数字示波器设计详解：实时采样与等效采样策略

《数字示波器》作品解析涵盖了数字示波器设计中的多个关键要素，旨在解决三个主要挑战：实时采样数字示波器的设计、等效采样方式及其实现以及宽带宽放大器的设计。以下是各部分的详细解析： 1. **题意分析** - 在选题阶段，参赛者需理性分析指标，如采样速率和频带宽度，确保设计满足实际需求。采样速率是衡量设备性能的关键，它至少应是信号最高频率的两倍。对于实时采样，设计目标为1MSa/s，而等效采样则要求达到200MSa/s，体现了高精度和高速度的对比。 2. **实时数字示波器设计** - 设备采用A/D转换器，最高采样速率为1MSa/s，需设计独立的取样保持电路以稳定信号。同时，显示部分可以选择通用示波器或液晶显示器，要求分辨率高且准确度达到标准。 3. **等效采样方式及实现** - 等效采样方式利用更快的采样率和后续处理来模拟更高的实时采样，这对于处理高频信号非常重要。设计目标是保证在200MSa/s的等效采样下，能够准确地捕获和显示50KHz至10MHz的输入信号。 4. **输入电路通道设计** - 输入电路设计需考虑信号频率范围和噪声抑制，如在2mV/div档位，输入短路时的噪声峰值需小于2mV，确保信号质量。 5. **扫描速度与精度** - 显示屏刻度设置和分辨率要求精确，扫描速度有20ms/div、2μs/div和100ns/div三种模式，以满足不同应用场景下的时间分辨率需求。 6. **放大器设计** - 提供了125倍的宽带宽放大器，带宽达到10MHz，这是信号处理中的核心组件，直接影响示波器的性能表现。 7. **赛况简要分析** - 全国一等奖作品通常具备出色的性能，尤其是在前两个问题的解决上，而在第三个问题（放大器设计）上可能存在不同程度的差异。 《数字示波器》作品着重于信号处理、采样技术、显示质量和放大器设计，参赛者需要掌握这些技术要点，才能在竞赛中脱颖而出。