赵 云，郭 庆，罗苏笙，苏海涛

(桂林电子科技大学电子工程及自动化学院，广西桂林 451004)

Altera公司提出的片上可编程系统(System－ona－Programmable－Chip，SOPC)解决方案可将 CPU、储存器、I/O接口、锁相环(PLL)等系统设计所必须的模块集成到一片FPGA上，构成一个可编程的片上系统，Nios嵌入式处理器正是借助于这种片上可编程系统实现的，因此用户可以轻松地根据仪器设计的需求，创建合适的硬件。SOPC解决方案使得FPGA在开发嵌入式仪器的设计领域地位越来越重要。设计基于FPGA实现高速FIFO存储体和DDS IP核，设计了高性能的模拟控制电路。将数字示波器和函数信号发生器两种常用仪器，进行了仪表合一的设计。

1 基本原理

系统主要由数字示波器和函数信号发生器组成，系统整体实现框图如图1所示。其中数字示波器主要包括信号调理与程控增益模块、A/D数据采集模块、FPGA和人机接口模块。函数信号发生器主要包括FPGA、D/A转换模块和人机接口模块。信号调理电路与程控增益模块主要完成阻抗变换，程控增益放大;FPGA主要实现频率测量模块、FIFO模块、键盘扫描模块、高速数字时钟系统以及DDS IP核;人机接口模块采用矩阵键盘和TFT液晶屏，D/A转换模块采用D/A及滤波放大模块。

图1 系统整体实现框图

2 硬件电路设计

2.1 模拟信号调理电路

模拟信号调理电路包括信号输入阻抗变换、程控增益。阻抗变换及程控增益电路如图3所示，模拟信号输入可选择交流或直流耦合，采用精密放大器AD845构成电压跟随器实现阻抗变换，提高输入阻抗。

图2 阻抗变换及程控增益电路