8000 GitHub - Huo-yang/UNIT-2024: The postgraduate race of electronic design at 2024.
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Huo-yang/UNIT-2024

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UNIT-2024

该代码仓用于记录2024研电赛作品,作品基于优利德公司提供的开发套件。包含除开程序的成品示波器。因此本次比赛的主要工作是基于已有的硬件系统编写软件程序,如下:

当前文档主要介绍硬件系统的基础,包括:

作品外观

系统结构

套件包含四个模拟通道,经过两片8位ADC进行采样,再进入FPGA处理。FPGA处理后通过16位总线发给ARM进行显示。

MSO2000系统方框图

通道与控制

模拟通道

模拟通道用于对外部输入信号进行预处理,使输入信号处于8位ADC的采样范围内。

模拟通道结构

  • BNC连接器:示波器接口。
  • 交直耦合:交流耦合状态滤除直流分量。
  • 偏置:前级偏置、末级偏置共同影响系统叠加在信号上的直流分量。前级偏置对信号影响较大,末级偏置影响较小。
  • 衰减和放大:两者共同影响信号幅度的缩放。
  • 20M带宽限制:通过硬件限制高频噪声。

外触发通道

外部触发通道

  • BNC连接器:示波器接口。

通道控制

偏置通过调整DAC输出控制,其他通过CD4094寄存器进行控制。

DAC电路原理图

图上为3片DAC的接线图,3片DAC共同完成对4个通道的偏置调整。单个通道的偏置由前级偏置和后级偏置组成,前级偏置包含粗调、细调和REF。

偏置电路

图上V_C为粗调,V_X为细调。

CD4094电路原理图

图上为5片CD4094完成对通道的其他参数控制。芯片输入包含片选、时钟和数据。
所有控制均为高电平有效

  • EXT_HF:外触发的高频抑制。
  • EXT_2bits:触发信源选择。“01”表示触发信源选择EXT,“10”表示触发信源选择为市电(AC_Line)。
  • EXT_Noise:外触发的噪声抑制。
  • EXT_LF:外触发的低频抑制。
  • EXT_ACDC:外触发的交直流耦合,H表示DC耦合,L表示AC耦合。
  • EXT/5:外触发的低频抑制。
  • CH_2bits:通道VGA档位控制。
  • CH_BW_20MHz:通道20MHz带宽限制控制。
  • CH_H:通道前级放大倍数控制, H表示选择10倍放大, L表示选择2倍放大。
  • CH/10:通道10倍衰减控制,H时10倍衰减,L时为直通。
  • CH/100:通道100倍衰减控制,H时100倍衰减,L时为直通。
  • CH_ACDC:通道的直流耦合打开,H表示DC耦合,L表示AC耦合。

通道幅格档位控制如下表。

档位 CH/10 CH/100 CH_H CH_2bits_H CH_2bits_L DEC
1mV/div 0 0 1 0 0 4
2mV/div 0 0 1 0 1 5
5mV/div 0 0 0 0 0 0
10mV/div 0 0 0 0 1 1
20mV/div 0 0 0 1 0 2
50mV/div 0 0 0 1 1 3
100mV/div 1 0 0 0 1 17
200mV/div 1 0 0 1 0 18
500mV/div 1 0 0 1 1 19
1V/div 0 1 0 0 1 9
2V/div 0 1 0 1 0 10
5V/div 0 1 0 1 1 11
10V/div 1 1 0 0 1 25
20V/div 1 1 0 1 0 26

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The postgraduate race of electronic design at 2024.

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