时间波形存储等模拟示波器所不具备的功能胆J。随着产业的发展，对数字存储示波器的功能和性能指标的需求不断提高，更高性能的数字存储示波器必将是发展的必然。本设计基于Altera公司的EP2C35系列处理器，在模拟数据的采样、信号频率的测量、自检信号的产生、个

7、性化的波形显示等环节分别进行了创新性优化，最终设计制作出一款更高性能且廉价的数字存储示波器∞J。1系统方案当信号进人数字存储示波器时，首先示波器将按一定的时间间隔对信号电压进行采样，之后对这些采样值进行数字化，即通过转换器变换得到代表每一个实际电压的二基金项目：山东省自然科学基金项目(ZR2009GM026)218《电视技术》第370J[99期(总第411期)I投稿网址htlp：／／www．VideoE．cn进制数字，进一步把这些数字贮存在存储器中，最终根据数字大小按一定比例把每一个采样点重现在显示器上，这样就能看到清晰的波形M1。本设计的总体框

8、图如图1所示。本系统在采样和数字化阶段对电路进行了改进，首先要模拟信号经过全差分放大器的预处理将单端信号转化为差分信号，由高速ADC芯片