数字示波器原理分析

数字示波器原理分析 三数据采集存储及传输电路 由于等效取样后回波信号的最高频率为50kHz确定AD转换的最高转换速率为500kHz若采用程序控制将很难实现因而采用CPLD实施直接控制同时采用FIFO高速缓存技术以协调高速采集与后级传输速度之间的关系为了达到8Mbs传输速率的要求采用 所谓插值显示即在波形上两个测试数据点间USB总线将数据传输至PC机 插入一个估值 数字示波器广泛采用矢量插值法和正弦插值法两种方式矢量插值法是用斜率不同的直线段来连接相邻的点正弦插值法是以正弦规律用曲线连接各数据点的显示方式其能力已接近奈奎斯特极限频率 对每周期采 ,1,示同样点数较少的正弦波采用正弦插值处理会得到满意的显示效果如图8样对脉冲信号采用矢量插值法会得到较满意的效果若选用正弦插值处理会在信号的前沿造成尖头状失真如图8,15示 五 点显示与插值显示 几乎所有微机化的数字示波器都充分地利用内部微处理器系统以及AD 转换器等硬件构成多种测量及数据处理能力使数字示波器成为一台功能很强大的测量仪器 数字示波器的测量及处理功能包括波形上任意两点间的电位差ΔU以及时间差Δt的测量波形的前后沿时间测量峰-峰值测量有效值测量频率测量显示波形平均值处理两波形的加减乘运算波形的频谱分析等 com 波形参数的测量与处理 本节以ΔU与Δt测量两波形相加处理为代表讨论波形参数的测量与处理的一般原理及方法 一 ΔU Δt 的测量 波形上任意两点间的电位差 ΔU 和时间差 Δt 的测量 一般采用加亮标志法或光标标志法 加亮标志法是将欲测量的波形段加亮进行标志而光标标志法是通过设置两条水平光标线或两条垂直光标线对波形被测部分进行标志 波形加亮部分的起点和终点或者光标线的位置可通过面板相应按键的控制下作步进式的移动波形加亮部 分的起点和终点或光标线与波形的交点对应于信号存储器中的相应数据当设置不同的测量项目时仪器即可在测量程序控制下实现不同的测量目的并将测量结果直接显示在CRT上 为了测量ΔUΔt的大小 通常应将扫描时间因数 tdiv 和灵敏度 m,div 分挡编成代码并与波形代码一起存入存储器如表8,3和表8,4所示 表8-3为扫描时间因数代码表表中的每挡扫描时间因数都用相应的代码表示当扫描时间因数总数为30挡时用5位二进制代码即可 表8-4为灵敏度代码表表中的每挡灵敏度都用相应的代码表示当灵敏度总数为6挡时用3位二进制代码来表示6挡灵敏度 最后再把代表扫描时间因数的5位二进制代码放在一个字节的高5位代表灵敏度的3位二进制代码放在同一字节的低3位并在每次存储一页波形数据时把这一字节内容也存放在同一页面的 1( 加亮标志法Δt 测量原理 设波形由255个某个单元例如0号单元 点组成当扫描时间因数确定之后每两点之间的步进时间Tstep便是确定的若想测量波形某一部分的时间Δt只需把这一部分加亮把加亮部分的点数求出来用点数乘以步进时间Tstep即可求出Δt 求解Δt 的步骤 1根据扫描时间因数确定步进时间Tstep 2求出测量波形加亮部分的点数 3 Δt 点数×Tstep Tstep 此时只要把存放在波形页面中0号地址的内容取出来根据它的高5位代码就可以确定步进时间及单位 图8-16 波形加亮及控制 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图中端口IO为控制加亮输入口端口IOZ为控制加亮输出口其中IO口的U0键和U1键分别对应波形加亮部分的起点和终点并定义D1为1表示要改变U1的位置D2为1表示要改变U0的位置究竟作如何改变 进或者退 则由进退键来决定定义D0为1时进D1为0时退 在存储阶段在CPU两次取样之间访问IO口若D1为1则B寄存器加 1 若同时D0为1 或者减1 若同时D0为0 若D2为1则C寄存器加1 若同时D0为1 或者减 1 若同时D0为0 使寄存器B和C分别寄存加亮部分起点和终点的地址 在显示波形时不断地让信号存储器的地址计数器 L寄存器 与 C寄存器比较当L,C时则使IOZ口的D0置1 它与加亮信号组合起来就产生了在波形上加亮的效果同样若L,B则使IOZ口的D0置0这就是加亮的结束这样通过按动U0键U1键和进退键便可产生使波形加亮部分变宽变窄以及左右移动的效果 T, B-C ×Tstep式中的 B-C 即为加亮标志间的点数 二 两波形的加运算 两波形的加运算是指把存放在不同页面中的波形数据对应相加 相加时要求波形的扫描时间因数必须相同否则无法表示相加后的时间 应注意两个页面的灵敏度要相同若灵敏度不同应在运算之前把两页面的灵敏度给以调整或对齐 记下灵敏度调整系数 相加时如 灵敏度对齐程序的有溢出还应能自动调整使每两点相加结果不超过255 依据是表8,6所示的灵敏度与代码关系表 首先把AB页面的灵敏度代码相 L减若结果为零说明两页面的灵敏度相同不需要调整若不为零应把相减的差值 即灵敏度的差值按2L计算出调整系数然后进行调整 调整原则是向低灵敏度对齐即把灵敏度高的页面做被调整页将其代码改为低灵敏度代码再把被调整页每一单元的数都除以调整系数当灵敏度对齐以后便把两页面对应地址中的数相加相加的结果放在B 页面对应的地址中 若两个数相加有溢出则把溢出标志码AAH存入E寄存器中 二 两波形的加运算 加 运 算 流 程 83 数字存储示波器的设计 com 简易数字存储示波器的设计 设计 并制作一台用普通示波器显示被测波形的简易数字存储示波器示意图如下 考虑到电子竞赛的特点将示波器被测信号的最高频率分量存储带宽限定在50kHz其显示部分用模拟示波器X,Y工作方式来替代 1 具有连续触发和单次触发两种存储显示方式在连续触发存储显示方式中仪器能连续对信号进行采集存储并实时显示且具有锁存按锁存键即可存储当前波形功能在单次触发存储显示方式下每按动一次单次触发键仪器在满足触发条件时能对被测周期信号 2 器垂直分辨率为32级div水平分辨率为20点div 设示波器显示屏水平刻度为 10div垂直刻度为8div 输入阻抗大于100kΩ 3 频率范围为DC,50kHz 最少设置02sdiv02msdiv20μsdiv三挡扫描速度其误差?5最少设置1Vdiv01Vdiv001Vdiv三挡垂直灵敏度其误差?5 4 仪器触发电路采用内触发 5 具有双踪示波功能能同时显示 6 具有水平移动扩展显示功能要求将存储深度增加 7 其他例如具有量程自动调节 Autoscale 要求达到的功能和技术指标 com 简易数字存储示波器的设计 一技术指标分析及总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的制 设计要求存储示波器具有单次触发功能能对单次出现的信号进行测量定 非实时的等效时间取样方式无能为力另一方面本题要求AD转换器的最高转换速率仅为2MHz因此本设计选用实时取样方式 1 取样方式的选择 本题要求示波器垂直分辨率为32级div而显示屏的垂直刻度为8div因而要求AD转换器能分辨32×8,256级应选择8位AD 本题要求示波器的最快扫描速度为20μsdiv水平分辨率为20点div因而AD转换器的最高转换速率应为1MHz若考虑双踪输入情况AD转换器最高转换速率应选择在2MHz 根据上述分析AD转换器应选择最高转换速率为2MHz以上的8位AD转换器例如CA 3308TLC 5510 2 AD转换器的选择 com 简易数字存储示波器的设计 一技术指标分析及总体方案的制定 20点div而显示屏水平刻度为10div因而满屏扫描显示需20×10,200点考虑双踪示波功能存储深度应增加到400点若再考虑水平移动扩展显示功能的需要可考虑选择容量为1KB 数字存储示波器工作的一个重要特点是要求数据的写入与读出能同时进行这就存在一个共享RAM的问题可以考虑采用如下两种方案 1 采用一般的RAM并设计相应的外围控制电路使数据的写入与读出分时使用同一套总线 2 采用具有两套总线的双口RAM器件 根据上述分析本设计的存储器拟选择双口RAM器件例如选择容量为2KB的双口RAM器件IDT 7132 3 存储器的选择 本题要求最高采样 速率不小于2MHz 控制的实时性较强并且采集与存储要求保持严格的同步因此 采用普通单片机直接控制很难胜任