"2007年数字存储示波器设计方案1及性能评估"

2007年C题数字存储示波器设计方案总结 本设计方案旨在实现一个数字存储示波器，利用VHDL语言编程，以Xilinx公司20万门FPGA芯片为核心，辅以必要的外围电路，包括信号调理、采样保持、内部触发、A/D转换、D/A转换和I/O模块，实现任意波形的单次触发、连续触发和存储回放功能。设计经过测试，整体指标良好，各项指标均达到设计要求。 设计方案的首要选择是选用Xilinx公司20万门FPGA芯片作为核心。该芯片拥有足够的逻辑门数量，能够满足数字存储示波器的复杂逻辑需求。此外，FPGA芯片具有可编程性，便于对系统进行定制化设计和调试。 为了实现数字存储示波器的功能，还需要配备必要的外围电路。信号调理电路主要负责将外部输入信号调节到A/D电路的输入范围。采样保持电路用于对输入信号进行采样和保持，以保证信号的精确性和稳定性。内部触发电路则负责产生触发信号，以控制示波器的采样和显示。A/D转换电路将采样得到的模拟信号转换为数字信号，便于进行后续的数据处理。D/A转换电路则将处理后的数字信号转换为模拟信号，以供通用示波器进行显示。同时，I/O模块用于与外部设备进行数据交互，方便用户的操作和控制。 在系统的设计过程中，我们利用VHDL语言进行编程，实现了任意波形的单次触发、连续触发和存储回放功能。通过编写适当的代码，我们能够灵活地控制示波器的工作模式，实现对不同类型波形的实时采样和数据存储。 系统的工作流程如下：首先，外部输入信号经过信号调理模块的处理，进入A/D电路进行采样。采样得到的信号通过FPGA芯片内部的双口RAM进行高速缓存，并经过D/A转换后送给通用示波器进行显示。同时，系统还对信号进行触发处理，以实现灵敏度和扫描速度的挡位设置。整个过程保证了对中、低频信号的实时采样和高频信号的等效采样，并能够进行数据的存储和回放。 经过测试，整个系统的指标良好。垂直灵敏度和扫描速度等各项指标均达到了设计要求，证明了该方案的可靠性和稳定性。数字存储示波器的设计方案能够满足实际应用中对信号采集和显示的需求，具有较好的性能和可扩展性。 关键词：FPGA、实时采样、等效采样、数字存储示波器、VHDL语言、信号调理、采样保持、内部触发、A/D转换、D/A转换、I/O模块、波形触发。