数字存储示波器的研制

数字存储示波器的研制

论文摘要

模拟示波器擅长测量周期信号,观测随机信号比较困难。数字存储示波器能够容易地对随机信号进行观测。一般通信工程专业的专业实验室都配有模拟示波器,不配备数字存储示波器,实验中的随机信号无法观测;同时模拟示波器是常规的测量仪器,不能淘汰。论文研制数字存储示波器,不改变模拟示波器的内部结构,将模拟示波器改造成数字存储示波器后,模拟示波器仍可独立使用。数字存储示波器的研制是软硬件综合的设计。论文在硬件设计之前用MATLAB软件进行了数字存储示波器模型的仿真,得出了硬件设计的参考数据与结论:仿真框图可行;当数字存储示波器前端放大通道带宽大于被测信号基波幅度10%的谐波分量带宽,并且抽样率是被测信号基波幅度10%的谐波频率的2倍以上时,能很好的再现波形。论文要求能较准确测量2MHz的方波,放大通道带宽应大于18MHz,取20MHz,抽样率应大于40MHz,硬件抽样率定为100MHz。根据论文指标要求,参考仿真数据确定硬件方案,选择了参数符合要求的器件;设计了数字存储示波器的原理图;绘制了数字存储示波器的4层电路板;完成了数字存储示波器硬件电路的焊接与制作;用VHDL语言在ISE软件上完成了主控软件的编写与调试;完成了软硬件的综合调试,实现了数字存储示波器的基本功能。

论文目录

  • 提要
  • 第一章 绪论
  • 1.1 论文研究的背景及意义
  • 1.2 论文的主要研究工作
  • 第二章 通用模拟示波器和数字存储示波器结构原理
  • 2.1 模拟示波器的结构原理
  • 2.2 数字存储示波器的结构原理
  • 第三章 数字存储示波器的仿真
  • 3.1 数字存储示波器仿真框图
  • 3.2 MATLAB 仿真任务及技术指标
  • 3.3 MATLAB 仿真流程
  • 3.4 信号发生器的仿真
  • 3.5 前端带限放大器的仿真
  • 3.6 A/D 转换器部分的仿真
  • 3.7 D/A 转换器部分的仿真
  • 3.8 仿真结果分析
  • 3.9 仿真结果对硬件设计的参考
  • 第四章 数字存储示波器硬件电路设计
  • 4.1 数字存储示波器设计的总体流程
  • 4.2 数字存储示波器的指标
  • 4.3 数字存储示波器总体设计
  • 4.4 数字存储示波器各功能模块设计
  • 4.4.1 主控制模块设计
  • 4.4.2 电源设计
  • 4.4.3 A/D 转换模块设计
  • 4.4.4 存储电路设计
  • 4.4.5 D/A 转换和后端放大电路设计
  • 4.4.6 通信接口设计
  • 4.4.7 输入电路设计
  • 第五章 电路板制作与调试
  • 5.1 电路板布局与布线
  • 5.2 电路板的抗干扰措施
  • 5.3 电路板焊接
  • 5.4 电路调试
  • 5.4.1 电源模块调试
  • 5.4.2 JTAG 下载口调试
  • 5.4.3 模/数转换器调试
  • 5.4.4 数/模转换器调试
  • 5.4.5 存储器调试
  • 5.4.6 总体调试
  • 第六章 软件设计
  • 6.1 软件的设计思路
  • 6.2 软件的总体流程
  • 第七章 全文总结
  • 7.1 完成的工作
  • 7.2 不足与研究方向
  • 参考文献
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 致谢
  • 导师及作者简介
  • 相关论文文献

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