高精度數字示波器設計了以單片機和FPGA為控制核心,由阻抗變換、峰值檢波、程控放大、采樣、頻率測量以及校準信號產生等模塊構成的數字示波器。
高精度數字示波器主要由測量控制和顯示輸出兩部分組成。輸入信號在測量電路前端,經由信號變換電路處理成各次級單元能處理的等效信號,主要是由比較電路處理輸出正方波和峰-峰值為2.5V的等效運算放大輸出信號。方波信號作為記數脈沖,觸發(fā)可編程邏輯器件CPLD來實現頻率值的測量。同時,經運算放大器輸出的信號輸入至采樣保持器,由主控制器DSP向其相關引腳發(fā)出鎖存信號來實現對待測信號的采樣和鎖存輸出的功能切換。
高精度數字示波器的兩種采集模式:
?、倨骄J?。平均模式是示波器采集系統(tǒng)中基本降噪的信號處理技術之一。通過使用兩次或兩次以上采集的數據,對采集的數據點采用逐點平均的方法,形成輸出波形。平均模式改善了信噪比,降低了與觸發(fā)無關的噪聲,提高了垂直分辨率,可以更簡便地觀察重復信號。
計算平均波形的傳統(tǒng)方法是先簡單地加總所有采集中的對應樣點,然后除以采集次數。但是,這種方法要一直等到采集了所需的全部N個波形之后,才能顯示平均值。耽誤的時間對大部分用戶是不可接受的,采集數據量會迅速超出示波器的內存容量。
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HiRes模式計算并顯示每個采樣間隔中所有順序樣點值的平均值。這種模式提供了一種方法,用過采樣獲得與波形有關的進一步信息。在HiRes模式下,通過獲得進一步水平采樣信息,可以提供更高的垂直分辨率,降低帶寬和噪聲。HiRes處理在定制硬件中完成,以更大限度地提高速度。HiRes模式較平均模式的一個關鍵優(yōu)勢,是即使單次采集也可以使用HiRes模式。