基于USB的数字示波器框图解析

说实话示波器这种东西真的是一分价钱一分货，我真的是推荐你如果有需求要干活就不要买我推荐的这些，非正式而且不严谨。 我个人是有原子的示波器，价格在500+，我是推荐的，首先是参数够用，而且是没有虚标，除了操作的有点二逼以外，没有什么不好，不过他的屏幕应该是算做的好的。 然后就是梦源家的U2P20，价格在780，然后是硬件比较堆料，有个优势就是USB连接电脑，算虚拟仪器这类，还有就是储存的深度很足，在捕获一些长时信号上面是推荐的。缺点就是一些设计的原因，连接电脑时，电脑不可以连接充电器。但是最大的优点其实是屏幕大！ 还有700的FNIRSI-1013D双通道：

 

这个优点是触摸屏了，也比较便宜

 

梦源这个UI很漂亮，参数也OK，但是对与已经有了原子的我，我想不出来有什么理由再买一个它，如果说服了我，那可能就是触摸这种交互方式了。

 

这个是1000元的DS213，功能不错，但是屏幕垃圾（我怀疑原子就是抄的他家全系产品）

UI上面也是差不多的

 

大体的技术方案和原子一样，也做到了这个价位应有的良心参数

这个是原子的

原子的框图

这个是DreamLab，就是我说的USB示波器 U2P20采用的是FPGA的方案，主控是XILINX的XC6SLX9，搭配了华邦的一颗256Mbit 的SDRAM W9825G6KH做采样数据存储，一颗ST的EEPROM M24128做配置存储，传输数据用的是Cypress的USB2.0高速芯片CY7C68013A，电源全部都是TI的产品，连模拟开关也是TI的。

梦源的示波器框图 可以看到，就是主控变成了FPGA。

这个是垂直系统的参数 垂直档位指代示波器纵坐标上每一格的电压值，也表示垂直放大器可以放大微弱信号的程度。通常用mV/div或V/div标识。一般示波器的最小垂直档位为1mV每格。

垂直分辨率表示示波器模数转换器把输入电压转换成数字值的精度。垂直分辨率用位数表示。

这是水平系统的参数

现在说的价位都是基础示波器 准确地重建信号既取决于采样率，也取决于采用的插补方法。线性插补把样点连成一条直线，但这种方法只能重建边沿平直的信号。Sin(x)/x 插补采用正弦函数，填充实际样点之间的时间。它本身适用于曲线形的不规则的信号形状，这些信号形状比纯方波和脉冲要常见得多。因此，大多数应用首选使用 sin(x)/x 插值。 内奎斯特指出，信号的采样速度至少是其最高频率成分的两倍，才能准确重建信号，避免失真 ( 采样不足 )。但是，内奎斯特是绝对最小值，只适用于正弦波，并假设信号是连续信号。根据定义，毛刺并不是连续的，因此采样率仅为最高频率成分的速率的两倍是不够的。 一般就是所测信号最大频率的5倍，就是最合适的带宽。大多数入门级示波器的最大采样率是1-2GS/S，如果要查看的频率在200MHz以上，那么最好使用性能更高的示波器。 一开始不知道多通道信号间的交互作用：更灵活地在数学上组合更多的通道 ( 通道数学功能可以加、减、乘波形。使用波形乘法，电压和电流相乘得功率。使用减法，可以得到近似的差分测量。 )。 带宽 探头的带宽描述了探头能将多高的频率传递给示波器。探头带宽不够，一样会造成严重的信号衰减，探头带宽和示波器带宽选择方法一样。 衰减比 探头具有不同（有时可切换）的衰减比，衰减比会改变信号进入示波器 的大小。如果衰减比较高，您可以查看较高的电压，但它也会使示波器的内部放大器噪声更高。衰减比较低意味着您看到的示波器噪声更少， 但会有更多的负载效应可能让你的信号变形。 探头探测这个行为，其实就是给电路带来了阻性、容性和感性负载，会对测量结果有影响，就好像观测行为影响了结果。

示波器的阻抗模型就是这样

电阻负载：最好是确保探头的电阻超过电源内阻的十倍，以使幅度下降 小于 10%。

电容负载：确保探头的标定电容负载符合您的设计参数。

电感负载：使用尽量短的地线来降低电感负载（在信号中显示为振铃）。  

无源探头：10X 衰减的探头为电路提供受控的阻抗和电容，适合大多数参考地电平的测量。大多数示波器都带有无源探头，每条输入通道需要一只无源探头。 高压差分探头：差分探头允许参考地电平的示波器获得安全准确的浮动测量和差分测量。每个实验室至少应该有一只高压差分探头！ 逻辑探头：逻辑探头把数字信号传送到混合信号示波器的前端。它们包括“飞线”及专门设计的附件，连接电路板上很小的测试点。 电流探头：通过增加电流探头，示波器当然可以测量电流，同时还能计算和显示瞬时功率。 无源探头通常价格便宜、易于使用而且坚固耐用。无源探头是一种通用且精确的探头类型。它们通常会产生相对较高的电容负载和低的电阻负载。在探测带宽小于 600 MHz 的信号时，无源探头很有用。 有源探头使用有源元器件来放大或调节信号，并需要电源才能工作。它们能够支持更高的信号带宽。有源探头比无源探头的价格要高得多，并且不像无源探头那么坚固耐用。有源探头的负载效应通常比无源探头小。 无源探头非常适合于定性测量，例如检查时钟频率、查找错误等。有源探头则在定量测量方面表现出色，例如输出纹波或上升时间。 捕获的时间 = 记录长度 / 采样率，因此如果记录长度为 1 M点，采样率为250 MS/s，那么示波器捕获的时间长度为4 ms。

MCU示波器（标称200M采样率128K深度）保持200M采样率的最大采集时间仅为0.5ms+10Hz屏幕刷新率，1秒内总波形窗口时间0.5ms*10=5ms。 FPGA示波器200M采样率下最大采集时间达10ms+60Hz屏幕刷新率，1秒内总波形窗口时间10ms*60=600ms。120倍的差距吧~ 不能测毫伏的信号（mV）示波器就是玩具，垂直灵敏度也是硬件底噪低的体现。 一般而言，示波器的底噪都在几百微伏（uV）至毫伏（mV）的范围内。 如果要用示波器观测 uV 信号就别想了，直接上万用表或数字化仪，这些仪器的动态范围会比较高。 第一，带宽要合适，带宽越大，底噪越高。若有必要可以打开带宽限制功能 第二，测小信号尽量用1：1的探头。 第三，尽量用接地弹簧，用普通接地线会感应到交流噪声而噪声变大

编辑：黄飞