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袖珍示波器DS203的產品設計正在進行中,以下許多的參數指標尚未最後確定,歡迎大家多提意見
關於袖珍示波器DS203總體設計考慮
DS203在總體設計中還是考慮以“袖珍”為特色,堅持走“低耗電”、“小體積”、“軟體易更新”、“DIY”的技術路線。在綜合價格、尺寸、性能等等因素之後,選用3”的240×400寬屏彩色TFT液晶屏,STM32為主控MCU,用FPGA來實現對外接ADC的控制管理和資料緩存。同時為了減小體積以及便於DIY手工焊接,MCU和FPGA均選用了QFP100的封裝,ADC選用QFP48封裝。
為了滿足具有一定技術功底的人士DIY的要求, 在計畫推出兩個版本,⑴採樣頻率為1M+1M的“體驗版”、⑵採樣頻率為36M+36M的“標準版”,兩種版本採用相同的PCB板,購買了“體驗版”的用戶,可以隨時自行添加少許ADC、FPGA等少量“補品”元件後,DIY升級成“標準版”。
“體驗版”和“標準版”均配上為之專門設計的精美外殼,以提高產品的實用性。如果該產品推出順利的話,還計畫陸續推出各種實用升級配件(高檔機殼、支架、腕帶、電池、外套、探頭等等)。
機殼上有電池蓋,電池採用帶插頭的可更換式鋰電池,機內自帶充電電路,通過外接USB連線充電。也可以將電池放到機外充電器上充電。
“體驗版”的銷售物件主要面向有一定動手能力和技術水準的玩家,銷售方式以CKD、SKD為主。在保證品質的前提下,售後服務以高層次的網上諮詢指導+成本價供應零配件為主。將所有預計的保修及技術服務費用先期返還給購買者,努力降低銷售成本,以期實現較低的售價。
“標準版”的銷售對象主要是面對那些對品牌儀器使用較有信心的,將該機直接當成儀器使用的使用者。銷售方式為只售賣整機,並努力提供較為完善的售後保修服務。
DS203袖珍示波器的硬體電路圖、PCB板裝配圖、以及應用層軟體將實行開源,機上的所有零配件包括機殼也打算無限制供應。
求教:嘗試這樣的方式是否合適?還有別的高招嗎?
關於DS203的採樣頻率、類比頻寬以及採樣深度
大家都知道,高速的ADC、FIFO RAM、FPGA以及運算放大器等,都是比較耗電的,同時也價格不菲。在權衡利弊之下,我們選取了36M+36M的採樣頻率,採用AD9288-40的ADC晶片,單通道的最大採樣頻率達到了72M。FIFO RAM採用了一款最高工作頻率>200MHz的低功耗FPGA來實現。在36M+36M的工作頻率下,耗電<20mA。DIY用戶可以選用AD9288-80以上的ADC,或者將AD9288-40超頻,實現72M+72M的採樣頻率,這樣單通道的最大採樣頻率可達144M。
為了方便和滿足DIY及超頻的需求,在電路功耗以及採購成本增加不多的情況下,類比頻道電路採用了單位增益>150MHz的運算放大器,因此實際的模擬頻寬有望做到30MHz以上。
由於滿足低功耗、低價位、QFP封裝等條件的FPGA中,存儲容量都不大,因此DS203的採樣深度目前為多通道的情況下每通道4096點,單通道工作的情況下,為8192點。
求教:請大家根據自己的使用習慣及環境,給出一點意見。
關於DS203的類比頻道以及數位通道的配置
考慮到在實際應用中,兩個類比頻道往往不夠用,還需要額外增加一個外觸發輸入通道,因此增加了兩個數位輸入通道,不但可以作為外觸發信號的輸入,同時也可以顯示出其波形。(如果不是考慮到MCU的工作量、螢幕排列和外殼接線等等問題,數位輸入通道還可以增加許多個)。
作為 “雙蹤四線”示波器,為了方便使用,通過內部程式設計切換,在4個顯示軌跡上實現了對任意A、B、C、D四個輸入信號以及簡單運算組合(A+B、A-B、C&D、C|D)的顯示。而且可以任意顯示之前保存在U盤中的最多100個資料檔案中的4組波形曲線。
類比頻道的輸入量程預計有“20mV、50mV、100mV、200mV、500mV、1V、2V、5V、10V”9檔,以及“AC/DC”兩種耦合方式。數位通道為純DC耦合方式,輸入範圍0~5V,帶過電壓保護,閥值電平約為1.7V左右,適合直接測量2.5V~5V的CMOS電平及TTL電平。
求教:這樣做會不會太複雜了一點?還是按照普通示波器那樣,每一個輸入通道固定對應一條軌跡好?
關於DS203的水準掃描通道特性
水準掃描通道的時基量程分為“1S、500mS、200mS、100mS、50mS、20mS、10mS、5mS、2mS、1mS、500uS、200uS、100uS、50uS、20uS、10uS、5uS、2uS、1uS、500nS、200nS、100nS、50nS、20nS、10nS、20nS+、10nS+”等27檔。其中“20nS+、10nS+”為A、B通道合併交叉採樣檔。
掃描同步方式為“AUTO:自動、NORM:標準、SINGL:單次、SCAN:慢掃描、NONE:即時掃描”等5種方式。
求教:有沒有什麼好的提議?
關於DS203的觸發通道特性
觸發通道的信號來源可以在A、B、C、D四個輸入中任意選取,觸發電平閥值可調(類比頻道)。每一個觸發源(包括類比和數位)的觸發方式都可以選擇為“高電平、低電平、上升沿、下降沿、高電平脈寬大于⊿T、高電平脈寬小於⊿T、低電平脈寬大於⊿T、低電平脈寬小於⊿T、”中的一種。理論上最窄的窄脈衝毛刺寬度為體驗版<1.2uS、標準版<30nS。
求教:請告知用什麼方法或者在那裡可以檢驗該機的捕捉毛刺的能力?
關於DS203的任意信號發生器通道特性
在設計規劃中,該通道將有兩個信號源,一個路是數位信號源,它可以從10Hz~8MHz按“1-2-5”分檔輸出占空比為1~99%可調的矩形波信號。另一路是由DAC輸出的類比信號,類比輸出信號的頻率可以從10Hz~20KHz按“1-2-5”分檔輸出,其輸出波形種類有“正弦波”、“鋸齒波”、“三角波”、“即時顯示中任意截取的波形片段”、“用戶自訂波形檔”等波形。
求教:這樣的輸出特性一般夠用了嗎?有什麼好的提議?
關於DS203的測量通道特性
計畫在該機的螢幕上預留了11個測量參數顯示項,使用者可以任意選擇四個顯示軌跡中的“電壓峰峰值Vpp”、“電壓平均值Vdc”、“電壓有效值RMS”、“電壓最大值Max”、“電壓最小值Min”、“信號週期Cs”、“信號占空比Ds”、“信號頻率Fs”以及“電池電壓Vbt”、“螢幕刷新速率FPS”等測量參數顯示。
求教:常用的參數還有那些?讓我試試看能不能加上去。
關於DS203的U盤檔存取功能
考慮到SD卡在選購時因品質參差不齊所造成的問題較多,DS203上摒棄了SD卡,用EEPROM在主機板上自行構建了一個2MB的U盤,由於存取有關的資料檔案。在計畫中,該機可以保存“即時顯示波形的BMP影像檔”、“即時顯示波形的DAT資料檔案”、“即時顯示波形的CSV資料檔案”等測量資訊檔。同時該機還可以讀取“自動升級固件程式HEX檔”、“自動升級FPGA設定檔”、“即時顯示波形的DAT資料檔案”、“自訂輸出波形CSV檔”等。
求教:大家認為還應該增加什麼功能?
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