探讨自制简易示波器的可能性

harrison · 发表于 2004-11-12 16:44:57

我在应用单片机的过程中，经常会碰到这样的情况：有些时候用万用表测量是找不到问题所在的，一定要用示波器才能发现问题。而现实的情况是个人拥有示波器的很少，这样我就产生一个想法：能不能自己做一台示波器，当然功能上与厂家生产的示波器比较要简单的多。但基本的功能是要有的。可我至今也未找到有关这方面的资料。希望这方面的行家发表宝贵意见。

choicesun · 发表于 2004-11-12 16:59:59

网上有个叫虚拟仪器的软件，是通过声卡采集信号，软件模拟示波器的，很好用！

不过测量范围有限（1~20kHz），你可以找来参考一下！

Bigyu · 发表于 2004-11-12 17:05:32

呵呵

还是玩模型的时候收集的工具

点击此处下载示波器

syqiu · 发表于 2004-11-12 17:07:01

二手示波器很便宜，而自己做的话，起码AVR做出来的没什么意义（最多弄个500KHz到头了）

armok · 发表于 2004-11-12 17:09:10

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

choicesun · 发表于 2004-11-12 17:18:07

我说的就是Bigyu上传的东东！

andy · 发表于 2004-11-12 17:25:58

DIY 制作电脑示波器

介绍1款用高速单片机制作电脑示波器，有上下位机的原程序。

http://www.efplus.com/techref/scenix/sxoscope/index.htm

qwernet · 发表于 2004-11-12 18:27:26

我就正在打算自己做一个示波器。

已经从TI申请到了40MHz的ADC。

电路图基本画好了，打算用is61c256做SRAM（够快），SRAM的数据口直接与ADC的数据输出连接，地址由4片74F161计数器并成一个16位计数器来提供，直接对采样时钟计数。写电平也是由采样时钟提供。SRAM存满后，用单片机控制将里面的数据传到电脑。然后又开始采样……因为SRAM太小，PC端的传输速度也不快，因此只能做成“伪实时”，但要记录一小段波形是可以的。

与电脑的连接暂时想用EPP并口模式，但可能以后会改成USB。

关键是PC端的程序稍有难度。

xiaoke · 发表于 2004-11-12 19:44:09

好啊。请及时说说进展

bailei · 发表于 2004-11-12 20:02:18

这个看起来,现在很多成熟经验了咯

qwernet · 发表于 2004-11-12 20:09:23

进展十分缓慢。因为要准备考研了，与考研无关的东西要暂时放下了……

不过有兴趣做的话，可以参考一些ADC与存储器接口电路的文章（我记得21ic上面就有一篇）。

xiaoke · 发表于 2004-11-12 20:09:38

网上是否有许多例子？那位看到了说说，给个链接？

choicesun · 发表于 2004-11-13 11:43:40

好项目！qwernet，发起个活动吧！

大家一起来搞稿！

armok · 发表于 2004-11-13 12:22:38

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

Melin · 发表于 2004-11-13 12:33:28

好项目!支持ing

Melin · 发表于 2004-11-13 13:57:44

请教:

1.示波器有那几个重要参数?

2.示波器中的多少兆是不是说它所可以测出的脉冲最高频率呀?

3.在单片机开发中所必须的最底指标是什么样的示波器!

qwernet · 发表于 2004-11-13 15:14:12

现在都在忙复习，没时间搞这个。

不过如果要发起活动的话，我一定支持！

暑假的时候我已经申请到一些芯片，包括ADC（ADS821，10bits/40MHz）、运放（我对模电一窍不通，不知道怎样选择高速运放，所以申请了一堆回来，包括OPA300、OPA637还有一个LM什么的，其中OPA637超贵，要10多美元一片，不知道有什么优点）。还想申请数字电位器，不知道大家有什么好介绍。

等到寒假开始动工的时候，还会有很多问题要请教大家！

mkpoon · 发表于 2004-11-13 20:05:34

這裡也有一個:

http://www.bitscope.com

qwernet · 发表于 2004-11-13 22:36:21

这个是我设计的简易数字示波器的采集和储存部分的电路。

这是我暑假自学数字电路以来所设计的第三个电路（前两个都是avr试验板，第一个已经用感光板成功做出来了，第二个打算找人制板），由于我资历很浅，图中难免有一些错漏之处，请大家批评指正！

图中ADCEn是采样使能信号，要采样时置低电平。ADCIN是已经经过运放的放大和偏移的待测信号（根据ADS821的Datasheet，Single-Ended方式下的输入范围是0.25-4.25V）。ADS821是10bits的ADC，这里只取高8位。CLK是采样时钟，也是SRAM写入信号，高电平时采样，低电平时采样完毕，数据输出同时SRAM的写入允许。A0-A14是通过计数器获得的SRAM地址（见下面的帖）。

HJJourAVR · 发表于 2004-11-13 22:44:38

如果要开项目的话，恐怕要加入CPLD(或FPGA)才行了。

ADC--------SRAM----------MCU------UART-----PC

| | |

--------- CPLD------------

CPLD的优点:

1.不用说也知道是可编程特性，内部可搭建各种数字电路。

2. 速度高,MCU通过CPLD高速控制ADC采样和存进SRAM里面,然后由MCU把数据通过串口低速传给电脑。

3. 管脚配置灵活，只要把ADC,SRAM,MCU可能用上的管脚都跟CPLD连上，任你怎样的想法都可以轻易实现而不用改动硬件线路。

qwernet · 发表于 2004-11-13 22:46:02

这个是SRAM地址信号产生的部分。

4个74F161连成一个16位的计数器，对采样时钟进行计数，用来提供SRAM的地址，正好是每采样一次，地址加一。当A0-A14加满后，A15为1，这时单片机（在另外的部分）会把采样使能信号置高暂停采样，计数器清零，并暂停采样时钟，并把之前采集到的32K数据传送到PC端。由于74F161没有高阻态，所以我就加了两片74F244。
-----此内容被qwernet于2004-11-13,22:55:21编辑过

qwernet · 发表于 2004-11-13 22:52:40

CPLD我不会。我的思路就是直接把ADC与SRAM通过计数器接起来了。

传输部分用串口太慢了，我原本打算用并口EPP模式（速度800K-1.5M字节），后来看了两本USB的书，觉得有信心掌握到USB，所以可能会改用USB1.1。USB1.1不比并口快，但赶得上潮流。

qwernet · 发表于 2004-11-13 23:03:15

采样时钟部分不知道可不可以这样：

用一个有源晶振加一个与门，当在采样过程中时，ADCEn为低，CLK输出时钟信号提供给ADS821和SRAM的写入允许端。采样完毕后，ADCEn置高，CLK保持为高，使SRAM的写入非允许。

ADS821中对采样时钟有如下要求：频率0.01M-40M，占空比50%，高、低电平分别至少保持12ns，上升下降时间越短越好，最好2ns以内。
-----此内容被qwernet于2004-11-13,23:07:00编辑过

syqiu · 发表于 2004-11-13 23:12:12

个人建议，接电脑的部分先放一放，其实用这个思路的话，完全没必要把数据输到电脑然后再处理（因为已经不是实时了），MCU直接分析数据，找到波形模式然后输出到液晶上就是了

qwernet · 发表于 2004-11-13 23:22:34

本来设计这个电路的时候就已经考虑到不可能做到实时了。因为每秒钟几十MB的数据，不可能用SRAM能储存得下，也没有哪个单片机或者电脑能处理得来的。现在想要的功能就是：能记录一小段波形（32K字节），“伪实时”方式显示波形，即采集一段，传输一段，每秒钟采集几十段32K字节的数据。然后在电脑上以每秒几十帧的速度显示出来，使得看起来好像是实时。

syqiu · 发表于 2004-11-13 23:31:27

没那个必要

已经不是实时了，用所谓的每秒几十帧输出劳心劳力还不见得讨好，因为一来，示波器这种东西，它便是越小越好越灵巧越好——模拟示波器多数都可以拎起来走来走去，但电脑呢？

二来，示波器和声音采集软件是绝对不同的，示波器最最重要的功能是什么？波形锁定！就算你放出来的波形每秒几十帧，但提交上来的数据根本就是断断续续有一搭无一搭，打算怎么个锁定法？但如果就只针对一批数据进行分析找出波形并显示的话，那用MCU亲自处理和用电脑处理有何本质区别？用MCU还能直接显示在液晶上，小巧方便……

另外想说一点的是，如果数字示波器要追踪一个信号，那它的ADC采样率至少要比信号中最高频率的有效波形分量还要高二倍才行，换句话说，40M的ADC满功率运转也只能追踪20M的标准正（余）弦波，或者2M左右的方波

qwernet · 发表于 2004-11-13 23:45:25

如果接液晶的话，不知道哪里去找那么大一块液晶啊，一定很贵的。

跟踪锁定是不难的，只要有几个波就足够。上面提供的那个虚拟仪器，也是“伪实时”的，但也跟踪得很好。

香农定律我是知道的，但没办法，能申请得到的ADC大概也只有40MHz。而更高速的采样还要考虑高速电路的种种问题。

syqiu · 发表于 2004-11-13 23:52:11

大液晶？一个波形能有多大？256*128的液晶现在也并不贵的，采样精度才8bit，好像128行也不算损失精度了

既然跟踪锁定不难，就更没必要发到电脑去多此一举——除非这东西根本就是做来玩而不是做来用的

其实做示波器，真正麻烦的并不在于信号从ADC到显示器这段（这部分只要有资金有时间总能搞定的），而是如何保证信号从探针开始到ADC这段不走样，并且不会因为种种看来细微的原因烧了片子

HJJourAVR · 发表于 2004-11-14 00:02:02

调试电路时，很多时候你想捕捉一个突发脉冲，特别是锁存脉冲、清零脉冲等占空比很低的，这就要用到数字示波器的single triger 单次触发功能。

我认为这个功能对于单片机Debug很有用而且很重要，比实时显示更重要。不过还是要CPLD来实现。

qwernet · 发表于 2004-11-14 00:08:29

我是学生阶层，零钱不多，不一定有资金买那么大的液晶。其实我现在用的74xxx系列芯片有很多都是向TI申请的，一来可以省钱，二来不用大老远跑去买，说出来实在是惭愧……

数字示波器难点的确在于保证信号不变形，降低噪音，提高采样精度，这就是我需要向大家请教的。我申请到了OPA637、OPA300和LMH6702三种高速低噪运放，不知道该用哪种？有什么问题要注意的？

syqiu · 发表于 2004-11-14 00:17:01

不过既然是以数字电路为主要测量对象，那么其实波形本身的精确形状并不重要，能把波形之间的时序关系理清可能更有价值，因此实际做的话，大约至少双路输入比液晶的面积来的有意义很多

另外单次触发也很有价值的，不过说实在的，这套弄下来，CPLD部分的设计要比MCU的代码来的重要很多……

nw75320 · 发表于 2004-11-14 00:18:09

呵呵，我好幸福啊！我有安捷伦的数字存储示波器和日立的模拟示波器以及安捷伦的彩色液晶逻辑分析仪、安捷伦的信号源和频谱分析仪可以用！个人觉得，自己做测试仪表必要性不大，测试仪表是基准，个人做的很难做到测试结果的准确无误。当然，如果是自己做做玩玩，那另当别论。

syqiu · 发表于 2004-11-14 00:25:06

楼上的Jedi……

好吧，谁也没指望做出来真的是拿来用的，但是这东西做下来，必然要在中高频模拟电路设计、CPLD设计、MCU对大量数据的快速分析、液晶图形高速刷新这几个方面有一定程度的掌握才行，相对来说，收获会很大——当然，难度也相对很大，所以，真要开这么个项目的话，悲观的估计中途流产或变调的概率也不会太小……

qwernet · 发表于 2004-11-14 17:36:44

既然是自制“简易”示波器，那么最基本的要求也足够了。其实我的主要目的就是以最低的成本（申请的免费芯片）来做一个实用的东西。如果还要加上CPLD、液晶之类的，那么投入的资金也足够买一台二手的了。

我个人还是比较倾向于把数据传输到PC端来处理，电路部分只负责采样，因为我对PC的熟悉程度远高于单片机（单片机是暑假才学的，CPLD更是一窍不通）。

如果以后再有更高要求的，可以试试用更高速的ADC，采用USB2.0实时传输模式传输到PC端，利用PC的高速和大内存来做到真正的实时分析。不过我不知道有哪些USB2.0 Slave控制的芯片。

gxlujd · 发表于 2004-11-14 18:34:42

都搞到USB2.0的地步了！？不如搞个ISA接口的卡，插在主板上来得简单方便，NI有很多DAQ都是这样做的。

neolu · 发表于 2005-5-23 11:00:52

USB2.0 还是有必要的，另成本也很便宜 Freescale的带usb2.0的片子才3-40元。

ISA大家都没了吧（我倒是还有好几台用于测试）

busy · 发表于 2005-5-23 13:31:58

如果要用到CPLD的话，兄弟我可以出马！！！不过有1年多没有操刀了...哈哈.....

-----此内容被busy于2005-05-23,19:00:46编辑过

fansukai · 发表于 2005-6-1 10:36:13

小弟是新手，也想做一个数字示波器，已有0806芯片做控制器，有8253芯片产生采样脉冲，还有模/数转换器ADC0809。想做成一个可以在PC机上显示器输出波形的示波器，不知道怎样在显示器上实现波形的输出。请各位兄弟多指点！

neutronlmk · 发表于 2005-6-1 11:10:49

使用labview+自制数据采集卡就可以用电脑虚拟成示波器！

至于精度就看你采集卡了，21IC上有虚拟示波器的文章介绍采集卡的制作。

我同学的毕业设计就做这个，不过数据采集卡是老师买回来的，几K哪！，如果可以做一个精度低一点的采集卡，再用labview编程就OK。

neutronlmk · 发表于 2005-6-1 11:25:14

21IC上虚拟示波器的电路图，不是很复杂哦！！USB还用ch371呢。

原文地址：

http://www.21ic.com/news/n1607c70.aspx

至于我看PC端软件的界面，我看也是用labview做的，这个盗版好像没看到过，待我另到一些论坛找找~~~

avrboy · 发表于 2005-6-1 11:37:59

如果不能實時反應波形,或許不能示波器,叫數據採集器還差不多!!

szyhdz001 · 发表于 2005-9-22 14:21:16

呵呵，我是深圳云华电子有限公司的，是ISSI的厂家一级代理，各位如有用到IS61C256的可以找我呀。。联系方式：13632539984 凌生

zhonghua_li · 发表于 2005-9-23 12:08:19

一个FPGA就搞定了，也贵不了多少钱，就是前面的放大和保护电路，要考虑多点。

如果纯数字的话，要上高速，欠火。做到100M就不错了。当个20-30的示波器还行。

JAMESKING · 发表于 2005-10-26 01:32:02

数字示波器如果采用realtime方式，一般A/D采样频率为10倍-5倍信号频率比较合适，如果采用采样方式，则信号频率可以为A/D采样频率，但可能会丢失一些信号信息。

liangmy-wbl · 发表于 2005-11-19 16:02:21

我是做软件评估的，我自已也做了一个“虚拟仪器”，我叫它做‘串口录波仪’它可以记录继电器之类的慢速开关量的波形，记录时间最长19分钟（有侍改进！）

界面虽然不是很好看，但对于我来说，很实用！

下位机用51，上位机用VB

JAMESKING · 发表于 2005-11-20 01:14:27

to小俊：

以你现在的水平，不要考研了，考研是洗_脑子，让你变成傻瓜，还不如好好干点实实在在的事情，那样成功起来更快，考研是错误，考上了读出来你会发现错得更远，因为成天给老板干白活，比没考上还郁闷呢！！

中国的八股考试，是在特定的时间、特定的地点、特定的场合下要你完成一项思想改造的重大任务，而且还有一个条件，考验你的记忆能力，当这几个条件都满足了，你也就失去了绝大部分创造的激_情，而且学校的学术思维（特别是所谓“权威”的思维），将抹杀你的思维闪光点，而且，你跟了一个号称牛人的导师的时候，你会发现除了做人，你学不到任何有价值的东西，因为牛人都带了20-30个弟子，那会怎么样呢？结论是一个都不管，因为太多了，管不过来。

一家之言，望海涵！
-----此内容被JAMESKING于2005-11-20,01:17:02编辑过

GandF · 发表于 2005-11-20 11:24:30

电脑的视频卡有三路AD,速度都可以达到38MHz.是否能够象声卡那样做模拟示波器?

yds555 · 发表于 2006-2-19 09:14:25

要达到100M的宽度，须加前级宽带放大器，因速度快中间要交延时线。

100M测试20-30M的频率的情况下有保障。

wang_xm · 发表于 2006-2-19 21:35:54

建议读读示波器的说明书。重点看看触发方式触发电平等 www.tek.com

zj3098 · 发表于 2006-4-6 12:54:39

看看这一款如何

便宜啊。。。

该示波器的主要特点：

体积小、重量轻、便于携带，双通道、数字型,

双通道，每通道数字带宽20MHZ；

每通道具备16K的深度存储器。赋予更大的数据吞吐能力；

垂直灵敏度50mV ～ 5V/div;时基范围50ns ～ 1s/div；

内嵌RS232通讯模块，8M Flash存储模块；

10组波形、10组设置存储和再现；

内嵌FFT频谱分析功能；

中文菜单显示。

性能指标：

外型尺寸       (高×宽×厚)162×86×39 （mm）

带宽          20MHZ

CH1和CH2       50mV/div－5V/div 1-2-5 步转换器

连续灵敏度变化大于指示灵敏度值的2.5倍

精  度          ±10％ ( +10℃－＋35℃)

输入阻抗       1MΩ±5％

最大输入电压    80V(DC/AC峰值)

最大耐压值    250V (DC/AC)

输入耦合系统    AC-GND-DC

扫描时间       50ns-1s/DIV ±3％ 1-2-5进步量程

电源          DC 6.5V ±10％ (芯正、壳负)

功耗          4 W

工作电流       ≤600mA

彩色方式       TFT

图形点阵       160×RGB×160

使用温度       0℃～55℃

保存温度       -10℃～65℃

重量          350g （含探头）　

地址：上海市漕溪北路250弄银海大楼A-312

公司：上海市哲力工业自动化科技公司

邮编：200235

电话：021 64848308

邮箱：zj3098@hotmail.com

flfihc · 发表于 2006-4-6 13:41:37

是什么型号？去电子城找个看看。

zj3098 · 发表于 2006-4-6 13:49:47

这是我们才高出来的还没有上市。你等一等了

kinsey · 发表于 2006-4-6 13:56:00

准备卖多少米呀？

zj3098 · 发表于 2006-4-6 14:46:16

2000元如何

kinsey · 发表于 2006-4-6 14:57:07

不是很清楚是否合适。

模拟的听说很便宜，但是没有注意是多少钱。

JAMESKING · 发表于 2006-4-6 18:00:47

成都城隍庙电子市场有卖的，2500元/开6%发票，25MHz数字示波器，www.taitan.net.cn,T-8020手持式数字存储双通道彩色液晶示波器，请到网上看看。

dijkstra · 发表于 2006-4-6 23:58:26

做一个不难，可是高频信号不失真难，探笔和传输线路和负载的匹配都是问题，分析逻辑差不多，分析波形的话，如果没有射频经验，恐怕做不好。

zy1227 · 发表于 2006-4-26 13:17:18

这款40M示波器如何？

性能指标　

通道数双通道时基范围 250ns/div - 5ms/div

输入电压 -20V - +20V （程控衰减）触发源 CH 1

垂直灵敏度 100mV/div - 500mV/div 水平精度 ±0.01%

上升时间 <10 ns 水平分辨率 25ns

输入阻抗 1 MΩ,13 pF 频谱分析 2048点

输入通道耦合 DC、AC、GND 垂直分辨率 8 位

SKYdai · 发表于 2006-4-26 22:45:35

http://alternatezone.com/electronics/dsoamk3.htm

这个网站用一个20MHz的并口示波器！里面有软件和SCH图和PCB图，但有好多的元件不能买到！看看大家有什么办法来制作！！！

SKYdai · 发表于 2006-4-26 22:47:39

看些图片！并口示波器的外观！！希望大家看看！！

jj3055 · 发表于 2006-11-5 19:13:30

读大学时穷买不起示波器，当时找了个电子管简易示波器的资料，花掉宝贵的零花钱和时间后做了个零敏度低，扫描线性很差的示波器！现在想想如果不是为了练习制作能力或兴趣的话自己动手做个示波器真的没大必要。毕竟时间是最宝贵的！现在二手的示波器很便宜，花上几百块钱买个20M左右的双踪已经能够对付绝大部分的单片机实验了！我的一个7M长余辉用了五年了也不觉得它差劲，只是最近要做一个鸟东西才不得不考虑买个双踪双扫的。

neolu · 发表于 2006-11-5 22:31:28

bitscope 作为蓝本把资料比较全

diannaoza · 发表于 2006-11-5 23:41:34

我就正在打算自己做一个示波器。

已经从TI申请到了40MHz的ADC。

电路图基本画好了，打算用is61c256做SRAM（够快），SRAM的数据口直接与ADC的数据输出连接，地址由4片74F161计数器并成一个16位计数器来提供，直接对采样时钟计数。写电平也是由采样时钟提供。SRAM存满后，用单片机控制将里面的数据传到电脑。然后又开始采样……因为SRAM太小，PC端的传输速度也不快，因此只能做成“伪实时”，但要记录一小段波形是可以的。

与电脑的连接暂时想用EPP并口模式，但可能以后会改成USB。

关键是PC端的程序稍有难度

???花了两年时间...还真执着呀

why1220 · 发表于 2006-11-6 10:58:51

请问,如果要做20MHz示波器需要多高采集频率的ADC,我想要描绘一个20MHz频率的波,是不是要对其进行至少5次(或者更高)采样,那么ADC是否要高于20MHz*5或更高(注:单片ADC的情况下)?

qwernet · 发表于 2006-11-6 15:50:12

to diannaoza:

我是两年前有这个想法，但是没有时间做，搁置了。

现在在做的已经是重新设计的，和这个完全不同，逻辑电路都换成了CPLD，ADC达到了66MSPS，使用了交替采样技术以达到133MSPS，还加上了USB接口。

Wilson_Mok · 发表于 2007-4-12 20:44:08

TO:qwernet 小俊

我在东莞，我可以和你一起搞模电部分及PCB打样，请你于我联系。

mc_wilson@21cn.com

dodgecat · 发表于 2007-4-12 23:14:24

我也做一个

要做到100Msps

液晶显示

带宽25MHZ

5mv/div-5V/div

预算1200元以下

zhouzhongyang · 发表于 2007-8-7 17:27:29

电脑示波器：USB接口；频率从 0Hz --- 硬件能达到的频率(小于100GHz)；超大界面；绿色软件，免安装可直接运行；有充分资料供网友自制电脑示波器；触发电平、方向可调；最多可开8个通路；

软件完全免费

如果不能下载，请QQ：470376403

点击此处下载armok01165417.rar

zhouzhongyang · 发表于 2007-8-7 17:51:26

FOCUS数字示波器.exe 为执行文件

Focus.mid 为音乐文件，可以更换，但文件要名改为Focus.mid，如果不要背景音乐，可删除Focus.mid文件

Drives 是硬件的驱动，注意：安装时有两次驱动安装

100K-FOCUS数字示波器.pdf 是一个最简易示波器，采样率为100k, 供实验用的

Oscillograph149 是简易示波器中Msp430f14X的C源程序，包括工程文件

Focus数字示波器底层接口协议.xls 是软件与硬件的数据交换基础协定，供有能力者开发出高频示波器所用，

理论上可以做到100000M(100G)的采样率,当然目前硬件没那么快

FOCUS数字示波器资料一些资料，仅供参考

zldiy · 发表于 2008-5-30 15:10:31

不知道现在还有人在搞这个吗？我想做个USB的示波器，希望可以在这里得到帮助。谢谢

numLiu · 发表于 2010-8-28 20:58:21

今天看来，LZ有先见之明

killking998 · 发表于 2010-8-30 15:24:46

我就正在打算自己做一个示波器。所以相找点资料DIY一个要求不是很高，能在开发单片机用就行了。

blackzw · 发表于 2011-11-8 14:05:34

牛人呀，我这边本来也想买一个示波器，但是确实没有钱，所以很想自己做一个，既能练习，又实用

探讨自制简易示波器的可能性

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