数字存储示波器的研究开题报告

 2021-08-09 00:42:18

1. 研究目的与意义

伴随着电子行业的整体发展,电信号越来越多,数字电路的广泛运用,使得电子工程师在日常工作中面对的电参量越来越多,例如从常见的电阻值、电压值测量,到复杂的模拟电信号的测量,甚至数字电路中数量众多的地址信号,数据信号的测量。这样的情况也对电子测量仪器提出了更多的要求。电子工程师往往希望用一台示波器就能满足在整个设计调试过程中的测量。因此,数字存储示波器具有很强的应用价值和市场价值。

目前国内还大量使用模拟示波器,特别是在学校,一般仍大量使用20m左右的模拟示波器,数字存储示波器的研究开发在国内尚属起步阶段,数字存储示波器的市场几乎全部被外国厂家占领,在人均国民生产总值仍比较低的中国,价格高昂的国外产品也很难普及,这严重阻碍了我国电子以及相关行业的发展。因此对于提高国产数字存储示波器的水平来说,本次课题是一次非常有意义的尝试。

本课题研究的数字存储示波器定位为低档型,即在性能上只需要满足大多场合的基本应用,努力实现小型化,价格尽可能低廉,这样在财力有限的小用户中能够普及,在大用户的使用中发挥便携性强的优势,与高档示波器配合使用,互相取长补短。

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2. 国内外研究现状分析

国际上,示波器行业主要有美国的泰克、力科、安捷伦、HP公司、日本的岩崎、日立、建伍,台湾地区的固维等几十家制造商,其产品占据了国际示波器市场的大部分份额。这些制造商的产品,基本上反映了国外示波器技术的发展历程、现状和趋势。其中1947年成立的美国泰克公司,目前已有九大系列产品,100多个品种,几乎各个门类示波器的最高指标均由它占据,已成为示波器领域公认的权威。力科公司一直都是数字存储示波器专门提供商,在高档产品方面以赶超泰克产品为目标,并发挥自己的高能物理测量特长。安捷伦公司是测量仪器产品最全面的供应商,示波器只是多种产品之一,近几年来数字存储示波器的发展速度放慢,由于基础雄厚,仍然有高档产品推出。因此,在高档数字存储示波器市场是泰克、力科、安捷伦三家最具竞争力。

近年来,中国数字存储示波器的可靠性和稳定性问题得到了很多方面的重视,状况有了很大改观,示波器行业已经越过低谷阶段,重新回到了快速发展的轨道,尤其最近几年,中国本土数字存储示波器取得了长足的进步,对国外电子仪器巨头的垄断造成了一定的冲击。但客观地说,我国目前在数字存储示波器生产领域内基本上处于起步阶段。

3. 研究的基本内容与计划

设计数字存储示波器,采用fpga 单片机结构,充分利用fpga灵活的电路设计和丰富的硬件资源,为了配合高速模数转换器,采用fpga控制a/d转换器的采样数率,以实现实时采样。

系统硬件设计,分三部分对系统硬件进行设计,第一部分是采集系统的设计,第二部分是数据处理系统的设计,第三部分是波形系统的设计。

系统软件设计,有两部分组成:其中一部分为软件系统整体设计,第二部分为单片机中软件的设计,该部分主要设计功能算法。

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4. 研究创新点

本系统设计采用FPGA为核心控制器,充分利用FPGA的可编辑功能,完成相关电路设计。软硬件结合实现简易数字存储示波器的设计,系统总体上功能完善,稳定性高,使用方便。

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