自制50M采样率的USB接口示波器
发布时间:2013/11/14 21:11:52 访问次数:2730
笔者于2007年使用PIC18F2550单片机制作了一台采样率330k左右的USB接口示波器(发表在本刊2007年第10期),由于那台示波器仅使用了单片机内置的模数转换器,BQ24014DRCR尽管笔者已经对其进行了超频,但对于正弦波的测量一般限于30hd-lz以内,所以应用仅限于音响等频领域和汽车维修等机电领域,对于电子爱好者常见的模拟电路、数字电路和单片机等领域的相关测量就显得捉襟见肘了。
参考了本刊魏坤、张杉杰。,吴汉清三位老师的作品,笔者对之前的USB接口示波器进行了改进,使用外接模数转换器和双端口RAM,将采样率提高到了50M,可以对5MHz以下的信号进行较好的测量。图1所示分别为使用本机测量1.26MHz方波和5MHz信号的结果。
对比三位老师的作品,USB示波器由于使用了PC机作控制和显示操作,不仅省略了显示器件和按钮、按键,同时由于使用了USB接口,还简化了电源电路,使本机体积更小、重量更轻,显示、操作更加直观、方便,显示内容更多,屏幕分辨率更高,成本更低。此外,由于实现了软件主体部分PC机化,更便于二次开发和功能扩充。
本机的电路原理图见图2,从图中可以看出,电路主要由输入信号调理、输入阻抗变挨、信号放大、电平转移、模数转换、高速缓存、单片机核心、分频器、电源变换和USB接口等10部分构成。
对比魏坤、张杉杰、吴汉清三位老师的作品,为便于电子爱好者仿制并降低成本,我对模拟部分进行了改造,减少了特殊器件的使用,降低了成本,实现了免零点调整直流通道。以RL1—RL5为核心及周边的阻容网络构成输入信号调理级,完成输入信号的AC-DC转换与输入信号的垂直灵敏度:4V/div、2\Udiv.lV/div、0.5V/div. O.1\Udiv、0.05V/div,共6挡水平扫描速度:1—4096us/div,共8挡触发方式:内触发(上升沿、下降沿)操作系统:Windows 2000以上衰减,其中RL1与C22共同完成DC/AC切换功能,C23、C27、C28、C31与R10、R13、R15、R19构成的阻容网络与RL2-RL5构成输入挡位切换,完成输入信号衰臧功能。本机的继电器均采用sv/sooQ的干簧继电器,因此只需10mA电流即可驱动,由于单片机每个脚的驱动能力20mA.因此干簧继电器可以直接使用单片机的I/O口驱动。不过由于千簧继电器内置了保护二极管,所以需要注意干簧继电器的两个驱动脚是有方向的。
笔者于2007年使用PIC18F2550单片机制作了一台采样率330k左右的USB接口示波器(发表在本刊2007年第10期),由于那台示波器仅使用了单片机内置的模数转换器,BQ24014DRCR尽管笔者已经对其进行了超频,但对于正弦波的测量一般限于30hd-lz以内,所以应用仅限于音响等频领域和汽车维修等机电领域,对于电子爱好者常见的模拟电路、数字电路和单片机等领域的相关测量就显得捉襟见肘了。
参考了本刊魏坤、张杉杰。,吴汉清三位老师的作品,笔者对之前的USB接口示波器进行了改进,使用外接模数转换器和双端口RAM,将采样率提高到了50M,可以对5MHz以下的信号进行较好的测量。图1所示分别为使用本机测量1.26MHz方波和5MHz信号的结果。
对比三位老师的作品,USB示波器由于使用了PC机作控制和显示操作,不仅省略了显示器件和按钮、按键,同时由于使用了USB接口,还简化了电源电路,使本机体积更小、重量更轻,显示、操作更加直观、方便,显示内容更多,屏幕分辨率更高,成本更低。此外,由于实现了软件主体部分PC机化,更便于二次开发和功能扩充。
本机的电路原理图见图2,从图中可以看出,电路主要由输入信号调理、输入阻抗变挨、信号放大、电平转移、模数转换、高速缓存、单片机核心、分频器、电源变换和USB接口等10部分构成。
对比魏坤、张杉杰、吴汉清三位老师的作品,为便于电子爱好者仿制并降低成本,我对模拟部分进行了改造,减少了特殊器件的使用,降低了成本,实现了免零点调整直流通道。以RL1—RL5为核心及周边的阻容网络构成输入信号调理级,完成输入信号的AC-DC转换与输入信号的垂直灵敏度:4V/div、2\Udiv.lV/div、0.5V/div. O.1\Udiv、0.05V/div,共6挡水平扫描速度:1—4096us/div,共8挡触发方式:内触发(上升沿、下降沿)操作系统:Windows 2000以上衰减,其中RL1与C22共同完成DC/AC切换功能,C23、C27、C28、C31与R10、R13、R15、R19构成的阻容网络与RL2-RL5构成输入挡位切换,完成输入信号衰臧功能。本机的继电器均采用sv/sooQ的干簧继电器,因此只需10mA电流即可驱动,由于单片机每个脚的驱动能力20mA.因此干簧继电器可以直接使用单片机的I/O口驱动。不过由于千簧继电器内置了保护二极管,所以需要注意干簧继电器的两个驱动脚是有方向的。
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