原创 【博客大赛】基于FPGA的数字示波器

摘要：本系统基于示波器的基本原理，通过阻抗匹配和程控放大对被测信号处理后，利用ADC9220以不同的采样率对信号进行实时采样和等效采样，使示波器输入阻抗≥1MΩ,并实现了对频率范围10Hz~20MHz，峰峰值10mV~8V的输入信号垂直分辨率1V/div、0.1V/div、2mV/div三档可调，水平扫描速度20ms/div、200us/div、20 us/div、2 us/div、100 ns/div五档可调。利用软件检波和等精度测频的方法，达到了题目中信号电压、频率测量误差≤5%的要求。仪器采用内部触发方式，且实现了触发电平可调，增加了存储/调出、单次触发及波形水平移动的功能。该系统采用矩阵键盘和点阵式液晶显示器，人机界面友好，操作简单方便。

1、系统总体实现方案

系统由分辨率控制模块，触发控制模块，软件检波模块，存储/释放与单次触发控制模块，内部双口RAM，人机交互控制模块构成。用户通过人机交互选择需要示波器实现的功能。单片机经总线对FPGA内部各个硬件电路模块进行控制，各个模块间经由总线进行数据交换。在选择不同的水平、垂直分辨率时，在89S52的控制下，程控放大选择不同的档位，AD9220采用不同的采样速度。AD9220将信号送入双口RAM中，并能在通用示波器中显示信号波形，其中，扫描速度要求含20ms/div、1ms /div、20μs /div、2μs /div、200 ns/div五档，垂直灵敏度要求含1V/div、0.1V/div、2mV/div三档。此外，系统还具有单次触发、存储波形、波形水平移动等功能可供选择。

2、系统实现框图  

图 1  系统实现框图