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数字存储示波器的电子设计

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简介：
本项目旨在探讨和实现数字存储示波器的核心电子设计方案，包括信号采集、处理及显示技术，致力于提升设备性能与用户体验。 数字存储示波器设计涵盖了示波器的工作原理及其电路图。

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  • 数字存储示波器的电子设计
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    本项目旨在探讨和实现数字存储示波器的核心电子设计方案，包括信号采集、处理及显示技术，致力于提升设备性能与用户体验。 数字存储示波器设计涵盖了示波器的工作原理及其电路图。
     
  • 嵌入式数字存储示波器的设计
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    本项目致力于开发一款高性能嵌入式数字存储示波器，采用先进的硬件架构与软件算法，旨在满足现代电子测量需求，提供高精度、多功能的测试解决方案。 本段落提出了一种基于FPGA和STM32的嵌入式数字存储示波器设计。该系统以STM32作为控制核心，利用FPGA进行数据采集与处理，并完成了外部信号的传输功能，实现了对存储示波器的数据处理需求。
     
  • 基于FPGA的数字存储示波器设计
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    本项目旨在设计并实现一个基于FPGA技术的数字存储示波器。通过硬件描述语言编程，构建高效的数据采集与处理系统，以满足高速信号测试的需求。 ### 用FPGA设计数字存储示波器 #### 摘要与背景 本段落介绍了一种基于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）的数字存储示波器设计方法。该示波器利用模拟到数字（Analog-to-Digital, AD）、数字到模拟（Digital-to-Analog, DA）转换器件以及静态随机存取存储器（Static Random Access Memory, RAM UT62-256），实现了数字化信号采集与显示的功能。经过测试验证，整个系统功能完备，输出波形稳定且无明显失真。 #### 关键词 - **FPGA**：现场可编程门阵列 - **信号转换**：模拟到数字、数字到模拟转换 - **VHDL**：超高速集成电路硬件描述语言 #### 文章编号 1006-2394(2007)11-0035-02 #### 设计概述 ##### 1. 数字存储示波器的硬件电路设计 数字存储示波器的硬件主要由以下部分构成： - **高速模数转换器（AD）**：采用AD1674作为模数转换器，能够实现全速采样。 - **双口RAM（UT62-256）**：用于存储采样的信号数据。该RAM具有独立的数据线、地址线、片选线和读写控制线，可以高效地对存储单元进行操作。 - **数字模拟转换器（DA）**：采用AD767实现从数字信号到模拟信号的转换。 FPGA负责整个系统的定时与数据流管理，确保了采样、存储及转换过程中的同步。此外，为了提高速度和效率，FPGA还控制RAM的地址线操作。 ##### 2. 数字存储示波器软件设计 - **硬件描述语言（VHDL）**：使用VHDL编程，并在ALTERA公司的EP1K30QC208-3芯片上实现。这是一种标准化的语言，适用于描述数字系统的结构和行为。 - **Quartus II 4.1平台**：该开发工具用于完成逻辑编译、优化布局布线以及仿真等步骤。 软件设计的核心在于程序流程的设计，包括信号输入检测、存储器的读写控制及用户交互等功能模块。 #### 系统实现细节 - **系统文件设计**：根据需求编写VHDL代码来管理信号处理。首先检测输入信号极性，如果是正，则启动RAM的“写操作”；一旦满载则切换到“读操作”。当用户进行按键操作时，返回“写操作”状态。 - **模块化设计**：系统采用模块化的思想构建，包括信号检测、存储器控制及用户接口等子模块。这种结构便于调试与维护。 #### 图例说明 - **图1 数字存储示波器组成框图**：展示了系统的整体架构，从输入信号到输出至普通示波器的全部过程。 - **图2 程序流程图**：详细描述了系统的工作流程，包括信号检测、RAM读写控制及用户交互等功能。 #### 结论 通过FPGA实现的数字存储示波器不仅提高了系统的性能，还简化了升级工作。整体而言，该设计成功实现了高精度和稳定性的采集与显示功能，为电子测量领域提供了一种新的解决方案。
     
  • 数字化存储示波器
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    数字化存储示波器是一种能够将模拟信号转换为数字信号并进行存储和分析的电子测试仪器，广泛应用于科研、教育及工业领域。 数字存储示波器以数字形式记录信号波形并显示出来，因此可以将稳定的波形保留在显示屏上供用户分析。该设备内置的微处理器能够自动计算所记录波形的各项参数，并在屏幕上同时展示峰峰值、上升时间、频率以及均方根值等信息。此外，通过计算机接口还可以把捕捉到的波形传输至打印机或电脑进行进一步处理和研究。
     
  • 基于简化的数字存储示波器设计
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    本项目聚焦于简化数字存储示波器的设计与实现，旨在提高其性能和易用性，通过优化硬件架构及软件算法，以满足现代电子测试需求。 随着电子通信与教学事业的发展，示波器的应用越来越广泛，在教学中的作用也越来越重要。它可以测量信号的幅度、频率以及波形等多种参数。然而，高精度的示波器价格昂贵，对于非盈利的教学机构来说并不合适。因此，提出了一种以单片机为控制核心的简易示波器设计方案。该方案包括前向控制部分、数据采集和存储部分、51单片机控制部分以及按键与MS12864R显示部分组成。
     
  • 基于LabVIEW的简易数字存储示波器的设计
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    本项目旨在设计并实现一个简易数字存储示波器系统，采用LabVIEW软件进行开发，能够高效地采集、显示和分析电信号。 基于LabVIEW设计的数字存储示波器包括前面板设计和程序框图。
     
  • 简化的数字存储示波器设计方案报告
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    本报告探讨了简化版数字存储示波器的设计方案，旨在通过优化硬件和软件架构，实现成本效益高且性能稳定的测试设备。 本设计分为四个模块：信号前向调整模块、数据采集模块、数据输出模块和控制模块。信号前向调整模块采用高速低噪音模拟开关(MAX4545)和宽带运算放大器(MAX817)构成可编程运算放大器，对幅度不等的输入信号分别进行不同等级的放大处理。数据采集模块使用可编程器件(EPM7128SLC84-15)控制高速A/D转换器。
     
  • 数字存储示波器的简易设计报告-论文
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    本论文探讨了数字存储示波器的设计原理与实现方法，旨在为初学者提供一种简便的设计方案，详细介绍硬件选型、软件开发及系统调试过程。 简易数字存储示波器设计报告主要介绍了如何设计一款功能简单的数字存储示波器。文中详细描述了硬件电路的设计、软件算法的实现以及整个系统的调试过程，并对最终产品的性能进行了测试与分析，为同类设备的研发提供了参考和借鉴。
     
  • 今越电子数字存储示波器设计（含原理图及程序HEX文件）-电路方案
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    本项目提供一套完整的数字存储示波器设计方案，包含详细原理图和可直接使用的程序HEX文件。适合工程师和技术爱好者进行学习与开发。 ### 1. 工作原理 图1展示了该示波器的结构框图。输入信号通过耦合电路后进入由衰减器、放大器和选择开关组成的模拟通道，经过处理后再送入A/D转换器转变为数字信号，并最终经处理器转化为适当的波形在LCD屏幕上显示出来。模拟通道的主要作用是调节信号强度，以适应屏幕的显示范围。 ### 2. 操作说明 该示波器的操作相对简单，与专业设备相似。使用时只需接通电源即可开始工作。通过按键调整参数时，首先选择需要修改的具体参数，此时屏幕上会亮起相应的指示标记；然后利用[+]和[-]键进行调节。下面详细解释各开关及按钮的功能。 **耦合选择开关:** 用于设定信号的输入方式（交流或直流）。当被测信号包含交、直流成分时，若仅需观察其中的交流部分，可以选择“交流”模式通过电容器隔除掉直流分量，以便更清晰地显示波动变化情况。 **衰减与倍率选择开关:** 这两个功能通常会配合使用以调整输入到A/D转换器中的信号幅度。如果信号过大可能会超出屏幕范围，过小则难以准确观察细节，因此需根据实际情况调节合适的数值。其中“衰减”设置可选1或1/10，“倍率”选项为1、1/2和1/5，分别对应不同的放大比例。结合两者即可确定整个模拟通道的总增益水平。 **SEC/DIV（时基）:** 决定屏幕上每个时间单位所代表的实际长度。例如设置为5ms，则意味着一格表示时间为5毫秒；若观察频率为50Hz的交流信号，其一个周期会在显示屏上显示4格即20ms左右。 **V.POS（垂直位置）:** 用于调节波形在屏幕上的上下移动程度，左侧的小三角形标志代表零电平点的位置。 **H.POS（水平位置）:** 控制波形沿水平方向的偏移量。采集到的数据片段可以通过此功能查看不同区域的内容，在下方有窗口指示器帮助定位当前视图范围内的具体部分。 **MODE（触发模式）:** 选择示波器捕捉信号的方式，包括自动、常规和单次三种类型，详细说明请参阅相关资料。 **SLOPE（边沿触发）:** 定义产生触发的边界条件是上升还是下降沿。 **LEVEL（触发电平）:** 调整触发电压值大小，在右侧的小三角形处可见其具体数值。 ### 3. 注意事项 1. 避免直接测量市电电压。 2. 输入信号的最大峰峰值不要超过50V。 3. 确保电源不超过16V供电限制。 ### 4. 技术指标 - **最高实时取样率:** 2M点/秒，精度8位 - **模拟频带宽度:** DC至1MHz - **垂直灵敏度:** 从0.1V到5V（按1、2、5递增） - **输入阻抗:** 1兆欧姆 - **耦合方式:** 直流/交流 - **信号电压范围:** ±50伏特 - **水平时基范围:** 从5微秒至1分钟（按1、2、5递增） - **触发模式:** 自动，常规和单次触发选项 - **边沿类型选择:** 上升或下降沿均可作为触发电平的参考点 **频率计:** - 测量范围：最高可达10MHz - 周期测量上限为100秒 - 灵敏度设定在3V峰值水平
     
  • 基于LabVIEW的数字存储示波器系统
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    本项目基于LabVIEW开发了一套数字存储示波器系统，实现信号采集、处理与显示功能，适用于电子电路实验及教学。 基于LabVIEW的数字示波器（虚拟示波器）相比传统示波器具有价格低廉、功能丰富、可编程性以及显示直观等诸多优势。本设计不仅具备基本的示波器功能，还充分利用了LabVIEW语言的特点，增加了数字滤波、信号保存和回显等功能。该系统既拥有低成本和界面美观等优点，又包含了存储、回放及数字滤波等传统高端示波器的功能，并且可以根据需求随时灵活修改程序以增加更多个性化功能。