FPGA驱动的便携式高速数字示波器设计

"基于FPGA的简易可存储示波器设计" 本文主要探讨了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）技术的高速、便携式数字示波器设计，该示波器具备双通道数据采集能力，最高采样速度达到60Mbit/s，并能实现自动量程和采样频率调整，数据缓存，显示功能以及与计算机的数据交互。 首先，设计背景提及传统示波器存在的局限性，如体积大、成本高，这促使了便携式数字存储采集器的发展。这种新型示波器利用了诸如液晶显示、高速模拟/数字（A/D）转换和专用集成电路（ASIC）等先进技术，以实现更高的实用性和市场竞争力，符合现代电子测量设备小型化、多功能化的趋势。 系统构成主要包括以下几个关键部分： 1. 高速数据采集模块：系统采用双通道同步数据采集，每个通道都配备了独立的采样保持器和A/D转换器，确保数据采集的精确同步。MAX1197型A/D转换器因其高速性能（60Mbit/s）、低功耗和小尺寸被选中，其内置的采样保持器能有效处理高速信号。 2. 信号调理电路：为了适应不同电压范围的测量，设计中采用了可调增益电路和分压器。示波器探头与分压器结合，使得输入信号可以衰减至适合A/D转换器的电压范围。同时，系统还包含了过载保护电路，通过二极管和电阻限制输入信号在±4.8V的安全范围内，防止器件受损。 3. 阻抗变换与增益调节：高输出阻抗的信号需要通过阻抗变换器转变为低输出阻抗，以减少信号失真。这里采用的是AD8065 FET输入单电压反馈放大器，构建跟随器进行阻抗变换。随后，通过模拟开关和宽带精密放大器配合，实现增益调节，确保信号适应A/D转换器的输入要求。 4. 数据缓存与传输：采集的数字信号被暂存在FPGA内的FIFO缓存中，然后通过USB接口传送到计算机，进行进一步的数据处理或在液晶屏幕上实时显示。这一过程实现了数据的实时处理和分析，增强了示波器的功能性。 该基于FPGA的简易可存储示波器设计充分利用了FPGA的灵活性和高速处理能力，实现了高精度、高效率的信号采集与处理，同时具备良好的用户交互界面，是现代电子测量技术的一次创新。这样的设计不仅简化了传统示波器的复杂性，而且提高了测量的便捷性和可靠性，为电子工程和科研领域提供了新的工具选择。