《数字示波器》作品解析.pdf

发布时间：2022-06-03 发布人：admin 分类：说明书资料大小：2.48M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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《数字示波器》作品解析一、题意分析二、实时数字示波器的设计三、等效采样方式及实现四、输入电路通道的设计五、赛况简要分析

数字示波器（本科C题）设计并制作一台具有实时采样方式和等效采样方式的数字示波器，示意图如图所示。输入电路取样与保持电路 TP A / D转换与存储触发电路控制电路显示部分 1．A/D转换器最高采样速率限定为1MSa/s，并要求设计独立的取样保持电路。 2．显示部分可采用通用示波器，也可采用液晶显示器。

一、题意分析竞赛的第1步是选题，选题要用理性分析代替凭感觉选题。题目主要要求分析时，先找出主要指标，然后分析其实现的可能性。（1）频率范围为10Hz～10MHz，实时采样速率≤1MSa/s，等效采样速率≥200MSa/s。（2）垂直分辨率为8bits，垂直灵敏度含1V/div、0.1V/div、 2mV/div 三档。电压测量误差≤5%。在2mV/div档，输入短路时的输出噪声峰-峰值小于2mV。（3）扫描速度含20ms/div、2μs /div、100 ns/div三档，波形周期测量误差≤5%。水平显示分辨率≥20点/ div。 1、A/D转换器最高采样速率限定为1MSa/s。 2、显示部分可采用通用示波器，也可采用液晶显示器。

一、题意分析数字示波器的两个重要技术指标频带宽度：当示波器输入不同频率的等幅正弦信号时，屏幕上显示的信号幅度下降3dB所对应的输入信号上、下限频率之差，称为示波器的频带宽度，单位为MHz或GHz。采样速率：单位时间内在不连续的时间点上获取模拟输入量并进行量化的次数，单位用Sa/s（ Sampling/s ）表示。根据取样定理，采样速率应≥信号最高频率分量的2倍。当数字示波器采用点显示方式时，为保证显示波形的分辨率，其 “倍数”应取10～20；采用插值显示时，“倍数”应取2.5～ 10

输入电路取样与保持电路 TP A / D 转换与存储触发电路控制电路显示部分（1）频率范围为10Hz～10MHz，实时采样速率≤1MSa/s，等效采样速率≥200MSa/s。（限定A/D转换器最高采样速率为1MSa/s）（2）垂直灵敏度含1V/div、0.1V/div、2mV/div 三档。（3）扫描速度含20ms/div、2μs /div、100 ns/div三档。（显示屏刻度为8 div×10div，垂直分辨率为8bit，水平显示分辨率≥20点/ div）  设计应采用点显示方式，且采样速率≥信号最高频率分量的20 倍。则当输入信号频率≤50KHz时，采用实时采样方式，当输入信号频率范围为 50KHz～50KHz时，采用等效采样方式  如果A/D转换器最大输入电压范围为0～ 2V，则输入电路中放大器的放大倍数为125倍,带宽为10MHz.  采样与保持电路输入信号的最高频率为10MHz

一、题意分析本题可分解为三个主要问题：  设计一个采用实时采样方式的数字示波器，要求最高采样速率为1MSa/s，输入信号频率范围为10Hz～ 50KHz，并具有“存储/调出”、“单次触发”等功能。  设计一个采用等效采样方式的数字示波器，要求最高等效采样速率为200MSa/s，输入信号频率 50KHz ～ 10MHz。  设计一个放大倍数约125倍、带宽为10MHz的宽带宽放大器获全国一等奖的作品均能很好地完成前两个问题，区别仅在完成第三个问题的程度不同。

二、实时数字示波器的设计数字示波器的采样方式：实时采样方式等效采样方式顺序采样方式随机采样方式现代数字示波器多数采用 ”实时采样方式+随机采样方式” 在获得全国一等奖的五个作品中: 四个作品采用 ”实时采样方式+顺序采样方式” 一个作品采用 ”实时采样方式+随机采样方式”

二、实时数字示波器的设计实时采样方式：所有采样点的采集都是按照一个固定的次序，并且这个采样的次序和采样点在示波器屏幕上出现的次序是相同的。只要一个触发事件就可以启动全部的采集动作。触发一次

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