對於搞硬體的工程師和同學來講,深入了解一下儀器的系統設計是非常重要的,我個人建議最好是自己親手DIY一個示波器,這個過程不僅能讓你真正張開你的雙眼(儀器是硬體工程師的眼睛),更重要的是能夠全面掌握電子產品的綜合設計技能 - 從模擬到數字,從控制、人機接口到信號處理等等,模擬電路不是學得暈暈乎乎,怎麼也搞不明白麼?來自己DIY一次,等把波形正確地顯示在LCD屏幕上,厚厚的那本模擬電路的書你就可以直接扔掉了。
這麼神奇?不信你試試。
這也是為什麼每屆的電賽都要將儀器的製作作為一個大類進行考察。
有人問,怎麼才能自己DIY一個儀器呢?有沒有好的教程?
在電路城(www.cirmall.com)上有不少學員基於STM32製作的簡易示波器,但那些製作都還是太簡單,原理敘述得也不清不白,估計製作者本人也沒有完全掌握其中的關鍵技能,如果比照著那些去做,其實學不到核心的東西,因此蘇老師搜遍全網,整理了幾款已經商用的、並且有著非常詳細原理分析的開源儀器介紹給大家:
第一款 - ADI推出的ADALM2000
這是ADI公司完全用自家的模擬器件搭配Xilinx的FPGA製作的10功能合一的口袋儀器:
雙通道示波器
雙通道任意信號發生器
16通道數字邏輯分析儀
16通道模式發生器
16通道虛擬數字I/O
單通道電壓表
網絡分析儀
頻譜分析儀
數字總線分析儀
2路可編程直流電源
酷吧?只有149美元,估計很多人都想入手一臺,我下單以後半年才拿到一臺,使用的感覺還不錯。查了一下www.bom2buy.com,發現Mouser和Digikey都已經有現貨供應了。
重要的是它有所有的開源文檔在ADI的Wiki系統上。
第二款 - Digilent(已經屬於NI了)的Analog Discovery 2,也就是我們常說的AD2
估計很多朋友對這玩意已經很熟悉了,可以說這個是第一款的鼻祖,我猜ADI是因為看到這個這麼受歡迎才自起爐灶做ADALM2000的。畢竟AD2裡用到的模擬器件不可能都是免費的,所以它的售價比較貴,279美元,整整高出ADI的新品120美元去,想像一下如果ADI的產品在市場上鋪開,這個AD2一定會受到影響。
商務的事情蘇老師不關心了,贊一下Digilent提供的技術文檔很有料,對每一個功能都有非常詳細的設計分析,尤其是模擬電路部分。
第三款 - Digilent在Crowsupply上眾籌的OpenLogger MZ
它其實是一款閹割版的AD2,功能有,但為了降低價格其指標已經大打折扣,亮點是加上了WiFi傳輸的功能。對於製作低端儀器的朋友可以提供一定的參照,但文檔不是很豐富,蘇老師還沒有挖出來其詳細的文檔安放點。
第四款 - DSO Quad 4通道示波器
這玩意我買過一個,也拆開過,是基於STM32控制器和跟AD9288完全兼容的一款國內山寨版ADC做的,雖然叫Quad、4通道,但其實真正的ADC採集的模擬通道只有2個。
我是從Adafruit購買的,後來在Seeed上看到有銷售的頁面,講真,迄今我也不清楚這是哪個團隊做的,網上沒有太多詳細的信息,只知道應該是Made in China。
這款儀器有一個PDF的原理圖可供參考,對於DIY一個性能沒有那麼講究的、低成本的示波器還是很有價值的,它用到的器件都很親民。
第五款 - Arrow設計的、配合Altera的FPGA開發板的BeScope雙通道數據採集板
我買過一塊板子,沒詳細測試,指標挺高,雙通道250Msps,設計文檔也非常詳細,正是閱讀這個板子的設計文檔我也才真正了解到示波器裡面的設計細節,給我個人的啟發很大。
第六款 - 用NXP的LPC4370 MCU做的LabTool
這款儀器是使用NXP的MCU - LPC4370內部的ADC製作的,一般MCU內部的ADC的採樣率都不是很高,而這顆晶片的ADC確能夠達到雙通道40Msps/12bits,合併在一起可以實現單通道80Msps。晶片的處理能力和外設也很強,1大2小爺仨核,乙太網、USB高速外設,看下面的指標,是不是很強大啊?
並且,這顆晶片個頭挺小,100管腳的版本只有9mm * 9mm。
並且,這顆晶片還很便宜,小批量現貨價格加上稅才40多塊錢。
硬木課堂的產品也是基於這款MCU製作的。
第七款 - 即將在Crowdsupply上線眾籌的多合一開源儀器Scopefun
這款儀器的指標也很高,單通道500Msps,雙通道同時採集可以達到250Msps,等效時間取樣可以達到2Gsps,10bits的解析度,信號發生器的轉換率也達到200Msps/12bits,因此可以看作一個比較高端的虛擬儀器設備,能用在很多科研項目中。
雖然還沒有正式上線眾籌,但蘇老師已經找到了該儀器的很多開源資源,包括原理圖、所用的開源儀器軟體代碼。
還有更多的開源儀器,鑑於篇幅限制在此不再詳細列出,僅選出這幾款有代表性、在硬體、軟體方面都有借鑑性的產品給大家介紹一下。更多的產品信息會在我們的「電子森林(www.eetree.io)」資源頁面中陸續豐富,關注那個頁面就可以了。
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