这是一套专为数字电路 + 模拟电路工程化设计学习而设计的学习、训练套件，搭配小脚丫FPGA，通过FPGA编程和软件编程，构建一个任意信号发生器和虚拟示波器。

设计目标：

• 掌握焊接技能 - 板上所有器件都可以分区手工焊接、调试。
• • 阻容器件采用0805封装，适合初学焊接者入门练习
  • 贴片集成电路分不同焊接难度，可以由简到难
  • 每一个功能区之间都通过跳线连接，搭配口袋仪器可以对每一块焊接电路进行分区测试
• 能够使用仪器（尤其方便ADALM2000这种口袋仪器）查看板上的任何信号
• • 模拟电路部分的电信号的幅度、频率、相位，搭配电路仿真，可以深刻理解不同模拟电路功能对模拟信号的处理过程及效果
  • 数字信号部分的数据、电平、时序关系，深刻理解数字逻辑中的一些核心概念以及电路设计中的要求
  • 加强模拟电路仿真与实测之间的相互作用
• 学习模拟电路的基础知识要点：
• • 各种运算放大电路的设计和实践
  • 模拟滤波器的基本概念和实现方式
  • ADC和DAC的关键技术指标和灵活应用
• 学习电子产品系统中供电电源的设计：
• • 掌握各种稳压电源的设计拓扑和要点
  • 对比各种稳压电源的设计效果和优缺点
• 学习FPGA逻辑编程的综合系统应用
• • DDS信号发生器生成任意波形
  • PWM生成任意波形
  • 高速数据采集的数据处理及传输
  • FPGA实现软核及使用
•  模拟数字综合系统设计：
• • 搭配FPGA的高速数据采集的知识点和系统设计
  • 搭配FPGA的高速任意信号发生器的知识点和系统设计
• 大学生电子设计竞赛综合实训平台
• 灵活搭配其它外设配件 - 按键、显示屏、传感器、电机等，构成灵活多样的系统。

1 主要功能

1.1 核心控制部分

• 基于小脚丫FPGA为核心控制逻辑，实现板上的信号生成以及数据采集.
• 可以使用基于Lattice或Intel/Altera的任意一款小脚丫FPGA核心模块
• 板上所有功能都可以通过FPGA内部逻辑来实现

小脚丫STEP-MXO2-LPC

安装了亚克力的实物照片

安装了亚克力的实物照片

1.2 信号产生部分

• 板上使用了最高120Msps/10位的高速DAC可用于任意信号发生器
• • 使用小脚丫Web IDE工作在12MHz主频，查看生成模拟信号的频谱以及模拟滤波器的作用
  • 使用Diamond/Quartus工具可以通过锁相环让高速DAC工作在最高120Msps转换率，查看生成模拟信号的频谱以及模拟滤波器的作用
• 板上两种5阶低通滤波器，截止频率设定为5MHz，可以通过跳线选择其中一种，并进行对比，可以使用ADALM2000的网络分析功能查看两个低通滤波器网络的特性
• • 五阶的巴特沃斯低通滤波器
  • 五阶的椭圆低通滤波器
  • 如果自行焊接板卡，可以选择不同参数的器件实现不同截止频率的滤波器效果
• 信号幅度控制电路
• • 模拟开关切换DAC的参考电流，有x4的扩展，搭配10bit的高速DAC，能够得到72dB的动态范围，相当于使用了12位的高速DAC
  • 输出级运算放大器固定增益
  • 直流偏移调节

1.3 数据采集部分

• 板上有最高50Msps转换率/10位精度的高速ADC
• • 使用Web IDE只支持板上12MHz的时钟频率，高速ADC工作在12Msps
• 模拟信号调理电路
• • 输入信号衰减 - 5:1和50:1两种
  • 模拟开关选择 - 从两种衰减中进行选择
  • 可编程信号放大 - 通过模拟开关选择不同的反馈电阻，从而产生不同的增益
  • 抗混叠滤波器 - 简单的一阶低通滤波器
  • 直流偏置电压添加 - 满足ADC的模拟信号输入的范围

1.4 低速串行DAC

用于产生直流电压，控制ADC的直流偏置电压

1.5 通过PWM产生直流电压

用于控制DDS信号发生器的输出直流电压，同串行DAC的性能进行比较

• 纹波
• 成本

1.6 通过PWM产生任意信号

产生DDS 任意波形，同高速DAC生成的任意信号进行比较

1.7 通过FPGA + 高速比较器构成Sigma Delta ADC

理解模拟信号到数字信号的转变过程以及Sigma Delta ADC的构成方式  

1.8 电源变换部分

• 输入USB电压（5V) 转5.2V升压电路
• 5.2V转5V线性LDO电路
• 5.2V转-5V电荷泵电路
• 5.2V转3.3V开关降压电路
• 电压指示电路LED

1.9 数字外设扩展

小脚丫核心模块的40根管脚可以都通过跳线同板上的其它功能进行连接。这给予了我们一定的灵活性，我们可以在某些板上功能不用的是情况下，使用它们空余出来的管脚通过杜邦线来连接外部的扩展功能。比如可以连接外部的显示屏、传感器、按键、编码器等等：

• 构成单通道信号发生器 - 将连接高速ADC的数字IO用来连接LCD屏、按键或旋转编码器就可以构成一个完整的可以控制参数、可以显示参数乃至波形的信号发生器系统
• 构成单通道示波器 - 将连接高速DAC的数字IO来连接LCD屏、按键或旋转编码器就可以构成一个完整的可以控制界面、显示波形、显示采集到的波形参数的数字示波器系统。