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高速数字存储示波器前端电路设计张字翔。等 高速数字存储示波器前端电路设计 D e s i g no fF r o n t - e n dC i r c u i ti nH i g h - - s p e e dD i g i t a lS t o r a g eO s c i l l o s c o p e 旅穹翔 互日月利吕违朋邦敏孙馑钿 ( 郑州大学物理工程学院。河南郑州4 5 0 0 0 1 ) 摘要：采样速率是数字存储示波器的瓶颈。它制约着数字存储示波器的发展。针对这一问题，在分析时间交叉采样方法原理的基 础上，提出了一种用低速电路实现高速采样的设计思路。具体介绍厂示波器的信号调理电路和高速并行A D C 系统的基本原理，并详 细分析了各部分硬件电路。该电路系统不仅性能好、成本低。而且采用此电路的示波器已投人生产，产品符合要求、运行稳定。 关键词：数字存储示波器信号调理高速并行A D 时钟分配运算放大器 中图分类号：T P 2 7 4 + 2文献标志码：A A b s t r a c t ：S a m p l i n gr a t ei sa l w a y st h eb o t d e n e c ko fd i g i t a ls t o r a g eo s i l l o s c o p e ( D S O ) ，a n dr e s t r i c t st h ed e v e l o p m e n to fD S O I no r d e rt os o l v e t h ep r o b l e m ，o nt h eb a s i so fa n a l y z i n gt h ep r i n c i p l eo ft i m e c r o s s o v e rs a m p l i n gm e t h o d ，t h ed e s i g nc o n c e p to fu s i n gl o ws p e e dc i r c u i tt oa c h i e v e h i s h - s p e e ds a m p l i n gi sp r o p o s e d T h es i g n a lc o n d i t i o n i n gc i r c u i ta n dt h eb a s i cp r i n c i p l eh i g h s p e e dp a r a l l e lA D Cs y s t e ma r ei n t r o d u c e dc o n c r e t e l y ；a n dt h eh a r d w a r ec i r c u i t so fv a r i o u sp a r t sa r ea l s og i v e ni nd e t a i l T h i sc i r c u i t r ys y s t e mo f f e r sg o o dp e r f o r m a n c ei nl o wc o s t ，a n dt h eO S c i l l a s c o p ea d o p t i n gt h i sc i r c u i th a sb e e np u ti n t om a n u f a c t u r i n g ；t h ep r o d u c tc o n f o r m st ot h er e q u i r e m e n t sa n do p e r a t e ss t a b l y K e y w o r d s ：D i g i t a ls t o r a g eo s c i l l o s c o p eS i g n a lc o n d i t i o n i n gH i g h - s p e e dp a r a l l e lA D C l o c kd i s t r i b u t i o n O p e r a t i o n a la m p l i f i e r 0 引言 数字存储示波器D S O ( d i g i t a ls t o r a g eo s c i l l o s c o p e ) 是电子信号测量的常用仪器之一，它在各行各业如电 子、机械、纺织以及军事应用等领域都有着广泛的应 用。采样率是数字存储示波器的重要指标之一。它取 决于示波器的前端电路，如信号调理和模数转换。因 此，前端电路的设计也就成为数字存储示波器设计的 关键环节。2 1 。 随着电子器件的发展，采样率达到lG S s 以上的 高速A D C 器件越来越多，高速A D C 器件的价格也非 常昂贵，不利于降低成本。因此，本文采用4 片 A D 9 4 8 0 并行交叉采样来实现系统1G S s 的高采样 率，并详细介绍了lG H z 高速数字存储示波器前端电 路的设计与实现方法旧J 。 1 前端信号调理电路 前端调理电路的目的一般有两个：一是扩大可测 信号的幅度范围，设置衰减器和放大器，对大信号进行 衰减，对小信号进行放大，以保证足够的动态范围；二 是为了不对被测信号带来影响，保证输入端有较高的 修改稿收到日期：2 0 0 9 0 9 2 7 。 第一作者张宇翔。男，1 9 6 2 年生。1 9 9 1 年毕业于西安交通大学信息与控 制系，获硕士学位。副教授；主要从事自动化与仪器仪表等方面的研究。 自动化仪表第3 l 卷第4 期2 0 1 0 年4 月 输入阻抗。 信号调理电路框图如图1 所示。 图1 信号调理电路方框图 F i g 1 B l o c kd i a g r a mo fs i g n a lc o n d i t i o n i n gc i r c u i t 信号调理电路的原理是首先对信号进行放大、衰 减，然后进行阻抗变换、可变增益放大，并把被测信号 调节到匕。一l0 0 0m V 的A D C 满程范围，以便于观测。 由于衰减和放大环节的介入，示波器的灵敏度可在很 大范围内进行调节。 1 1 无源衰减电路 无源衰减电路是一种由R 、C 等无源器件构成的 衰减电路，具有简便实用的特点心3 】，其基本作用是缩 窄幅度变化范同。电路中设计了信号直通( 不衰减) ， 以及衰减1 0 倍和1 0 0 倍的三级衰减器。由S 。和S ：来 选择l o 倍或者1 0 0 倍的衰减幅度；当信号较小时，信 号经R 直通。为了保证衰减器可靠地工作，应给它加 一个阻抗较大的负载，一般这个阻抗为1M 1 2 。考虑到 高频时分布电容的影响，需要对其进行补偿，因此，C 。、 c ：、C ，、C 。为补偿电容，调节c 。、C ：，可保证在三种不同 倍率下有相同的输入电容。无源衰减网络电路如图2 所示。 6 5 万方数据 高速数字存储示波器前端电路设计张宇翔，等 V “，_ 磐鳖卜V “净fa 2 图2 无源衰减网络电路 F i g 2 P a s s i v ea t t e n u a t i o nn e t w o r kc i r c u i t 由图2 可知，低频衰减由R ：、R ，、R 。、R ，确定，高频 衰减由C ，、C 。、C ，、c 。确定。该电路满足最佳补偿；而 且这个电路满足输入阻抗为1M I ) 的要求，即尺：+ R 3 一lM n ，凡+ R 5 1M Q 。 1 2 阻抗变换电路 设计阻抗变换电路作为缓冲级的目的是为了隔离 前后级电路之间的影响，从而增加对后级电路的驱动 能力。阻抗变换电路如图3 所示。 图3阻抗变换电路 F i g 3I m p e d a n c et r a n s f o r m a t i o nc i r c u i t T L E 2 0 7 1 为具有低噪声、高速J F E T 输入的运算放 大器，其带宽为1 0M H z 、转换速率为4 5V p 。s ，并具有 较低的失调电压和较高的共模抑制比。如图3 所示， 输入电流分两路，其中一路交流信号经电容C 。、场效 应管Q ，送到i 极管Q ，；而另一路直流信号则通过集 成运放T L E 2 0 7 1 放大，再送到Q ，。为了更好地测量信 号，采用复合管的方法提高输入阻抗；Q ：则接成电流 源的形式，以调整Q ，的Q 点，改善性能；晶体管接成 射级跟随器，可以把1M f l 的输入电阻变换到几欧姆。 1 3 主放大电路 本文选择低失真集成运放A D 8 t 】0 9 来实现前置放大。 A D 8 0 0 9 为电流反馈运算放大器，其转化速率可达 45 0 0V l 山s ，一3 d B 小信号单位增益带宽为lG H z 。如 图4 所示为放大电路，其中，s 为继电器，由控制信号 来控制是否接地；月。、心比较小，一般取几十欧姆。当 s 不接地时，A D 8 0 0 9 构成电压跟随器，放大倍数为1 ， 信号直通；当S 接地时，A D 8 0 0 9 组成同相比例放大电 路，R ，= 9 R 2 ，放大倍数K = 1 + R ，R ：= 1 0 ，从而实现 了l 倍或1 0 倍的信号放大。 C 。 R 图41 1 0 放大电路 F i g 4 1 1 0a m p l i f y i n gc i r c u i t 1 4 可变增益放大电路 可变增益放大电路的作用主要包括：提供对放 大电路粗调档位的1 2 5 步进的精确控制和细调档 位增益线性变化功能，为放大通道的自动校正提供 硬件支持HJ 。本级采用了低功耗电流反馈型运放 C L C 5 5 2 3 ，其带宽为2 5 0M H z ，上升速率为l8 0 0V “s ， 功耗为1 3 5m V 。该运放提供了一个电压控制增益脚 V 。，电压变化范嗣为0 2V ，中间连续可调，电压越 高，增益越大。利用外接的控制电压开关，可方便地调 整运放的增益1 。如图5 所示为可变增益放大电路， C L C 5 5 2 3 被接成反相增益电路。C L C 5 5 2 3 反向转换速 率为正向时的2 5 倍，更有利于对信号的放大。 C o n t r o l 1 V I V 1 +却_ 。 垒j V n I - IN里L3K V C 墨工4 5 G N D V f r 图5 可变增益放大电路 F i g 5 T h ea m p l i f i e rw i t hv a r i a b l eg a i n 2 高速并行A D 电路 本文设计的高速并行h I ) 电路采用4 片A D 9 4 8 0 并行交叉采样，采样速率可提高为单片时的4 倍。由 于单片A D 9 4 8 0 采样速率为2 5 0M H z ，因此，4 片并行 交叉采样可实现lG H z 的数据采集，满足系统的要求。 其中，时钟分配器采用的是美国模拟器件公司生产的 A D 9 5 1 0 。 2 1A D C 的采样电路 A D 9 4 8 0 是A D I 公司生产的一款低功耗、小尺寸、 高速的A D C ，其具有8b i t 分辨率，并采用2 5 0M S s 转 换速率进行工作，在整个工作范围内具有良好的线性 度、动态性能。采用3 0 3 6V 单电源供电，当转换 速率为2 5 0M S s 时，功耗仅为5 9 0m W ，信噪比( S N R ) 6 6P R O C E S SA U T O M A T I O NI N S T R U M E N T A T I O NV o L3 1N o 4A p r i l2 0 1 0 万方数据 高速数字存储示波器前端电路设计张字翔。等 较低，1 7 0M H z 时仅为6 5d B ；采用单端或者差分模拟 输入、L V D S 输出，模拟输入范围为1 V 。A D 9 4 8 0 还含 有内置基准电压源和采样保持电路。高速并行A D 的原理图如图6 所示。 2 5 0 M H z 时钟输入 A D C l A D 9 4 8 0 七伊 帅6 相移 A D 9 5 1 0 时钟分配嚣 图6 高速并行A D 的原理框图 F i g 6P r i n c i p l ed i a g r a mo fh i s h s p e e dp a r a l l e lA D 2 2 时钟交叉采样 时间交叉采样的概念比较成熟，这种方法不仅节 省空间，并且能成倍提高现有的高性能A D C 的采样速 率，适合用于需要高采样率的模数转换系统。1 。这 种方法是采用m 个并行的A D C 共同对同一个模拟输 入信号进行变换，各A D C 的采样时钟依次错开一个固 定的相位( 2 “ r r m ) ，使各A D C 以一个同定的时间间隔 依次对输入信号进行变换，最终输出的数据流是由系 统中的每一个通道输出的数据按照相同的顺序交叉产 生的，这就等效于将A D C 的采样速率提高了m 倍。 2 3 时钟分配电路 由于系统对各通道的相位要求十分严格，因此，本 系统采用了专用的时钟分配芯片A D 9 5 1 0 ，以降低操作 中的误差。该芯片特性如下： L V P E C L 、L V D S 和C M O S 三种逻辑输出模式； L V P E C L 最大抖动值为2 5 0f s ；L V D S 、C M O S 最 大抖动值为3 0 0f s ； 支持最大为1 5G H z 的时钟输入； L V P E C L 、L V D S 最大输出时钟频率为8 0 0M H z ， C M O S 最大输出时钟频率为2 5 0M H z ； 时钟分频器系数可设置为l 一3 2 之间的任意 整数。 3 结束语 介绍了采样速率为lG H z 的高速数字存储示波器 前端电路的设计与实现，并对其模拟通道的信号衰减 及放大、阻抗的变换和高速并行A D C 采样电路、时钟 分配电路进行了详细的阐述。采用时间交叉并行采样 技术，大大提高了数字存储示波器的速率。系统具有 速度高、带宽宽、功耗低、价格便宜等特点，为更高速率 的数字存储示波器实现提供了一种行之有效的方法。 参考文献 I 陈涪5 0 0M S P S 实时取样数据采集与D S P 应用技术设计研究 D 成都：电子科技大学，2 0 0 3 2 王彦彬数字存储示波器中3 0 0M H z 模拟通道设计 D 成都： 电子科技大学，2 0 0 8 3 张 b i l l 数字存储示波器模拟系统设计 D 成都：电子科技大 学2 0 0 4 4 林虎C a d e n c e 环境下数字示波器信号调理电路仿真与实现研 究 D 成都：电子科技大学，2 0 0 4 5 尹亮，周劫，姚军多片A D C 并行采集系统的增益误差补偿 J 现代电子技术，2 0 0 7 ，3 0 ( 1 7 ) ：1 7 0 6 李云超高速高精度并行A D C 系统设计与实现 J 微计算机 信息，2 0 0 8 ，2 4 ( 2 0 ) ：3 0 7 3 0 8 7 王和国，张玉静，刘书明基于A D 9 5 1 6 的高速四通道时间交叉 采样时钟的设计【J 国外电子元器件，2 0 0 8 ( 6 ) ：7 9 ( 上接第6 4 页) 量；再经数据处理子程序运算后，将转换结果通过通信 接口发送到上位控制机，或存储于非易失存储器。 4 结束语 该转换模块已在广州、上海电器设备生产厂投入 使用。近年来的应用实践证明，该模块的各项功能和 技术指标均达到设计要求，其中，数据转换精度高( 2 4 位精度显示分辨率，实际稳定精度能达到2 0 位以上) ， 适用于各种检测环境的需要。该项目已于2 0 0 8 年1 2 月通过了甘肃省科技厅科技成果鉴定。 参考文献 1 B a l lSR A n a l o gi n t e r f a c i n gt om i c r o p r o c e s s o r s M B o s t o n ：B u t 自动化仪表第3 l 卷第4 期2 0 1 0 年4 月 t e r w o r t h - H e i n e m a n n 1 9 9 8 ：i8 5 1 8 9 2 广州周立功单片机发展有限公司如何使用P 8 9 V 5 1 R D 2 单片 机 E B O L 2 0 0 4 0 6 1 7 h t t p ：w w w z l g m c u c o r n p h i l i p s y i n g r o n g 8 0 c 5 1 P 8 9 V 5 1R D 2 u s e p d f 3 何立民单片机应用系统设计 M 北京：北京航空航天大学出 版社，1 9 9 0 ：3 0 9 3 1 2 4 周征，李贵山A D 转换器参考电压的软件校正 J 电子元件 与材料，2 0 0 4 ，2 3 ( 2 ) ：4 6 4 8 5 李海鸿，朱元清铁电存储器F M 2 4 C 1 6 及其应用 J 国外电子 测量技术。2 0 0 4 ，2 3 ( 6 ) ：1 5 1 6 ，2 5 6 高明2 4 位模数转换器C S 5 5 3 2 及其应用 J 仪表技术与传 感器，2 0 0 2 ( 7 ) ：4 0 一4 2 ，4 6 7 高姗姗，宋晓梅基于C A N o p e n 协议的A D 转换模块设计 J 计算机测量与控制，2 0 0 7 ，1 5 ( 5 ) ：6 6 8 6 6 9 ，7 0 0 6 7 啦 掣攀 万方数据 高速数字存储示波器前端电路设计高速数字存储示波器前端电路设计 作者：张宇翔， 王明利， 吕运朋， 郭敏， 孙继如 作者单位：郑州大学物理工程学院,河南,郑州,450001 刊名： 自动化仪表 英文刊名：PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION 年，卷(期)：2010，31(4) 被引用次数：0次 参考文献(7条)参考文献(7条) 1.陈涪 500 MSPS实时取样数据采集与DSP应用技术设计研究 2003 2.王彦彬 数字存储示波器中300 MHz模拟通道设计 2008 3.张沁川 数字存储示波器模拟系统设计 2004 4.林虎 Cadence环境下数字示波器信号调理电路仿真与实现研究 2004 5.尹亮.周劼.姚军 多片ADC并行采集系统的增益误差补偿 2007(17) 6.李云 超高速高精度并行ADC系统设计与实现 2008(20) 7.王和国.张玉静.刘书明 基于AD9516的高速四通道时间交叉采样时钟的设计 2008(6) 相似文献(10条)相似文献(10条) 1.期刊论文 胡斌强.苏绍璟.王跃科.Hu Binqiang.Su Shaojing.Wang Yueke 手持宽带数字存储示波器的设计与实 现 -计算机测量与控制2006,14(10) 针对野外作业和生产现场测试需要,提出了一种手持宽带存储数字示波器的设计与实现方案,采用可程控宽带信号调理技术实现了200MHz的信号模拟 通道设计和高速触发模块设计;采用多通道并列技术实现了200MSps的实时采样,采用基于参量模型的等效采样技术实现了10GSPs的等效采样;采用多任务 软件技术实现对系统的管理和人机交互.采用可充电的锂电池给系统供电实现了示波器的便携和在无交流电环境下的测试;测试证明,该手持宽带存储数字 示波器具有良好性能和广阔的应用前景. 2.学位论文 张宝东 光电测试系统中基于USB接口的数字存储示波器的研制 2005 本课题研制了基于USB接口的高速数字存储示波器，用以构建光电测试系统。作为计算机的外设，该系统也是一个独立的虚拟测试仪器。 系统具有独立的双通道，每个通道都有完善的模拟信号调理能力和触发机制。实现了100MS/s的高速实时采样，特别是设计的欠采样方案，等效采样 率更是高达100GS/s。系统可分为信号调理、数据采集、控制和接口几个主要模块。信号调理由衰减、放大、滤波、电平转移和单端转差分等电路组成 ，此外还有比较电路用以提供触发信号，这几部分电路配合保证了系统测试信号的适应能力，提高了测试精度。在数据采集模块中，选用了双通道10位 120MHz的高速AD，保证了系统的采样精度和采样速度；通过将两个8位可编程延时芯片串联，将分辨率分别设置为2.5ns和10ps，实现了等效采样率 3.2GS/s100GS/s可调的欠采样，可以用来测试高速周期信号。在控制模块中，选用高性能的单片机作为系统的控制和通信核心。在计算机接口模块 ，采用了目前在计算机外设中普遍采用的、易于安装、扩展方便的USB接口技术，使得研制的设备具有即插即用和较高的数据传输速率等特点。系统将数 字逻辑和数据存储一起设计在了一片高速大容量的FPGA内，大大提高了系统的集成度、可靠性和灵活性。采用VB设计了上层应用程序，用以控制设备和 显示波形。存储的波形数据可以直接在编写的MATLAB程序里进行详细的频谱分析。 本课题的主要特点有：第一、将USB接口技术与虚拟仪器结合，使得虚拟仪器和计算机的连接和使用更方便。第二、设计了较为完善的前端模拟信号 调理电路，保证了本示波器对被测信号有很强的适应能力。第三、调理电路的低噪声和ADC的高精度，共同保证了系统具有较高的测量精度。第四、将两 个延时芯片串联的设计，解决了欠采样技术的系列难题。第五、采用高性能、大规模可编程逻辑器件(FPGA)实现高速数据采集的逻辑控制和数据存储 ，提高了系统的集成度，确保了仪器的性能。 3.学位论文 王美刚 基于声卡的虚拟示波器 2006 现代科技发展日新月异，计算机尤其如此。计算机强大的处理能力，使得它成为一种很好的工具，其应用范围也越来越广泛。虽然传统仪器已经得 到迅猛的发展，仪器精度越来越高，功能越来越强，性能越来越好，但传统仪器基本上没有摆脱单独使用、手动操作的模式。传统台式仪器是由厂家设 计并定义好功能的一个封闭结构，它有固定的输入/输出接口和仪器操作面板。每种仪器只能实现一类特定的测量功能，并以确定的方式提供给用户。我 国高档台式仪器如数字示波器主要依赖进口，一方面这些仪器加工工艺复杂、制造水平要求高，生产突破有困难；另一方面，用户可以将一些先进的数 字信号处理算法应用于虚拟仪器的设计，提供传统台式仪器所不具备的功能，而且完全可以通过软件配置实现多功能集成的仪器设计。因此，目前研制 一种结构简单、操作方便、费用低的数字示波器是非常必要的。 声卡A/D转换性能优越，技术成熟，配合LabVIEW强大的数据采集与处理功能，可以构建性价比相当高的数据采集系统。本文运用普通的计算机声卡 代替商用数据采集卡，设计了一种双通道数字存储示波器。它具有16位的量化精度，最高采样频率为44KHz。该系统能够正确采集声卡设计频率范围内的 信号。对1V以上的信号，能够通过设计的电路衰减到合适的范围；对微伏级别的信号，能放大直到示波器上看到清晰的信号。 虚拟数字存储示波器是虚拟仪器技术的一种具体应用，它将软件和虚拟仪器硬件紧密结合在一起，在公用计算机上虚拟地实现了示波器的各种功能 ，并进行了扩充。虚拟数字存储示波器系统由信号采集、信号处理和结果显示三大部分构成，但是除了信号采集部分是由硬件实现之外，其它两部分都 是由软件实现。我们所设计的虚拟数字存储示波器总体上包括数据采集、波形运算、波形存储回放以及滤波等模块组成。它除了通用功能外，又具有普 通示波器所没有的许多优点，如波形可以存储为数据文件，以便进行永久保存、随时调用数据，进行波形实时显示。成本低廉，功能可根据应用的需要 不断加强。因而用声卡构建低成本的数据采集系统是切实可行的。 4.会议论文 师奕兵.李毅.王厚军.田书林.蒋薇 手持式DSO的设计 2002 论述了一款手持式数字存储示波器的设计,此设计以现场可编程逻辑器件和高性能单片机为核心,辅以优化设计的信号调理电路和电源电路.重点阐述 其信号采集、处理与系统控制模块和电源模块的设计原理及实现,同时对手持式DSO在人机界面、数据通信等方面的设计特点进行了论述. 5.学位论文 张涛 数字存储示波器500MHz宽带模拟通道设计 2009 模拟通道是整个数字示波器最重要的组成部分之一，数字示波器模拟通道的带宽是评价示波器性能的主要指标。随着数字示波器的飞速发展，其模 拟通道带宽成为制约其发展的瓶颈之一。因此，设计具有噪声更低、带宽更高、交直流特性更好的模拟通道是数字存储示波器研究的重要内容。 本论文将介绍模拟带宽可达500MHz的数字存储示波器模拟通道的设计，本设计的主要任务为500MHz带宽模拟信号垂直调理通道的设计，为了满足设 计任务，需要同时设计配合其工作的500MHz带宽的触发通道及通道控制电路，此外，为了确保示波器测试信号的准确性，还需加入自动校正模块的设计 。 垂直信号调理通道为整个数字存储示波器模拟通道设计中最重要的部分。本文阐述了通过功能强大的数控增益放大器、高速差分运算放大器以及较 成熟的无源衰减网络与阻抗变换网络共同设计出的带宽可达500MHz的模拟信号调理通道。开拓性的将通道中增益调节部分由原来的三部分减少至两部分 ，增加了电路的可靠性，降低了调试的难度。并在阻抗变换网络后就将信号转变为差分信号，增强了电路对噪声的抑制和抗干扰性。 触发通道选用了更高性能的模拟多路选择器、视频分离器和高速比较器，在提供了高质量的边沿同步信号和视频同步信号的同时，还简化了电路。 通道控制采用性能更好的串并转换器，芯片自带的所存功能提高了电路的稳定性。 自动校正模块使用精度更高的运算放大器，提高了校正电压的准确性。 6.学位论文 武举 便携式数字存储示波器的研究与设计 2005 随着科学技术的发展,作为常用的检测工具,示波器的面貌也焕然一新.由于数字技术的采用,示波器成为集显示、测量、运算、分析、记录等各种功 能于一体的智能化测量仪器.数字存储示波器(DSO)将取代模拟示波器.目前,国内具有自主知识产权的数字存储示波器产品还非常少,高昂的价格阻碍了数 字存储示波器在生产和试验中广泛的应用.在研究剖析数字存储示波器产品工作原理的基础上,本文提出了一种新的设计思路,并详细论述了其设计和实现 过程.本文设计的便携式数字存储示波器采用CPU+CPLD(复杂可编程逻辑器件)的智能仪器结构,使用液晶显示器(LCD)显示.CPU+CPLD系统的最大特点是结 构灵活,有较强的通用性,适用于模块化设计,从而能够提高算法效率;同时其开发周期较短,系统易于维护和扩展.Winbond公司的单片机W77E58作为系统的 核心,调控整个系统正常运行,同时完成对数据的处理.Altera公司的EPM7064S作为系统的外围控制器,实现对系统的FIFO(先进先出存储器)与采样时钟的 控制.采用液晶屏显示,为用户提供友好的界面,并实现了系统的小型化和便携式.本文详细地介绍了数字存储示波器的工作原理及其技术特点,接着给出了 本系统硬件和软件设计的结构及思路.硬件设计方面,本文主要讨论了信号调理电路、A/D变换电路、时基电路及触发电路的设计等.本文给出了系统的主 程序流程图,并研究了如何利用波形插值技术以尽量小的采样频率实现尽量高的有效存储带宽(USB)、如何实现波形重现等问题.通过具体的开发设计,解 决了关于实时嵌入式系统的一些有意义的实际问题,基本实现了本文的设计目标. 7.期刊论文 袁继敏.李小玲.古天祥.Yuan Jimin.Li Xiaoling.Gu Tiangxiang 基于单计数器控制采集存储的虚拟 示波器的设计 -电子测量与仪器学报2009,23(2) 本文开发虚拟数字存储示波器按照数字示波器原理设计信号调理电路和逻辑控制电路等硬件电路,并改进了数字示波器运用前置计数器和后置计数器 控制触发点前后的采集样点数的方案,运用一个计数器实现了触发点前后的采集样点数的控制.虚拟数字存储示波器操作的界面,功能选择,参数测量和显 示等功能运用虚拟仪器原理开发.开发的SJ-8002B虚拟数字示波器虚实结合,充分体现数字示波器的性能优势,很好地利用计算机的处理能力,运行稳定,节 约资源,有利于研制和生产深度存储的数字示波器. 8.学位论文 黄晓雷 单板、单片高速数据采集系统研究与设计 2001 随着科技的发展,数字存储示波器作为常用的检测工具,将取代模拟示波器.其广泛应用,为该类仪器的核心部件一采集与控制电路集于一体,模块化 ,以便应用于通用便携式数字存储示波器.其中,单片采集控制电路采用FPGA实现,并给出了仿真结果.还讨论了随机采样电路、信号调理电路、A/D变换电 路的设计,总结了实际工作中遇到的一问题和解决办法. 9.学位论文 崔建鹏 现代测试技术测控平台信号调理综合模块 2003 基于虚拟仪器的电子测量技术代表了现代测试技术的发展方向.该文针对传统测量设备硬件成本高、构造复杂、重用性差、功能单一等方面的问题 ,着重探讨了利用NI的LabWindows/CVI这一虚拟仪器开发软件构建的测控平台,通过通用信号调理(如放大、隔离、多路转换、模拟滤波等)、软件校正、 数字滤波等方法对混杂有干扰的信号进行调理及采集后的数据进行处理,然后进行时域或频域的分析.所开发的模块有,采用DDS技术实现的任意波形发生 器作为测试系统中的信号源,以及常见的信号测量设备,如虚拟频谱分析仪,虚拟数字存储示波器,虚拟频率计数器等虚拟仪器. 10.期刊论文 科技动态信息报道 -测控技术2001,20(4) “EVOC”工控杯工控机知识知多点 2000年，工控知名厂商研祥工控集团为了解整个社会对工控知识的认知程度，联合中国计算机协会工控机专委会发起，全国十余家专业媒体共 同举办了“EVOC”工控杯工控机知识大赛。 本次大赛吸引了众多读者的关注，收到参赛答卷数千份。对于工控这门相对冷僻的行业而言，能有这么多的响应，当真可喜可贺。美中不足的是 ：如此多的参赛答卷中，竟没有一份完全正确！这说明，我们的读者，抑或从业人员，对工控机知识的了解还很不够，各方面应利用一切可行条件给读 者提供方便，让整个社会对工控机知识有更多的了解。 基于工控机产品的配置灵活性、超强恶劣环境适应性、安全性、易扩展和延伸性等普通PC机所不具备的特点，军事、网络、通信、电力、监控、交 通、金融、商业等各行各业纷纷根据自身的行业特点采用工控机构建控制系统；智能家电的出现，使日常生活中也能见到工控机的影子。 工控机在社会生产和生活中的使用正日渐广泛，全社会需要对工控知识有更多的了解。为此，本社今年与研祥工控集团合作，举办“EVOC”工控杯 工控机知识知多点活动。活动设一等奖1名：奖家用电脑1台；二等奖2名，各奖PDA掌上电脑1台（价值2000元）；三等奖10名，各奖平面艺术音响1套 ；四等奖50名，奖精美礼品1份。另外，所有参加活动寄回答卷者，均可获得礼品1套。本次活动由研祥工控集团提供礼品和奖品。活动详情参见本刊下 期或。 Intellution中国地区首次新产品发布会在海南成功召开 2001年2月1821日，60名来自全国各地的分销商和客户齐集海南岛，参加了2001 Intellution新产品发布会。 在发布会上，来自Intellution美国、日本及中国的市场和技术专家为大家介绍了最新产品iFIX2.5的应用特点和亚太区OEM市场概况，还为大家演示 了各种开发工具包、批次处理软件iBatch。iFIX2.5中的最新演示系统、停机处理软件iDowntime以及iFIX2.5的先进的历史趋势和报警管理功能，给大家 留下了深刻印象，Intellution的全球技术支持和服务系统iGlobeCare也成为关心的热点。 MOXA NPort Server Lite和Async Server双双荣获台湾精品奖 亚洲第一大串口通信产品制造商台湾摩莎科技(Moxa Technologies),日前以2000年创新研发的MOXA NPort Server Lite设备联网服务器和Async Server通信服务器两项产品，参加“第九届台湾精品评审”，以其创新的技术和高品位的设计，赢得评审的青昧，双双荣获“台湾精品奖”。 Moxa自推出NPort Server以来，就不断地致力于RS-232/422/485串口设备连接TCP/IP网络的研究与发展，让所有的RS-232设备能立即升级，成为具 备TCP/IP接口的网络外设。在2000年陆续推出CN2500通信服务器(4/8/16口)、NPort Server Pro(8/16口)和NPort Server Lite(1/2/4口)后，总结长期 推广串口设备联网的经验与用户使用的建议，于2001年推出新一代的设备联网服务器NPort Express和NPort Express Module，以最节省PC资源的方 式，提供与系统连接更容易、功能更齐全的设备联网产品，并在保障原有硬件、软件的投资，让用户在产业设备自动化系统的架构上，能有更自由、更 轻松的挥洒空间。 新一代的NPort Express和NPort Express Module,具备1 个RS-232/422/485三合一界面的串口和1个自适应10/100 M的TCP/IP网口，可让串口设备立 即连接网络，以最轻松、最节省资源的方式，实现产业设备完全自动化联网管理系统的梦想，且Express体积只有香烟盒大小，Module更是只有信用卡大 小，非常容易放置在系统或设备内；Moxa引以为荣的软件研发能力，领先同业提供更完整的Windows 2000/NT/95/98/ME、Linux、UNIX的Drivers和 TCP/IP Socket工具，使系统开发者无须更改现有的应用软件或程序，即可如同使用COM口一样，透过网络直接控管RS-232422485界面设备，保障现 有的软件投资；另外，随货附赠Moxa公司自行开发的串口通信应用开发工具软件MOXA PComm Pro，丰富的API函数库和完整的监控程序，让串口通信 应用程序的开发和数据传输监控更为简单，提高系统内串口通信的稳定性、安全性。 NI公司指定2001年集成商 2001年2月19日，美国NI公司将其500多个系统联盟商中的13个指定为2001年集成商。指定集成商运用其应用经验和对NI公司产品的深入了解，为包 括汽车、通信和制造测试领域的用户构建用户定义的解决方案。 2001年选定集成商为：Advanced Measurements Inc.，Alfautomazione S.r.l.，B&B Technologies Inc.，Bloomy Controls Inc.，Cal-Bay Systems Inc.，Data Science Automation Inc.，MicroCraft Corp.，Quantum Controls Inc.，Radical Systems Inc.，Stress Engineering Services Inc.，VI Engineering Inc.，VI Technology Inc.和Viewpoint Systems Inc.。 指定集成商通过与NI公司在世界各地的销售、市场、研发和技术支持部的紧密合作来选择并集成NI公司最好的产品以满足用户的要求。指定集成商 具有良好的职业道德，信守承诺和稳定的公司运营。 美国NI公司推出新的信号调理器件(SCC)模块 2001年3月5日，美国NI公司推出新的SCC模块，满足频率-电压的转换、集成电路压电(ICP)加速计和阻热探测器（RTDs）的应用。 SCC-FV01是一个双通道频率-电压的转换模块，可输入10 V最大100 Hz信号，其输出与输入频率成线性比例，0 V表示DC输入信号。 SCC-ICP01单通道有源加速度计模块可接受5 V的信号，具有19 kHz的3极Bessel低通滤波器，以进行噪声和抗混叠滤波。它含有4 mA电流源，以驱 动ICP兼容的传感器。 双通道的SCC-RTD01模块接受2、3和4线铂RTD，并且具有1 mA激励源以驱动RTD。这两个通道都具有25倍的增益，并包含一个30 Hz的低通滤波器来滤 除噪声。 NI公司还为SCC-LP系列增加了新的成员SCC-LP04，这个模块对一般输入具有噪声和抗混叠滤波功能，并且提供了1 kHz的截止频率。SCC-LP系列模块 是双通道四阶Butterworth低通滤波器模块，带有支持10 V信号的差分输入。 美国NI公司推出高速SCXI-1128多路/矩阵模块 2001年3月5日，美国NI公司推出SCXI-1128多路/矩阵模块。SCXI-1128为广大用户建立以计算机为基础的测量系统，并提供一个高性能、紧凑、灵活 的多路开关。该模块可作为多路（复用）器或矩阵模块，使用固态继电器，可提供高达1 000次/s的扫描速度。 用作一个多路（复用）器时，SCXI-1128可配置为下列模式：64通道（单线），用于多通道输入方式；32通道（双线），适于差分输入方式；16通道 （四线），适于高精密电阻测量，例如热敏电阻(RTD)和半导体热敏电阻。 选择适当的SCXI前端接线端子，SCXI-1128可作为一个48、双线矩阵模块工作，以满足多台仪器系统的切换需要。通过增加另外的模块，可很容易 地扩大矩阵或多路（复用）器的通道数量。由于SCXI机箱中有矩阵扩展电缆和高压背板，所以SCXI-1128实际上免除了手动连线的工作。 该模块也同样适用于高压应用系统，它可切换高达250 V的信号。由于没有可移动的机械部分，所以该模块可维持很长的工作寿命。SCXI-1128带有 IVI兼容的仪器驱动程序，可以在先进的应用开发环境中工作，包括LabVIEW和Measurement Studio。 Gould Ultima 500数字存储示波器工作站获得2000年度“最佳测试仪器”大奖 美国尼高力仪器技术公司的姊妹公司Gould(歌德)公司生产的Ultima 500数字存储示波器工作站，在美国“测试测量世界”2000年的评奖活动中，荣 获“最佳测试仪器”大奖。 作为测试测量仪