数字示波器中FPGA间高速信号传输同步方法

数据采集系统是数字示波器(DSO)的核心组成单元,随着示波器带宽采样率的逐步提升,单片模数转换器(ADC)+现场可编辑门控阵列(FPGA)的架构难以满足超高速以及多通道的应用场景,因此,高端示波器中数据采集系统普遍采用“主从”FPGA控制架构。在该架构下,多个FPGA之间信号的同步传输是实现采集系统的同步和精确采集的重要前提。针对多FPGA板卡之间的信号同步传输问题,提出了一种FPGA之间高速信号同步传输的方法,借助FPGA的IODELAY单元,通过测试数据训练找到最稳定的同步传输区间,实现多FPGA之间的同步传输。在自研的数字示波器上的实验表明,该方法能够有效实现FPGA之间高速信号的同步传输。

DSO高性能显示控制系统设计

为满足数字存储示波器(DSO)大流量实时数据显示的需要,本文设计了一种以A ltera FPGA和T I C 5000DSP为核心的高性能液晶屏(LCD)显示控制系统。该系统只需主机直接提供采样数据和少量控制字,便可自动生成显示所需的各种菜单,完成对采样数据的处理,产生输出波形,并驱动LCD以恒定刷屏速率进行显示。系统减轻了主机负担,实现了LCD高速数据更新,提供了灵活的接口电路,并在测试中获得了每秒80帧的波形更新速率。

基于GPIB接口及DSO的数据采集技术

介绍GPIB接口及数字存储示波器的基本工作方式 ,给出了基于C + +的通过GPIB接口在微机与数字存储示波器之间传输数据的实施方案。

基于PXI的DSO模块的设计

探讨了PXI数字存储示波器(DSO)模块的设计方法,详细介绍了基于PXI总线的数字存储示波器模块的基本结构及其工作原理,论述了PXI总线接口设计技术及高速实时采样技术。采用分相采样技术提高采样速率,根据该方法设计的示波器模块达到了实时200MHz采样速率及60MHz以上可测信号带宽的示波器功能。

一种提高DSO插值性能的方法研究

由于受到ADC转换速率的限制,当数字示波器工作在快速时基档位时,最高实时采样率往往不能满足显示要求,这时候就需要对原始采样数据进行插值。目前,在进行波形内插时普遍采用了由软件实现正弦插值的方法,但该方法具有运算效率低、波形恢复质量差等缺点。文章提出了一种多相滤波器插值算法,该算法能够有效的减少波形失真,同时将该算法用FPGA设计实现,使数据处理的速度得到极大的提升,大大地提高了示波器在插值时的波形捕获率。

DSO的稳定触发及FFT应用

对数字存储示波器的触发设置及FFT运算中的关键问题,即触发信源、触发模式、触发方式的选择进行了详细的阐述,给出了信号不能稳定触发时的具体处理方法;对决定着能否对一些复杂信号和微弱信号稳定同步触发的两个重要功能,即触发灵敏度及触发释抑时间的设置,进行了分析与实际测试;对DSO具有的FFT功能的设置及应用进行了阐述。这些功能的正确使用,是充分发挥数字存储示波器对信号强大捕获及分析处理功能的关键因素。

数值微积分在DSO中的研究与应用

现行国内数字存储示波器(DSO)的数学功能仅完成通道间的加减乘除运算,为了让用户看到经过微积分器件之后的原始波形,必须对DSO的数学功能进行拓展。基于数值微分和数值积分的基本原理,设计了其在DSO中的应用,并给出了波形原始数据经过此种运算后的效果图,实验结果证明数值微积分运用于DSO中完善了其数据分析的处理能力。

利用DSO的REF功能测量超声波速度

超声波传播速度的测量,在测距与定位、液体流速测定、弹性模量测量、气体温度瞬间变化测量等方面的应用中十分重要。文中给出一种基于接收信号延迟时间的较直观的声速测量方法,其中延迟时间的测量是充分利用了数字存储示波器对信号的多种降噪处理方法,并且利用了数字存储示波器的参考波形(REF)功能对接收信号进行整体对准实现的。实验证明这种方法的测量结果相当准确,为声速的精密测量提供了一种新的思路。这种方法可应用在大学基础物理实验或课堂演示教学环节,可使学生对声速测量的原理和过程有更加直观的认识。对启发学生灵活使用及充分发挥仪器的功能都有一定的借鉴作用。

数字电路检测中DSO带宽选用

简要描述数字存储示波器（DSO）带宽指标特性以及对波形测试的影响。浅析数字电路信号特点。给出数字电路检测中DSO带宽的选用原则。

电感参数可视化测量方法研究

电感器有很多参数,其中最重要的两个参数决定了电感器的性能:电感值和饱和电流。既有的电感参数测量方法要么能比较精确地测量电感值,要么能用其他辅助手段测量饱和电流,但都不能同时测量电感值和饱和电流。结合数字存储示波器特殊的单次触发和图形显示技术,设计简易的电阻电感串联测量电路,根据电感值的测量定义,测量出电感两端的电压值以及取样电阻的电流变动值,从而计算出电感值。数字存储示波器显示测量曲线的拐点,即可求出电感饱和电流。通过实验验证,此方法能得到精确的电感值,同时能得到直观的饱和电流值。方法原理简单,设计合理,易于操作,是在实验室缺少LCR测试仪的情况下一个经济有效的电感参数测量方法。

一种基于SOPC的低成本便携式数字示波器设计

为了方便外场电机测量及维护工作,提出了一种基于片上可编程系统(SOPC)技术的便携式低成本数字示波器设计方案。与传统FPGA作为数据存取处理MCU作为显示控制的设计方案不同,基于SOPC的便携式数字示波器设计方案通过在FPGA中嵌入Nios II系统,作为CPU实现对LCD波形及参数显示控制;利用FPGA的逻辑资源,设计采样数据的存取控制模块,实现采样信号的触发存取功能。系统测试结果表明本文所设计的系统具有设计简单、低成本、稳定性好,可重复开发等特点。

数字存储示波器触发电路的数字化技术研究

提出了一种全数字化的数字存储示波器用的触发电路结构。采用先进先出存储器 FIFO,利用其存储数据先进先出的特性 ,结合高速数字比较器的比较特性 ,控制采样数据的存储 ,从而实现触发电路的多种功能。给出了数字触发电路原理框图以及在 CPL D上的设计实现 。

混沌背景下微弱信号时域参数检测的研究

数字示波器不能测量混沌背景中的微弱信号,该文结合混沌和神经网络构建检测模型实现该功能。运用混沌时间序列的相空间重构理论计算嵌入维数作为神经网络的输入维来构建网络模型,并采用单步预测方法,在混沌状态下直接测量混沌背景中微弱信号,获取微弱信号的波形。该方法能够测量微弱信号的时域参数,测量范围宽,逼近目标精度高,计算量小。实验结果证明了该方法具有很强的实用性。

虚拟数字存储示波器中A/D动态性能的研究

研究并设计了一种高速高精度的虚拟数字存储示波器。采用理论分析和数值仿真的方法研究了调理电路噪声和采样时钟相位噪声对A/D动态性能的影响,以此为指导设计出了独立双通道100MSPS采样率、10位垂直分辨率的虚拟数字存储示波器。研究表明,调理电路的噪声和采样时钟的相位噪声会对系统的动态性能产生严重影响,实验还发现,调理电路的谐波失真也是降低系统动态性能的重要因素,因而在高速高精度数据采集系统中应该选择低噪声和低谐波失真的器件,同时需要优化PCB设计。

数字存储示波器的总体评价

本文从性能指标出发,综述了数字存储示波器的技术特点和总体评价技术的发展状况,关于数字存储示波器校准与评价的几种不太适当的观点被详细讨论和分析。然后,描述了其总体评价指标,诸如静态特性、动态持性、瞬态特性、噪声和抗干扰特性、触发特性及其它几种特性。并提出了对数字存储示波器性能指标的两种分类方法,介绍了其它几种相关的可用于数字存储示波器评价的数字化测量设备评价方法,它们是拍频法、FFT变换法。

高速数字存储示波器实现技术

提出了一种基于随机取样技术的高速数字存储示波器的实现技术。采用FPGA实现100MS/ps数据采集控制和缓冲存储、触发控制、显示控制等所有逻辑控制电路,从而有效减小仪器体积、降低整机功耗;使用高分辨率模拟测时扩展器,使等效采样率达到10GS/ps,时间测量分辨率达到100ps,实现100MHz(-3dB)可重复信号的波形重现。文中给出了在最小时间分辨率下波形重建的结果。

便携式数字存储示波器的设计

为了解决传统示波器在各种现场测试和户外检测的不便,提出了一种基于STM32和FPGA的便携式数字存储示波器的设计方案,以STM32为控制核心,FPGA作为数据采集和预处理模块,完成对输入信号的采集和传输;STM32外接SSD1963芯片直接驱动LCD显示,通过对输入数据循环缓存,达到边采集边显示的控制效果;STM32外围FLASH实现存储程序代码、字库和保存波形数据等;外部电源与内置锂电池可以自由切换供电;该示波器体积小、便携、成本低,充分满足了各种现场测试和户外检测的需求。经过实际测试验证,该示波器工作稳定,各项指标都达到要求。

基于虚拟仪器技术的声速直接测量

在普通PC上研制一套基于虚拟仪器技术的声速直接测量系统。以计算机声卡结合虚拟仪器软件LabVIEW开发针对声速测量的虚拟脉冲信号发生器和数字存储示波器。根据数字存储示波器显示的采样点数计算出声波通过两个声音传感器所用时间,进行声速直接测量。在距离为1m左右时实验相对误差为0.3%。实验中只需发出短暂的脉冲声频,解决了音频范围内声速测量的声音扰人问题。系统具有灵活性高,成本低廉的特点,适合在物理实验中推广应用。

简易数字控制存储示波器设计

以AT89S52芯片为控制核心、双端口RAM-IDT7132为数据存储中心,设计一个简易数字控制的存储示波器。必要的外围电路包括信号调理模块、采样保持电路、内部触发电路、步进延时模块、时基电路和A/D转换电路。系统采用C语言编程,实现波形和波形数据的显示,对中低频信号进行实时采样,对高频信号进行等效采样。输入信号经信号调理模块处理后,达到频率测量和MAX118的输入电压要求。控制器处理信号波形的数据,将信号的波形和数据显示出来。整个系统具有控制界面直观、简洁的特点,具有良好的人机交互性能。

基于LabVIEW平台开发的一种雷电冲击测量系统

基于虚拟仪器的设计思想及功能模块化的设计方法,通过USB接口将数字存储示波器与IPC(工业控制用计算机)结合起来作为硬件系统,以LabVIEW为应用程序开发平台设计雷电冲击测量系统,实现对数字存储示波器进行控制采样、平滑处理波形、计算冲击波形各种参数等功能。该系统具有人机界面友好、功能全面、操作简便的特点,经测试表明,系统运转正常,达到预期目标。