雙通道模擬示波器系統(tǒng)的高速采集電路 － 產(chǎn)品

高速的信號(hào)采集在很多領(lǐng)域都是非常重要的部分，比如測(cè)試測(cè)量?jī)x器、軟件無(wú)線電、工業(yè)控制、醫(yī)療成像等等。典型的信號(hào)采集系統(tǒng)是通過模擬調(diào)理電路（包括低噪聲放大、模擬濾波器、可控增益放大器）、A/D變換器以及可編程邏輯（FPGA或CPLD）完成對(duì)模擬信號(hào)的量化并將數(shù)字化后的信號(hào)緩存在高速的RAM中供后級(jí)的電路進(jìn)行讀取、處理。

模擬電路是讓所有電子工程師頭疼的部分，不僅需要從信號(hào)鏈路的設(shè)計(jì)上要滿足被采集信號(hào)的電平、動(dòng)態(tài)范圍以及帶寬要求，還要在器件的選擇上做到功能、性能和價(jià)格的平衡，實(shí)際的電路設(shè)計(jì)更具有挑戰(zhàn)性，器件的布局布線、電源的設(shè)計(jì)等都會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能帶來極大的影響。

我們的這個(gè)電路是個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模擬部分，基于ADI公司的雙通道高速（250Msps）A/D變換芯片AD9286（AD 9286數(shù)據(jù)手冊(cè)），搭配一塊FPGA板卡就可以輕松地構(gòu)成一個(gè)雙通道模擬示波器系統(tǒng)。主要的技術(shù)指標(biāo)：

• 50 MHz 模擬帶寬
• 采用AD9286支持雙通道 － 每個(gè)通道250Msps的同步采樣
• 具備三個(gè)增益級(jí)設(shè)定的可編程增益放大器
• 輸入信號(hào)可調(diào)高達(dá)±60V (10x探頭設(shè)定, 最低增益)
• 分辨率低至12 mv/LSB (1x 探頭設(shè)置,最高增益)
• 2.5 MHz 和 5 MHz 方波輸出

模擬信號(hào)鏈路的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中用到的關(guān)鍵元器件：

• ADI的雙通道250Msps高速AD變換器：AD 9286BCPZ:
• ADI的1V輸出電壓的雙電壓參考源：ADR510ARTZ:
• ADI的1.9GHz寬帶差分模擬放大器：ADA4937
• ADI的四通道單刀單擲開關(guān)：ADG611YRUZ
• ADI的410MHz帶寬模擬放大器：ADA4817
• ADI的1.5V固定電壓LDO穩(wěn)壓器：ADP3338AKCZ
• ADI的開關(guān)電容變換器：ADM8660ARZ
• ADI的固定電壓輸出LDO穩(wěn)壓器：ADP7102ARDZ
• ADI的可邏輯控制的電源開關(guān)：ADP195ACPZ
• SiTime的可編程時(shí)鐘發(fā)生器：SIT8033AC
• Fairchild的特殊接口電路：FXMA108BQX
• Fairchild的N溝小信號(hào)MOSFET晶體管：FDN327N

可以看出來，ADI公司有多強(qiáng)大，有幾乎全線的產(chǎn)品滿足模擬鏈路的要求。

采用Python編寫的示波器控制界面

我們提供了本設(shè)計(jì)的原理圖（PDF格式）、BOM清單（XLS格式）以及詳細(xì)的使用說明手冊(cè)，本數(shù)據(jù)采集卡售價(jià)為$45，非常低的價(jià)格，方便工程師用戶快速搭建自己的高速信號(hào)采集系統(tǒng)。

注：本人已經(jīng)買到一塊BeScope的板卡（板卡才$45，比板上的一顆AD9286單芯片價(jià)格還便宜）以及基于Altera MAX10的FPGA主板（$30），配合在一起構(gòu)成一個(gè)完整的雙通道示波器，正在調(diào)試，有興趣的朋友一起交流。