电子设计大赛解析：构建实时与等效采样数字示波器

"电子设计大赛《数字示波器》作品解析" 本PPT详细讲解了数字示波器的设计和实现，重点在于理解题意，设计实时与等效采样方式，并关注关键性能指标。数字示波器是电子工程中不可或缺的工具，它能捕捉和显示信号的变化，对于故障排查和系统验证至关重要。 一、题意分析 在电子设计大赛中，选择数字示波器作为项目需要理性分析。主要指标包括采样速率、频带宽度、垂直灵敏度和扫描速度。采样速率必须满足奈奎斯特定理，即至少是输入信号最高频率的两倍。本题中，A/D转换器的最高采样速率被限定为1MSa/s，而等效采样速率需达到200MSa/s，这要求在设计时充分考虑采样策略和信号恢复算法。 二、实时数字示波器设计 实时数字示波器需要在限定的采样速率下捕获信号，这通常涉及到取样保持电路的设计。该电路确保在A/D转换期间信号稳定，避免失真。同时，显示部分可以选择通用示波器或液晶显示器，以满足不同的显示需求。 三、等效采样方式及实现 等效采样方式允许在较低的实时采样速率下实现高分辨率的波形显示，通过插值算法重建信号。在本题中，等效采样速率要求远高于实时采样速率，设计时需考虑如何有效地使用数据存储和插值技术。 四、输入电路通道设计 输入电路是示波器的关键部分，它决定了信号的接收和调理。设计时需考虑输入阻抗匹配、带宽限制以及噪声抑制。本题要求包含三种垂直灵敏度档位，分别对应1V/div、0.1V/div和2mV/div，且在最小档位下，输入短路时的噪声应小于2mV。 五、扫描速度与显示分辨率 扫描速度决定了波形在屏幕上的移动速度，本题中包含20ms/div、2μs/div、100ns/div三档。水平显示分辨率要求至少20点/div，这意味着在每个时间刻度上，至少能显示20个数据点，以保证波形的精确显示。 综上，设计一台数字示波器需要综合运用信号处理理论、数字电路设计、显示技术和存储技术。在实际操作中，还需要考虑硬件选型、软件编程和系统集成，以实现一个功能完备、性能稳定的数字示波器。