FPGA驱动的数字存储示波器设计与实现

该设计作品是一份2007年的数字存储示波器设计方案，以Xilinx公司的20万门FPGA芯片作为核心，展示了先进的数字信号处理技术。该示波器的主要组成部分包括信号调理电路、采样保持电路、内部触发电路、A/D转换器、D/A转换器以及I/O模块。设计者运用VHDL语言进行编程，实现了单次触发、连续触发和存储回放的功能，确保了垂直灵敏度和扫描速度的可调性，满足了不同频率信号的处理需求。 信号采集过程十分关键，通过信号调理模块将外部输入信号调整至A/D电路的工作范围，随后进行采样并暂存于FPGA的高速双口RAM中。这一高速缓存技术使得即使面对高频信号，也能实现等效采样并进行数据存储。D/A转换器将数字数据转化为模拟信号，以便在通用示波器上准确显示。 方案比较方面，提出了两种路径：一是采用80C51单片机作为控制核心，但其处理速度限制了采样率，难以应对高速数据处理的需求；而方案二则转向了FPGA，利用其可编程逻辑和高速性能，不仅简化了外围硬件设计，提高了数据处理效率和系统的稳定性，还满足了实时采样和高速数据存储的要求。 通过对比，FPGA的优势明显，它能够有效解决高速数据处理的问题，且开发速度更快，适应性强。设计者成功地实现了系统整体指标的良好性能，包括垂直灵敏度和扫描速度在内的各项参数均达到了预期的设计目标。这项作品体现了数字示波器在现代电子工程中的应用价值和技术创新。