本课题研制了基于USB接口的高速数字存储示波器,用以构建光电测试系统。作为计算机的外设,该系统也是一个独立的虚拟测试仪器。 系统具有独立的双通道,每个通道都有完善的模拟信号调理能力和触发机制。实现了100MS/s的高速实时采样,特别是设计的欠采样方案,等效采样率更是高达100GS/s。系统可分为信号调理、数据采集、控制和接口几个主要模块。 信号调理由衰减、放大、滤波、电平转移和单端转差分等电路组成,此外还有比较电路用以提供触发信号,这几部分电路配合保证了系统测试信号的适应能力,提高了测试精度。在数据采集模块中,选用了双通道10位120MHz的高速AD,保证了系统的采样精度和采样速度;通过将两个8位可编程延时芯片串联,将分辨率分别设置为2.5ns和10ps,实现了等效采样率3.2GS/s～100GS/s可调的欠采样,可以用来测试高速周期信号。在控制模块中,选用高性能的单片机作为系统的控制和通信核心。在计算机接口模块,采用了目前在计算机外设中普遍采用的、易于安装、扩展方便的USB接口技术,使得研制的设备具有即插即用和较高的数据传输速率等特点。系统将数字逻辑和数据存储一起设计在了一片高速大容量的FPGA内,大大提高了系统的集成度、可靠性和灵活性。采用VB设计了上层应用程序,用以控制设备和显示波形。存储的波形数据可以直接在编写的MATLAB程序里进行详细的频谱分析。 本论文对实时采样、欠采样进行了详细的理论分析和仿真,用以指导系统设计,同时还对整个系统和分系统的性能进行了测试分析,通过测试表明系统达到了较高的性能指标,实时采样的精度达到了泰克TDS3052B高档台式数字存储示波器的水平。 基于USB接口的数字存储示波器,具有方便、易用、灵活等优点,而且成本低廉、功能强大。能够对10MHz以下的信号进行实时采样,对50MHz的信号实现欠采样,并能够对采集的数据进行波形显示、频谱分析以及存储。 本课题的主要特点有:第一、将USB接口技术与虚拟仪器结合,使得虚拟仪器和计算机的连接和使用更方便。第二、设计了较为完善的前端模拟信号调理电路,保证了本示波器对被测信号有很强的适应能力。第三、调理电路的低噪声