老虎机游戏微型虚拟示波器的设计与实现

作者:admin发布时间:2020-04-12 09:54

  接触USB总线年安排的年光了,刚接触USB时就采用了周筑功代办的芯片——PDIUSBD12,该芯片为USB装备局限器,可能杀青批量12Mbps的数据传输率。采用该芯片我安排了极少数据采全体例以及信号产生体例,紧要运用于虚拟测试。这里我念总结一下我以前安排杀青的微型虚拟示波器,并对示波器的环节工夫作一下单纯总结。

  微型虚拟示波器一共安排了三版,下图是一个不乱版本。总的来说体积如故相当小的,工夫目标也还可能,能和一台平常20MHz带宽的模仿示波器相媲美。

  上图所示的板子为示波器的重心局部,还必要前向通道电途,杀青阻抗结婚、信号衰减以及程控放大。上位机的测控软件基于Labview平台,软件界面如下图所示,Labview通过CLF接口拜候动态链接库,从而操作硬件体例。

  虚拟示波器的硬件局部完结信号获取,素质为一个数据采全体例。软件局部完结信号经管,界说完全仪器的性能。假使只必要显示时域波形,那么该仪器界说为示波器,假使必要界说成频谱领会仪,那么列入频谱领会的算法合头(FFT频域变换)就可能了。

  7、单通道64K板载存储器,双通道32K板载存储器,而且程控调剂存储容量

  输入信号源委无源探头举办阻抗结婚,安排的输入阻抗为1MR/20PF。结婚之后的信号源委衰减汇集、前置放大通道,然后输入至双通道高速采样模块。双通道采样模块将信号采样、量化之后正在CPLD的逻辑局限下直接输入至缓存,当缓存中的数据累计到必然水准之后,数据通过USB接口批量传输至PC,测控软件对信号举办经管、显示。

  双通道高速采样模块是体例的安排重心。示波器中常用的数据收集紧要有如下三种:

  1、双通道独立采样形式。正在该形式中,双通道ADC对各自的通道独立采样,采样获取的数据分歧存入各自的缓存空间,PC软件会显示双通道的独立信号。正在这种形式下,每通道的数据采样率确定于ADC的本质才智。

  2、双通道并行采样形式。正在该形式下,双通道的ADC群集采样统一通道的信号,两个通道的采样脉冲相位差180度,双通道获取的信号通过PC软件举办交叉群集,输入一个通道的信号。采用并行采样的手腕可能正在固定ADC的采样才智的根本上降低采样率。

  3、等效采样形式。该形式只可对周期信号举办采样,通过相移采样脉冲,采样众个周期下的信号波形,从而杀青低采样率下的高速信号获取。

  本安排杀青了(1)、(2)两种采样形式,重心的采样ADC选用了TI公司供给的TLC5540,该芯片为半闪速8位高速模数转换器,最高采样率也许抵达40Msps,输入信号频率带宽75MHz,内置基准点压源,正在往往境况下,该芯片的功耗仅为75mW。正在并行采样形式下,体例本质采样率也许抵达80Msps,然而必要供给一个相差180度的采样时钟信号,为了避免逻辑门电途带来的延时,体例没有采用非门杀青采样时钟,而是通过JK触发器发作两途同频反相的时钟信号。

  示波器的一大特性正在于信号的动态规模宽,频谱规模宽。为了担保数据采全体例也许平常就业,必要对大信号举办衰减,为了使得正在宽频的信号规模下,信号不发作畸变,凡是采用无源阻容分压器。阻容分压器思索输入信号的频率特色,正在低频境况下直接为电阻分压比,正在高频境况下,为电抗分压比。无源衰减汇集素质上为一个平均电桥,正在凡是的无源示波器探头中都存正在一个调谐电容,调理该电容可能使得平均电桥抵达最佳积累形态,正在该形态下,信号衰减率就与频率无合了,于是也许正在一个较宽的频带规模内,杀青固定的信号衰减。

  无源衰减汇集输出信号输入至程控放大器,程控放大器选用美邦德州仪器公司临盆的FET输入宽频运算放大器OPA655和日本东芝公司最新推出的微型固态继电器AQY210杀青。通过DC-DC变换模块将+5V电源转换成-5V电源,动作OPA655供电电源。OPA655是美邦德州仪器公司(TI)临盆的FET输入高阻宽带运放,常用作宽频光电检测放大器,测试丈量仪器前置放大器。

  正在示波器工夫中,存储工夫起到了环节用意,往往也是体例的瓶颈所正在,于是目前商用示波器体例中存储芯片往往都要示波器厂商我方安排。因为本安排的采样频率不是很高,于是可能采用IS61C256静态RAM动作存储介质,此外通过CPLD中的逻辑电途完结存储的时序接口。

  USB通讯接口采用了D12+AT89S52的安排计划,该计划可能杀青12Mbps的批量数据传输。批量传输的数据包最大也许抵达64字节。Usb通讯接口的安排必要安排固件标准、驱动标准以及运用标准所需的DLL动态链接库。关于虚拟示波器,USB1.1法式的接口功能偏低,目前可能思索USB2.0法式的接口,通讯速度也许抵达480Mbps。(USB安排原料:Tiloog’s blog for technology供给了USB固件源码,此外,computer00也供给了许众合于usb的安排案例及原料)

  该微型虚拟示波器仍旧安排众年了,安排之初思索较众的是通讯接口、数据收集以及前向通道。特地是通讯接口是安排的中心,由于当时USB通讯安排如故特地热门的工作,阻挠易将USB通讯搞通。数据收集也有必然的挑衅性,由于采样率必要抵达80Msps,另一个有难度的即是前向通道,然而,安排之初没有对前向通道加入足够的年光,只是做了单纯安排,于是,从厉峻事理上讲,该体例还不行称之为“示波器”。

  从我目前的了解来讲,示波器安排的重心正在于前向通道、模数转换这两块,关于单台仪器来讲通讯接口题目不是很大(集成体例的通讯接口另当别论)。前向通道的信号放大、衰减电途都极端紧张,特地是当今的示波器通道带宽仍旧抵达10GHz以上的水准,于是,前向通道面对着大动态规模、宽频的挑衅,这是示波器安排的重心。模数收集也相当紧张,跟着频率的晋升,对模数转换提出了更高的采样率需求,当输入信号正在10GHz量级时,采样率必要抵达20GHz以上,老虎机游戏于是模数转换器是示波器的重心器件,此外,高速采样必定必要大容量高速存储,于是对存储器的拜候延迟、拜候带宽提出了更高的哀求。硬件都不是理念的,众众少少城市存正在失真,城市存正在非线性,于是示波器往往必要各样各样的积累,正在示波器工夫中,目前运用最众的是采用DSP工夫举办频域、时域的积累。通过积累,可能拓宽前向通道的带宽,通过校正可能滤除宽带引入的随机噪声。于是,DSP工夫正在示波器界限取得了极端普及的运用,给示波器带来了实实正在正在的实惠。

  五年前,当我据说某位老先生为示波器的研制加入了一辈子,我会扼腕怅然:为什么如此的东西还必要加入一辈子的元气心灵去搞,这有什么搞头?厥后我才清楚,示波器工夫广博精粹,不加入一辈子的年光是搞未必的,她素质上即是一门通用信号提取的科学,这即是我对示波器的明了。

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