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浅谈100MHz虚拟示波器硬件电路关键

浅谈100MHz虚拟示波器硬件电路关键

点击数:7140 次   录入时间:03-04 11:58:09   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术

 2 触发电路设计 
  触发电路在虚拟示波器中的作用很重要,是保证信号显示的重要部分,是决定信号捕捉能力的重要方面。示波器的触发可分为内触发与外触发。一般示波器的内触发类型有边沿触发、脉宽触发及视频触发等。下面分别介绍。 
  边沿触发可由比较器来实现,将调理好的信号接入比较器的一端,另一端接参考电平。当输入信号比参考电平高时,比较器将输出高电平,当输入电平为低时,比较器将输出低电平。由于测量的信号基本是周期信号,因此比较器将输出一串脉冲。如果选的是上升沿触发,则脉冲的上升沿将是信号的触发点。 
  脉宽触发是用来捕捉脉冲序列中某一时间宽度特性码,或周期信号中出现的与规定时间宽度不符的异常信号。这里只设计脉宽在33ns到500ns的脉宽触发,更宽的脉冲宽度触发可在软件中实现。脉冲宽度触发电路可通过积分电路、放电电路及放大电路来实现。积分电路的作用是将要测量的时间变成电压量,以便于测量,而放电电路的作用是将电放掉,以便以后继续测量。放大电路的作用是将对积分出的电压进行放大与缩小,便于后面的电路使用。 
  视频触发是对视频信号而进行的触发,可借助于芯片LM1881来实现。

    LM1881可以提取出视频信号的同步信号,从而可以利用同步信号将视频信号提取出。LM1881共可以提取出4种视频信号,有复合同步信号、垂直同步信号、奇偶场信号等。图中的芯片除了LM1881外,还用了三片MM74C193N(计数电路)。在上图中用到的有复合同步信号和垂直同步信号,垂直同步信号用于初始该电路中的计数器,由计数器的BORROW引脚形成触发脉冲。 
  视频触发中多行及场触发电路要更复杂一些,可用CPLD实现。 
  外触发是利用非测量信号来工作的,一般来说此信号与被测信号周期有倍数关系。其实现可与内触发中的边缘触发共用一个通道。 
  3 等效采样电路及总线接口电路 
  等效采样电路是针对2MHz到100MHz信号实现的,2MHz以下的电路用实时采样来实现。等效采样可分为随机等效采样和顺序等效采样。在本设计中,用随机等效采样来实现。因此,等效采样的实现有两个关键问题,一是要知道是否需要用随机等效采样,即关于频率测量的问题;二是时间间隔测量问题,由于触发信号与取样时钟是不同步的,他们之间无固定的时间关系,故触发信号与下一个取样时钟间的时间间隔是随机的,其值在0到一个取样周期内变化。 
  关于频率的测量可以根据整形电路的输出通过计数的办法来实现。对于时间间隔测量问题,采用双斜率电容充放电电路的方法来测量。由于这方面的资料较多,这里不再讨论。 
  虚拟示波器中,硬件与软件的数据传输和控制是实现测量功能的重要环节,选用USB2.0作为传输总线。USB2.0最高速度为480Mb/s,即插即用,十分方便,不需要插入机箱中,避免了电磁环境的干扰。 
  在硬件电路中,选择Cypress半导体公司的CY7C68013来完成USB传输的任务。它是Cypress公司新一代高速产品。 
  4 小结 
  虚拟示波器是计算机技术、仪器技术和通信技术相结合的产物,而硬件电路是实现功能的基础,因此硬件电路的设计是比较重要的,本文简单介绍了硬件电路的组成,重点介绍了抑制直流漂移的调理电路的设计和触发电路的设计,对虚拟示波器的设计有一定的指导意义。 

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