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點(diǎn)數(shù)。當(dāng)fs=10MHzfa=31MHz時(shí)的采樣時(shí)域波形和頻譜如圖2圖3所示。圖2數(shù)據(jù)采集的時(shí)域波形

對(duì)虛擬儀器進(jìn)行研發(fā)，利用LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)平臺(tái)與基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)建了一個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)。較為詳細(xì)地介紹了如何利用美國(guó)NI公司的LabVIEW圖形化編程語(yǔ)言。分別從硬件、軟件兩個(gè)方面對(duì)儀器的構(gòu)成、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的敘述。

本儀經(jīng)研究表明。

器可以完成信號(hào)發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、時(shí)域波形顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、波形存儲(chǔ)、波形回放、波形打印、參數(shù)丈量、信號(hào)處置、頻譜分析、頻域波形顯示等功能。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；PCI總線；LabVIEW虛擬

對(duì)激進(jìn)儀器概念的重大突破，儀器是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)同儀器技術(shù)深層次結(jié)合產(chǎn)生的新概念儀器。儀器領(lǐng)域內(nèi)的一次革命。虛擬儀器是繼模擬式儀表、分立元件式儀表、數(shù)字式儀表、智能儀器之后的新一代儀器。所謂虛

就是以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，擬儀器。由用戶設(shè)計(jì)定義，具有虛擬面板，功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的實(shí)質(zhì)是利用PC計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能模擬激進(jìn)儀器的控制面板，以多種形

利用PC計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理，式表達(dá)輸出檢測(cè)結(jié)果。利用I/O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集、丈量和調(diào)理，從而完成各種測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。本

以數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的插卡式虛擬儀器系統(tǒng)。文的虛擬儀器采用DA QDataA cquisit系統(tǒng)。

也是廉價(jià)的方式，這種基于計(jì)算機(jī)總線的丈量系統(tǒng)是構(gòu)成虛擬儀器基本的方式?？梢杂行У乩卯?dāng)前用戶已有的計(jì)算機(jī)，使用時(shí)將數(shù)據(jù)采集卡插入計(jì)算機(jī)的插槽即可。要用到PCI和ISA 計(jì)算機(jī)總線，由于ISA 總線只有8位和16位兩檔，高時(shí)鐘頻率只有5MHz峰值傳輸速率只能達(dá)到8MB/

限制了整個(gè)系統(tǒng)的性能。PCI局部總線是32位總線，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的高速傳輸?？偩€時(shí)鐘為33MHz數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)132MB/所以本虛擬儀器系統(tǒng)選用基于PCI總線。1硬件模塊平臺(tái)　本虛擬儀器由一塊基于

將它裝置在一臺(tái)運(yùn)行的PC機(jī)上，PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡和相應(yīng)的軟件組成。可構(gòu)成一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)字虛擬儀器。其系統(tǒng)框圖及工作原理如圖1所示。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖　工作原理：首先由主機(jī)啟動(dòng)順序，發(fā)出

發(fā)生出頻率隨時(shí)間在1MHz70MHz范圍內(nèi)變化的恒幅正弦波模擬信號(hào)。信號(hào)通過(guò)按時(shí)間步進(jìn)的頻率控制字送入信號(hào)源電路。

從而實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的功能。1AD6640AD6640芯片是一種單片式的12位分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器，理。內(nèi)含采樣堅(jiān)持電路和基準(zhǔn)源，可實(shí)現(xiàn)高速的A/D轉(zhuǎn)換，采樣速率可達(dá)65MSPS

每個(gè)輸入的電壓范圍是以2.4V為中心，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍達(dá)80dB模擬信號(hào)輸入采用差分結(jié)構(gòu)。上下擺動(dòng)在1V以內(nèi)。由于兩個(gè)輸入的相位相差180?所以AD6640模擬輸入信號(hào)的大峰—峰值2V2FPGA 邏輯控

制　采集卡內(nèi)部控制邏輯主要由FPGA 編程完成。FPGA 需要完成以下幾個(gè)邏輯控制:地址譯碼;控制DDSAD9850發(fā)生采樣時(shí)鐘;控制FIFO完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ);響應(yīng)PCI9054信號(hào)并以DMA 方式把數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)。3DDSDD

具有頻率切換速度快、分辨率和穩(wěn)定度高等突出優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)中使用的DDS為AD9850芯片，S采用高速的數(shù)字電路和高速D/A 轉(zhuǎn)換技術(shù)。外接30MHz晶振，其內(nèi)部時(shí)鐘通過(guò)6倍頻可達(dá)180MHz4

總線控制器PCI9054PCI905432位/33MHz通用PCI總線控制器接口芯片。該芯片符合PCI總線規(guī)范2.2支持突發(fā)傳

突發(fā)傳輸速率達(dá)到132MB/支持雙地址周期，輸。尋址空間高達(dá)4GByte內(nèi)部有6種可編程的FIFO以實(shí)現(xiàn)零等待突發(fā)傳輸及局部總線之間的異步操作。PCI9054數(shù)據(jù)傳輸支持主模

可以編程選擇。2軟件模塊及其功能　虛擬儀器軟面板是虛擬儀器的重要組成局部，式和從模式。用戶使用虛擬儀器的過(guò)程就是通過(guò)鼠標(biāo)操作虛擬儀器軟面板的過(guò)程，并能獲得比傳統(tǒng)儀器的面板操作更為形象和直觀的效果。其界面及功能都是由LabVIEW編程環(huán)境的設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的充分利用了計(jì)算機(jī)軟件資源和

具有精度高、速度快、性價(jià)比高、操作簡(jiǎn)便、功能多且靈活等優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)虛擬儀器在Windo強(qiáng)大處置能力。w

主要由虛擬存儲(chǔ)示波器、虛擬頻譜分析儀組成。其性能如表1所示。表1虛擬儀器的性能 2.1數(shù)據(jù)采集模塊　數(shù)據(jù)采集模塊是虛擬示波器的軟件核心，s2000操作系統(tǒng)平臺(tái)下基于數(shù)據(jù)采集模塊。主要完成數(shù)據(jù)采

高于8MHz按實(shí)際采樣率采樣。由于AD6640高工作頻率為65MHz而掃頻信號(hào)的頻率上限為70MHz依照奈奎集的控制。AD6640工作頻率為8MHz65MHz采樣率低于8MHz需分頻后仍按8MHz采樣。

顯然直接采樣并不可行，斯特理論:采樣率（fs必需大于信號(hào)高頻率成分（fa兩倍。那么對(duì)70MHz信號(hào)就需至少140MHz采樣頻率。因此用欠采樣來(lái)解決。fs由欠采樣定理公式 得出，N為信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)采樣