简介

4CH1GSa/S 开源示波器。前端很简洁BUF802+LMH6518ADC是HMCAD1511用Xilinx A7 FPGA进行控制数据通过PCIE总线传输到上位机处理。目前这个项目已经被挂到了Xilinx官网强。

设计日志https://hackaday.io/project/180090-thunderscope
开源地址https://github.com/EEVengers/ThunderScope
discord讨论组https://discord.gg/pds7k3WrpK

模拟前端

示波器模拟前端的核心是DC耦合的宽带放大器处理起来需要一些特殊技巧。作者尝试了多版AFE早期版本由分立器件组合而成主要参考了LMH6518手册中推荐的LNA和无源衰减模块参考方案以及AN-47中的闭环偏置方案。作者组合了两个方案。实测增益平坦度可达0.5dB通过将 FFE板和PGA板重画到一个PCB中缩小布局平坦度提升到0.25dB带宽260M还是比较理想的。电路分为无源衰减和有源阻抗变换两部分。无源衰减电路输入阻抗1M提供可选的40dB衰减继电器切换通过气体放电管和钳位二极管进行过压保护。整个前端电路只需要+5V-5V和+3.3V三个电源轨。

最新改进版中使用BUF802+LMH6518的方案BUF802是用于实现双路径阻抗变换的专用芯片。

采样与控制

使用HMCAD1511采样Artix-7控制数据通过PCIE总线上传到PC。采样时钟由ZL30250L提供均为手册典型电路。

电源

主电源输入来自PCIE总线的3V3。经过负载开关后先Boost到5V2然后经过LDO和电荷泵得到±5V3V3通过LDO获得2V5的LVDS供电并通过Buck+LDO得到1V8电源。通过磁珠进行电源隔离。

软件

整体架构

FPGA部分只负责控制ADC并将采样数据以8Gbps的速度搬运到PCIE。PC上运行的C语言编写的后端接收所有数据并完成数字触发等任务。整个数字处理部分都放在PC上通过软件实现实现了软件定义示波器。最后C后端渲染的波形发给electron编写的前端进行显示。