一台设备中的多种仪器特点
- 示波器、任意波形发生器、频谱分析仪、逻辑分析仪、数字码型发生器。
开源
- 软件、固件和硬件源都是免费提供的。全部在开源许可下。
跨平台
- 软件可在 Windows、Linux 和 Mac 上运行。
规格
- 2 个模拟示波器通道（10 位）
- 500 Msps 实时采样率（单通道）/250 Msps（双通道）
- 2.0 GSps 等效时间采样率 (ETS)
- 128 兆样本内存缓冲区（每个通道）
- 2 个模拟发生器（200 Msps，12 位）
- 12 个数字通道（逻辑分析仪/数字模式发生器）
- USB 3.0接口
PCB图1
PCB图2
设计概述
硬件围绕 Xilinx Artix-7 FPGA 构建，具有可用于缓冲样本的板载 RAM (512 MB DDR3 SDRAM)。所有硬件设置均通过软件 GUI 进行控制。USB 连接通过 Cypress 的 FX3 USB 3.1 Gen1 芯片提供。硬件采用 USB 供电，无需额外电源。您可以在下面找到有关各个硬件组件的更多信息。
示波器
两个模拟通道可用作示波器输入。两个示波器通道均受到高达 +/- 50 V 的过压保护。输入耦合选择可用（DC、AC、GND），并通过程序 GUI 进行控制。输入信号通过模拟前端进行缓冲，以进行阻抗、电平（增益）和偏移调整。每个模拟通道均通过 10 位模数转换器 (ADC) 以 250 Msps 的速率进行采样。两个 ADC 可以配置为以交错模式进行采样，从而提供 500 Msps的单通道采样速度 。数字样本由 FPGA 处理，FPGA 还包含触发逻辑。当满足触发条件时，样本将传输到板载 DDR3 SDRAM，该内存提供每通道 128 兆样本的缓冲区长度。硬件还支持等效时间采样 (ETS)。为此，在 FPGA LUT 延迟线内对模拟触发信号进行采样，以确定触发事件相对于 ADC 采样时钟的准确时间。这为重复信号提供了 2 GSps的采样速度。
任意波形发生器
有两个发生器输出，可产生高达4 Vpp的电压。两个 AWG 通道均具有短路和过压 (+/- 25 V) 保护。发生器通道具有50 欧姆输出阻抗，允许连接到各种设备。用户可以通过程序 GUI 选择波形形状、频率、电平和偏移，设置会立即反映在 FPGA 控制寄存器中。数字样本在 FPGA 内部以每通道 200 Msps 的速度生成，并传输到双数模转换器 (DAC)。简单的信号来自计数器。正弦波输出是借助 CORDIC 算法生成的，可提供任意频率输出。用户还可以提供自定义波形采样数据并将其上传到FPGA内部存储器（BRAM）。
数字 GPIO（逻辑分析仪/数字模式生成器）
12 位数字接口以250 Mhz采样，逻辑上分为两个 6 位通道组。每个通道组可以独立选择作为输入（逻辑分析仪）或输出（数字模式发生器）。数字接口电压可在 1.25 V 至 3.3 V 范围内调节，但输入也设计为接受 5 V。选定的接口电压也可在专用输出引脚上使用，并可用作电源。模式生成器的定制数字样本可以上传到 FPGA，并且内部时钟分频器可用于控制输出频率。还可以随时用逻辑“低”或“高”覆盖各个输出。
规格
示波器
- 通道数量：2
- 模拟带宽 (-3 dB)：100 Mhz
- 最大采样率：250 MSps 双通道 （500 MSps 单通道）/2,0 Gsps，采用等效时间采样 (ETS)
- 采样率，最小值：50 Sps
- 分辨率：10位
- 存储深度：每通道 128.000.000 个样本
- 电压范围（使用 1× 探头）：每格 10 mV、20 mV、50 mV、100 mV、200 mV、500 mV、1 V、2 V
- 输入偏移：可调
- 输入耦合：DC、AC、GND
- 输入阻抗：1兆欧|| 18皮法
- 最大限度。输入电压：20V
- 过压保护：+/- 50 V
- LED触发指示灯
任意波形发生器
- 通道数量：2
- 采样率：200Msps
- 分辨率：12位
- 输出阻抗：50Ω
- 输出放大器带宽：30 Mhz
- 波形形状：正弦波、余弦波、三角波、锯齿波、斜坡上升/下降、增量、直流、噪声、自定义
- 自定义波形存储器：每通道 32.768 个样本
- 最大化。电压：+/- 2.0 V
- 偏移和电平可调
- 输入保护：+/- 25 V
- 输出保护：短路
逻辑分析仪/数字模式发生器
- 通道数：12（逻辑分析仪/模式发生器：6输入/6输出；12输入；12输出）
- 采样率：最大。250 毫秒
- 接口电压：1.25 V - 3.3 V 可调，256 级
- LA 内存深度：每通道 128.000.000 个样本
- 输入阻抗（逻辑分析仪）：200 kΩ
- 输出阻抗（码型发生器）：526 Ω
- 过压保护：-5V至+15V
- 码型发生器内存：每通道 32.768 个样本
- 码型发生器内部时钟分频器：可调节 32 位 (250 Mhz - 0,058 Hz)
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