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数字荧光示波器中数据采集电路的研究与设计
示波器是测量领域中重要的测量仪器之一,随着信号频率和信号数量的增加,传统示波器已经满足不了测试的需求。同时测量仪器的数字化和智能化成为现代测量领域发展的主要趋势。数字荧光示波器(DPO,Digital Phosphor Oscilloscope)凭借高速的波形捕获能力和超强的荧光显示效果,满足了现代信号检测的需求,逐步成为新一代测量工具的发展方向。
本论文在结合绿扬集团军用“500M数字荧光示波器”项目的开发,围绕数字荧光示波器中数据采集电路系统设计展开了详细的研究。主要内容包括随机采样电路的硬件设计和信号波形的重组,具体取得研究成果如下:
第一,针对传统示波器采用的实时采样技术来提高测量带宽的局限性,提出了实时采样和随机采样结合的方法来提高带宽,经验证该方法可以明显改善测量带宽。
第二,在随机采样部分,针对采样数据在时间轴上具体位置难以确定问题,本文设计了时间脉冲展宽电路和时间—电压转换电路。精确地测量了触发脉冲与其后第一个采样脉冲之间的时间间隔△t,由此确定每次触发后采集到的数据在时间轴上的具体位置并正确重组被测信号波形。
第三,在波形重组部分,为了恢复最理想的被测波形,本文针对不同的信号波形采用了不同的内插算法。通过FPGA实现和验证了这种方法的可行性。
第四,最后对设计的DPO进行了测试,包括随机采样电路的硬件功能和波形重组算法的实现,结果表明各项指标均己达到要求,验证了设计方案的正确性和可行性。