简易数字存储示波器设计.ppt

简易数字存储示波器设计有关现代显示技术赛题任务书二要求赛题任务书——要求主要内容:*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(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0.1V/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（3）简易DSO组成框图2.方案讨论*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例如CPLD(2)MUC(3)MUC+CPLD选择方案（3）MUC和CPLD控制器框图：2.3技术指标初步分配（误差是定量指标）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*输入电路2）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0.25，2.5，25（由程控实现）*电路图*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）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*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.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。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）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7）触发电路*要求：内触发、正沿、触发电平可以调节；*电路3.2信号的采样、量化、存储(DSO的基本技术）1）采样和模数转换器（A/D）A/D的技术要求（1）转换速率20μs/div1μs/点1Ms/s（2）量化位数32级/div×8=256级/8div256=288bit量化误差1LSB=1/280.4%（3）输入幅度+（0---2）V选择：TLC5510关于TLC5510①内含S/H；②为半闪烁结构（flash)，两个4bit并行A/D组合为8bit转换速率20Ms/s；③输入信号+（0–2）V；④基准电压+2V等等TLC5510内部电路结构2）数据存储器要求：存储容量单踪512byte，双踪1024byte；写速率1μs/点；RAM或FIFO或双口RAM。3）电路方案3.3后向通道1)设计要求将数字信号(RAM中的数据)恢复为模拟信号并作为通用示波器的Y输入信号(8V)，A、B信号从同一个Y端输入。要考虑的问题：信号恢复电路及器件选择，同步扫描电压，双踪显示。2）信号恢复采用器件D/A恢复速率选择宜人的观察速率10kHz100μs/点256点×100μs/点=25.6ms(40次/秒）这样可以免除的高速D/A的要求（是DSO的优点）；D/A选择DAC0832。3）同步扫描电压设计*同步作用显示稳定的信号波形*扫描电压的产生用D/A产生D/A选择DAC0832（与信号恢复器件一致）D/A输入数据为8bit（00—FF）H递增，（实际为阶梯波而不是斜波）关于扩展显示的信号恢复①基本思想恢复的数据在两个页面中取连续的256点扫描电压与前相同因此，扩展显示是移动地在两个页面中显示一个页面，关键是控制电路和软件。4）双踪显示要求：…问题：A、B两个信号恢复后的显示如图（a)所示，不便于观察。实际要求将A、B两个信号分别显示在通用示波器屏幕的上下方，如图（b)所示，要求进行光迹分离。5）数据恢复电路3.4控制器的设计控制器的作用控制、数据处理；控制器的组成控制器自身、人机接口。1）键盘性质矩阵扫描非编码键盘组成（8个键）对键盘的解释：（1）按下的键状态为“0”；（2）s/div和V/div为+1键编码关系见表6.1；（3）默认的仪器工作状态：0.2ms/div、0.1V/div；（4）扩展移动键每按一次+5；（5）底层控制器（CPLD）扫描键盘，有键按下时向顶底层控制器（单片机）申请中断（）；（6）仪器的复位键（RESET）不属于键盘管理。3）控制器的硬件设计（1）DSO的操作时序键盘输入(相关设置)启动等待触发仪器操作（采集、存