基于FPGA的数字存储示波器设计+原理图+流程图(2)
虽然，从市场的需求来看，20MHz带宽的数字存储示波器产品在整个市场中占有特别大的比例。针对这样的行业需求，所以国内示波器生产公司和企业把产品性能指定在20MHz带宽、100MSa / s的采样率。使用双通道数据采集，一般情况下是单色LCD显示，虽然我国国产示波器还处于起步阶段。但是我国手持数字存储示波器的生产公司在产品的研发过程中，除了设有自己的独立研发中心，同时也和国内一些高校进行资源整合。通过与高校实验室的技术和科研的交流与合作，加强整个研发团队的科技研发水平，更深一步提高产品的竞争力[2]。
1.2 示波器的工作原理
示波器可以分为两大类：模拟示波器和数字存储示波器。掌握示波器的工作原理对于设计好一个示波器非常重要。下面针对这两种示波器的工作原理作了简要的介绍[3]。
对于模拟示波器，它的工作原理是直接测量信号电压，并且通过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压，进而显示出波形。模拟示波器的基本组成包括前端放大电路、衰减电路、平衡倒相(这里主要是为了对称)，模拟电路里面的时基电路会产生各种频率的时钟。也是送到电子开关里，通过电子开关选择使用哪一个时基，然后送到开关电路里。再然后把信号送到放大器里面进行放大之后，然后就可以送到CRT里面显示出波形[4]，图1给出了模拟示波器的系统框图。
A通道B通道
图1 模拟示波器的系统框图
数字存储示波器并不是把波形存储在示波管内的存储栅网上，而是存在存储器中，所以存储时间可以无限长。数字存储示波器主要通过A/D转换技术与数字存储技术工作，它可以迅速采集到瞬变信号并且无限长保存。示波器首先对模拟信号进行实时采样以便得到相应的数字信号并存储起来，存储器中的数据可以在示波器的屏幕上重新建立信号的波形；然后通过数字信号处理技术把采样的数字信号进行相关运算和处理，从而得到所需要的各种信号参数；最后，示波器通过得到的信号参数绘制信号的波形，并且对被测信号进行瞬态、实时分析，这样可以方便用户了解信号质量。数字存储示波器把输入的模拟信号通过A/D转换，变成数字信号，储存在半导体存储器RAM中，需要时将RAM中存储的信息读出来并且显示在LCD，或通过D/A转换，将数字信号变换成模拟波形显示在示波管上。数字示波器的采样方式包括实时采样和等效采样(非实时采样)。数字存储示波器可以用实时采样，每隔一个采样周期采样一次，可以观察非周期信号。等效来样又可以分为顺序来样与随机采样，等效采样方式通常用于测量周期信号[5]，如图2数字示波器工作原理框图。
被测信号
外部触发信号
图2 数字示波器工作原理
1.3 本文所做的研究工作
本文己经完成了示波器硬件平台的搭建，针对前端的模拟电路的一些部分做了一些改进，触发电路部分不再通过传统的模拟触发方式，而是采用了全数字化的触发方式。同时由于本文采用了基于FPGA的设计，使得数字存储示波器的设计更加灵活，容易升级，可以根据用户的需求实现电路的升级。在软件方面，因为示波器的软件量非常庞大。所以如果想在很短的时间来完成它是不太可能的。并且对示波器使用到的相关算法进行了相关的研究。这个课题是一个非常庞大的系统，它的实践性非常强，涉及到的知识非常多，由于时间和个人的知识水平不足，所以存在以下不足之处有待以后加强。不足之处有：系统的整体性能还需要进一步的提高。其中包括示波器的存储深度、带宽，特别是存储深度需要进一步提高[6]。
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