虚拟示波器 频谱分析仪F-24U结构及原理简介

本期中介绍的USB接口的数字存储示波器／频谱分析仪F-24U是一种新型、微型化、便携式的虚拟仪器，集数字存储示波器(DSO)、频谱分析仪(SA)于一身，包含视频、音频信号范围，配备了强大的数字信号处理软件，可以用来测量各种类型电信号、PAL视频信号、NTSC视频信号、计算机数字信号、单片机时序、声音、脉博、地震波、心电、脑电、电话等，也可以应用于电脑、电视机、VCD／CD机、音响等维修及各种工业测量场合。

F-24U除常用的信号测量和频谱分析功能以外，还可以借用现成的工具处理数据的高级应用，如捕捉测量中感兴趣的数据、启动EXCEL电子表格软件、导入包含通道数据的文本文件、生成图表等功能。 下面我们来探究一下F-24U的内部结构和原理。

硬件设计

FlashDSO XP USB硬件原理框图如图1所示，主要包括信号调理器、信号采集器、数据传输模块、时钟发生器、中央处理器模块、USB通讯控制器等模块，本文重点介绍信号调理器、信号采集器和数据传输模块。

信号调理器信号调理器模块将外部信号转换成信号采集器的输入信号，原理图如图2所示，包含耦合方式、程控衰减、阻抗变换、信号单极性变换等功能，程控衰减部分采用微
型继电器控制，具有耐高压、无电阻及噪音干扰等优点。

图2中OP1高频放大器作为射极跟随器，提高输入阻抗，对ADC模数转换器提供信号缓冲作用，OP2、OP3组成加法器和反向器，输入Vout1变换为Vout2输出，Vout2=Vout1+Vref，当Vref=2.5V，-2.5V<Vout1<2.5V时，0V<Vout2<5V，完成信号单极性变换，作为采集模块的输入信号。

信号采集器 信号采集器将信号调理器输出的模拟信号通过ADC高速模数转换器，转换成数字信号，同时将信号存入高速静态存储器中，原理图如图3所示，U1模数转换器将输入的信号转换成数字信号，通过U2可编程逻辑器件(CPLD)将数字信号数据写入U3静态存储器中，OP1过零比较器输