Цифровой анализатор сигнала на основе плис Шауэрман А.А., Борисов А.В., Жариков М.С. СибГУТИ, Новосибирск Технология измерительных приборов-приставок к персональному компьютеру (ПК) в настоящее время получила широкое распространение. Использование в качестве устройства индикации и управления ПК позволяет создавать сложнейшие измерительные устройства относительно низкой стоимости.

С помощью ПК происходит не только отображение результатов измерения, но и их цифровая обработка – математическая коррекция погрешности измерения, спектральные и статистические исследования измеряемых сигналов. Использование ПК в составе измерительной системы позволяет удобно документировать и хранить результаты эксперимента.

В лаборатории электронных средств обучения СибГУТИ был разработан цифровой анализатор сигналов. Устройство имеет два канала аналогового ввода. Максимальная частота измеряемого сигнала для каждого канала составляет 1МГц, точность измерения — 8 бит. Устройство через интерфейс USB подключается к ПК, на экране которого располагаются органы управления и отображаются полученные данные.

Для реализации различных разверток при измерении сигнала требуется уменьшение частоты дискретизации сигнала, для этих целей применяют дециматор. Задача усложняется тем, что сигнал на выходе дециматора не должен содержать спектральных составляющих в полосе образов измеряемого сигнала. Решается поставленная задача применением антиалайзинговых цифровых фильтров. При этом входной поток данных поступает с АЦП с большой скоростью — 50 миллионов отсчетов в секунду. Фильтр должен выполнять вычисления в реальном времени с очень высокой скоростью. Для решения поставленных задач допустимо применять сигнальные процессоры (DSP), однако, с учетом того, что обрабатывать сигнал требуется с двух каналов аналогового ввода, задача требует применения дорогостоящего высокопроизводительного DSP, с внешней оперативной памятью (ОЗУ) для накопления отсчетов измеряемого сигнала.

Существует альтернативный способ реализации опроса АЦП и построения децимирующих цифровых фильтров — с использованием программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). ПЛИС позволяет аппаратно реализовать контроллер памяти, для автоматического опроса АЦП и записи результатов в ОЗУ, содержащейся на кристалле ПЛИС. Реализованные на элементарных логических элементах цифровые фильтры обладают высоким быстродействием и высокоточной синхронизацией.

Особенность разработанного измерительного устройства заключается в том, что установка не требует дополнительных источников питания, питание производится от USB шины компьютера. Разработанное в среде LabVIEW программное обеспечение позволяет легко модернизировать установку, не внося изменений в аппаратную часть, для создания лабораторий с удаленным доступом через сеть Интернет.