Prinċipju ta 'ħidma u struttura ta' oxxilloskopju diġitali
Il-parti tal-ħardwer tas-sistema tal-oxxilloskopju diġitali hija bord ta 'ċirkwit ta' akkwist tad-dejta b'veloċità għolja. Jista 'jirrealizza input ta' data b'kanal doppju, u l-frekwenza tat-teħid tal-kampjuni ta 'kull kanal tista' tilħaq 60Mbit/s. Funzzjonalment, is-sistema tal-ħardwer tista 'tinqasam fi: amplifikazzjoni ta' front-end tas-sinjal (amplifikatur tad-dħul FET) u modulu ta 'kondizzjonament (amplifikatur ta' gwadann varjabbli), modulu ta 'konverżjoni analogu għal diġitali ta' veloċità għolja (sewwieq ADC, ADC), modulu ta 'kontroll loġiku FPGA , distribuzzjoni tal-arloġġ, proċessur ta 'tqabbil b'veloċità għolja, modulu ta' kontroll tal-mikrokontrollur (DSP), modulu ta 'komunikazzjoni tad-dejta, wiri LCD, kontroll tat-touch screen, ġestjoni tal-enerġija u tal-batterija u kontroll tat-tastiera.
Wara li s-sinjal tad-dħul jiġi kkonvertit mill-preamplifier u ċ-ċirkwit aġġustabbli għall-qligħ, isir vultaġġ ta 'input li jissodisfa r-rekwiżiti tal-konvertitur A/D. Is-sinjal diġitali wara l-konverżjoni A/D huwa buffered mill-FIFO fil-memorja FPGA jew akkwist, u mbagħad jgħaddi mill-interface tal-komunikazzjoni. Huwa trażmess lill-kompjuter għall-ipproċessar tad-dejta sussegwenti, jew is-sinjali miġbura huma kkontrollati direttament mill-mikrokontrollur biex jintwerew fuq l-iskrin LCD.
L-apparati ta' referenza huma kif ġej:
Fost dawn il-partijiet, l-aktar importanti huma ċ-ċirkwit ta 'amplifikazzjoni programmabbli (attenwazzjoni) u ċ-ċirkwit ta' konverżjoni A/D, minħabba li dawn iż-żewġ ċirkwiti huma l-gerżuma tal-oxxilloskopju diġitali, u ċ-ċirkwit ta 'amplifikazzjoni programmabbli (attenwazzjoni) jiddetermina l-wisa' tal-frekwenza tad-dħul u vertikali riżoluzzjoni tal-oxxilloskopju. , iċ-ċirkwit ta 'konverżjoni A/D jiddetermina r-riżoluzzjoni orizzontali tal-oxxilloskopju, u dawn iż-żewġ riżoluzzjonijiet jiddeterminaw direttament il-prestazzjoni ta' oxxilloskopju. Dawn iż-żewġ partijiet taċ-ċirkwit jikkonvertu s-sinjal imkejjel fis-sinjal tad-dejta meħtieġ miċ-ċirkwit tal-ipproċessar sussegwenti. Din il-parti taċ-ċirkwit tista 'tkun magħmula minn ċirkwiti integrati ta' prestazzjoni għolja u numru żgħir ta 'apparati periferali. Id-disinn taċ-ċirkwit huwa sempliċi u d-debugging huwa wkoll sempliċi ħafna. L-aktar parti diffiċli tal-oxxilloskopju kollu għandha tkun il-programm, jiġifieri l-aspett tas-softwer. Is-softwer huwa responsabbli għall-kompiti kollha tal-ipproċessar tad-dejta u l-kontroll tal-oxxilloskopju diġitali, inkluż il-kontroll tal-kampjunar A/D, il-kontroll tal-veloċità orizzontali tal-knis, il-kontroll tas-sensittività vertikali, l-ipproċessar tal-wiri, il-kejl minn quċċata għal oħra, kejl tal-frekwenza u kompiti oħra. Tista 'tuża mikrokontrollur komuni ħafna fis-suq bħala mikroproċessur u tuża l-ipprogrammar tal-lingwa C biex timplimentah.
Ċirkwit programmabbli ta 'amplifikazzjoni (attenwazzjoni) u ċirkwit tal-provvista tal-enerġija
Is-sinjal jiddaħħal minn sonda ta 'l-oxxilloskopju X10X1 komuni u jidħol fiċ-ċirkwit ta' amplifikazzjoni (attenwazzjoni). Il-funzjoni taċ-ċirkwit ta 'amplifikazzjoni (attenwazzjoni) ikkontrollata mill-programm hija li jamplifika jew attenwa s-sinjal tad-dħul sabiex il-vultaġġ tas-sinjal tal-ħruġ ikun fi ħdan il-firxa tal-ħtieġa tal-vultaġġ tad-dħul tal-konvertitur A/D biex jinkisbu l-aħjar effetti ta' kejl u osservazzjoni. Għalhekk, iċ-ċirkwit tal-amplifikatur ikkontrollat mill-programm jopera fil-bandwidth speċifikat. Il-qligħ ġewwa għandu jkun ċatt. Peress li ċ-ċirkwit tal-oxxilloskopju fih żewġ partijiet, diġitali u analogu, sabiex tiġi evitata interferenza reċiproka, il-provvista tal-enerġija tal-parti diġitali u l-provvista tal-enerġija tal-parti analoga huma separati. Sett ta 'provvista ta' enerġija DC ± 5V huwa pprovdut rispettivament, u iżolat minn filtru magħmul minn indutturi u capacitors.
Memorja flash u ċirkwit tal-arloġġ
Minħabba li l-ammont ta 'dejta tas-sinjal maqbud mill-konvertitur A/D huwa kbir, il-memorja flash ġewwa l-mikrokontrollur mhix biżżejjed, għalhekk iċ-ċirkwit jista' juża xi memorja esterna.
Fl-istess ħin, huwa wkoll użat bħala cache għall-kitba lill-LCD. Sabiex jinkiseb is-sinjal tal-arloġġ ta 'referenza, il-mikrokontrollur huwa wkoll imqabbad ma' oxxillatur tal-kristall biex tikkalkula l-frekwenza attwali tas-sinjal estern tal-forma tal-mewġ.
Unità ta 'kontroll FPGA
L-apparat loġiku programmabbli FPGA huwa ASIC semi-custom li jippermetti lid-disinjaturi taċ-ċirkwiti jipprogrammaw lilhom infushom biex jimplimentaw funzjonijiet speċifiċi għall-applikazzjoni. Dan id-disinn juża żewġ metodi differenti ta 'input skematiku u input tal-lingwa VHDL. L-unità ta 'kontroll twettaq ħafna mill-kompiti ta' kontroll u tipprovdi sinjali ta 'kontroll korrispondenti għal kull modulu funzjonali biex tiżgura l-korrettezza tas-sistema kollha. Speċifikament, timplimenta l-funzjonijiet li ġejjin: Ċirkwit li jiddividi l-frekwenza u jiġġenera sinjali ta 'kontroll għall-konvertitur A/D. Din is-sistema ta 'akkwist tad-dejta għandha firxa ta' kejl relattivament wiesgħa. Ċirkwit ta 'diviżjoni tal-frekwenza huwa ddisinjat ġewwa l-FPGA biex jinkisbu frekwenzi differenti. Agħżel frekwenzi ta' kampjunar differenti għas-sinjal imkejjel biex tiżgura ġbir ta' data aktar preċiż. Id-dijagramma tal-istruttura interna tal-unità li tiddividi l-frekwenza hija implimentata bl-użu tal-metodu tal-input grafiku kif muri fil-Figura 4. Fil-Figura 4, meta l-input tal-flip-flop T huwa 1, l-output se jaqbeż meta jasal kull tarf tal-arloġġ biex tinkiseb il-frekwenza diviżjoni. Fl-istess ħin, nistgħu naraw li l-input tal-flip-flop T huwa magħmul minn xi kombinazzjonijiet loġiċi, li jikkostitwixxu l-arloġġ gated. Għal arloġġi gated, tanalizza bir-reqqa l-funzjoni tal-arloġġ biex tevita l-effetti ta 'glitches. Meta l-arloġġ gated jissodisfa ż-żewġ kundizzjonijiet li ġejjin, jista 'jiżgura li s-sinjal tal-arloġġ ma jkollux glitches perikolużi, u l-arloġġ gated jista' jaħdem b'mod affidabbli daqs l-arloġġ globali.
Għall-konvertitur A/D f'dan id-disinn, hemm biss żewġ sinjali ta 'kontroll: is-sinjal tal-input tal-arloġġ CLK u s-sinjal tal-output tal-enable OE. Is-sinjal CLK jdaħħal direttament sinjal 60M permezz tal-oxxillatur tal-kristall attiv, filwaqt li s-sinjal OE jinkiseb billi jinqalbu s-sinjal tal-arloġġ bl-istess frekwenza u fażi bħal CLK ġewwa l-FPGA, li jista 'biss jilħaq ir-relazzjoni taż-żmien tal-konverżjoni tal-A/D konvertitur.
Konverżjoni A/D b'veloċità għolja; ċirkwit
L-aktar ċirkwit importanti f'oxxilloskopju diġitali huwa ċ-ċirkwit ta 'konverżjoni A/D. Il-funzjoni tiegħu hija li tieħu kampjun u tikkonverti s-sinjal imkejjel f'sinjal diġitali u taħżen fil-memorja. Mhijiex eżaġerazzjoni li tgħid li hija l-gerżuma tal-oxxilloskopju diġitali, għaliex tiddetermina direttament il- L-ogħla frekwenza li oxxilloskopju diġitali jista 'jkejjel. Skont it-teorema ta 'Nyquist, il-frekwenza tat-teħid tal-kampjuni għandha tkun mill-inqas id-doppju tal-ogħla frekwenza tas-sinjal imkejjel biex tirriproduċi s-sinjal imkejjel. F'oxxilloskopju diġitali, il-frekwenza tal-kampjunar għandha tkun mill-inqas 5 sa 8 darbiet il-frekwenza tas-sinjal li qed jitkejjel, inkella l-forma tal-mewġ tas-sinjal ma tistax tiġi osservata xejn.
