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简易示波器 [2016/07/21 14:10] gongyu |
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| - | [[示波器]]是电子工程师的眼镜，它同万用表、信号发生器、电源一起号称工程师四大件。随着技术的发展，当前使用的几乎所有的示波器都是数字示波器，其核心就是将被测量的模拟信号通过高速的A/D变换器变换成数字信号，在显示屏幕上以时域波形的方式显示出来。不同价位的示波器主要差别在于取样频率、波形的存储深度以及内置的数字信号处理功能。 | ||
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| - | 为了更深入地掌握示波器的工作原理，我们在本项目中采用串行ADC对模拟信号进行量化，通过FPGA内部的存储器进行采样数据的缓冲，再通过LCD将波形显示出来。 | ||
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| - | ===项目要求：=== | ||
| - | * 基于小脚丫FPGA学习模块＋串行ADC＋LCD显示制作简易的数字示波器 | ||
| - | * 显示屏128*64，SPI接口 | ||
| - | * 通过按键控制波形的左右移、放大、缩小 | ||
| - | * 采样频率>1Msps | ||
| - | * 被测模拟信号幅度0-3.3V | ||
| - | * 存储深度：1KByte | ||
| - | * 能够测量频率和幅度并在LCD屏上以文本的方式显示出来 | ||
| - | * 具有直流电平触发功能，触发电平可以在0-3.3V之间进行调节 | ||
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| - | ===实现原理:=== | ||
| - | 一个典型的商用示波器（以普通的双通道数字示波器为例），从电路角度主要有如下几个部分： | ||
| - | * 最核心的部分 － 模／数转换（ADC）：这部分的功能负责将待测的模拟信号进行量化，转换成数字信号，在数字域进行处理。ADC主要的指标有三个 | ||
| - | * 转换速率 － | ||
| - | * 分辨率 － 有由待测模拟信号的模拟带宽决定的转换速率、待测信号的测量精度要求决定的ADC的分辨率（ADC的位数）。 | ||
| - | * 模拟带宽 － | ||
| - | * 模拟信号调理 － 能够测试几mV到几十V、带宽从DC到100MHz的交流或直流的模拟电压信号，因此需要模拟信号调理电路，以保证信号带宽的前提下，能够实现所需要的被测信号的动态范围 | ||
| - | * 数字信号处理 | ||
| - | * 微处理器 | ||
| - | * 电源 － | ||
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| - | {{ :dual_channel_scope.png |}} <WRAP centeralign> 图1 双通道示波器的典型构成框图 </WRAP> | ||
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| - | {{ :fpga_adc_osc.png |}} <WRAP centeralign> 图2 用小脚丫FPGA模块和串行ADC、串行LCD屏构成的简单示波器方框图 </WRAP> | ||
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| - | {{ :fpga_osc.jpg |}} <WRAP centeralign>图3 用小脚丫FPGA做的简易示波器实物 </WRAP> | ||
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| - | ===主要代码构成:=== | ||
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| - | ===掌握的技能: === | ||
| - | * 示波器的工作原理，尤其是各项技术指标的意义 | ||
| - | * 串行ADC的使用 | ||
| - | * SPI接口 | ||
| - | * FIFO的使用 | ||
| - | * 触发的工作原理 － 数字比较器 | ||
| - | * LCD显示波形 | ||
| - | * 频率及幅度的计算 | ||