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2007年数字示波器设计一等奖作品
本题设计一个数字存储示波器,以Xilinx公司20万门FPGA芯片为核心,辅以必要的外围电路(包括信号调理、采样保持、内部触发、A/D转换、D/A转换和I/O模块),利用VHDL语言编程,实现了任意波形的单次触发、连续触发和存储回放功能,并按要求进行了垂直灵敏度和扫描速度的挡位设置。信号采集时,将外部输入信号经信号调理模块调节到A/D电路输入范围,经A/D转换后送入FPGA内部的双口RAM进行高速缓存,并将结果通过D/A转换送给通用示波器进行显示,完成了对中、低频信号的实时采样和高频信号的等效采样和数据存储回放。经测试,系统整体指标良好,垂直灵敏度和扫描速度等各项指标均达到设计要求。 【数字示波器设计原理与实现】 数字示波器是一种广泛应用在电子工程领域的测试设备,它能够捕获、存储和分析各种电气信号。本设计基于2007年的获奖项目,采用Xilinx公司的20万门FPGA芯片,构建了一个数字存储示波器,能够实现对中、低频及高频信号的实时采样、等效采样和存储回放功能。 **核心设计** 该示波器的核心是FPGA(Field-Programmable Gate Array),它是一个可编程逻辑器件,通过VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)编程,能够实现复杂的逻辑功能。FPGA内部包含了信号调理、采样保持、触发、A/D转换、D/A转换以及I/O模块。这些组件协同工作,确保示波器能够准确地捕捉和显示输入信号。 **信号处理** 输入信号首先经过信号调理电路调整到适合A/D转换器的输入范围。A/D转换器将模拟信号转换为数字信号,这些数字信号存储在FPGA内部的双口RAM中,以实现高速缓存。随后,通过D/A转换器将数据转换回模拟信号,供通用示波器显示。设计中考虑了垂直灵敏度和扫描速度的多挡位设置,以适应不同频率和幅度的信号。 **采样策略** 对于不同频率的信号,设计采用了实时采样和等效采样的组合策略。实时采样适用于中、低频信号,要求采样频率高于信号最高频率的两倍,以符合奈奎斯特定理。而等效采样则在高频信号中发挥作用,通过连续采样多个周期来再现信号,允许采样速率低于信号频率。 **垂直灵敏度** 垂直灵敏度有三挡:1V/div、0.1V/div、2mV/div,对应的A/D转换器输入信号电压范围分别为8V、0.8V和16mV。设计中通过程控放大器实现增益的动态调整,覆盖从5倍到250倍的增益范围,解决了大跨度增益调节的挑战。 **扫描速度** 扫描速度的设定取决于A/D转换速率和被测信号的频率。对于实时采样,扫描速度需保证每周期采20个点以完整显示信号波形;对于等效采样,至少每20个周期采样一次,以满足200 MSa/s的等效采样速率要求。 **系统评价** 系统整体表现出色,垂直灵敏度和扫描速度等关键指标均达到设计标准。FPGA的高速性能和可编程性使得该示波器具有较高的稳定性和可靠性,同时简化了外围硬件设计,降低了开发难度。 通过以上分析,我们可以看出,数字示波器的设计融合了信号处理、数字逻辑、存储技术和接口控制等多个方面的知识,是现代电子测量技术的重要体现。这款基于FPGA的示波器展示了高度集成和灵活性,为后续的示波器设计提供了有价值的参考。
2024-09-21 11:44:22
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数字示波器
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Labview双通道虚拟示波器完整程序 实现所有功能
Labview(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一款由美国国家仪器公司(NI)开发的图形化编程环境,专为创建虚拟仪器而设计。本项目是一个使用Labview编写的双通道虚拟示波器的完整程序,它能模拟真实示波器的功能,对两个独立的信号进行实时捕获和显示,具有广泛的应用价值,尤其在电子工程、物理实验、教学演示等领域。 该程序的核心功能可能包括: 1. **双通道信号采集**:程序可以同时接收并处理来自两个不同信号源的数据,这在分析相互关联或对比的两个信号时非常有用。 2. **实时显示**:虚拟示波器应具备实时刷新的能力,能够迅速更新并显示输入信号的变化,以便用户观察信号的动态特性。 3. **波形调整**:用户可以通过调整垂直和水平刻度,改变波形的幅度和时间基准,以适应不同范围和频率的信号。 4. **触发设置**:支持不同的触发模式,如边缘触发、脉冲触发等,帮助稳定显示和分析信号。 5. **测量工具**:提供长度、周期、频率、幅度等多种测量工具,便于定量分析信号参数。 6. **存储与回放**:允许用户保存捕获的波形数据,以便后续分析或比较。可能还支持波形回放功能,以重复查看特定事件。 7. **界面交互**:友好的用户界面,包括控件和指示器,使用户能够轻松配置参数,控制测量过程。 8. **数据导出**:可能提供将波形数据导出为CSV或其他格式的功能,以便在其他软件中进一步处理或分析。 9. **错误处理**:良好的错误检测和提示机制,确保程序在遇到问题时能给出有效的反馈。 压缩包内的文件`双通道虚拟示波器完整程序.html`可能是程序的说明文档或者一个网页版本的用户手册,用于详细介绍程序的使用方法和功能。`双通道虚拟示波器完整程序实现所.txt`可能是关于程序实现的技术细节或设计理念的文本文件,对理解程序的内部工作原理有帮助。`sorce`可能是源代码文件夹,包含编写此虚拟示波器的Labview代码,通过阅读源码,开发者可以深入学习Labview编程技巧和虚拟仪器的设计原则。 对于想学习Labview或提升虚拟仪器设计能力的人来说,这个项目是一个宝贵的资源。它不仅提供了完整的程序,还可能包括详细的实现过程和源代码,有助于理解和实践Labview编程。在实际应用中,这个双通道虚拟示波器可以替代昂贵的硬件设备,进行低成本且灵活的信号测试和分析。
2024-07-06 19:46:14
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UTD2000M数字存储示波器实时监控和波形分析软件用户手册 V2.00
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2024-07-05 11:39:11
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NI GPIB通信控制详细demo,万用表、示波器、电源通信demo
National Instruments VC sample ,NI GPIB通信详细说明,内附各种语言编程demo,CVI、VC、C、VB的DMM、scope、Powersupply控制demo
2024-06-24 15:44:20
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GPIB
NI488
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泰克新/5/6 系列 MSO 混合信号示波器用户使用手册
此手册适用于: MSO56, MSO58, MSO58LP, MSO64, MSO44, MSO46, LPD64, MSO64B, MSO66B, MSO68B, MSO54B, MSO56B, MSO58B
2024-06-15 17:57:21
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STM32F407+TIM+ADC+FFT+DAC+lVGL界面简易信号发生器加示波器源码
STM32F407+TIM+ADC+FFT+DAC+lVGL界面简易信号发生器加示波器源码,频率测量在上下0.3左右,可以直接接信号发神器输出信号测量,建议加一个运放电路,把相位偏移,避免芯片被烧坏,输入电压幅度3.3V.
2024-06-01 16:15:29
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1、顺序等效采样方式 顺序等效采样要求:每次触发在每个周期波形上只采样一点,且每次延迟一个已知的△t 时间。 顺序采样能以低的采样速度获得高的被测信号带宽。 三、等效采样方式及实现
2024-05-08 16:47:08
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