[实用新型]一种基于嵌入式处理器的数字示波器

说明书

技术领域

本实用新型属于电子测量仪器技术领域，涉及一种数字示波器，具体涉及一种基于嵌入式处理器NIOS Ⅱ的数字示波器。

背景技术

数字示波器是设计、制造和维修电子设备不可或缺的工具，能够把肉眼无法观察的电信号转换为可以看得见的图像，便于研究这种电现象的变化过程。传统的模拟示波器由于功能单一、测量精度不高，应用受到限制。数字存储示波器采用微处理器进行采集、处理和测量分析，测量精度和处理速度大大提升。与传统的模拟示波器相比，数字示波器不仅可以存储波形、体积小、功耗低、使用方便等优点，而且还有强大的信号实时分析和处理功能。

目前，市场上的数字示波器已经拥有强大的测量功能，但是仍存价格昂贵、携带不便、专用性和针对性差等缺点。

实用新型内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种价格低廉、携带方便、专用性和针对性强的数字示波器。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于嵌入式处理器的数字示波器，其特征在于：包括FPGA电路、可控增益放大电路、测频电路、采样保持电路、AD转换电路，显示屏和矩阵键盘；所述的可控增益放大电路是数字示波器的前端，直接连接输入信号；所述的可控增益放大电路、采样保持电路、AD转换电路和FPGA电路串联连接；所述的可控增益放大电路、测频电路和FPGA电路串联连接；所述的FPGA分别与所述的可控增益放大电路、测频电路、采样保持电路、AD转换电路、显示屏和矩阵键盘连接，用于控制所述的可控增益放大电路、测频电路、采样保持电路、AD转换电路工作、及完成数字示波器与用户的交互功能。

作为优选，所述的FPGA电路的核心器件为Nios Ⅱ嵌入式处理器。

作为优选，所述的可控增益放大电路由小信号放大电路与大信号放大电路组成，采用宽带、高性能运放OPA656、OPA847和THS3001，由FPGA电路控制继电器切换OPA656的反馈电阻，改变信号放大倍数，提高信号信噪比。

作为优选，所述的可控增益放大电路还配置有7阶无源巴特沃斯滤波器，滤除高频噪声，滤波器的截止频率是10MHz。

作为优选，所述的测频电路由两部分组成，第一部分是OPA656饱和放大电路，第二部分是由高速比较器TLV3501实现的滞回比较电路。

作为优选，所述的采样保持电路由放大器THS4011、模拟开关TS5A3166、220pF的采样保持电容、可编程延时芯片AD9501组成；两个放大器THS4011用作隔离模拟开关TS5A3166和采样保持电容，模拟开关TS5A3166的开启和关断对应采样保持电路的采样和保持状态；可编程延时芯片AD9501实现对采样保持时钟的精准延时，产生步进延时的采样序列脉冲，实现对高频信号的采集。

作为优选，所述的AD转换电路采用12位高速AD转换芯片ADS805，所述的采样保持电路的输出信号从同相端输入，AD转换芯片ADS805的反相端连接到内部2.5V参考电平，用于采集0～5V的信号。

作为优选，所述的显示屏采用TFT显示器，并由FPGA电路驱动显示。

本实用新型以NIOS Ⅱ为控制核心，能够对数据进行快速的采集和分析测量。用FPGA电路控制时序，能够保证数字示波器进行精准的增益控制和AD等效采样；本实用新型合理地设置了信号的放大倍数，选用了高性能的器件，采取了滤波、去耦等降低噪声的技术，提高了数字示波器的采样精度和可靠性。本实用新型能显示信号波形，测量各种常用的电量参数，性能稳定可靠，操作简便。

附图说明

图1：为本实用新型实施例的结构图。

图2：为本实用新型实施例的小信号放大器电路图。

图3：为本实用新型实施例的大信号放大器电路图。

图4：为本实用新型实施例的测频电路图。

图5：为本实用新型实施例的等效采样原理图。

图6：为本实用新型实施例的采样保持电路图。

图7：为本实用新型实施例的AD转换电路电路图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。