基于FPGA的数字示波器答辩人：专业：电子信息工程指导老师：国内外的研究现状在电子行业飞速发展的今天，示波器以成为电子工程师必不可少的工具，它可以帮助电子工程师观察和分析电路的各个部分的状态转化为波形能有效的帮助电子工程师完成电子电路的设计。从第一台数字示波器诞生以来很长一段时间里发展一直很缓慢，直达80年代中期半导体技术和计算机技术的发展，极大地促进了数字示波器发展，使其在功能上慢慢赶上了模拟示波器。在90年代初期，高速AD转换器得到了长足的发展，使示波器的实时采样率提高到了8GSa/s。使数字示波器的性能得到了大大的提升，到了近现代数字示波器以其集测量、显示、运算、分析记录等功能于一体而到了各大厂商的大力发展。如美国的TEK公司的DPS77004SX其带宽高达70GHz，双通道可达到200GSa/s的采样率，可以记录62.5M到1G个点。而国内由于在模拟前端的AD转换芯片的研究中一直处于弱势。所以高端的示波器主要还是靠进口国外的，但是在但在300MHz 带宽之内的示波器，目前国内做的示波器在性能上已经可以和国外品牌抗衡，且具有明 显的性价比优势。设计概述本设计采用FPGA和STM32为主控核心，由衰减电路和程控放大电路作为对输入信号的处理前端，经过ADC把模拟信号转换成数字信号，通过FPGA进行实时采样和数据的存储，STM32做为辅助控制进行按键的扫描处理和控制液晶进行波形及其参数的显示。本设计的采用FPGA为核心制作一款数字示波器，其性能指标如下：（1）带宽为1MHz。（2）采样率：50MSa/s（3）垂直分辨率：8位（4）垂直灵敏度：100mv-5V/div（5）水平灵敏度：500ns-50ms/div（6）存储深度：1K（7）输入阻抗：（8）显示：TFT液晶（9）通道：单通道系统框图衰减电路程控放大电路AC/DC耦合AD转换FPGA按键STM32液晶显示器前端信号处理电路衰减电路程控放大电路2.5V电压基准电源电路继电器驱动电路AC/DC耦合电路AD转换电路STM32程序流程图本设计中STM32主要起波形的显示和对按键输入的处理，并且把处理结果传输给FPGA。主程序流程图如图4-6(a)所示，定时器3按键处理流程图如图4-6(b)所示，定时器2测频流程图4-6(c)所示。FPGA顶层文件系统实物图结论本设计以FPGA为核心，STM32为辅助控制完成了数字示波器的设计，本设计在硬件部分完成了前端信号调理电路和AD转换电路，实现了的对输入模拟信号的处理。FPGA通过对采样时钟的控制实现了对ADC采样率的控制，通过STM32对采样到的数据进行处理后在液晶显示器上重构出信号波形。经过测试之后设计中对频率的测量，信号峰峰值得测量均达到了设计目标。不过本设计只是初步完成了一个示波器的基本功能，还有许多有用的功能如对信号进行单次的捕获，对信号如上升时间的测量等功能都还没有实现，需要以后进一步的完善。本设计中由于采用了软件同步触发所以触发的效果不如硬件触发的好，在长时间的测试过程中会出现触发不稳定的情况，这在以后也需要改进。最后经过了本次设计的制作，我对大学期间所学的知识有了更直观的了解，在模拟电路的设计制作过程中我了解了电源的噪声对放大电路的影响，也对电源对电路的影响有了更加深刻的了解。本设计中的程控放大电路由运放和继电器组成，控制简单，十分适合在一些低成本的场合应用。Thanks！最后，感谢在本次设计中给予我帮助的师长和朋友们，没有你们的帮助我不可能顺利的完成此次设计。