"FPGA实现数字示波器设计：高频信号采样、AD转换、波形显示"

本课题通过基于FPGA的数字示波器设计，实现了一个完整的系统。该系统由信号调理电路、采样保持电路、AD转换电路、触发控制电路、采样控制电路、信号存储电路、信号输出电路等部分组成。其中，MCU作为主控芯片，完成人机交互。触发电路给出的触发信号经过FPGA处理后，控制产生实时采样信号或者等效采样信号。经过调理的高频信号由FPGA控制采样保持并进行AD转换，量化后的信号存放入FPGA内部的双口RAM。同时，FPGA通过控制双口RAM读地址产生信号波形以及对应据此波信号，通过MCU进行处理，然后由LCD显示波形。 该数字示波器的被测周期信号的频率范围为10Hz～10MHz，仪器输入阻抗为1MΩ，显示屏的刻度为8div×10div，垂直分辨率为8bits，水平显示分辨率≥20 点/div。垂直灵敏度要求含1V/div、0.1V/div两档。电压测量误差≤5%。实时采样速率≤1MSa/s，等效采样速率≥200MSa/s。扫描速度要求含20ms/div、2μs /div、100 ns/div三档，波形周期测量误差≤5%。整个系统采用内触发方式。 数字示波器在电子测量领域中起着重要的作用。采用FPGA实现数字示波器的设计，相比传统示波器具有更高的灵活性和可扩展性。FPGA的并行处理能力和可编程性使得数字示波器可以实现更多的功能和算法，提高了测量精度和采样频率。 信号调理电路对输入的高频信号进行调理，使其符合FPGA的输入要求。采样保持电路负责将输入信号保持在稳定状态，并在适当的时机进行采样。AD转换电路将模拟信号转换为数字信号，以便于后续数字处理。触发控制电路对采样信号进行触发控制，确保采样的准确性和可靠性。采样控制电路负责控制采样率和等效采样率，以满足不同的测量需求。信号存储电路将采样后的信号存放在FPGA内部的双口RAM中，以便于后续处理和显示。信号输出电路将处理后的波形信号送至MCU，并通过LCD显示波形。 总之，本课题基于FPGA实现了数字示波器的设计，通过该系统可以实现对不同频率范围的信号进行测量和显示，准确度高、灵敏度好、采样速率快。数字示波器的设计和研究对于提高电子测量技术的精度和效率具有重要的意义，将为电子测量领域带来更大的便利和贡献。