双通道100MHz数字存储示波器的研制.pdf

根据提供的文件信息，本文将详细解析“双通道100MHz数字存储示波器的研制”这一主题，探讨其中涉及的关键技术和实现方案。 ### 双通道100MHz数字存储示波器概述 #### 一、引言 随着科技的进步，尤其是在计算机技术、微电子技术等领域的快速发展，现代电子设备中高频信号的应用越来越广泛。为了满足这些高频信号的测量需求，传统的模拟示波器已经逐渐被功能更加强大的数字存储示波器所取代。数字存储示波器凭借其强大的数据处理能力和存储能力，在电子测量领域占据了主导地位。目前，在国际市场上，数字示波器的技术已经非常成熟，而国内在此方面的研究和开发尚处于起步阶段。因此，自主研发具备自主知识产权的数字存储示波器对于推动我国电子测量技术的发展具有重要意义。 #### 二、数字存储示波器的基本原理 数字存储示波器的核心在于高速数据采集系统和高效的波形显示与恢复技术。其实现主要包括以下几个方面： 1. **信号采集**：通过前端模拟信号调理电路将待测信号转换为适于采集的信号形式。 2. **数据转换**：利用高速模数转换器（ADC）将模拟信号转换成数字信号。 3. **数据处理**：采用数字信号处理器（DSP）或现场可编程门阵列（FPGA）等硬件平台进行数据处理和分析。 4. **波形显示**：经过处理的数据通过显示器呈现出来，用户可以根据显示的波形进行分析。 #### 三、关键技术实现 ##### 1. 高采样率的实现 高采样率是数字存储示波器的关键性能指标之一。为了实现高达800MSPS的实时采样率，本研究采用了“时分多路并行采样”技术。这种技术通过将信号分成多个路径并行采集，再通过后续的信号处理技术将这些信号合并起来，从而实现更高的采样率。 ##### 2. 宽带模拟信号调理电路的设计 模拟信号调理电路的设计直接影响到示波器的带宽和灵敏度。为了实现100MHz的模拟带宽，本研究使用了高速低噪声集成运放来提高信号的保真度，并确保信号在整个频段内都能得到准确的放大和调理。 ##### 3. 高速数据采集系统的构建 数据采集系统的性能直接影响到示波器的整体性能。本研究采用了基于FPGA的数据采集架构，利用Cyclone系列FPGA的强大处理能力和灵活的编程特性，实现了高速数据的传输和复杂的逻辑控制。 ##### 4. 波形显示和恢复 波形的清晰显示是用户分析信号的重要依据。本研究采用高性能的DSP（BF531），它能够快速完成数据运算和处理，支持各种波形处理算法，如滤波、平均化等，进而提高了波形的显示质量和用户体验。 ### 四、设计亮点 - **高性能硬件配置**：整体系统采用了DSP+FPGA+高速ADC+彩色LCD的结构，既保证了高速数据处理能力，又提供了清晰的波形显示效果。 - **高效的采样技术**：“时分多路并行采样”技术显著提升了采样率，实现了高达800MSPS的实时采样率。 - **成本优化**：通过合理选择器件和高效利用现有技术资源，有效控制了研发成本。 本项目研发的双通道100MHz数字存储示波器不仅达到了较高的性能指标，而且还具有良好的性价比，为国产数字示波器的发展做出了积极贡献。