100MHz 数字存储示波表样机的研究与试制----数据采集系统设计(三)

如图所示，TRI_EXP 模块主要完成△t＋10ns 的功能，其仿真图如图 3-18。

COUNT_TRI 模块主要完成对模拟展宽后脉冲的计数工作。其中，M_TRI_EXP为模拟电路送来的展宽后脉冲所形成的闸门信号，用它来作为计数使能控制。同时，用 100MHz 时钟来对它进行计数。TRI_COUNT[15..0]为展宽脉冲的计数值，计数结束后将它送入 DSP，做为摆点的依据。

3.时间扩展器的校准

由于模拟脉冲展宽电路是由一些分离元件设计的，工作状态易受温度等外界环境因素影响，展宽倍数也因此随时在改变，所以很难精确的计算其展宽倍数。为了消除K值的变化、比较电平的漂移带来的误差，所以引入校正技术：通过三次测量，即先测To和2To的值，再测tx+To值进行计算处理。

（1）当t = T₀时，扩展后得：N_sT₀=KT₀-T_H

计数值N_s=(KT₀-T_H）/T_H （A）（其中，T_H为无效扩展时间）

（2）当t = 2T₀时，扩展后得：N_sT₀=2KT₀-T_H

计数值N_r=(KT₀-T_H）/T_H （B）

（3）当t=t_x+T₀时，扩展后得：N_sT₀=K(t_x+T₀)-T_H

计数值N_x=[(K(t_x+T₀)-T_H）]/T_H（C）

将式（B）减去式（A），得N_r-N_s=K

将式（C）减去式（A），得N_x-N_s=Kt_x/T₀，并将上面的K值带入，得：

由上式可见，通过对扩展器的校正，完全消除了恒流源和比较电平的变化对测量结果的影响。以上电路可以方便地在FPGA中实现。

4.随机采样的显示

上面我们已经介绍过本项目中在100ns/div-5ns/div的档位下采用随机采样技术，而且随机采样的时候，我们的采样率固定为100MHz.我们知道示波器时间轴上共有10格，每格25个点。所以，当在5ns/div档位下的时候示波器的等效采样率最高，等于5GSPS（5ns/25 =0.2ns）。在具体实现随机显示的过程中，我们采用抽点显示的方法，即在等效采样率最高的时候，采样足够多的点，然后每个档位依此抽点显示。随机采样时，各档位的等效采样率以及抽点个数如表3-2.