Принцип на работа и структура на цифровия осцилоскоп
С развитието на електронните технологии и промените, изискванията за измерване на веригата станаха по-високи, в електронното производство ще откриете, че измерването на много параметри не е мултицет, който може да бъде компетентен, като I / O порт на микроконтролера на изходната форма на вълната или производството на усилватели за измерване на неговата честотна характеристика и така нататък. Следователно осцилоскопите естествено са същите като мултиметрите и са се превърнали в необходим инструмент за електронни инженери и ентусиасти.
Принцип на работа и представяне на структурата
Хардуерната част на цифровата осцилоскопна система е високоскоростна платка за събиране на данни. Може да постигне двуканален вход на данни, всяка честота на вземане на проби може да достигне 60Mbit/s. Функционално хардуерната система може да бъде разделена на: преден усилвател на сигнала (FET входен усилвател) и модул за кондициониране (усилвател с променливо усилване), модул за високоскоростен аналогово-цифров преобразувател (ADC драйвер, ADC), FPGA логически контролен модул , тактово разпределение, високоскоростен компаратор, MCU контролен модул (DSP), модул за предаване на данни, дисплей с течни кристали (LCD). ), модул за комуникация на данни, LCD дисплей, управление на сензорен екран, захранване и управление на батерията и управление на клавиатурата и няколко други части.
Входният сигнал се преобразува от схемата за регулиране на предусилвателя и усилването във входно напрежение, което отговаря на изискванията на A/D преобразувателя. Цифровият сигнал, преобразуван от A/D преобразувателя, се кешира от FPGA или паметта за придобиване FIFO и след това се предава на компютъра през комуникационния интерфейс за последваща обработка на данни или директно се контролира от микроконтролера, ще бъде събран и показан на LCD екран.
Референтните устройства са както следва
В тези части най-важното е веригата за програмирано усилване (затихване) и веригата за A/D преобразуване, тъй като тези две вериги са гърлото на цифровия осцилоскоп, веригата за програмирано усилване (затихване) определя входната честотна лента и вертикалната разделителна способност на осцилоскопа , схемата за A/D преобразуване определя хоризонталната разделителна способност на осцилоскопа, която директно определя работата на осцилоскопа при двете разделителни способности. Тези две части на веригата ще бъдат измерени сигнали в задната част на веригата за обработка, необходима за сигнала за данни, тази част от веригата може да се използва във високопроизводителни интегрални схеми плюс малък брой периферни устройства, съставляващи прост дизайн на веригата, отстраняването на грешки също е много просто. Най-трудната част от осцилоскопа трябва да бъде процедурата, тоест софтуерът. Софтуерът изпълнява всички задачи за обработка на данни и контрол на цифровия осцилоскоп, включително контрол на A/D дискретизация, контрол на скоростта на хоризонтално почистване, контрол на вертикалната чувствителност, обработка на дисплея, измерване от пик до пик, измерване на честота и други задачи. Може да се реализира чрез използване на много често срещан микроконтролер на пазара в днешно време като микропроцесор и програмиране на език C.
Програмирана верига за усилване (затихване) и верига за захранване
Сигналът се въвежда от обща сонда на осцилоскоп X10X1 в веригата за усилване (затихване). Ролята на веригата за програмирано усилване (затихване) е да усили или отслаби входния сигнал, за да го настрои, така че напрежението на изходния сигнал в изискванията за входно напрежение на A/D преобразувателя в обхвата на най-доброто измерване и наблюдение, така че програмираната верига на усилвателя в определената честотна лента трябва да е плоска. Тъй като веригата на осцилоскопа съдържа две цифрови и аналогови части, за да се избегнат взаимни смущения, така че цифровата част на захранването и аналоговата част на захранването отделно, съответно, за да осигурят набор от ± 5V DC захранване и индуктивност и капацитет, направен от филтърна изолация
Флаш памет и часовникова схема
Тъй като A/D преобразувателят улавя голямо количество сигнални данни, вътрешната флаш памет на микроконтролера не е достатъчна за използване, така че веригата може да избере някаква външна памет за използване, но също и като начин за запис на LCD. Флаш паметта се използва и като кеш за запис на LCD. За да получи референтния тактов сигнал, микроконтролерът също е свързан към кристал, който се използва за изчисляване на действителната честота на външния сигнал с формата на вълната.
FPGA контролен блок
FPGA са полу-персонализирани ASIC, които позволяват на дизайнерите на схеми да програмират свои собствени функции, специфични за приложението. Дизайнът използва два различни метода: схематичен вход и VHDL вход. Блокът за управление изпълнява повечето от контролните задачи, като осигурява подходящите управляващи сигнали за всеки функционален модул, за да осигури правилната работа на цялата система. Конкретно постигане на следните функции: честотна делителна верига и генериране на контролни сигнали на A/D преобразувател. Системата за събиране на данни има широк обхват на измерване, честотна делителна верига е проектирана вътре в FPGA за постигане на различни честоти на вземане на проби за различни честоти на измерените сигнали, за да се гарантира че събраните данни са по-точни. Блокът за разделяне на честотата се реализира с помощта на метода на графично въвеждане и вътрешната му структура е показана на Фигура 4. На Фигура 4 използването на T-тригер във входа е 1, всеки фронт на часовника, когато изходът ще скочи, за да се постигне разделяне на честотата . В същото време можем да видим, че входът на T-тригера е съставен от някои логически комбинации, което съставлява затворения часовник. За затворените часовници, функцията на часовника се анализира внимателно, за да се избегне ефектът на неравности. Докато затвореният часовник е гарантирано без опасни натъртвания на часовниковия сигнал, когато са изпълнени следните две условия, затвореният часовник може да работи толкова надеждно, колкото и глобалният часовник.
За дизайна на A/D преобразувателя, неговият управляващ сигнал е само два: тактов входен сигнал CLK и активиран изходен сигнал OE. CLK сигнал директно през активния кристален вход 60M сигнал, докато OE сигналът през вътрешния FPGA и CLK същата честота и същата фаза на тактовия сигнал са обърнати, за да се получи, така че само за да се отговори на преобразуването на времето на A/D преобразувателя отношения.
Високоскоростно A/D преобразуване; верига
Цифровият осцилоскоп в най-важната верига е веригата за A/D преобразуване, неговата роля е да се измерва вземането на проби от сигнала и да се преобразува в цифрови сигнали в паметта, каза, че е цифров осцилоскоп, гърлото не е твърде много, защото директно определя цифровия осцилоскоп може да бъде измерена при най-високата честота, съгласно теоремата на Найкуист, честотата на вземане на проби от поне 2 пъти най-високата честота на сигнала, който трябва да бъде измерен, за да се възпроизведе измерваният сигнал. При цифровите осцилоскопи честотата на дискретизация трябва да бъде най-малко 5 до 8 пъти честотата на тествания сигнал, в противен случай формата на вълната на сигнала не може да бъде наблюдавана.
