數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)據(jù)采集與控制電路設(shè)計(jì)研究

1、電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)據(jù)采集與控制電路設(shè)計(jì)研究姓名：王浩申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：測試計(jì)量技術(shù)及儀器指導(dǎo)教師：王子斌20090501摘要摘要當(dāng)代示波器技術(shù)發(fā)展日新月異。伴隨數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字存儲(chǔ)示波器（蹦）展現(xiàn)了更強(qiáng)大的功能：智能捕獲、參數(shù)分析、時(shí)頻變換、超大規(guī)模數(shù)據(jù)波形存儲(chǔ)等功能。目前，國外在數(shù)字存儲(chǔ)示波器領(lǐng)域的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并且占領(lǐng)了絕大部分的市場份額。而國內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字示波器還非常少，高昂的價(jià)格阻礙了數(shù)字存儲(chǔ)示波器在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中的廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合“寬帶數(shù)字存儲(chǔ)示波器”項(xiàng)目的開發(fā)，在研究剖析數(shù)字存儲(chǔ)示波器工作原理的基礎(chǔ)上，圍繞其數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開研究。

2、為國內(nèi)高速高分辨率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制提供了一個(gè)參考方案。主要內(nèi)容包括：、通過對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)的分析，基于高速時(shí)鐘電路十片外的智能儀器結(jié)構(gòu)，采用實(shí)時(shí)采樣和隨機(jī)采樣兩種采樣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了最高實(shí)時(shí)采樣率，模擬帶寬，存儲(chǔ)深度的示波器。以上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活，有較強(qiáng)的通用性，適用于模塊化設(shè)計(jì)，且開發(fā)周期較短，易于系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)展。、對(duì)寬帶數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)展開研究，針對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的應(yīng)用特性，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了采集控制電路、觸發(fā)電路、存儲(chǔ)電路、內(nèi)插控制電路、時(shí)基電路、計(jì)算系統(tǒng)接口電路以及其他示波器功能電路。、配合示波器監(jiān)控軟件，完成了對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字系統(tǒng)硬件電路的調(diào)試。

3、關(guān)鍵字：數(shù)字存儲(chǔ)示波器，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采樣，百，（），砸，曲“”，：出也，：獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。簽名：立之皇期：沙）年廠月；關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)

4、電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽名：羔皇導(dǎo)師簽名：期：歹一第一章緒論第一章緒論數(shù)字存儲(chǔ)示波器概述隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，世界已經(jīng)進(jìn)入新的的技術(shù)革命時(shí)代，作為技術(shù)革命先導(dǎo)的電子測量技術(shù)已經(jīng)滲透到國名經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中。已經(jīng)成為電子工業(yè)的基礎(chǔ)和先行，是國家科技水平和綜合國力的重要體現(xiàn)，電子測量儀器制造水平反映出國家的文明程度，標(biāo)志著一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)水平。示波器作為當(dāng)前電子測量領(lǐng)域最典型的儀器，也是當(dāng)前電子測量領(lǐng)域品種最多、數(shù)量最大、最常用的一類儀器。隨著信息技術(shù)尤

5、其是電子測量技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)示波器提出了更多新的要求，同時(shí)隨著數(shù)字電路、虛擬儀器技術(shù)、軟件技術(shù)、信號(hào)變換、微處理技術(shù)和的發(fā)展，從而促使示波器向超小型，低功耗，數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)信息化，智能化方向發(fā)展【】。數(shù)字存儲(chǔ)示波器（）是世紀(jì)年代初發(fā)展起來的一種新型示波器，與傳統(tǒng)模擬示波器不同，數(shù)字存儲(chǔ)示波器不是一種模擬信號(hào)的存儲(chǔ)，也不是將波形存儲(chǔ)在示波器管內(nèi)的存儲(chǔ)柵網(wǎng)上，而是將捕捉到得波形通過轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)字化，而后存入示波管外的數(shù)字存儲(chǔ)中。它可以方便實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的量化，并且可以利用微處理系統(tǒng)（、等）對(duì)存儲(chǔ)的信號(hào)作一步的處理，從而獲得所需的各種信號(hào)參數(shù)，比如對(duì)被測信號(hào)的頻率、幅值、前后沿時(shí)間、平均值等參數(shù)的

6、自動(dòng)測量以及多種復(fù)雜的處理。數(shù)字存儲(chǔ)示波器的出現(xiàn)使傳統(tǒng)示波器的功能發(fā)生了重大變革。與傳統(tǒng)的模擬示波器相比，數(shù)字存儲(chǔ)示波器具有許多優(yōu)點(diǎn)【】，主要表現(xiàn)在：能長時(shí)間地保存信號(hào)。具有多種存儲(chǔ)方式，能夠長期存儲(chǔ)波形。測量準(zhǔn)確度高。很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，具有加，減，乘，除，微分，積分，對(duì)數(shù)，指數(shù)，等多種運(yùn)算功能。豐富的外部數(shù)據(jù)通信接口。電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文國內(nèi)外數(shù)字存儲(chǔ)示波器發(fā)展?fàn)顩r國外的數(shù)字存儲(chǔ)示波器制造技術(shù)比較成熟，尤其是以美國的安捷倫公司和泰克公司為代表，在高檔數(shù)字示波器市場上完全占據(jù)了主導(dǎo)地位，兩家制造商的產(chǎn)品，基本上反映了國際上示波器技術(shù)的發(fā)展歷程，現(xiàn)狀和趨勢(shì)。我國對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研制始于世

7、紀(jì)年代初，限于當(dāng)時(shí)的條件，其采樣速率值僅。在年代國外數(shù)字存儲(chǔ)示示波器迅猛發(fā)展的背景下，我國的一些研究所、院校開始投入更多的經(jīng)費(fèi)致力于數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研發(fā)。國內(nèi)在測量儀器領(lǐng)域中走在技術(shù)前列的江蘇綠楊集團(tuán)和北京普源精電科技有限公司，都有帶寬，通道，實(shí)時(shí)采樣率達(dá)到以上的數(shù)字存儲(chǔ)示波器問世。但是由于器件和工藝的限制，但在技術(shù)等級(jí)上和國外相比仍有很大差距，采樣率不高，實(shí)時(shí)帶寬不夠情況致使在很多測試領(lǐng)域中應(yīng)用受限?，F(xiàn)列舉國內(nèi)外一些主要的示波器廠商的代表產(chǎn)品如表所示：表國內(nèi)外典型示波器產(chǎn)品主要性能比較廠商產(chǎn)品型號(hào)通道數(shù)實(shí)時(shí)采樣率等效采樣率模擬帶寬存儲(chǔ)深度垂直分辨率波形捕獲率選配接口觸發(fā)其他特性，泰克

8、5;安捷倫×普源精電（單通道），一，等具有豐富的硬件和軟件觸發(fā)模式特有的的硬體串列信號(hào)觸發(fā)器，為開發(fā)和測試多路、等高速串行數(shù)據(jù)提供了理想的解決方案。等具有豐富的硬件和軟件觸發(fā)模式三級(jí)序列觸發(fā)，業(yè)界領(lǐng)先的的傳輸速率，幾乎支持所邊沿，脈寬，視頻，斜率等有的通用總線標(biāo)準(zhǔn)，以及強(qiáng)大的波形捕獲及波形鑒別能力第一章緒論本論文的研究內(nèi)容及要求近年來，高速通用器件發(fā)展迅速，、等芯片在速度和集成度上都有大幅度的提高。直至年，、和三家在技術(shù)上得到突破，相繼推出了取樣率、和分辨率位、位的，其價(jià)格和器件功耗也大大降低。針對(duì)目前國內(nèi)示波器帶寬低、實(shí)時(shí)采樣率不高的情況，提出了“寬帶數(shù)字存儲(chǔ)示波器研制課題。本論文

9、“數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)據(jù)采集與控制電路設(shè)計(jì)研究”，正是來源于上述研究課題?！皩拵?shù)字存儲(chǔ)示波器”研制課題的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)擬達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)如下：雙通道同時(shí)工作，每通道最高實(shí)時(shí)采樣率達(dá)到。垂直分辨率：。存儲(chǔ)深度：。本人在承擔(dān)的主要工作如下：、數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)據(jù)采集與控制電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試；高速數(shù)據(jù)流存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試；觸發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試；控制系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)通信體系的設(shè)計(jì)與調(diào)試；內(nèi)插控制模塊、峰值檢測模塊等其他示波器功能模塊的設(shè)計(jì)與調(diào)試。、配合控制系統(tǒng)完成了示波器數(shù)字系統(tǒng)整機(jī)的調(diào)試。、數(shù)字頻率計(jì)等其他示波器功能相關(guān)模塊的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本章通過對(duì)寬帶

10、數(shù)字存儲(chǔ)示波器項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，在結(jié)合數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本原理的基礎(chǔ)上，提出了“寬帶數(shù)字存儲(chǔ)示波器”研制課題的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。目標(biāo)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)分析本課題所研究的內(nèi)容主要著眼于數(shù)字存儲(chǔ)示波器的一些關(guān)鍵主要技術(shù)指標(biāo)，包括：實(shí)時(shí)采樣率、存儲(chǔ)深度、觸發(fā)類型、帶寬、分辨率等，這些數(shù)字存儲(chǔ)示波器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)是相互制約，相互影響的，下面進(jìn)行具體分析。實(shí)時(shí)采樣率和并行采樣技術(shù)實(shí)時(shí)采樣的特點(diǎn)是，采樣個(gè)波形所需要的采樣時(shí)鐘脈沖序列的持續(xù)時(shí)間等于被采樣信號(hào)實(shí)際經(jīng)歷的時(shí)間，即波形重建時(shí)，相鄰兩個(gè)波形點(diǎn)之間的時(shí)間間隔等于采樣時(shí)鐘周期。在這種采樣方式下，采樣點(diǎn)與采樣時(shí)刻是一一對(duì)應(yīng)的。實(shí)時(shí)采樣率主要

11、取決于變換器的轉(zhuǎn)換速率，用每秒的取樣點(diǎn)數(shù)來表示（）來表示。本論文所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的最高實(shí)時(shí)采樣率為。顯然，選用更高采樣率的可以實(shí)現(xiàn)對(duì)更高頻段信號(hào)的捕獲，但是高采樣率的意味著更高的成本，而成本往往會(huì)限制系統(tǒng)的開發(fā)。一個(gè)有效的手段是采用多路并行采樣技術(shù)，所謂多路并行采樣技術(shù)。就是指將多個(gè)變換器在電路中并列，對(duì)同一個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，而多個(gè)的采樣時(shí)鐘均為厶且保持恒定的相位差，這樣將總計(jì)個(gè)變換器的路輸出按照相位的先后重新排列得到的數(shù)據(jù)，就等效于個(gè)變換器在兀采樣時(shí)鐘下的采樣輸出，從而可以利用低采樣率的實(shí)現(xiàn)高采樣率的系統(tǒng)。圖是一個(gè)雙并行交替采樣的例子，雙路的采樣時(shí)鐘分別是和，兩者頻率相同，相位差為度，

12、可以看出，如果將兩路的采樣輸出的數(shù)據(jù)按照相位的先后順序重新排列，將會(huì)相當(dāng)于以兩倍缸，的頻率采樣的輸?shù)诙聰?shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)出，整個(gè)系統(tǒng)的采樣率為片采樣率的總合。輸信號(hào)、八八一、圖雙路并行采樣技術(shù)數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬數(shù)字存儲(chǔ)示波器的帶寬分為模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬兩種。數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬與最高實(shí)時(shí)采樣率和波形重建技術(shù)因子相關(guān)（數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬最高實(shí)時(shí)采樣率）。實(shí)時(shí)采樣的依據(jù)是奈奎斯特采樣定理，該定理描述如下：要使信號(hào)采樣后能夠不失真地還原，采樣時(shí)鐘頻率必須大于信號(hào)最高頻率的兩倍。根據(jù)奈奎斯特采樣定理，當(dāng)采樣時(shí)鐘頻率為信號(hào)頻率的倍以上時(shí)才能夠不失真地將信號(hào)還原。然而，這項(xiàng)研究工作是針對(duì)通信應(yīng)用領(lǐng)域而并非針對(duì)示波

13、器進(jìn)行的。采樣點(diǎn)位于零點(diǎn)附近重建波形、一圖采樣點(diǎn)位于零點(diǎn)附近電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文現(xiàn)在我們?cè)O(shè)想圖的這種情況，在進(jìn)行波形的數(shù)字化時(shí)使用兩倍于信號(hào)頻率的采樣時(shí)鐘，采樣點(diǎn)不在信號(hào)的峰值上，而在原始信號(hào)的零點(diǎn)附近。這樣一來，可能完全丟失信號(hào)的幅度信息，此時(shí)無論使用何種波形重建算法將無法恢復(fù)原始信號(hào)。為避免發(fā)生以上情況，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通常認(rèn)為每周期最少要有十個(gè)采樣點(diǎn)，這樣才能保證重建后的波形給出足夠的原始信號(hào)細(xì)節(jié)。某些情況下，對(duì)于信號(hào)的細(xì)節(jié)要求低一些，這時(shí)每周期取四到五個(gè)采樣點(diǎn)重建的波形可能就足以給出原始信號(hào)的特性。在實(shí)際工程應(yīng)用中，實(shí)時(shí)采樣方式下，被測信號(hào)的帶寬被限制在示波器最高采樣頻率的五分之一左右，這

14、是實(shí)時(shí)采樣的一個(gè)最大缺點(diǎn)。本論文中設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬為。模擬帶寬和等效采樣技術(shù)如果要增加實(shí)時(shí)采樣的帶寬，只能通過提高實(shí)時(shí)采樣速率來實(shí)現(xiàn)。而高速和相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都比較昂貴，這將會(huì)大大的增加產(chǎn)品的成本。在很多應(yīng)用場合，實(shí)時(shí)采樣方式所提供的時(shí)間分辨率仍然不能滿足測量的要求。在這些應(yīng)用場合中，要觀察的信號(hào)常常是周期性的，對(duì)于這些信號(hào)來說，示波器可以從若干連續(xù)的信號(hào)周期中采集到的多組采樣點(diǎn)來重建波形，每一組新的采樣點(diǎn)都是由一個(gè)新的觸發(fā)事件來啟動(dòng)采集的，并將其存儲(chǔ)在同一存儲(chǔ)器的不同位置，當(dāng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)夠了足夠的采樣點(diǎn)以后，就可以在屏幕上重建一個(gè)完整的波形，這稱為等效采樣技術(shù)。常用的有兩種方法

15、用來實(shí)現(xiàn)等效采樣技術(shù)，分別是順序采樣和隨機(jī)采樣。順序采樣技術(shù)圖所示的為順序采樣的原理示意圖。每一個(gè)新的觸發(fā)事件到來就采集一個(gè)采樣點(diǎn)【】。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)觸發(fā)事件到來以后就立即采集第一個(gè)采樣點(diǎn)，并將其存入存儲(chǔ)器。第二個(gè)觸發(fā)事件則用來啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)系統(tǒng)，此定時(shí)系統(tǒng)將產(chǎn)生一個(gè)很小的時(shí)間延遲，經(jīng)過的時(shí)間延遲以后，再采集第二個(gè)采樣點(diǎn)。同理，經(jīng)過以后，采集第三個(gè)采樣點(diǎn)，并這樣進(jìn)行下去，這就是說第個(gè)新的采樣點(diǎn)的采集是在相對(duì)于類似的觸發(fā)事件延遲了（一）的時(shí)間以后進(jìn)行的。其結(jié)果是示波器上顯示的波形是由按固定次序出現(xiàn)的采樣點(diǎn)而構(gòu)成的。即第一個(gè)采樣點(diǎn)在屏幕的最左邊，接著各采樣點(diǎn)自左向右構(gòu)成顯示波形。第二章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體方案

16、設(shè)計(jì)原始信號(hào)采樣時(shí)鐘圖順序采樣隨機(jī)采樣技術(shù)臚；原始信號(hào)第一次采樣第二次采樣第四次采樣第三次采樣圖隨機(jī)采樣隨機(jī)采樣時(shí)，第一組采樣點(diǎn)是在隨機(jī)的時(shí)刻采集的，而與觸發(fā)事件無關(guān)，這些采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是一個(gè)已知的時(shí)間，當(dāng)示波器在等待觸發(fā)事件到來時(shí)，其內(nèi)部就在連續(xù)的進(jìn)行采樣并將結(jié)果存儲(chǔ)起來。當(dāng)一個(gè)觸發(fā)事件到來時(shí)，示波器內(nèi)的一個(gè)計(jì)時(shí)系統(tǒng)就開始測量從這一時(shí)刻開始直到下一個(gè)采點(diǎn)時(shí)刻間的時(shí)間間隔。由于采樣時(shí)鐘的間隔是固定的，因此示波器就能夠從定時(shí)系統(tǒng)測量的時(shí)間間隔計(jì)算出所有采集的采樣點(diǎn)在存儲(chǔ)器中的位置。當(dāng)?shù)谝淮尾杉乃胁蓸狱c(diǎn)存儲(chǔ)完畢以后，就開始采集一組新的采樣點(diǎn)并等待新的觸發(fā)事件，新觸發(fā)事件到來以后，計(jì)時(shí)系統(tǒng)

17、進(jìn)行新的時(shí)間間隔測量并計(jì)算出這些新的采樣點(diǎn)位置。這些新的采樣點(diǎn)落在上一次采集的采樣點(diǎn)之間的未填充位置，采用這種方法，重建的波形就電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文由在軸上的隨機(jī)位置上出現(xiàn)的一組組采樣點(diǎn)所構(gòu)成。隨機(jī)采樣的隨機(jī)性體現(xiàn)在，被測信號(hào)與采樣時(shí)鐘相位彼此獨(dú)立，即系統(tǒng)觸發(fā)脈沖信號(hào)與采樣時(shí)鐘相位彼此獨(dú)立，也就是說，觸發(fā)點(diǎn)與觸發(fā)點(diǎn)后第一個(gè)采樣時(shí)鐘之間的時(shí)間間隔值大小是隨機(jī)的。根據(jù)值的大小，將次實(shí)時(shí)采樣得到的組實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)按時(shí)間順序排列，進(jìn)行波形重建，還原出被測信號(hào)波形，這個(gè)過程叫做內(nèi)插【】。隨機(jī)采樣及內(nèi)插的原理如圖所示。數(shù)字示波器對(duì)重復(fù)信號(hào)采用等效采樣技術(shù)所能達(dá)到的最高帶寬為示波器的模擬帶寬，模擬帶寬不受

18、限于的最高實(shí)時(shí)采樣率，模擬前端才是模擬帶寬的決定因素。本論文中設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模擬帶寬為。垂直分辨率在數(shù)字存儲(chǔ)示波器中，屏幕上的點(diǎn)不是連續(xù)的而是“量化”的，分辨率反映存儲(chǔ)信號(hào)波形細(xì)節(jié)的綜合特性，它又包括了垂直分辨率（電壓分辨率）和水平分辨率（時(shí)間分辨率）。參考電壓參考電壓率對(duì)顯第二章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)通過把采樣電壓和參考電壓進(jìn)行比較來確定采樣電壓的幅度。構(gòu)成所用的比較器越多，可以識(shí)別的電壓層次也越多。這個(gè)特性稱為垂直分辨率。垂直分辨率越高，則示波器上的波形中可以看到的信號(hào)細(xì)節(jié)越小，如圖所示。垂直分辨率用比特來表示，按照數(shù)字存儲(chǔ)示波器的一般選擇原則，通常都選擇為位，這個(gè)指標(biāo)是由元器件來

19、保證的。在本設(shè)計(jì)中，我們選擇的的垂直分辨率為。存儲(chǔ)深度存儲(chǔ)容量通常定義為獲取波形的取樣點(diǎn)的數(shù)目，用直接存放變換后數(shù)據(jù)的獲取存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元數(shù)來表示。在數(shù)字存儲(chǔ)示波器內(nèi)，記錄時(shí)間、取樣速率以及存儲(chǔ)深度三者之間的關(guān)系，可以用下面的公式來表示：記錄時(shí)間纂鍪協(xié)，本設(shè)計(jì)中采用的顯示屏每屏方向有大格，則：記錄時(shí)間掃描速度（）×（）由以上公式可知：取樣速率石器（）由以上式子得知，若兩臺(tái)示波器以同樣的取樣速率工作，則存儲(chǔ)深度較深的示波器可以記錄更長時(shí)間的波形信息。存儲(chǔ)深度還與波形的縮放能力有關(guān)，若示波器的存儲(chǔ)深度不夠，在水平方向上將信號(hào)放大，造成信號(hào)的水平分辨率變差，容易造成信號(hào)的失真。通過以上分析

20、，我們知道數(shù)字存儲(chǔ)示波器的存儲(chǔ)深度越大，則數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)的能力越強(qiáng)，尤其更善于捕獲像毛刺這類通常偶爾發(fā)生的信號(hào)，但是隨著存儲(chǔ)深度的不斷加大，其成本和硬件實(shí)現(xiàn)難度也會(huì)越大，在本項(xiàng)目中，存儲(chǔ)深度設(shè)定為。電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文觸發(fā)觸發(fā)的作用就在于保證每次采集的數(shù)據(jù)，都是從輸入信號(hào)上的一個(gè)精確確定的點(diǎn)作為參考點(diǎn)來顯示，顯示波形重復(fù)而且穩(wěn)定，如果沒有觸發(fā)電路在屏幕上看到的將是雜亂無章的現(xiàn)實(shí)波形，有無觸發(fā)信號(hào)對(duì)顯示波形的影響如圖所示。圖有無觸發(fā)信號(hào)對(duì)顯示波形的影響本論文的研究內(nèi)容所涉及的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求的觸發(fā)功能主要有：觸發(fā)方式：正常觸發(fā)、單次觸發(fā)、自動(dòng)觸發(fā)觸發(fā)類型：邊沿觸發(fā)、視頻觸發(fā)、脈寬

21、觸發(fā)、斜率觸發(fā)觸發(fā)釋抑：（以步進(jìn)）觸發(fā)方式觸發(fā)模式影響數(shù)字存儲(chǔ)示波器搜索觸發(fā)的方法。一般的數(shù)字存儲(chǔ)示波器都具有以下幾種觸發(fā)模式來產(chǎn)生觸發(fā)脈沖【：、自動(dòng)模式：這是一種最常用的觸發(fā)模式。當(dāng)示波器在一定時(shí)間內(nèi)檢測到觸發(fā)信號(hào)時(shí)由硬件強(qiáng)制觸發(fā)使得系統(tǒng)完成一次采集過程。有信號(hào)顯示信號(hào)，沒有信號(hào)顯示水平基線。此工作模式適合顯示屏需要不斷刷新的觀測過程，如果被測信號(hào)的信號(hào)頻率較低，則波形顯示有可能無法同步。、正常模式：示波器工作在這種模式下時(shí)，只有檢測到觸發(fā)信號(hào)時(shí)才產(chǎn)生有效的觸發(fā)，并將最后捕獲到的信號(hào)凍結(jié)顯示在屏幕上。如符合觸發(fā)條件，再次進(jìn)第二章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)行捕獲，清除上次信號(hào)，保留凍結(jié)此次的波形

22、。如果沒有適合設(shè)定條件的事件出現(xiàn)，那么示波器會(huì)直等待該事件，在顯示屏上會(huì)看不到波形的刷新，示波器沒有任何顯示。、單次模式：當(dāng)輸入的單次信號(hào)滿足觸發(fā)條件時(shí)，進(jìn)行捕獲（掃描），將波形存儲(chǔ)和顯示在屏幕上。此時(shí)再有信號(hào)輸入示波器不予理會(huì)。需要進(jìn)行再次捕獲必須進(jìn)行單次設(shè)置。該模式主要用來捕捉低重復(fù)率事件或瞬態(tài)事件。觸發(fā)類型在當(dāng)今的信號(hào)測量中，數(shù)字存儲(chǔ)示波器因其多樣的觸發(fā)方式得到了廣泛的應(yīng)用。隨著數(shù)字電路的應(yīng)用越來越普遍，越來越多的數(shù)字觸發(fā)功能被應(yīng)用到觸發(fā)控制電路中。除了最基本的邊沿觸發(fā)之外，較普遍的數(shù)字觸發(fā)類型有視頻觸發(fā)，脈寬觸發(fā)和斜率觸發(fā)等。邊沿觸發(fā)類型通過在波形上查找指定極性和電壓電平識(shí)別觸發(fā)。按照

23、信號(hào)極性包括上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)。設(shè)定一個(gè)適當(dāng)?shù)挠|發(fā)電平以后，出發(fā)電路開始捕捉觸發(fā)脈沖，完成數(shù)據(jù)采集。顯示出來的波形是以信號(hào)的某個(gè)上升沿或某個(gè)下降沿為觸發(fā)參考點(diǎn)的。視頻觸發(fā)用于捕捉設(shè)備的復(fù)雜波形。通過專用的視頻信號(hào)分離電路，將視頻信號(hào)的行、場同步信號(hào)分離胡來，送觸發(fā)電路產(chǎn)生視頻觸發(fā)。觸發(fā)電路檢測視頻信號(hào)的行場同步信號(hào)。在場觸發(fā)模式中，可以設(shè)置奇場觸發(fā)、偶場觸發(fā)、指定場觸發(fā)和所有場觸發(fā)；在行觸發(fā)模式中，可以設(shè)置每行觸發(fā)或指定行觸發(fā)。脈寬觸發(fā)用于捕捉指定寬帶的正脈沖或負(fù)脈沖。脈寬觸發(fā)所檢測的觸發(fā)脈沖串是由示波器觸發(fā)通道產(chǎn)生的。正脈沖指高于當(dāng)前觸發(fā)電平的比較器輸出信號(hào)，而負(fù)脈沖指低于當(dāng)前觸發(fā)電平的

24、比較器輸出信號(hào)。斜率觸發(fā)指的是信號(hào)的上升時(shí)間或下降時(shí)間。有正斜率和負(fù)斜率之分。這種觸發(fā)類型用于捕捉滿足指定條件的信號(hào)上升或下降部分。觸發(fā)釋抑一些信號(hào)具有多個(gè)可能的觸發(fā)點(diǎn)，如圖所示的數(shù)字脈沖信號(hào)，這種信號(hào)從較長的時(shí)間周期內(nèi)來觀測，它是重復(fù)的周期信號(hào)，但是在短時(shí)間內(nèi)情況則不然，在正常模式下，觸發(fā)電平設(shè)置在虛線所在位置，觸發(fā)類型設(shè)置為上升沿觸發(fā)，這個(gè)信號(hào)波形在一個(gè)周期內(nèi)的、點(diǎn)的位置均滿足觸發(fā)條件。這樣一來，系電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文統(tǒng)通過正常觸發(fā)采集到的波形就會(huì)出現(xiàn)混迭的現(xiàn)象，為解決這個(gè)問題，采用了觸發(fā)釋抑功能，即在各次掃描之間加入延時(shí)，在延時(shí)的時(shí)間間隔之內(nèi)不允許觸發(fā)，等延時(shí)時(shí)間到后再允許觸發(fā)，使得

25、掃描的每次觸發(fā)總是從相同的信號(hào)沿開始。從而得到穩(wěn)定的波形顯示。圖有無觸發(fā)釋抑對(duì)一種特殊情況下的數(shù)字脈沖信號(hào)顯示波形的影響關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)與解決途徑通過以上對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)合數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本原理，不難發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)該數(shù)字存儲(chǔ)示波器的數(shù)據(jù)采集與控制電路存在的關(guān)鍵問題如下：數(shù)據(jù)采集端的分時(shí)采樣技術(shù)高速海量數(shù)據(jù)流的接收和存儲(chǔ)技術(shù)系統(tǒng)工作時(shí)鐘的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的邏輯控制技術(shù)針對(duì)以上四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中采用了以下的解決措施：、采用雙通道，每個(gè)通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器最高實(shí)時(shí)采樣率為，在交錯(cuò)模式下分相采集，再將采集到波形數(shù)據(jù)按照采樣時(shí)刻的先后順序拼合起來，達(dá)到的采樣率。、利用系列提供的帶有動(dòng)態(tài)相

26、位調(diào)整電路的專用差分?jǐn)?shù)據(jù)接收器設(shè)計(jì)高速差分?jǐn)?shù)據(jù)接收通道將數(shù)據(jù)接收并降頻，同時(shí)高速數(shù)據(jù)采集意味著單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)會(huì)生成大量的波形數(shù)據(jù)，通過選用大容量的芯片作為片外存儲(chǔ)器，并通過邏輯鎖定和時(shí)序約束調(diào)整內(nèi)部和的時(shí)序，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過程和數(shù)據(jù)讀取過程的準(zhǔn)確性。第二章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)選用可程控的高頻時(shí)鐘芯片作為數(shù)字化時(shí)鐘源，作為的采樣時(shí)鐘，接收的數(shù)據(jù)鎖存差分時(shí)鐘作為系統(tǒng)的工作時(shí)鐘。、系統(tǒng)采用了高密度大容量的芯片，利用其高度集成性、內(nèi)部豐富的邏輯資源及外圍資源來設(shè)計(jì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集和控制電路以及其他示波器功能電路，大大地降低了成本，縮短了設(shè)計(jì)周期。目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案總體結(jié)構(gòu)通過對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)的

27、分析，同時(shí)在研究剖析數(shù)字存儲(chǔ)示波器工作原理的基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)總體上采用了高頻時(shí)鐘電路片外的結(jié)構(gòu)模式，這是目前數(shù)字存儲(chǔ)示波器采用的較為成熟的方案，靈活性強(qiáng)，并且具有很好的繼承性和移植性?？傮w框圖如圖所示：圖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體框圖總所周知，數(shù)字存儲(chǔ)示波器最明顯的優(yōu)于模擬示波器的一點(diǎn)就在于它能夠?qū)⒋郎y的模擬信號(hào)量化后進(jìn)行緩存，通過示波器軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、運(yùn)算、顯示，比如對(duì)幅度、頻率等各種參量的測量；進(jìn)行加、減、乘、除、微分、積分、對(duì)數(shù)、指數(shù)、等各種數(shù)學(xué)運(yùn)算等。采用正是利用了其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文理能力【，如果采用一般的微處理器對(duì)波形數(shù)據(jù)的處理、顯示等就很難達(dá)到理想的波形的實(shí)時(shí)性

28、更新。高速高精度的對(duì)采樣時(shí)鐘的精度要求非常高，是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分。目標(biāo)系統(tǒng)要求采樣時(shí)鐘頻率達(dá)到，而目前和公司的高端其輸出頻率最高只能達(dá)到。所以需要設(shè)計(jì)高頻時(shí)鐘電路為的提供工作時(shí)鐘，并且要求其具有非常低的抖動(dòng)和相位噪聲。數(shù)字存儲(chǔ)示波器的核心在于較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，許多功能需要較為復(fù)雜的數(shù)字電路來共同完成，而高度集成性、內(nèi)部豐富的邏輯資源及外圍資源提高了系統(tǒng)的集成度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)其特有的靈活性也為系統(tǒng)提供了不斷升級(jí)和完善的硬件保障，并且縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，減低了開發(fā)費(fèi)用【】。第三章數(shù)據(jù)采集與控制電路具體設(shè)計(jì)第三章數(shù)據(jù)采集與控制電路具體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，采用用來完成數(shù)據(jù)采集

29、與采集控制電路、部分接口電路以及其他示波器功能模塊的設(shè)計(jì)，其內(nèi)部邏輯電路主要包括以下幾個(gè)部分：、數(shù)據(jù)采集接口模塊：利用的（串并收發(fā)單元）和（動(dòng)態(tài)相位對(duì)準(zhǔn)電路）接收速率的采樣數(shù)據(jù)，并且對(duì)其降頻成為速率的數(shù)據(jù)流，然后根據(jù)差分通道和數(shù)據(jù)位的對(duì)應(yīng)順序以及接收器數(shù)據(jù)的輸出格式，設(shè)計(jì)恢復(fù)電路，將位的數(shù)據(jù)按采樣點(diǎn)的格式恢復(fù)為連續(xù)排列的個(gè)采樣點(diǎn)的格式，最后在與片外存儲(chǔ)器之間建立數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口，將采樣數(shù)據(jù)按照一定的速率和格式寫入片外存儲(chǔ)器。、采集控制模塊：利用采集狀態(tài)機(jī)，配合軟件系統(tǒng)完成對(duì)整個(gè)采集過程進(jìn)行管理，按照設(shè)定的預(yù)觸發(fā)和后觸發(fā)數(shù)據(jù)量完成整個(gè)采集工程。、時(shí)基電路模塊：接收的輸出數(shù)據(jù)同步鎖存時(shí)鐘作為內(nèi)部的工作

30、時(shí)鐘，并且為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供時(shí)間基準(zhǔn)尺度。、觸發(fā)控制模塊：用來實(shí)現(xiàn)信號(hào)特征點(diǎn)的捕捉及波形顯示的同步。、計(jì)算系統(tǒng)接口模塊：實(shí)現(xiàn)和之間的通信。、內(nèi)插控制模塊：主要完成對(duì)內(nèi)插數(shù)據(jù)采集過程的控制及相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。、其它示波器功能模塊：包括數(shù)字頻率計(jì)模塊，自動(dòng)定標(biāo)模塊，峰值檢測模塊、粗差值檢測模塊以及測試模塊等。可編程邏輯器件在本設(shè)計(jì)中，所有數(shù)據(jù)采集與控制電路都是在可編程邏輯器件中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。是英文的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在、等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是專用集成電路（）領(lǐng)域中的一種半定制電路，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。從設(shè)計(jì)簡單的組合電路到復(fù)

31、雜的時(shí)序電路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)“”（片上系統(tǒng)）【】。此外，高度集成性、內(nèi)部電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文豐富的邏輯資源及外圍資源提高了系統(tǒng)的集成度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)其特有的靈活性也為系統(tǒng)提供了不斷升級(jí)和完善的硬件保障，并且縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，減低了開發(fā)費(fèi)用。可編程邏輯器件設(shè)計(jì)流程高密度復(fù)雜可編程邏輯器件的設(shè)計(jì)流程如圖所示，主要包括了設(shè)計(jì)構(gòu)想、設(shè)計(jì)輸入、功能仿真、設(shè)計(jì)處理、時(shí)序仿真和器件編程及測試等七個(gè)步驟【】。圖可編程邏輯器件設(shè)計(jì)流程系列器件介紹用來完成數(shù)據(jù)采集與采集控制電路、都分接口電路以及其他示波器功能模塊的設(shè)計(jì)，對(duì)其性能要求主要有以下幾點(diǎn)：、選用的芯片的舊數(shù)據(jù)輸出為路共對(duì)，所以要求有充分的數(shù)

32、據(jù)通道。、選用的芯片的數(shù)據(jù)輸出的最大速率達(dá)到，所以要求能夠有高速數(shù)據(jù)接收通道。、本文設(shè)計(jì)的數(shù)字存儲(chǔ)器的采集與控制電路的復(fù)雜性比較高，這就要求片內(nèi)具有較豐富的邏輯資源和存儲(chǔ)資源。第三章數(shù)據(jù)采集與控制電路具體設(shè)計(jì)、本文設(shè)計(jì)的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求選用的具有比較高的速度等級(jí)。根據(jù)以上要求結(jié)合教研室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，綜合評(píng)價(jià)選擇了公司的系列的：。系列器件是采用、層金屬走線、全銅工藝制造的。它的主要特性有內(nèi)嵌塊、塊、鎖相環(huán)（）和外部的存儲(chǔ)器接口等，同時(shí)引入了全新的邏輯單元體系結(jié)構(gòu)自適應(yīng)邏輯模塊（田，增加了源同步通道的動(dòng)態(tài)相位對(duì)準(zhǔn)（）電路和對(duì)新的外部存儲(chǔ)器接口的支持如和。的平面布局如圖所示，器件左右

33、兩邊是帶有動(dòng)態(tài)相位對(duì)準(zhǔn)（）電路的高速數(shù)據(jù)通道，器件上下兩邊是帶有高速存儲(chǔ)接口功能的通道?！保恳?。一¨：圖自¨。：系列器件的平面布局系列器件的主要特點(diǎn)如下：、擁有個(gè)等效邏輯單元。、在中，引入了全新的邏輯單元體系結(jié)構(gòu)自適應(yīng)邏輯模塊（田，使得器件的性能和資源利用率最優(yōu)電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文、高達(dá)，比特（，字節(jié)）的可用空間，工作速率高達(dá)，存儲(chǔ)器由三種不同大小的塊組成，可以真正實(shí)現(xiàn)雙端口存儲(chǔ)和先進(jìn)先出（）緩沖器。、器件包括高性能的嵌入塊，它能夠運(yùn)行在，并為應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。、每個(gè)器件具有多達(dá)個(gè)高性能的低偏移全局時(shí)鐘，它可以用于高性能功能或全局控制信號(hào)。另外，每個(gè)區(qū)域八個(gè)本地（區(qū)域）時(shí)鐘

34、將任何區(qū)域的時(shí)鐘總數(shù)增加至個(gè)。、器件具有個(gè)接收機(jī)和個(gè)發(fā)送機(jī)通道，支持高達(dá)數(shù)據(jù)傳送速率的源同步信號(hào)。、器件提供先進(jìn)的外部存儲(chǔ)接口，允許設(shè)計(jì)者將外部大容量和器件集成到復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，而不會(huì)降低數(shù)據(jù)存取的性能。數(shù)據(jù)采集接口模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集接口模塊完成的功能包括以下三個(gè)方面：、建立高速差分?jǐn)?shù)據(jù)接收通道，將經(jīng)過量化后的速率的高速差分?jǐn)?shù)據(jù)流正確接收下來。、設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，將降頻接收下來的波形數(shù)據(jù)按照的數(shù)據(jù)輸出格式和采樣點(diǎn)輸出時(shí)序恢復(fù)成連續(xù)排列的個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)格式。、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口電路，在和片外存儲(chǔ)器之間建立數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口，將波形數(shù)據(jù)按照一定的速率和格式寫入片外存儲(chǔ)器。的主要特點(diǎn)及其工作模式的設(shè)置本

35、設(shè)計(jì)所采用的是公司生產(chǎn)的，是基于技術(shù)的高速，其主要特點(diǎn)包括】：、該器件在一片上集成了兩路（和）獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，每路模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有轉(zhuǎn)換精度，每路模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有的采樣率，雙路并行采樣可以達(dá)到的實(shí)時(shí)采樣率。、內(nèi)部集成了：和：的數(shù)據(jù)多路分離器（）第三章數(shù)據(jù)采集與控制電路具體設(shè)計(jì)輸出緩沖器，可以降低輸出數(shù)據(jù)率，實(shí)現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理。、為補(bǔ)償由于器件參數(shù)離散和傳輸路徑差異所造成的采樣時(shí)鐘時(shí)延，該具有采樣延時(shí)校準(zhǔn)功能，有效地避免了因?yàn)椴蓸訒r(shí)鐘的占空比不等于而造成的誤差，使并行采樣模式下兩路轉(zhuǎn)換保持更高的時(shí)序精度。、全功率輸入帶寬（）為，差分電壓輸入范圍為。、的所有參數(shù)設(shè)置均通過三線串行接口實(shí)現(xiàn)。的工

36、作時(shí)序如圖所示。兩通道都使用通道輸入模擬信號(hào)，外部輸入時(shí)鐘作為通道工作時(shí)鐘，通道的工作時(shí)鐘與通道工作時(shí)鐘同頻反相，在這種模式下，當(dāng)兩通道輸入同一模擬信號(hào)時(shí)，通過交替方式并行采樣，的采樣速率為輸入工作時(shí)鐘的倍，此外，設(shè)置為：。模擬輸入信號(hào)：通道采樣工作時(shí)鐘：通道采樣工作時(shí)鐘：通道采樣數(shù)據(jù)輸出：，卜岬叫卜幾廠廣幾廠幾幾幾酬酗豫廠通道采樣數(shù)據(jù)輸出：輸出數(shù)據(jù)隨路時(shí)鐘：圖工作時(shí)序圖外部輸入時(shí)鐘為，通過兩個(gè)采樣率為的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（和）交替方式并行采樣，并將得到的數(shù)據(jù)按照一定的輸出格式組合成的數(shù)據(jù)流，輸出數(shù)據(jù)隨路時(shí)鐘頻率為。高速差分?jǐn)?shù)據(jù)接收通道設(shè)計(jì)根據(jù)節(jié)所述的工作模式的設(shè)置，本論文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，通道、

37、的的數(shù)據(jù)輸出為路的邏輯的數(shù)據(jù)，所以對(duì)應(yīng)單個(gè)通道需要在片內(nèi)建立個(gè)高速差分?jǐn)?shù)據(jù)接收通道將量化后的波形數(shù)據(jù)正確接收，本論文的做法是在采用片內(nèi)專用的電路，對(duì)高速數(shù)據(jù)流電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文降頻，并且從中恢復(fù)出時(shí)鐘信號(hào)，從而將數(shù)據(jù)接收下來。是和的英文縮寫，即串行收發(fā)器，顧名思義，它由兩部分構(gòu)成：發(fā)端是串行發(fā)送單元，用高速時(shí)鐘調(diào)制編碼數(shù)據(jù)流：接端為串行接收單元，其主要作用是從數(shù)據(jù)流中恢復(fù)出時(shí)鐘信號(hào)，并解調(diào)出還原數(shù)據(jù)。從實(shí)質(zhì)上講，它是一種時(shí)分多路復(fù)用（）的通信技術(shù)。串行接收單元的每個(gè)通道可以將輸入的串行數(shù)據(jù)按照、位為一組轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸出，所能并在一起的數(shù)據(jù)位數(shù)稱為解串因子。本論文所設(shè)計(jì)的接收通道的輸入串

38、行數(shù)據(jù)的速率是，輸入的隨路時(shí)鐘的頻率是，根據(jù)設(shè)計(jì)，我們需要分別將每個(gè)數(shù)據(jù)接收通道的路的邏輯的串行數(shù)據(jù)流在片內(nèi)降頻到，所以我們需要將接受通道的串行因子設(shè)置為（），從而接收下來的并行數(shù)據(jù)的位寬為×。數(shù)據(jù)恢復(fù)電路設(shè)計(jì)串行接收單元分別將每個(gè)數(shù)據(jù)接收通道的路的邏輯的串行數(shù)據(jù)流在片內(nèi)降頻到的并行數(shù)據(jù)正確接收之后，需要將這的并行數(shù)據(jù)按照的數(shù)據(jù)輸出格式和采樣點(diǎn)輸出時(shí)序恢復(fù)成時(shí)間上連續(xù)的個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)格式。對(duì)于一個(gè)使用個(gè)通道，解串系數(shù)為的接收器來說它的通道號(hào)為，當(dāng)它接收到×位串行數(shù)據(jù)時(shí)（各個(gè)通道同步的接收到位串行數(shù)據(jù)）就將這些數(shù)據(jù)組合成位寬的并行數(shù)據(jù)輸出。對(duì)于編號(hào)為的通道，它所接收到的串行數(shù)

39、據(jù)在組合后的并行數(shù)據(jù)中的位置可以用如下的計(jì)算方法得出：這個(gè)通道串行輸入數(shù)據(jù)的最高位在輸出的并行數(shù)據(jù)中的位置是第（×）一位，而它的最低位數(shù)據(jù)在并行數(shù)據(jù)中的位置是第×（）位【引。現(xiàn)在舉一個(gè)通道數(shù)，解串因子的例子來說明，如圖所示。每個(gè)串行輸入通道在每一個(gè)同步時(shí)鐘周期內(nèi)接收一位數(shù)據(jù)，接收器的解串因子為，也就是說在每個(gè)串行輸入通道在一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期接收到位數(shù)據(jù)，這時(shí)將有一個(gè)位（個(gè)位并行數(shù)據(jù)）的并行數(shù)據(jù)輸出，圖所示的接收器在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期接收下來的并行數(shù)據(jù)就是。第三章數(shù)據(jù)采集與控制電路具體設(shè)計(jì)串行輸入通道，二二×二）（二）（二）（：）二）二串行輸入通道，二二×二）（二

40、互）（三）前一數(shù)據(jù)周期當(dāng)前數(shù)據(jù)周期叫后一數(shù)據(jù)周期串行輸入通道，二）二二滓）（王二二）串行輸入通道，二二×二）：（三互）（二）（三）：（二圖接收器接收數(shù)據(jù)的方式通過上述對(duì)串行接收單元工作時(shí)序分析，本論文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的邏輯框圖如圖所示，輸入輸出信號(hào)列表如表所示。晚；際莉一圖數(shù)據(jù)恢復(fù)電路邏輯框圖表數(shù)據(jù)恢復(fù)電路輸入輸出信號(hào)列表輸入信號(hào)】說明位并行數(shù)據(jù)輸入（砌）位并行數(shù)據(jù)的同步時(shí)鐘（姍）說明恢復(fù)出的樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻為恢復(fù)出的樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻為恢復(fù)出的樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻為恢復(fù)出的樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻為輸出信號(hào)?！??！?。】恢復(fù)出的樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻為恢復(fù)出的樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻為一恢復(fù)出的樣

41、點(diǎn)，對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻為恢復(fù)出的樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻為電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的實(shí)現(xiàn)邏輯比較簡單，在此不再給出仿真波形。存儲(chǔ)接口電路設(shè)計(jì)圖給出了本文設(shè)計(jì)的數(shù)字示波器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，到再到的數(shù)據(jù)流向：通道待測模擬信號(hào)通道待測模擬信號(hào)路路上上差分?jǐn)?shù)據(jù)接收通道差分?jǐn)?shù)據(jù)接收通道佗。上上數(shù)據(jù)恢復(fù)電路上洲數(shù)據(jù)恢復(fù)電路弋上心。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口一通道通道圖示波器數(shù)字系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向在片內(nèi)利用電路和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路將路的邏輯采樣數(shù)據(jù)降頻到正確接收之后，需要在和片外存儲(chǔ)器（）之間建立數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口，需要根據(jù)不同的時(shí)基檔位，提供不同存儲(chǔ)方案，通過存儲(chǔ)接口，將波形數(shù)據(jù)按照一定的速率和格式寫入片外存儲(chǔ)器。芯片選型本文

42、所設(shè)計(jì)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器的存儲(chǔ)深度要求達(dá)到每通道，而芯片的所有片內(nèi)存儲(chǔ)單元總計(jì)，若采用片內(nèi)存儲(chǔ)單元作為采集，顯然無法滿足設(shè)計(jì)要求。第三章數(shù)據(jù)采集與控制電路具體設(shè)計(jì)為了滿足設(shè)計(jì)要求，本文設(shè)計(jì)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器采用片外存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)量化后的波形數(shù)據(jù)，經(jīng)過綜合考慮，選用美國賽普拉斯半導(dǎo)體公司的芯片作為本數(shù)字示波器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集。是靜態(tài)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器（）的簡稱，通常也稱為靜態(tài)存儲(chǔ)器。相對(duì)于（，動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器），具有速度快，接口簡單，總線利用率高，靜態(tài)功耗相對(duì)較低，讀寫操作方便的優(yōu)點(diǎn)，但是占用硅片的面積較大，容量較小，價(jià)格相比較貴，適合于對(duì)存取速度要求較高的應(yīng)用場合。的主要特點(diǎn)【】列舉如下：存儲(chǔ)容量為×。支持高達(dá)的總線讀寫速率。采用電源供電。采用寄存器器輸入、寄存器輸出。最快時(shí)鐘輸出延遲是（速度等級(jí)）。（）；（）：。的存儲(chǔ)容量為×，即是由個(gè)的單元存儲(chǔ)電路。量化后的波形數(shù)據(jù)接收到片內(nèi)通過數(shù)據(jù)恢復(fù)電路按照數(shù)據(jù)輸出格式恢復(fù)出的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)位寬為，而單片的數(shù)據(jù)位寬為，所以采用單片無法滿足存儲(chǔ)深度的要求，本論文的做法是將兩片級(jí)聯(lián)組成一個(gè)×的存