Arbeidsprinsipp og struktur for digitalt oscilloskop
Med utviklingen av elektronisk teknologi og endring, har kretsmålingskravene blitt høyere, i den elektroniske produksjonen vil finne at måling av mange parametere ikke er et multimeter kan være kompetent, for eksempel en mikrokontroller I / O-port av utgangsbølgeformen eller produksjon av forsterkere for å måle frekvensresponsen og så videre. Derfor er oscilloskop naturlig nok det samme som multimetre, og har blitt et nødvendig verktøy for elektroniske ingeniører og entusiaster.
Arbeidsprinsipp og strukturinnføring
Maskinvaredelen av det digitale oscilloskopsystemet er et høyhastighets datainnsamlingskort. Den kan oppnå to-kanals datainngang, hver samplingsfrekvens kan nå 60Mbit/s. Funksjonelt kan maskinvaresystemet deles inn i: signalfront-end forsterkning (FET inngangsforsterker) og kondisjoneringsmodul (variabel forsterker), høyhastighets analog-til-digital omformermodul (ADC-driver, ADC), FPGA logikkkontrollmodul , klokkedistribusjon, høyhastighetskomparator, MCU-kontrollmodul (DSP), datakommunikasjonsmodul, flytende krystalldisplay (LCD). ), datakommunikasjonsmodul, LCD-skjerm, berøringsskjermkontroll, strømforsyning og batteristyring og tastaturkontroll og flere andre deler.
Inngangssignalet konverteres av forforsterkeren og den justerbare forsterkningskretsen til en inngangsspenning som oppfyller kravene til A/D-omformeren. Det digitale signalet som konverteres av A/D-omformeren bufres av FPGA eller innsamlingsminnet FIFO, og overføres deretter til datamaskinen gjennom kommunikasjonsgrensesnittet for påfølgende databehandling, eller direkte kontrollert av mikrokontrolleren vil bli samlet og vist på LCD-skjermen skjerm.
Referanseenheter er som følger
I disse delene er det viktigste den programmerte forsterkerkretsen (demping) og A/D-konverteringskretsen, fordi disse to kretsene er halsen til det digitale oscilloskopet, den programmerte forsterkerkretsen (demping) bestemmer oscilloskopets inngangsbåndbredde og vertikale oppløsning. , A/D-konverteringskrets bestemmer oscilloskopets horisontale oppløsning, som direkte bestemmer ytelsen til oscilloskopet til de to oppløsningene. Disse to delene av kretsen vil bli målt signaler på baksiden av prosesseringskretsen som kreves for datasignalet, denne delen av kretsen kan brukes i integrerte kretsløp med høy ytelse pluss et lite antall perifere enheter utgjør en enkel kretsdesign, feilsøking er også veldig enkelt. Den vanskeligste delen av oscilloskopet bør være prosedyren, det vil si programvaren. Programvaren har alle databehandlings- og kontrolloppgavene til det digitale oscilloskopet, inkludert A/D-samplingkontroll, horisontal sveipehastighetskontroll, vertikal følsomhetskontroll, skjermbehandling, topp-til-topp måling, frekvensmåling og andre oppgaver. Det kan realiseres ved å bruke en svært vanlig mikrokontroller på markedet i dag som mikroprosessor og programmering i C-språk.
Programmert forsterkning (demping) krets og strømforsyningskrets
Signalet sendes inn fra en vanlig X10X1 oscilloskopsonde inn i forsterkerkretsen (demping). Rollen til den programmerte forsterknings (demping) kretsen er å forsterke eller dempe inngangssignalet for å justere, slik at utgangssignalspenningen i inngangsspenningskravene til A/D-omformeren innenfor området for den beste måling og observasjon, slik at programmert forsterkerkrets i spesifisert båndbreddeforsterkning må være flat. Siden oscilloskopkretsen inneholder digitale og analoge to deler, for å unngå gjensidig interferens, vil den digitale delen av strømforsyningen og den analoge delen av strømforsyningen henholdsvis gi et sett med ± 5V DC strømforsyning og induktans. og kapasitans laget av filterisolasjon
Flash-minne og klokkekrets
Fordi A/D-omformeren fanger opp en stor mengde signaldata, er ikke mikrokontrollerens interne flashminne nok til å bruke, så kretsen kan velge noe eksternt minne å bruke, men også som en måte å skrive LCD-skjermen på. Flash-minnet brukes også som en cache for å skrive LCD-skjermen. For å få referanseklokkesignalet er mikrokontrolleren også koblet til en krystall, som brukes til å beregne den faktiske frekvensen til det eksterne bølgeformsignalet.
FPGA kontrollenhet
FPGA-er er semi-tilpassede ASIC-er som lar kretsdesignere programmere sine egne applikasjonsspesifikke funksjoner. Designet bruker to forskjellige metoder: skjematisk input og VHDL input. Kontrollenheten utfører de fleste kontrolloppgavene, og gir passende kontrollsignaler for hver funksjonsmodul for å sikre korrekt drift av hele systemet. Oppnå spesifikt følgende funksjoner: frekvensdelerkrets og generer A/D-omformerkontrollsignaler Datainnsamlingssystemet har et bredt måleområde, en frekvensdelerkrets er designet inne i FPGA for å oppnå forskjellige samplingsfrekvenser for forskjellige frekvenser av de målte signalene for å sikre at de innsamlede dataene er mer nøyaktige. Frekvensdelingsenheten er implementert ved bruk av den grafiske inngangsmetoden og dens interne struktur er vist i figur 4. I figur 4 er bruken av T-trigger i inngangen 1, hver klokkekant når utgangen vil hoppe for å oppnå frekvensdelingen . Samtidig kan vi se at inngangen til T-flip-flop er sammensatt av noen logiske kombinasjoner, som utgjør den gatede klokken. For gatede klokker er klokkefunksjonen nøye analysert for å unngå effekten av grader. Mens portklokken garantert er fri for farlige grader på klokkesignalet når følgende to betingelser er oppfylt, kan portklokken fungere like pålitelig som den globale klokken.
For utformingen av A/D-omformeren har dens kontrollsignal kun to: klokkeinngangssignal CLK og aktiver utgangssignalet OE. CLK-signal direkte gjennom den aktive krystallinngangen 60M signal, mens OE-signalet gjennom FPGA intern og CLK samme frekvens og samme fase av klokkesignalet invertert for å få, slik at bare for å møte konverteringen av A/D-omformerens timing forhold.
Høyhastighets A/D-konvertering; krets
Digitalt oscilloskop i den viktigste kretsen er A/D-konverteringskretsen, dens rolle er å måle signalsampling og konverteres til digitale signaler til minne, sa det er et digitalt oscilloskop halsen er ikke for mye, fordi den direkte bestemmer det digitale oscilloskopet kan måles ved den høyeste frekvensen, ifølge Nyquist Theorem, samplingsfrekvensen på minst 2 ganger den høyeste frekvensen til signalet som skal måles for å reprodusere signalet som måles. I digitale oscilloskoper bør samplingsfrekvensen være minst 5 til 8 ganger frekvensen til signalet som testes, ellers kan ikke signalbølgeformen observeres.
