论文部分内容阅读
数字示波器是集数据采集、A/D转换以及软件编程等一系列的技术而制造出来的高性能示波器。能为用户提供波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等功能。一台好的数字示波器,不仅要有较高的采样率,以便能很好地重建原信号,还需要有很强地波形分析的能力。要做到这些,都得靠数字信号处理技术在数字示波器的运用。而随着对数字示波器性能的要求逐渐提高,DSP处理器的运算速度渐渐不能满足要求。于是,基于硬件的高速数据处理成为了数字示波器一个新的研究方向。本文主要介绍了在FPGA中实现数字信号处理技术中的插值算法、FFT算法以及运用DSP技术来校正误差。插值算法对于数字示波器来说,是必须采用的数字信号处理技术,在以往的研究中,都是用DSP处理器来实现的,速度渐渐不能满足要求。插值算法包括正弦插值,线性插值等。本文采用的是正弦插值,是基于低通滤波器来实现的,根据数字示波器的时基档来确定需要插值的倍数,从而根据正弦插值的公式计算出系数,利用FPGA中丰富的乘法器加法器资源来编程实现。FFT算法在数字示波器中,主要用于计算波形的频谱,便于分析波形细节。本文设计了1024个精度为8位的采样点的FFT运算,在DSP处理器中运算,效率太低,所以移植到FPGA中来实现。本文设计FFT算法的流程为:首先利用对Xilinx公司软件ISE自带的FFT IP CORE进行端口设置,生成代码,再加入ISE工程,进行仿真,将仿真结果与Matlab中的仿真结果进行对比分析。为了弥补国内数字示波器实时采样率的不足,采用时间交替并行采样技术,用多片相对低采样率的ADC并行采样拼合成高采样率。但由于工艺等原因,会造成通道失配误差,如偏置误差、增益误差和时延误差。本文提出一种综合校正方法,能同时校正三种误差,有效提高数字示波器的整机性能。由于研究的深度和广度不足,所以研究成果离国际先进水平还有很大一段距离,文章最后对下一步的工作进行了展望。