开源示波器Scopefun介绍原理图学习

Posted 2021-08-29 qlexcel

介绍

Scopefun是网上开源的示波器，他的功能和规格如下：

• 项目的官网：https://www.scopefun.com/

• 固件、软件、硬件都可以在gitlab上下载：https://gitlab.com/scopefun，PCB需要使用开源的画图软件kicad打开。

• 原理图的PDF，在这里下载，推荐下载下来然后再跟着我后面的讲解来一起学习。
  

• 因为此示波器是通过USB把数据传到PC进行显示，因此还有个配套的上位机。可以在如下地址下载：https://link.csdn.net/?target=https%3A%2F%2Fwww.scopefun.com%2Fdownload

原理图学习

接下来学习下此示波器的原理图。

模拟信号输入接口

• 通道输入有防雷管保护
• 通过松下的光电固态继电器AQY282SX控制直流耦合或交流耦合。
• 通过电磁继电器RE3控制接地或信号输入。
  
• 当RE5的6、7触点和2、3触点接触，输入信号从RE5的6脚进，7脚出，流过R9、R10分压（总阻值1M），分压后信号从2脚进，3脚出。对应大于等于200mV的量程。
• 当RE5的5、6触点和3、4触点接触，输入信号从RE5的6脚进，5脚出，流过R15、R16分压，分压后信号从4脚进，3脚出。对应小于200mV的量程。
  
• 最后信号流入ADA4817构成的电压跟随器，从CH1_VGA出。
  
• 通过NMOS来驱动电磁继电器。

信号增益反馈处理

• CH1_VGA流入AD8337，AD8337是压控增益放大器，通过CH1_GAIN的输入电压值来控制CH1_VGA到VOUT的电压放大倍数。
  
• 信号继续流入ADA4932，ADA4932是单端转差分放大器，把输入转成差分信号，然后再输入ADC。输出差分信号的负端还引出了AN_TRIG信号，用做触发信号，触发通道采样。
  
• AN_TRIG信号和FPGA输出的模拟信号AN_TRIG_LEVEL一起送入LTC6754，LTC6754是高速比较器，输入信号值和FPGA设置的触发参考值做比较，如果满足触发条件就触发采样。
  
• 左下角的RE7，当触点6、7接触，CH1_VGA会被同时送入两个ADC进行采样。当触点5、6接触，CH1_VGA被送入ADC1，CH2_VGA被送入ADC2。

ADC模块

• 前面产生的差分信号送入KAD5510P，KAD5510P是250M的ADC。
  
• 这里是两个通道ADC的时钟电路，有源晶振SG3225VAN产生250MHz的频率，然后送入LTC6957分成两路，再分别供给两个ADC，这样可以保证两个通道的采样是同步的。

FPGA 模块

USB接口部分

• USB3.0协议，type-B接口，输入经过保险丝F1，TVS阵列芯片82400102，再输入LTC4360，LTC4360具有过压、反接保护。

数字输入接口

这里是逻辑分析仪信号输入的处理电路部分。

• J1是外部信号输入接口，D0信号进来首先经过ESD7002，然后经过56R、470R的电阻，再经过BAV199进行电压限幅，最后流入缓冲器74AVCH16T245。信号经过74AVCH16T245后再输入FPGA。245主要起到保护FPGA的IO口的目的。

信号发生器输出电路

• DAC的输出信号进入运放OPA2830，信号经过BAV199限幅，再经过光耦继电器控制输出与否。
• 输出电压经过499K、22K分压，送入两个LM393电压比较器进行电压的上下限值比较。

系统电源

• 使用USB输入的5V产生+Va（+3.71V）、+3.3V、+1.8V、+1.5V、+1.2V、+1V、-Va（-3.71V）。
• 通过LDO SPX3819配合数字电位器MCP4251输出可变电压给逻辑分析仪输入口的245使用，以适配输入信号的不同电平值。
  

USB3.0芯片

FPGA的电源、JTAG部分

逻辑分析仪的DAC电路

• 信号发生器使用了DAC5662。

DAC控制电路

参考电压基准

DDR3电路