關(guān)于數(shù)字示波器好的想法

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1、.觸發(fā)方案選擇為了在示波器上顯示穩(wěn)定的波形，必須利用觸發(fā)使掃描信號與被觀測信號保持同步關(guān)系，即當(dāng)滿足觸發(fā)條件時(shí)才啟動一次掃描。我們采用內(nèi)觸發(fā)方式，即以輸入的被測信號作為觸發(fā)源，且采用上升沿觸發(fā)。方案一：采用比較器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)信號大于所設(shè)比較觸發(fā)電平時(shí)，即產(chǎn)生一次觸發(fā)。但是被測信號為10Hz～10MHz，對比較器的要求較高，而且比較器的邊沿容易產(chǎn)生抖動，導(dǎo)致觸發(fā)不穩(wěn)。方案二：通過數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。在FPGA中可通過軟件將觸發(fā)電平寫入一個寄存器中，通過顯示寄存器中的值與該寄存器的值進(jìn)行比較,當(dāng)滿足上升沿觸發(fā)時(shí)產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖并刷新顯示一次。由于方案二可排除硬

2、件毛刺產(chǎn)生的干擾，觸發(fā)和波形較穩(wěn)定，且易實(shí)現(xiàn)觸發(fā)電壓的調(diào)整，故采用方案二。輸入阻抗匹配及程控放大電路題目要求儀器輸入阻抗為1M，輸入信號頻率范圍為10Hz~10MHz，輸入信號幅值范圍為16mV～8V，故采用寬帶高擺率電流反饋型運(yùn)放AD811，電路接成射隨的形式，-3db帶寬為140MHz，AD811同相輸入端輸入阻抗為1.5MW，故在其同相端對地并上一個3MW電阻，則＝3//1.5MW＝1MW,滿足題目要求。由于受到比較器的性能限制，我們高頻段500KHz以上采用高速比較器MAX913進(jìn)行整形，低頻段500KHz以下采用低速比較器LM311進(jìn)行

3、整形。為提高輸入MAX913信號的信噪比，在其前級加一級無限增益放大，采用高擺率運(yùn)算放大器LM7171，放大倍數(shù)為50倍，這樣可減小MAX913輸出脈沖邊沿的抖動。比較器輸出均經(jīng)過施密特觸發(fā)器整形后送入FPGA進(jìn)行等精度測頻，這樣可使脈沖邊沿更加陡峭。FPGA內(nèi)部設(shè)有軟件濾波進(jìn)一步消除邊沿抖動提高了測頻精度.觸發(fā)電路方案的比較與選擇方案1：采用硬件電路實(shí)現(xiàn)。通過搭建比較整形電路得到與輸入信號頻率相同，相位差恒定的觸發(fā)脈沖信號，對輸入信號的采樣進(jìn)行觸發(fā)。方案2：采用軟件實(shí)現(xiàn)。先將采樣到的信號通過內(nèi)部的數(shù)字比較器得到觸發(fā)脈沖，再用這一脈沖對輸入信號進(jìn)

4、行采樣。方案2中的數(shù)字比較器以采樣得到的量化電平作為比較電平，考慮到A/D轉(zhuǎn)換器的量化過程本身可能存在±-..1LSB的誤差，會使觸發(fā)脈沖與輸入信號之間的相位差不恒定，導(dǎo)致觸發(fā)不穩(wěn)定。而方案1中只要比較整形電路得到的觸發(fā)脈沖足夠穩(wěn)定，就會使觸發(fā)穩(wěn)定，故本系統(tǒng)采樣方案1。觸發(fā)方式選擇要使屏幕上顯示穩(wěn)定的波形，則需將被測信號本身或者與被測信號有一定時(shí)間關(guān)系的觸發(fā)信號加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號由何處供給。通常有三種觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā)(INT)、電源觸發(fā)(LINE)、外觸發(fā)EXT)。題目要求選擇內(nèi)觸發(fā)，即使用被測信號作為觸發(fā)信號。方案一：采用數(shù)字觸

5、發(fā)方式。對波形信號進(jìn)行采集，將采集到的波形數(shù)據(jù)和觸發(fā)電平（可由鍵盤設(shè)置）進(jìn)行比較，找到波形在上升過程中大于或等于該觸發(fā)電平的點(diǎn)，即得到觸發(fā)，此時(shí)開始對波形進(jìn)行存儲。因?yàn)楸緛砭托枰獙Σㄐ涡盘栠M(jìn)行采集，使用這種方法無需要增加額外的硬件電路，實(shí)現(xiàn)方便。但是，對波形每個周期只采集有限個點(diǎn)，不可能每次都能采集到等于觸發(fā)電平的點(diǎn)（這時(shí)不得不以大于該電平的值為觸發(fā)電平），從而使觸發(fā)位置不穩(wěn)定，連續(xù)觸發(fā)時(shí)輸出波形會有抖動現(xiàn)象。方案二：采用模擬觸發(fā)方式。通過比較器LM311將被測波形信號和觸發(fā)電平進(jìn)行比較，大于觸發(fā)電平時(shí)輸出為高電平，小于觸發(fā)電平時(shí)則輸出低電平，即

6、可得到信號被整形后的脈沖序列，再在該脈沖序列的上升沿開始存儲波形即實(shí)現(xiàn)了觸發(fā)存儲的功能。這種觸發(fā)方式穩(wěn)定，故我們采用了這種方案。1、比較觸發(fā)電路觸發(fā)信號的產(chǎn)生采用內(nèi)觸發(fā)方式，邊沿觸發(fā)信號產(chǎn)生電路的核心是比較電路。比較器采用LM311，該芯片的一般應(yīng)用電路在處理信號時(shí)會在輸出信號的前后沿出現(xiàn)高頻振蕩，當(dāng)LM311的輸入信號越小，頻率越低，高頻振蕩越嚴(yán)重。這是由比較器的高增益和帶寬造成的。我們將其加以改進(jìn)，引入正反饋，接成一個滯回電路?？捎行У姆乐垢蓴_。我們采用反相輸入的方式，即輸入電壓加在比較器的反相輸入端，參考電壓加在同相輸入端，從輸出端通過一個

7、電阻引回到同相輸入端，即引入了一個正反饋。比較器的輸出電壓發(fā)生跳變的條件是集成運(yùn)放反相輸入端的電壓與同相輸入端的電壓相等，即，已經(jīng)知道，理想運(yùn)放兩個輸入端的電流等于零，則電阻-..上的壓降為零，即=。而同相輸入端的電壓由參考電壓和輸出電壓共同決定，根據(jù)疊加原理，。當(dāng)輸入信號上升時(shí)，輸出由+5V變到0V，故此時(shí)的門限電平為當(dāng)，對應(yīng)比較后信號的下降沿。當(dāng)輸入信號下降時(shí)，輸出由0V變到+5V，此時(shí)的門限電平為0V，對應(yīng)比較后信號的上升沿。示意圖如下圖所示：電路連接圖如圖所示：觸發(fā)信號產(chǎn)生電路要使屏幕上顯示穩(wěn)定的波形，則需將被測信號本身或者與被測信號有一

8、定時(shí)間關(guān)系的觸發(fā)信號加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號由何處供給。通常有三種觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā)(INT)、電源觸發(fā)(LINE)、外觸發(fā)EX