基于FPGA的手持式示波器的设计与实现.pdf

雷北城

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摘要:
为了实现0MHz~40 MHz信号测量及显示的目的,设计一种以FPCA为核心, LCD触摸屏为显示器的手持式示波器.采用硬件与软件相配合的设计方法,通过在 FPCA上构建CPU ,DSP与外设控制器,实现40 MHz的模拟带宽,10O Msps 的采样率,以及波形冻结,波形插值,等效时间采样等功能.经测试,该手持式示波器具有系统稳定、人机界面友好﹑操作简单、和携带方便等优点,利于推广应用.

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关键词:手持式示波器;FPGA;嵌入式系统;波形插值;等效时间采样
) B+ q8 Q) ]- L, U$ b0引言
手持式示波器是一种便携式袖珍数字示波器,具有体积小,携带方便的特点,适合在空间有限的场合使用,也便于外出作业时携带.目前,市售手持式示波器价格偏高,限制了广泛应用.FPCA即现场可编程门阵列器件,具有丰富的逻辑单元,高速存储单元与乘法器的资源,通过软件设计容易构建各类处理器"!.现设计一种以FPGA为核心的手持式示波器,在FPCA上构建微处理器,数字信号处理器与外设控制器P,构成嵌入式系统.采用小尺寸彩色LCD触摸屏显示波形,同时实现虚拟操控面板,替换机械式的操控面板,大幅减小了体积.2个主要部件FPGA与LCD的价格在500元以内,整机造价在千元以内,与几千元的市售示波器相比有较大价格优势.示波器技术指标如下:
①双通道测量;
- V' w7 {# C+ T% d0 m②模拟带宽:40 MHz;
6 t4 U2 l% z* S/ L" @4 S③采样速率:100 Msps;
④存储容量:32 MB;
5 F, E+ ^- J" I⑤触发方式:边沿触发,脉冲触发;
  i4 Q+ j/ W8 R) C8 ]( ^⑥时基:10 ns/div~1 s/div,共21档;
/ a5 w+ h, ~) L⑦垂直灵敏度:10 mV/div~2V/div ,共8档;
⑧显示分辨率:800×400.还具有波形冻结,波形插值,等效时间采样等功能.
5 A( G- N: u% Y4 c0 q9 @现已试制5台样机应用于广西科技大学创新实验室,供学生调试电路.由于体积小,操作方便,性能满足要求,受到学生欢迎,有一定的推广价值.
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