取样示波器垂直放大及数据采集设计研究

发布时间：2021-11-09 13:23

　　取样示波器作为电子产品领域研发过程中常用的测试工具,几乎在所有电子生产过程中,都会被设计工程师用作观察精微的信号和偶发事件。取样示波器可以帮助设计人员更快完成电子系统的设计与除错,其精准的信号测量功能及丰富的数据分析功能为硬件设计的实现提供了有力的检测手段。随着行业发展,低带宽、低精度、功能单一的示波器已无法满足科研和生产需求,在日益激烈的市场竞争中,高带宽、高精度取样示波器越来越成为电子设计工程师和军用项目研发人员的追求。垂直系统作为取样示波器中测量信号幅值功能的主要模块,在取样示波器实现信号的高精度测量时,对其提出了更高的要求。本文针对取样示波器垂直系统功能要求,设计了中频信号垂直放大电路及高精度数据采集模块。通过对中频信号调理模块输出的模拟信号进行阶梯放大,然后使用高精度模数转换器对其进行采集,再通过USB串行总线将数字信号发送到上位机进行显示和处理。最后对所设计的硬件电路与软件程序进行测试分析,得出结论:所设计模块硬件及软件功能均可实现,满足项目需求,为测试仪器垂直系统的实现提供了新的实现方案,为取样示波器的设计提供了新思路,具有一定的使用价值。本文主要从以下几个方面进行分析:... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题选择背景和研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 取样示波器国内外研究现状
        1.2.2 示波器垂直放大电路国内外研究现状
    1.3 课题来源、目的及主要研究内容
2 取样示波器垂直放大及数据采集电路原理基础
    2.1 垂直放大电路原理
        2.1.1 单回路反馈反相比例运算电路
        2.1.2 反相比例运算电路噪声分析
    2.2 灵敏度档位与阶梯放大关系
    2.3 奈奎斯特采样定律和等效时间采样
        2.3.1 奈奎斯特采样原理
        2.3.2 等效时间采样
    2.4 本章小结
3 垂直放大及数据采集硬件电路设计
    3.1 供电电源电路
    3.2 FPGA芯片选型及外围电路
        3.2.1 FPGA时钟电路
        3.2.2 FPGA专用配置电路
    3.3 垂直放大电路
    3.4 高精度数据采集电路
    3.5 USB2.0 数据传输电路
    3.6 本章小结
4 垂直放大及数据采集程序设计
    4.1 基于FPGA的 AD7865 数据采集程序设计
        4.1.1 读时序控制程序编写
        4.1.2 读时序控制程序仿真
    4.2 USB2.0 通信接口程序设计
        4.2.1 Slave FIFO模式固件配置
        4.2.2 USB驱动程序设计
    4.3 基于Lab VIEW的上位机模块设计
        4.3.1 Lab VIEW显示界面程序设计
        4.3.2 基于Lab VIEW的 USB通讯程序设计
    4.4 本章小结
5 实验验证与分析
    5.1 垂直放大电路准确度测试
    5.2 垂直放大电路噪声测试
    5.3 AD7865 数据采集及USB数据上行测试
    5.4 本章小结
6 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的数字程控中频放大电路设计[J]. 杨坤,王志斌.  国外电子测量技术. 2020(02)
[2]运算放大器电路的噪声分析和设计[J]. 赵俊俊.  电子测试. 2018(16)
[3]一种矢量信号解调和频谱分析的射频接收通道设计[J]. 赵润年,汤瑞.  国外电子测量技术. 2018(04)
[4]示波器垂直放大电路的研究与检修方法[J]. 茅海峰.  电子技术与软件工程. 2015(22)
[5]基于CY7C68013A和FPGA的4路数据采集系统设计[J]. 智丹,石云波,董胜飞,陈艳香,杨志才.  自动化与仪表. 2015(05)
[6]基于FPGA和USB接口的内燃机数据采集系统设计[J]. 汤东,张明.  仪表技术与传感器. 2015(03)
[7]基于FPGA的等效时间采样[J]. 刘建博,郭文秀,张捷,伍守豪.  电子设计工程. 2015(02)
[8]基于并行结构的随机等效时间采样技术研究与实现[J]. 邱渡裕,田书林,叶芃,潘卉青,曾浩.  仪器仪表学报. 2014(07)
[9]通过算法改善示波器垂直分辨率辩析[J]. 万力劢.  国外电子测量技术. 2013(04)
[10]随机等效采样算法在数字存储示波器上的实现[J]. 韩红芳,孙守昌.  制造业自动化. 2011(24)

博士论文
[1]宽带等效取样示波器关键技术研究[D]. 邱渡裕.电子科技大学 2015

硕士论文
[1]航电系统中AFDX网络监测设备的研究[D]. 赵瑨.西安工程大学 2018
[2]示波器数据处理方法研究及其逻辑电路实现[D]. 王起.电子科技大学 2018
[3]基于FPGA的USB高速数据采集器[D]. 何妙妙.西安工程大学 2017
[4]取样示波器等效采样系统设计与实现[D]. 张君禹.电子科技大学 2014
[5]FPGA内数字时钟管理模块的研究与设计[D]. 张振.西安电子科技大学 2014
[6]基于FPGA和PCI总线数据采集系统的研究与设计[D]. 王金锐.武汉理工大学 2013
[7]FPGA多电平协议I/O接口电路SERDES的设计[D]. 毛志东.复旦大学 2012
[8]1GHz带宽多功能数字存储示波器模拟通道设计[D]. 董平.电子科技大学 2012
[9]示波器信号调理通道与触发电路设计[D]. 董立志.电子科技大学 2012
[10]基于FPGA的差动像散离焦信号的检测和处理技术[D]. 关云飞.哈尔滨工程大学 2012



本文编号：3485430