數(shù)字存儲示波器模板

數(shù)字存儲示波器模板1第一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器數(shù)字存儲示波器是20世紀(jì)７０年代初發(fā)展起來的一種新型示波器。這種類型的示波器可以方便地實現(xiàn)對模擬信號波形進(jìn)行長期存儲并能利用機內(nèi)微處理器系統(tǒng)對存儲的信號做進(jìn)一步的處理，例如對被測波形的頻率、幅值、前后沿時間、平均值等參數(shù)的自動測量以及多種復(fù)雜的處理。數(shù)字存儲示波器的出現(xiàn)使傳統(tǒng)示波器的功能發(fā)生了重大變革。

2第二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三一、概述1、數(shù)字存儲示波器的組成原理3第三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三一、概述2、數(shù)字存儲示波器的主要技術(shù)指標(biāo)

1）最大取樣速率fmax單位時間內(nèi)完成的完整A／D轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)。

最大取樣速率主要由A／D轉(zhuǎn)換器的最高轉(zhuǎn)換速率來決定。最大取樣速率愈高，儀器捕捉信號的能力愈強。數(shù)字存儲示波器在某個測量時刻的實際取樣速率可根據(jù)示波器當(dāng)時設(shè)定的掃描時間因數(shù)（t/div）推算。其推算公式為

N—每格的取樣數(shù)；t/div—掃描時間因數(shù)，掃描一格所占用的時間。亦稱掃描速度4第四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三一、概述2、數(shù)字存儲示波器的主要技術(shù)指標(biāo)2）存儲帶寬

存儲帶寬與取樣速率密切相關(guān)。根據(jù)取樣定理，如果取樣速率大于或等于信號最高頻率分量的2倍，便可重現(xiàn)原信號波形。實際上，在數(shù)字存儲示波器的設(shè)計中，為保證顯示波形的分辨率，往往要求增加更多的取樣點，一般一個周期取4～10點。

5第五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三一、概述2、數(shù)字存儲示波器的主要技術(shù)指標(biāo)3）分辨率分辨率用于反映存儲信號波形細(xì)節(jié)的綜合特性。分辨率包括垂直分辨率和水平分辨率。垂直分辨率與A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率相對應(yīng)，常以屏幕每格的分級數(shù)(級/div)表示。水平分辨率由存儲器的容量來決定，常以屏幕每格含多少個取樣點（點/div）表示。示波管屏幕坐標(biāo)的刻度一般為8×10div。若示波器采用8位A/D轉(zhuǎn)換器(256級)，則其垂直分辨率為32級/div，用百分?jǐn)?shù)表示為1/256≈0.39％。若采用容量為1KB的存儲器，則水平分辨率為1024/10≈100點/div，或用百分?jǐn)?shù)表示為1/1024≈0.1％。6第六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三一、概述2、數(shù)字存儲示波器的主要技術(shù)指標(biāo)4）存儲容量存儲容量又稱記錄長度，用記錄一幀波形數(shù)據(jù)占有的存儲容量來表示，常以字（word）為單位。存儲容量與水平分辨率在數(shù)值上互為倒數(shù)關(guān)系。

數(shù)字存儲器的存儲容量通常采用256B，512B，1KB，4KB等。存儲容量愈大，水平分辨率就愈高。但存儲容量并非越大越好，由于儀器最高取樣速率的限制，若存儲容量選取不恰當(dāng)，往往會因時間窗口縮短而失去信號的重要成分，或者因時間窗口增大而使水平分辨率降低。7第七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三一、概述2、數(shù)字存儲示波器的主要技術(shù)指標(biāo)5）讀出速度讀出速度是指將存儲的數(shù)據(jù)從存儲器中讀出的速度，常用(時間)/div表示。其中，時間等于屏幕中每格內(nèi)對應(yīng)的存儲容量×讀脈沖周期。使用時，示波器應(yīng)根據(jù)顯示器、記錄裝置或打印機等對速度的不同要求，選擇不同的讀出速度。8第八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三一、概述2、數(shù)字存儲示波器的主要技術(shù)指標(biāo)

數(shù)字存儲示波器特點：(1)數(shù)字存儲示波器在存儲工作階段，對快速信號采用較高的速率進(jìn)行取樣與存儲，對慢速信號采用較低速率進(jìn)行取樣與存儲，但在顯示工作階段，其讀出速度采取了一個固定的速率，不受取樣速率的限制，因而可以獲得清晰而穩(wěn)定的波形?！魧τ谟^測頻率很高的信號來說，模擬示波器必須選擇帶寬很高的陰極射線示波管，這就使造價上升，并且顯示精度和穩(wěn)定性都較低。而數(shù)字存儲示波器采用了一個固定的相對較低的速率顯示，從而可以使用低帶寬、高分辨率、高可靠性而低造價的光柵掃描式示波管，這就從根本上解決了上述問題。若采用彩色顯示,還可以很好地分辨各種信息.9第九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三一、概述

數(shù)字存儲示波器特點：

(2)數(shù)字存儲示波器能長時間地保存信號。這種特性對觀察單次出現(xiàn)的瞬變信號尤為有利。有些信號，如單次沖擊波、放電現(xiàn)象等都是在短暫的一瞬間產(chǎn)生，在示波器的屏幕上一閃而過，很難觀察。數(shù)字存儲示波器問世以前，屏幕照相是“存儲”波形采取的主要方法。數(shù)字存儲示波器把波形以數(shù)字方式存儲起來，因而操作方便，且其存儲時間在理論上可以是無限長的。10第十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三一、概述數(shù)字存儲示波器特點：

(3)具有先進(jìn)的觸發(fā)功能。數(shù)字存儲示波器不僅能顯示觸發(fā)后的信號，而且能顯示觸發(fā)前的信號，并且可以任意選擇超前或滯后的時間，這對材料強度、地震研究、生物機能實驗提供了有利的工具。除此之外，數(shù)字存儲示波器還可以向用戶提供邊緣觸發(fā)、組合觸發(fā)、狀態(tài)觸發(fā)、延遲觸發(fā)等多種方式，來實現(xiàn)多種觸發(fā)功能，方便、準(zhǔn)確地對電信號進(jìn)行分析。

11第十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三一、概述數(shù)字存儲示波器特點：(4)測量精度高。模擬示波器水平精度由鋸齒波的線性度決定，故很難實現(xiàn)較高的時間精度，一般限制在3%～5%。而數(shù)字存儲示波器由于使用晶振作高穩(wěn)定時鐘，有很高的測時精度。采用多位A/D轉(zhuǎn)換器也使幅度測量精度大大提高。尤其是能夠自動測量直接讀數(shù)，有效地克服示波管對測量精度的影響，使大多數(shù)的數(shù)字存儲示波器的測量精度優(yōu)于1%。12第十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三一、概述數(shù)字存儲示波器特點：(5)具有很強的處理能力，這是由于數(shù)字存儲示波器內(nèi)含微處理器，因而能自動實現(xiàn)多種波形參數(shù)的測量與顯示，例如上升時間、下降時間、脈寬、頻率、峰峰值等參數(shù)的測量與顯示。能對波形實現(xiàn)多種復(fù)雜的處理，例如取平均值、取上下限值、頻譜分析以及對兩波形進(jìn)行加、減、乘等運算處理。同時還能使儀器具有許多自動操作功能，例如自檢與自校等功能，使儀器使用很方便。13第十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三一、概述數(shù)字存儲示波器特點：(6)具有數(shù)字信號的輸入/輸出功能，所以可以很方便地將存儲的數(shù)據(jù)送到計算機或其他外部設(shè)備,進(jìn)行更復(fù)雜的數(shù)據(jù)運算或分析處理。同時還可以通過GP－IB接口與計算機一起構(gòu)成強有力的自動測試系統(tǒng)。數(shù)字存儲示波器也有它的局限性，例如，由于受A/D轉(zhuǎn)換器最大轉(zhuǎn)換速率等因素的影響，數(shù)字存儲示波器目前還不能用于觀測頻率較高的信號。14第十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析

波形的采集、波形的顯示、波形的測量、波形的處理。1、實時取樣方式的采集原理

實時取樣是指對波形進(jìn)行等時間間隔取樣，按照取樣先后的次序進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并存入存儲器中。15第十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析1、實時取樣方式的采集原理

１）取樣取樣即連續(xù)波形的離散化，其方法可用右圖說明。把模擬波形送到加有反偏的取樣門的a點，在c點加入等間隔取樣脈沖，則對應(yīng)時間tn(n＝1，2，3，…)取樣脈沖打開取樣門的瞬間，在b點就得到相應(yīng)的模擬量an(n＝1，2，3，…)，這個模擬量an就是取樣后得到的離散化的模擬量。16第十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析1、實時取樣方式的采集原理

2）A/D轉(zhuǎn)換若把an中的每一個離散模擬量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，就可以得到相應(yīng)的數(shù)字量。如果把這些數(shù)字量按序存放在存儲器中，就相當(dāng)于把一幅模擬波形以數(shù)字量的形式存儲起來。

A/D轉(zhuǎn)換器是波形采集的關(guān)鍵部件。它決定了示波器的最大取樣速率、存儲帶寬以及垂直分辨率等多項指標(biāo)。17第十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析1、實時取樣方式的采集原理

3）掃描速度t/div控制掃描速度t/div控制器實際上是一個時基分頻器，用于控制A/D轉(zhuǎn)換速率以及存儲器的寫入速度，它由一個準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性很好的晶體振蕩器、一組分頻器和相應(yīng)的組合電路組成。4）寫地址計數(shù)器寫地址計數(shù)器用來產(chǎn)生寫地址信號，它由二進(jìn)制計數(shù)器組成，計數(shù)器的位數(shù)由存儲長度來決定。寫地址計數(shù)器的計數(shù)頻率應(yīng)該與控制A/D轉(zhuǎn)換器的取樣時鐘的頻率相同。18第十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析1、實時取樣方式的采集原理

5）預(yù)置觸發(fā)功能預(yù)置觸發(fā)功能含正延遲觸發(fā)和負(fù)延遲觸發(fā)兩種情況。并且正負(fù)延遲及延遲時間都可以進(jìn)行預(yù)置。在數(shù)字存儲示波器中預(yù)置觸發(fā)可以通過控制存儲器的寫操作過程來實現(xiàn)。

在常態(tài)觸發(fā)狀態(tài)下

當(dāng)被測信號大于預(yù)置電平時，觸發(fā)電路便產(chǎn)生觸發(fā)信號，于是存儲器就從零地址開始寫入采集的數(shù)據(jù)，設(shè)示波器的存儲容量為1024，則當(dāng)寫滿1024個單元后便停止寫操作。顯示也從零地址開始讀數(shù)據(jù)，則對應(yīng)示波器屏幕上顯示的信號便是觸發(fā)點開始后的波形。

19第十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析1、實時取樣方式的采集原理

5）預(yù)置觸發(fā)功能

在正延遲時在正延遲時(即顯示延遲觸發(fā)點N個取樣點時間)，觸發(fā)信號到來后，存儲器不立即寫入數(shù)據(jù)，而是延遲N次取樣之后才開始寫入。這樣當(dāng)顯示時，示波器屏幕上顯示的信號便是觸發(fā)點之后N個取樣點的波形。這等效于示波器的時間窗口右移。20第二十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析1、實時取樣方式的采集原理5）預(yù)置觸發(fā)功能

在負(fù)延遲時在負(fù)延遲時(即顯示超前觸發(fā)點N個取樣點時間)，觸發(fā)信號到來前，存儲器信號便就一直處于0～1023單元不斷循環(huán)寫入的過程中，當(dāng)寫滿1024個單元之后，新內(nèi)容將覆蓋舊內(nèi)容繼續(xù)寫入。當(dāng)觸發(fā)信號到來后，使存儲器再寫入1024-N個取樣點之后停止寫操作。顯示時，不是從零地址讀數(shù)據(jù)，而是從停止寫操作時地址的下一個地址作為顯示首地址連續(xù)讀1024個單元的內(nèi)容。這樣，示波器屏幕上顯示的便是觸發(fā)點之前N次取樣點為起點的波形，這等于示波器的時間窗口左移。21第二十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析2、等效時間取樣方式的采集原理實時取樣方式對觀測單次出現(xiàn)的信號非常有效，是數(shù)字存儲示波器必須具備的取樣方式，但實時取樣方式受到A/D轉(zhuǎn)換器最高轉(zhuǎn)換速率的限制，使觀察和存儲信號的頻帶寬度受到了限制。等效時間取樣方式是先采用“取樣技術(shù)”，將周期性的高頻信號變換成波形與其相似的周期性低頻信號，然后再做進(jìn)一步的處理，因而可以比較容易地獲得很寬的頻帶寬度。但等效時間取樣僅限于處理重復(fù)性的周期信號。22第二十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析2、等效時間取樣方式的采集原理23第二十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析3、波形的顯示1）存儲顯示存儲顯示是數(shù)字存儲示波器最基本的顯示方式。它顯示的波形是觸發(fā)后所存儲的一幀波形信號，即在一次觸發(fā)所完成的一幀信號數(shù)據(jù)采集之后，再通過控制存儲器的地址依次將數(shù)據(jù)讀出，并經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換穩(wěn)定地顯示在CRT上。依照讀出方法的不同，又可分為:

CPU控制方式直接控制方式。

24第二十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析3、波形的顯示1）存儲顯示CPU控制方式：

將存儲器中的數(shù)據(jù)按地址順序取出，送到D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，還原為模擬量送至Y軸；與此同時，將地址按同樣順序送出，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為階梯波送至X軸。這樣就能把被測波形顯示在CRT屏幕上。25第二十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析3、波形的顯示1）存儲顯示

直接控制方式：數(shù)據(jù)傳輸不再經(jīng)過CPU，而直接對內(nèi)存進(jìn)行讀/寫操作，因此速度快。這種方式的數(shù)據(jù)傳輸速度取決于時鐘的速率，速度較快。26第二十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析3、波形的顯示1）存儲顯示

CPU控制方式顯示的特點：無論是Y軸還是X軸的數(shù)據(jù)，都必須通過CPU傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速度受到一定的限制。

直接控制方式顯示的特點：直接在時鐘的驅(qū)動下對內(nèi)存進(jìn)行讀/寫操作，不再經(jīng)過CPU，數(shù)據(jù)傳輸速度僅取決于時鐘速率，而不是由軟件決定的，速度較快。

27第二十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析3、波形的顯示1）存儲顯示

存儲顯示方式還有連續(xù)觸發(fā)顯示和單次觸發(fā)顯示之分。在連續(xù)觸發(fā)顯示方式下，每滿足一次觸發(fā)條件，就完成一幀數(shù)據(jù)的取樣與存儲，同時，屏幕上原來的顯示波形就被新存儲的數(shù)據(jù)更新一次。單次觸發(fā)顯示只不斷顯示一次觸發(fā)而取樣與存儲的數(shù)據(jù)波形。28第二十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析3、波形的顯示2）雙蹤顯示存儲時，為了使兩條波形保持原有的時間對應(yīng)關(guān)系，常采用交替存儲技術(shù)。即利用寫地址的最低位A0來控制通道開關(guān)，使取樣電路輪流對兩通道輸入信號進(jìn)行取樣和A/D轉(zhuǎn)換。讀出時，先讀偶數(shù)地址，再讀奇數(shù)地址，Y1和Y2信號便在CRT上交替顯示。29第二十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析3、波形的顯示2）雙蹤顯示為了使兩通道信號的波形分別顯示于屏幕的上半部和下半部，可將存入存儲器的數(shù)字序列Y1［n］與Y2［n］中的每一數(shù)據(jù)右移一位(即除以2)；再將Y2［n］中每一個數(shù)據(jù)的最高位置1，將Y1［n］中每一個數(shù)據(jù)的最高位保持為零，便可達(dá)到兩通道信號分區(qū)域顯示的效果。但這種處理方式使波形垂直分辨率降低了一倍。30第三十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析3、波形的顯示3）鎖存和半存顯示鎖存顯示就是把一幅波形數(shù)據(jù)存入存儲器之后，只允許從存儲器中讀出數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，不準(zhǔn)新數(shù)據(jù)再寫入。半存顯示是指波形被存儲之后，允許存儲器奇數(shù)(或偶數(shù))地址中的內(nèi)容更新，但偶數(shù)(或奇數(shù))地址中的內(nèi)容保持不變。于是屏幕上便出現(xiàn)兩個波形，一個是已存儲的波形信號，另一個是實時測量的波形信號。這種顯示方法可以實現(xiàn)將現(xiàn)行波形與過去存儲下來的波形進(jìn)行比較的功能。31第三十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析3、波形的顯示

4）滾動顯示

滾動顯示的表現(xiàn)形式是：被測波形連續(xù)不斷地從屏幕右端進(jìn)入，從屏幕左端移出。示波器猶如一臺圖形記錄儀，記錄筆在屏幕的右端，記錄紙由右向左移動，當(dāng)發(fā)現(xiàn)欲研究的波形部分時，還可將波形存儲或固定在屏幕上，以作細(xì)微的觀察與分析。滾動顯示方式的機理是：每當(dāng)采集到一個新的數(shù)據(jù)時，就把已存在存儲器中的所有數(shù)據(jù)都向前移動一個單元，即將第一個單元的數(shù)據(jù)沖掉，其他單元的內(nèi)容依次向前遞進(jìn)，然后再在最后一個單元中存入新采集的數(shù)據(jù)。每寫入一個數(shù)據(jù)，就進(jìn)行一次讀過程，讀出和寫入的內(nèi)容不斷更新，因而可以產(chǎn)生波形滾滾而來的滾動效果。滾動顯示主要適于緩慢變化的信號。32第三十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析3、波形的顯示

5）點顯示與插值顯示

數(shù)字示波器屏幕顯示的波形一般是由一些密集的點構(gòu)成，通常稱點顯示。在點顯示情況下，當(dāng)被觀察的信號在一周期內(nèi)采樣點數(shù)較少時會引起視覺上的混淆現(xiàn)象，使觀察者很難辨認(rèn)。一般認(rèn)為當(dāng)采樣頻率低于被測信號頻率的2.5倍時，點顯示就會造成視覺混淆。33第三十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析3、波形的顯示

5）點顯示與插值顯示

采用插值顯示可以克服視覺的混淆現(xiàn)象，同時又不降低帶寬指標(biāo)。34第三十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字存儲示波器的原理分析3、波形的顯示

5）點顯示與插值顯示

所謂插值顯示，即在波形上兩個測試數(shù)據(jù)點間插入一個估值。數(shù)字示波器廣泛采用矢量插值法和正弦插值法兩種方式。

矢量插值法是用斜率不同的直線段來連接相鄰的點。

正弦插值法是以正弦規(guī)律，用曲線連接各數(shù)據(jù)點的顯示方式，其能力已接近奈奎斯特極限頻率。35第三十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計

設(shè)計并制作一臺用普通示波器顯示被測波形的簡易數(shù)字存儲示波器，示意圖如下：36第三十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計功能和技術(shù)指標(biāo)：

(1)具有連續(xù)觸發(fā)和單次觸發(fā)顯示方式。在連續(xù)觸發(fā)顯示方式中，能連續(xù)對信號進(jìn)行采集、存儲并實時顯示，且具有鎖存（按“鎖存”鍵即可存儲當(dāng)前波形）功能。在單次觸發(fā)顯示方式下，每按動一次“單次觸發(fā)”鍵，儀器在滿足觸發(fā)條件時，能對被測周期信號或單次非周期信號進(jìn)行一次采集與存儲，然后連續(xù)顯示采集的波形。(2)觸發(fā)電路采用內(nèi)部上升沿觸發(fā)方式，觸發(fā)電平可調(diào)。(3)具有雙蹤示波功能，能同時顯示兩路被測信號波形。(4)具有水平移動擴(kuò)展顯示功能，要求將存儲深度增加一倍，并且能通過操作“移動”鍵顯示被存儲信號波形的任一部分。

37第三十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計功能和技術(shù)指標(biāo)（續(xù)）：

(5)垂直分辨率為32級/div，水平分辨率為20點/div(設(shè)示波器顯示屏水平刻度為10div，垂直刻度為8div)，輸入阻抗大于100kΩ。(6)頻率范圍為DC～50kHz，最少設(shè)置0.2s/div、0.2ms/div、20μs/div三擋掃描速度，其誤差≤5%；最少設(shè)置1V/div、0.1V/div、0.01V/div三擋垂直靈敏度，其誤差≤5%。38第三十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計1、技術(shù)指標(biāo)分析及總體方案的制定1）取樣方式的選擇設(shè)計要求存儲示波器具有單次觸發(fā)功能，能對單次出現(xiàn)的信號進(jìn)行測量，非實時的等效時間取樣方式無能為力。因此，選用實時取樣方式。

2）A/D轉(zhuǎn)換器的選擇垂直分辨率為32級/div，而顯示屏的垂直刻度為8div，因而要求A/D轉(zhuǎn)換器能分辨32×8＝256級，應(yīng)選擇8位A/D轉(zhuǎn)換器。39第三十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計1、技術(shù)指標(biāo)分析及總體方案的制定

2）A/D轉(zhuǎn)換器的選擇

要求示波器的最快掃描速度為20μs/div，水平分辨率為20點/div，因而A/D轉(zhuǎn)換器的最高轉(zhuǎn)換速率應(yīng)為1MHz。若考慮雙蹤輸入情況，A/D轉(zhuǎn)換器最高轉(zhuǎn)換速率應(yīng)選擇在2MHz以上。根據(jù)上述分析，A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)選擇最高轉(zhuǎn)換速率為2MHz以上的8位A/D轉(zhuǎn)換器，例如CA3308、TLC5510等。40第四十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計1、技術(shù)指標(biāo)分析及總體方案的制定3）存儲器的選擇

要求水平分辨率為20點/div，而顯示屏水平刻度為10div，因而滿屏掃描顯示需20×10＝200點?？紤]雙蹤示波功能，存儲深度應(yīng)增加到400點，若再考慮水平移動擴(kuò)展顯示功能的需要，可考慮選擇容量為1KB以上的存儲器。數(shù)字存儲示波器工作的一個重要特點是要求數(shù)據(jù)的寫入與讀出能同時進(jìn)行，這就存在一個共享RAM的問題。可以考慮采用如下兩種方案：

(1)采用一般的RAM并設(shè)計相應(yīng)的外圍控制電路，使數(shù)據(jù)的寫入與讀出分時使用同一套總線。(2)采用具有兩套總線的雙口RAM器件。

41第四十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計1、技術(shù)指標(biāo)分析及總體方案的制定4）控制方案的確定

由于存儲示波器一般采樣速率較高(本題要求最高采樣速率不小于2MHz)，控制的實時性較強，并且采集與存儲要求保持嚴(yán)格的同步，因此采用普通單片機直接控制很難勝任。本設(shè)計采用“CPLD＋單片機”的兩層控制方案，底層控制由CPLD或普通IC為核心的高速邏輯控制電路，實現(xiàn)對系統(tǒng)實時控制和高速的數(shù)據(jù)采集、存儲與傳輸；頂層由單片機實現(xiàn)人機交互、數(shù)據(jù)處理等項工作。42第四十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計1、技術(shù)指標(biāo)分析及總體方案的制定4）控制方案的確定43第四十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計2、關(guān)鍵電路的分析與設(shè)計

1）輸入電路的分析與設(shè)計輸入電路主要作用是將輸入信號的幅度調(diào)整到A/D轉(zhuǎn)換器允許的電壓范圍內(nèi)。要求垂直靈敏度擋位范圍在0.01V/div～1V/div之間，示波器顯示屏的垂直刻度為8div，則對應(yīng)被測信號電壓幅度的范圍應(yīng)在0.08V～8V之間。如果選擇的A/D轉(zhuǎn)換器最大輸入電壓幅度為2.5V，則計算得到對應(yīng)的輸入電路的衰減放大系數(shù)的范圍應(yīng)為0.25～25。若考慮Autoscale功能的要求，則應(yīng)按1－2－5分配原則設(shè)置7擋垂直靈敏度的量程（覆蓋題目要求的3擋量程）。44第四十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計2、關(guān)鍵電路的分析與設(shè)計

1）輸入電路的分析與設(shè)計不同垂直靈敏度（V/div擋）與對應(yīng)的衰減放大系數(shù)的關(guān)系很顯然，輸入電路應(yīng)是一個寬帶的數(shù)控衰減放大電路。垂直靈敏度(V/div)10mV20mV50mV0.1V0.2V0.5V1V衰減放大系數(shù)2512.552.51.250.50.2545第四十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計2、關(guān)鍵電路的分析與設(shè)計

1）輸入電路的分析與設(shè)計根據(jù)上表提供的數(shù)據(jù)，輸入電路可以由二擋量程的程控衰減器(×1、0.1)和四擋量程的程控放大器(×2.5、×5、×12.5、×25)組合而成，或者采用具有7擋量程的程控衰減器和放大倍數(shù)固定為25的放大器組成等方案。

垂直靈敏度(V/div)10mV20mV50mV0.1V0.2V0.5V1V衰減放大系數(shù)2512.552.51.250.50.2546第四十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計2、關(guān)鍵電路的分析與設(shè)計

1）輸入電路的分析與設(shè)計

要求儀器輸入帶寬不小于50kHz，選用集成運放LF356(GBW為5MHz)；實際輸入電路設(shè)計還要考慮雙蹤輸入，單雙蹤控制由多路選擇器IC6完成，當(dāng)P1.1為高電平時，儀器為雙蹤示波功能；主放大器IC3是根據(jù)表8-7設(shè)計的具有七擋量程的程控放大器，通過控制模擬選擇開關(guān)IC7實現(xiàn)垂直靈敏度的選擇；IC4組成電平移位電路，以使輸入信號的電平移位到A/D轉(zhuǎn)換器所要求的0～2V范圍內(nèi)。

47第四十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計2、關(guān)鍵電路的分析與設(shè)計

1）輸入電路的分析與設(shè)計48第四十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字存儲示波器的設(shè)計2、關(guān)鍵電路