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【参赛】3SJ1J示波管时钟

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发表于 2022-11-21 16:16:55

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本帖最后由两角五分于 2022-11-21 16:57 编辑

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2022-11-21 13:44 上传

(之前不小心把没编辑完的草稿发出来了，现在重新发一次)

本时钟采用3SJ1J型示波管作为屏幕显示，CH32V307国产微控制器作为主控芯片，DS3231作为时钟基准源。具有时钟调电保持功能，可以通过按键修改时间。

设计思路：

说明书2.jpg (363.73 KB, 下载次数: 10)

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2022-11-21 13:44 上传

3SJ1J说明书

通过3SJ1J示波管的说明书可知，3SJ1J型示波管正常工作时需要在第一第三阳极接入650V直流电，在第二阳极接入30~150V直流电进行电子束聚焦，调制级需要接入-17V~-50V直流电压进行示波管屏幕的辉度调节，如果采用单独电源对示波管进行供电工作量是非常巨大的。由于示波管内阻极高，各个电极上的电流极小，可以采用各电极共用同一个高压电源，通过电阻分压的方式分配各个电极不同的电压。整套时钟系统输入电压我选择了较为常见的12V直流电源，因此需要将12V直流电压升压至800V左右的直流电压，再经过电阻分压供给各个电极。

示波管的偏转电路需要由微控制器驱动DAC芯片再经过放大加至两对偏转板上，通过电场力控制从阴极射出的电子束进行偏转完成想要显示的图像。根据说明书偏转因素与示波管的直径，放大电路的供电电压初步设定为150V直流，该路电压不能使用公共高压通过电阻分压进行供电，应当采用单独的升压电路。

由于示波管的灯丝采用6.3V交流或直流供电，因此需要通过DCDC电路将12V直流输入电压降为6.3V交与灯丝供电。

具体实现：

高压驱动3_1.png (60.27 KB, 下载次数: 7)

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2022-11-21 13:44 上传

（注：原理图仅供参考，在实际电路中对部分元件型号参数等进行了修改原理图可能并没有及时更新，例如MOS管型号分压电阻阻值等。）

高压生成电路中电压变换过程为 12V直流->6V高频交流->140V高频交流->840V直流。电路上电后通过STC8G1K08A小型微控制器的PWM产生40KHz方波信号，该信号送至EG3013MOS管驱动芯片使EG3013驱动Q1Q2两个大功率mos管产生一个12V40KHz直流方波。直流方波经过10μF电容C5隔离直流分量将6V40KHz交流方波给与高频变压器，经过6比140高频变压器逆变为140V40KHz交流电压。变压器二次侧经过6倍倍压整流将140V交流电压转换成840V直流电压。

变压器二次侧2.jpg (59.56 KB, 下载次数: 6)

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2022-11-21 13:44 上传

(高频变压器二次侧波形)

通过示波器测得变压器二次侧电压由于振铃现象平均电压比140V较高（峰值甚至到达340V左右）因此倍压整流后电压较之于840V要高许多，而实际输出的电压也会根据负载的大小而发生变化，计算较为困难，因此我在倍压整流电路后的电阻分压电路中增加了RP3、RP4、RP5、RP6四个电位器，调节四个电位器的阻值使得示波管能够得到合适的电压。电位器RP1对应示波管调制极电压，调节它就可以调节示波管的屏幕亮度，电位器RP2对应示波管的第二阳极，作为电子透镜调节RP2就能对电子束进行聚焦使光斑变得更细。在实际使用时我发现经过倍压整流的电压有较大的波动导致成像抖动，因此又在各个电极间并接了几个倍压整流剩下的电容解决了抖动的问题

对于电子管的灯丝供电，我选择了德州仪器公司的TPS54360芯片搭建BUCK降压电路，在德州仪器公司的芯片手册中有该芯片的参考电路，在使用时仅需稍微修改部分元件的参数即可使用。

底层3.jpg (386.66 KB, 下载次数: 4)

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2022-11-21 13:44 上传

(安装高压和灯丝驱动板)

以上就是高压生成电路和灯丝驱动电路的具体实现。接下来是偏转板的控制电路

偏转板原理图.png (93.24 KB, 下载次数: 6)

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2022-11-21 13:44 上传

（注：原理图仅供参考，在实际电路中对部分元件型号参数等进行了修改原理图可能并没有及时更新，例如MOS管型号分压电阻阻值等。）

偏转板控制电路相较于高压和灯丝驱动电路较为复杂。示波管两对偏转电极的偏转电压要与第一第三阳极电压接近，最好是在偏转电压为0时，各个偏转板与第一第三阳极等电位。在开始设计时，因为说明书和资料上没有相关介绍，我本以为只要在偏转板上相加相应电压就可以，为了安全没有将高压部分与偏转电路相连接，结果一直调不出来图像，经常是光斑出来后就马上消失。后来在论坛中查找了部分电路图结合实际才发现这个问题。因此，我采取了将输入12V直流通过B1212进行隔离，再通过MAX1771搭建12V转150V Boost升压电路给偏转电路供电，再通过稳压二极管取得75V电压，该电压就接到第一第三阳极保证偏转电压围绕着第一第三阳极电压进行起伏（语文不好，可能解释的不是很清楚请见谅），

MAX1771升压电路所产生的150V电压供给两组差动放大电路，每队放大电路由两个高压三级管组成，其中一个三极管基极接2.5V基准电压另一个接由微控制器控制的DAC芯片，当DAC输出电压为2.5V时，差动放大电路两个集电极之间电压为0V，而集电极与地之间的电压为75V，该对偏转板的相对电压为0V，且偏转板与第一第三阳极电位相等。当DAC输出电压在围绕2.5V波动时，经过差动放大电路放大后即可通过偏转板控制电子束的偏转，产生我们想要产生的图像。

Screenshot_20220918_165658_com.tencent.mobileqq.png (391.89 KB, 下载次数: 6)

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2022-11-21 16:02 上传

(电子束移动时产生的残影)

在实际测试中我发现由于电子束的移动是连续的，所以电子束从A点到B点的过程中的轨迹也会显示出来，也就是会产生拖影，要去掉这个影子需要在电子束进行移动时增加调制极的负电压，将电子束抑制，不让其移动时继续轰击屏幕，结束移动后打开调制极让光斑直接移动到指定位置。但是之前的电路已经让微控制器的电位处于第一第三阳极的附近，因此我还是使用B1212隔离了一路调制极控制电路，微控制器通过高速光耦进行控制，每当电子束需要移动时微控制器通过光耦控制该电路掐断电子束运动路径，移动结束再放开。至此，基本的电路设计完成，通过微控制器的程序编写即可完成任意图像的显示。

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(组装完成)

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显示细节

电路较为简单也还存在很多问题，感谢各位老师前辈提供批评建议！

本主题由草音于 2023-10-23 06:04 移动

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DIY制作示波器的超详细教程：（二）电路才是“硬”道理——硬件电路简述_示波器电路图-CSDN博客

DIY制作示波器的超详细教程：（二）电路才是“硬”道理——硬件电路简述

最新推荐文章于 2023-05-17 23:01:24 发布

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通过我的“蛊惑”，想必大家都想自制一台示波器玩玩，那就继续跟着我走吧！所有的电子设备都离不开硬件，首先让我来对它的硬件结构进行一下简述：

总体电路如系统框图所示（图 1），前面已讲过，为了提高性能本电路采用“双核”结构，两片 AVR 单片机协同工作，MCU1 用于控制和频率测量，MCU2 用于数据处理和显示控制，两片单片机采用 SPI 总线通信。

信号从探头输入，进入程控放大（衰减）电路进行放大（衰减），再对被放大（衰减）的信号进行电平调整后送入高速 AD 转换器对信号进行采样，采样所得的数据存入 FIFO存储器中，当 FIFO 存满后通知 MCU2，MCU2 从 FIFO 存储器中读出数据进行处理，将波形显示在 LCD 模块上。时钟电路为高速AD 转换器和 FIFO 存储器提供从 600Hz~60MHz 的8 种不同的频率信号作为不同水平扫速时的采样时钟频率。从程控放大器输出的信号一路送入 AD 转换器，另一路送入整形电路对输入信号进行整形，作为测频率的待测信号送入MCU1 的 16 位计数器外部触发引脚 T1（PD5），进行频率测量，程控放大器的放大（衰减）倍数和时钟电路的输出频率均由 MCU1 控制。MCU1 将被测信号的频率、程控放大器的放大倍数和时钟电路的输出频率等数据通过 SPI 总线发送给 MCU2，MCU2 以这些数据作为频率、水平扫速、灵敏度和峰峰值计算、显示的依据。

下面就各个模块电路做以简单介绍。

1.程控放大电路和电源电路：

将程控放大电路与电源电路放在一块讲，是因为他们不仅有着密切的联系，而且还是做在一块电路板上的。

程控放大器的作用是对输入信号进行衰减或放大调整，使输出信号电压在 AD 转换器输入电压要求范围内，达到最好的测量与观察效果，所以程控放大器电路在规定带宽内的增益一定要平坦，故对运算放大器的要求比较高，在本电路中我选用的是 NSC 公司生产的高速运算放大器 LM6172 双运放，带宽为 100MHz，转换速率 3000v/μs,每通道消耗电流 2.3mA，输出电流可达 50mA，完全满足本电路的要求，选择该芯片的另一个原因是价格，邮购价格为 8 元一片，相比 ADI,MAX 等公司几十元一片的高速运放芯片来说算是很廉价了，电源采用正负双电源供电，由于整个电路总的电源输入为单 8v，所以专门用一片 dc/dc 电路MC34063 为其构成了负压转换器再经稳压得到-5v 电压，+5v 通过对输入电压稳压得到。

程控放大器电路如图 1 所示，被测信号从 BNC 插孔输入，S0 继电器决定输入耦合方式，S0 吸合为直流偶和方式，S0 断开为交流耦合方式。信号通过交直流耦合选择开关后被送入由 R3~R5 和 C2~C4 组成的 X0.5/ X0.05 的衰减电路，衰减倍数由 S1 控制，当 S1 未吸合时接在“0”端，对应的衰减被数为，当 S1 吸合时接在“1”端，对应的衰减被数为，

C2、C3 对高频信号进行补偿。经过衰减的信号进入由高速运算放大器 U1A 组成的缓冲器缓冲，然后被送入由 U1B 组成的 X-0.8/ X-2/ X-4 的反相放大电路，放大倍数由 S2 和 S3 控制，当 S2、S3 均未吸合时对应的放大倍数为，当 S2 吸合 S3 未吸合对应的放大倍数为，当 S3 吸合则不用考虑 S2 的情况，但为降低功耗使 S2 断开，此时对应的放大倍数为。输出信号又通过 S4 选择是否经U2A 组成的同相放大器放大，当 S4 未吸合，则不经过同相放大，当 S4 吸合，则信号被放大倍，最后信号被送入由 U2B 组成的放大倍数为-1 倍的反相放大器来消掉由第一级反相放大器所带来的负号，与此同时 U3A 送来的反相基线电压由 U2B 反相后作为 AD 转换器的输入中点电压被叠加在被测信号上被送入 AD 转换器，因为 ADS830E 的模拟输入电压范围是 1.5V~3.5V，输入中点电压为 2.5V，所以基线电压应为 2.5V。调节可变电位器 Rw1 将调整基线电压的值，从而调整基线的位置。程控放大电路的放大倍数以及垂直，电压灵敏度与 S1~S4 的关系见表 1：

“L”代表继电器未吸合，“H”代表继电器吸合，确定继电器的常闭触点和常开触点很重要，因为继电器的吸合需要消耗一定电流，我选用的继电器型号为 TO2-5V，吸合电流为15mA。在常用的 3 个灵敏度上（0.5V/div，0.2V/div，0.1V/div）最多只有一个继电器吸合，继电器的驱动由 ULN2003 担任。这种由运算放大器构成组合程控放大器的思想也可用于别的放大电路，平时多总结积累电路模型对提高电路设计能力非常有帮助，这个电路你记下了吗？

电源电路为整个示波器提供能源，作用非常重要！电路见图 2 所示。

该示波器电路中供电分为数字和模拟两部分。为避免相互干扰，所以将数字部分的供电与模拟部分的供电分开，分别用独立的稳压电路，并用电感与电容做成的滤波器隔离。数字部分需要单+5V 电源，由一片 LM7805 对 8V 电源电压稳压得到。模拟部分主要是程控放大器电路和 AD 转换器的模拟输入电路，程控放大器电路需要 ± 5V 双电源，AD 转换电路的模拟部分需要+5V 的单电源，+5V 电压由 LM317T 对 8V 电源电压稳压得到，而-5V 电压专门用一片 DC/DC 芯片 MC34063 将+8V 转换成约-8.3V，DC/DC 输出电压由 R30 和 R31 决定，，

输出的负电压由负压稳压芯片 LM337 稳压得到-5V，为避免 DC/DC 电路对其他电路产生干扰，在其输入和输出端分别串联 L4 和 L5 进行隔离，在选择元件时蓄能电感 L3 选择磁罐封装带屏蔽的电感，使干扰降到最低。

2. 高速 AD 转换与 FIFO 存储电路

数字示波器中最重要的电路是 AD 转换电路，它的作用是将被测信号采样并转换成数字信号存入存储器，说它是数字示波器的咽喉一点也不为过，因为它直接决定着数字示波器所能测量的最高频率，根据乃奎斯特定理，采样频率至少是被测信号最高频率的 2 倍才能复现出被测信号。而在数字示波器中采样频率至少应该是被测信号频率的 5~8 倍才行，否则根本观察不到信号的波形。在本电路中我选用的 AD 转换芯片为 BB 公司的 8 位高速 AD 转换器ADS830E,官方资料给出的采样频率为 10kSa/s~60MSa/s, 通过实验发现转换速率在 1K 以下工作也很正常，所以本示波器的最低采样频率为 600Sa/s，要说明的一点是高速 AD 转换器一般都有高低端转换速率的限制，比如 TLC5540，8 位 AD 转换器，转换速率为5MSa/s~40MSa/s，我试过当转换频率降到 2M 以下时就不能正常工作，所以选择 AD 转换芯片时不仅要注意最高转换速率还要关注最低转换速率，否则可能导致电路无法正常工作。有朋友也许会问 8 位转换精度会不会有点太低？其实 8 位转换器对于示波器来说是够用的，就拿这个电路来说，我选用的 LCD 显示模块的分辨率为 320*240，垂直分辨率为 240 格，而 8为转换精度的分辨率为 256 格，比显示器的分辨率还高，所以绝对够用。还有就是价格及电路的设计，在最高采样率相同的情况下 10 位 AD 转换芯片的价格是 8 位 AD 转换芯片的几倍，而且位数的增加也使电路的复杂程度大大增加，将直接影响处理速度，导致屏幕刷新过慢，反而影响性能。所以本着够用的原则本示波器选用 60M 的 8 位 AD 转换芯片 ADS830E。

引脚排列见图 6。

AD 转换与 FIFO 存储电路见原理图 3，由程控放大电路调整后的信号分成两路，一路进入 AD 转换电路进行采样，采样所得的数据由 74LVC574 锁存缓冲后送入 FIFO 存储器。FIFO 存储器是一种双口的 SRAM，（FIFO：frist in frist out，即先进先出存储器）这种存储器没有地址线，随着写入或读取信号对数据地址指针进行递加或递减，来实现寻址。在 AD转换器与 MCU2 之间加入 FIFO 的作用是起到高速数据缓冲的作用，因为 AD 转换器的最高工作频率为 60MHz 远高于 MCU2 的工作频率，所以让FIFO 与 AD 转换器同步工作存储 AD转换器的转换输出数据。FIFO 存储器有 3 个标志位引脚，分别为 FF（满标志）：当存储器存满后置位该标志，此时存储器忽略一切写数据操作。HF（半满标志）：当存储器存满一半后置位该标志。EF（空标志）：当存储器被读空时置位该标志，此时存储器忽略一切读数据操作。FIFO 存储器结构图见图 4。本电路中只用了该芯片的 FF 标志与 MCU2 的 PB3 相接，当 FIFO 存储器存满后 FF 引脚被拉高，通知 MCU2 进行数据读取，这时 MCU2 禁止 AD 转换器与 FIFO 存储器的时钟，FIFO 的控制权交给 MCU2，（其实 MCU2 只是禁止了 FIFO 存储器的写时钟，见图 3，时钟信号通过 U8C 组成的缓冲器后直接加给了 ADS830E，所以MCU2 不能禁止 AD 转换时钟，只能通过由与门 U8A 组成的时钟控制开关禁止或使能 FIFO存储器的时钟信号。因为实验中发现 AD 转换在启动后的几个时钟周期内的采样不可靠，所以就让 AD 转换器一直工作，通过控制 FIFO 存储器来控制 AD 采样。在 AD 转换电路与 FIFO存储器中加入 74LVC574 的目的是所存数据提高数据通道的稳定性。）当 MCU2 读完数据并完成软件触发后使能 AD 转换器与 FIFO 存储器时钟，继续读取新的数据，同时 MCU2 对读取的数据进行处理、显示。

这儿再将高速数模转换器ADS830E的工作简单介绍一下，ADS830E的时序如图5 所示，由图可知每个时钟周期进行一次数模转换，所以采样速率就是时钟频率，故可以很方便的通过控制采样时钟来控制采样频率，当前输出的采样数据是 4 个时钟周期以前采样电压的值，也就是说从采样到输出有 4 个时钟周期的延迟，这对我们所要做的电路并不重要，所以我们可以简单的理解为输入一个时钟脉冲转换一次，时钟的脉冲的下降沿输出数据就行，应用非常方便。还有一点就是 ADS830E 的输入电压幅度是可以编程控制的，11 脚（RSEL）为控制引脚，当 11 脚置高电平时，ADS830E 的输入电压范围是 1.5V~3.5V，即 2Vpp。当 11 脚置低电平时，输入电压范围是 2V~3V，即 1Vpp。进行程控放大器设计时要考虑这个问题，本电路选用 2Vpp 的输入电压范围。

3. 时钟产生电路

时钟产生电路为 AD 转换器提供一系列的采样时钟信号，分别为 600Hz、6kHz、60kHz、600kHz、3MHz、6MHz、30MHz 和 60MHz，共 8 种，分别对应着不同的水平水平扫速，由 MCU1 控制，控制关系见表 2。

时钟产生电路见图 7，基准时钟信号由一块 60MHz 的温度补偿型有源晶体模块提供，输出的 60MHz 信号一路直接作为 60MHz 采样时钟送入多路选择器 74F151，另一路被送入由 74F74 触发器组成的 2 分频器分频，得到 30MHz 的信号分为两路，一路送入多路选择器 74F151，另一路送入由 2-5-10 分频器 74LS390 组成的 5 分频器进行分频，得到 6MHz 信号，再分为两路，一路继续分频，另一路送入多路选择器 74F151,后面几级分频与以上相同。对60MHz 信号进行第一次二分频没有用 74LS390 中的 2 分频器，而单独使用了一片 74F74，是因为 74LS390 中的二分频器的最高输入频率为 40MHz，所以在其前面用了一级独立的二分频器。8 种时钟信号都被送入多路选择器，MUC1 通过对 74F151 的 S0、S1、S2 三根选通信号线进行控制来选择所需的采样频率。

4. MCU2 单片机显示处理电路

MCU2 选用 ATMEL 公司的 AVR 单片机 Mega32-16AI，与 51 单片机相比 AVR 单片机具有更高的工作频率与更高效率的硬件结构，51 单片机的指令周期是将晶体振荡器的振荡频率进行 12 分频后得到的，又有累加器 Acc 在高速执行指令时的瓶颈因素，而 AVR 单片机则不同，它的指令周期就是晶体振荡器的振荡周期，有 32 个类似与累加器 Acc 的寄存器直接和运算器相连，取址周期短，又可预取指令实现流水作业，故可高速执行指令。Mega32-16AI 的 ROM 容量为 32KB，RAM 为 2KB，32 个输入输出口，官方给出的最高速度为 16MHz，但在实际使用中工作在 18~20MHz 也很稳定，所以用该单片机做显示处理非常合适。在本电路中为了提高 LCD 显示器的屏幕刷新速率所以使其工作在 18MHz，实际使用中电路工作十分正常。

MCU2 电路见图 8 所示。PD0~PD7 与 LCD 显示器 8 位并行数据端相连，PC1~PC5 与LCD 显示器的控制端相连用于驱动 LCD 显示器（LCD 显示器资料见光盘），PC0 用于控制LCD 背光，PC0=0 有背光，PC0=1 无背光。PB4、PB5 与 PB7 作为 SPI 通信端口与 MCU1相连进行两个单片机之间的通信。PA0~PA7 与 FIFO 存储器的数据输出端 Q1~Q8 相连接，PB0~PB3 分别与 FIFO 存储器的使能（FIFO_EN）控制端、复位（FIFO_RES）控制端、读数据（FIFO_R）控制端和满标志（FIFO_FF）位相接。上电时，MCU2 通过 FIFO_RES 端口对 FIFO 存储器进行复位，复位后存储器的读写指针都指向 0，允许写数据，MCU2 通过FIFO_EN 端使能 FIFO 存储器，开始将 AD 转换器输出的数据写入存储器，当 FIFO 存储器写满数据后 FIFO_FF 位被拉高通知 MCU2 读取采样数据，MCU2 禁止 FIFO 存储器写入数据，然后从 FIFO 存储器中读数据，当数据读完并完成软件触发后使能 FIFO 存储器继续存储采样数据，然后从读取的数据中测出波形的峰峰值后将数据转换成波型与参数显示在LCD 显示器上，峰峰值的测量是通过对一屏显示数据进行比较取出最大值与最小值与当前垂直电压灵敏度作为系数计算出来的。SPI 通信通过中断的方式实现，MCU1 每次给 MCU2发送频率、水平扫速、垂直电压灵敏度等数据一共为 9 个字节，每发送一个字节 MCU2 中断一次将接收到的数据存到一个数组中，直到 9 个字节全部发送完毕 MCU2 才对接收到的数据进行处理显示。这样可以使 MCU2 在平时都工作在数据的处理和显示上，提高了数据的处理速度。

5. MCU1 单片机控制与信号整形电路

MCU1 同 MCU2 一样也选用 AVR 单片机，型号为 Mega8-16，工作频率为 16MHz，在电路中负责控制程控放大器和时钟发生电路并负责测量被测信号频率，将各种参数通过 SPI总线发送给 MCU2。

MCU1 电路见图 9， PC2~PC5 共 4 个 IO 口接 4 个轻触开关 S1~S4，S1、S2 是两个复用键，用于控制水平扫速与垂直电压灵敏度，功能通过 S4 切换，当前功能状态显示在显示器上，如果当前的控制功能为控制水平扫速则在显示器的右下边反显示“T”, 如果当前的控制功能为控制垂直电压灵敏度则在显示器的右下边反显示“V”，见照片。S3 是触发控制，当前状态显示在控制状态左边，箭头上升则自动触发，箭头向下则不触发。长按 S3 选择交直流偶和方式。该示波器现在只能实现基本功能，其他更多功能有待于广大爱好者共同努力。S0、S1、S2、S3、S4 共 5 个端口分别连接 PB4、PB0、PB1、PC0、PC1 用于垂直电压灵敏度控制，控制数据见“程控放大电路”中的表 1。PB2、PB3、PB5 作为 SPI 总线接口与 MCU2通信，为了防止下载程序时两芯片 SPI 口冲突所以在两单片机之间的 SPI 总线上串联 3 只1K 的电阻，实验证明此法非常有效，电路工作稳定。PD0~PD2 共 3 个 IO 口用于时钟控制，控制数据见“时钟产生电路”中的表 2。频率的测量使用了 16 位计数器，外部下降沿出发。程控放大器输出的信号送给由场效应管 Q1 和高频三级管 Q2 组成的高输入阻抗整形电路整形后再由 U17 触发器 74F74 进行 4 分频然后送入 MCU1 的 T1（PD5）脚进行计数测频，在低水平扫速时（5ms/div 和 50ms/div）为了保证测频精度侧频周期为 1s，在高水平扫速时（小于 5ms/div）测频周期为 0.25s。测频的原理是通过记录 1s 或 0.25s 内计数器记录的脉冲数来换算频率，测频定时由中断完成，每测完一次频率就向 MCU2 通过 SPI 总线发送一次数据，所以在高水平扫速时每秒向 MCU2 发送 4 次数据，而在低水平扫速时每秒向 MCU2 发送1次数据，能较好的保证参数显示的实时性。

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是德科技（NYSE:KEYS）-原安捷伦电子测量事业部，是全球电子测量技术和市场的领导者，致力于推动无线通信、模块化和软件解决方案的持续创新，专注于为客户提供卓越的测量体验。是德科技提供的电子测量仪器、系统、软件及服务广泛应用于电子设备的设计、研发、制造、安装、部署和运营。

前言:

最近一直在玩STM32和LCD屏，从字符到TFT，从1.8到3.5寸,挨个都摸了个摸,公司产品出来了,可一直想用这些东东来作点什么。示波器上班用公司的,虽说也是便携的,但也不好带回家去用呵,看看市场上动辙千元以上,唉,还是自己动手来DIY方便自己,也造福网友。

性能目标:

电源使用二节2500mA锂电，正常工作5小时以上。

数字示波器参数:

主控: STM32F103ZET6

液晶屏: 3.2"TFT320×240 65K彩色LCD显示屏 STM32 FSMC总线驱动

AD: ADS831 IDT7205

最高实时取样率60Msps 8Bits，

取样缓冲器深度:5K

垂直灵敏度:5V，1V，500mV,200mV,100mV,50mV,20mV,10mV;

基准电压使用STM32 DA输出，实现按键调节波形基准。并有位置指示

水平时基范围:2S, 1S,500mS,200mS,100mS,50mS,20mS,10mS,5mS,2mS,1mS,500uS,200uS,100uS,50uS,20uS,10uS,5uS,2uS,1uS,500nS,

水平位置可调并有指示

输入阻抗:≥1MΩ

最高输入电压:50Vpp

耦合方式:AC/DC

实现自动、常规、单次触发方式 ,上升或下降边沿触发

实现计算测量输入信号的频率、周期、占空比、交流峰-峰值、平均值

触发电平高低位置可调，并电压指示

触发时基位置可调，并带指示

实现RUN/STOP功能

使用16个按键，真正作到单键操作以免去组合按键麻烦。

如截图:

功能预留:

波形发生器:使用STM32另一路DA+NE5532实现正弦，三角波，方波输出。

SD卡波形存储输出。

系统串口，可连接电脑输出数据，也可实现远程ISP升级:通过从网上下载升级包文件，方便地升级示波器软件。

注意:

具体看原理图，实现机理:在系统复位后，SYSCLK的第4个上升沿，BOOT管脚的值将被锁存。在开机时使用按键将BOOT0位拉低即可实现STM公司原ISP程序升级,而不再用提前预装IAP程序造成使用麻烦

数字示波器实物展示:

原文出处:https://www.amobbs.com/thread-3706638-1-1.html

DIY 漫步者 R1000TC北美版音箱改进、电路图和维修

11-23

DIY 漫步者 R1000TC北美版音箱改进、电路图和维修

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Hantek 5000系列示波器原理图研究

leida_wt的博客

05-17

1948

Hantek 5000系列是Hantek（汉泰）2010年左右推出的入门型号示波器，最高采样率1GSa/s，带宽200M。本文对这套原理图进行简要分析

硬件工程师都应该DIY一个示波器

一路带飞的博客

09-07

5226

DIY一个示波器是极好的，可以学到电源，模拟，模数混合，FPGA，到通信，上位机，数字信号处理算法。

DIY一个示波器是极有难度的。很多核心技术咱搞不到。

感谢开源精神。不得不说老外的开源精神就是好啊。

SCOPEFUN是一个开源示波器项目，包括开源的原理图，PCB,FPGA代码，上位机。带宽100M，单通道采样率500M,等效采样模式下采样率达2G。还支持逻辑分析仪，函数信号发生器的功能。美滋滋。

我最近更新了三期视频，都是关于这个示波器的，分别是项目介绍，示波器三大指标介绍，模拟输入部...

示波器触发电路原理

Stephanie的博客

03-25

1923

相对于模拟示波器来说，数字示波器有非常丰富的触发功能，数字示波器正是凭借丰富的触发功能而成为电路调试的有力工具。触发对于示波器来说有两个最基本的意义，一个是捕获感兴趣的信号，另一个是确定波形的时间零点。

如下图所示，信号从外面进入示波器经放大后会分成两路，一路通过ADC进行采样和量化，另一路送给触发电路。触发电路实时监控着输入的信号并判断是否满足预先设置好的触发条件。示波器采集的开始、停止等关键的动作都是在触发电路的控制下进行的。

...

电子管晶体管示波器电路图

zhangluan2019的博客

11-05

740

电子管晶体管示波器电路图。GOS620示波器电路图。

自制简易示波器

32Haozi

11-29

8820

用正点原子STM32F103 Mini开发板和配套的LCD屏做的简易示波器。

自制一个超简便且便宜的晶振测试仪

arduino_studying的博客

05-17

1466

电路图、PCB请点击：https://oshwhub.com/liyichuangeda/tong-yong-shi-jing-zheng-ce-shi-yi

DIY制作——8位VFD显示屏GPS时钟（制作心得+原理图+PCB等）-电路方案

04-21

前言:

今天的主角其实是好多朋友都应该已经熟悉的8位米字VFD显示屏，由YLEEE老板一年前“隆重”推出，期间很多朋友都做过，各种各样的实现和驱动方法都有，这里我就不做评价。我的主要思路是:简单、可靠，有专门驱动就用专门驱动，当然最重要的是要时间精准:1、和我之前的同步母钟同步（推荐）2、使用GPS模块校时。

八位米字VFD显示屏实物截图:

这个屏从图片上可以看出，做时钟屏是非常合适的，唯一的缺点就是稍微小点，不过瑕不掩瑜，量多价优呀！

尺寸图:

先说说规划的功能和特点:

1、从上面数据手册可以知道，这个屏是8位16段，使用PT6311可以了，专用芯片稳定、可靠、驱动效果好，这是我的一贯的原则，大家也可以使用几十个三极管做动态扫描驱动，反正是折腾，咋么搞亮都行；

2、还是使用绕制的高频变压器做灯丝、负压、隔离电源，优点:简单、稳定、可靠，灯丝交流、负压一次产生，不需要再利用系统其它资源。缺点:变压器虽然是EE13，可也不能能做的超薄；

3、3组硬件自动开关机，这个我之前的很多时钟上面都有。就是可以设置几组自动开关时间，控制VFD 的灯丝、负压电源，做到节能，延长屏寿命；

4、3组闹钟，每组可单独设置开启、关闭，闹铃响铃长度1－99秒，周末闹铃是否开启；

5、星期是程序根据年月日自动计算的，不需要设置；

6、12小时/24小时时间显示模式选择；（遥控器上F1快捷功能有效）

7、温度显示；（遥控器上TEMP快捷功能有效）

8、日期星期显示；（遥控器上DATE快捷功能有效）

9、固定显示时间/或者循序显示:时间1分钟－星期、日期显示5秒、温度显示5秒，2种显示模式可选。（遥控器上F2快捷功能有效）

10、光控自动调节或手动亮度调节，1－8级，设置00就是光控自动调节。自动开关机时段，也能手动或自动亮度控制；

11、红外遥控功能，也带红外学习功能，可以使用你自己的遥控器学习、控制；

12、有DS1302实时时钟芯片（正宗的能弄到只有拆机的了），外接正品日本KDS 5ppm晶振（这个好不容易找工厂朋友弄到，厂家仪表进行过筛选）

13、母钟的同步子钟/GPS同步时钟/普通时钟，大家可以根据自己的需要，选择不同的功能应用；

子母钟同步时，可以使用我之前介绍的2种，具体可参考之前的文章:

https://www.yeyudo.cn/article.asp?id=254

https://www.yeyudo.cn/article.asp?id=259

https://www.yeyudo.cn/article.asp?id=260

8位米字VFD屏制作的同步子钟/GPS时钟电路设计包括MCU控制板+驱动板2部分。

见PCB实物截图:

实物购买链接:https://item.taobao.com/item.htm?spm=2013.1.0.0.lJN4W6&id=15071361340

100M示波器信号通道原理图.pdf

06-16

100MHz示波器信号通道原理图，包括衰减电路，直流通道，交流通道，缓冲电路，放大电路，单端转差分电路，后端接高速ADC。

简述示波器进行电源纹波分析及测试

01-20

一、什么叫纹波？

　　纹波（ripple）的定义是指在直流电压或电流中，叠加在直流稳定量上的交流分量。

　　它主要有以下害处：

　　1.1．容易在用电器上产生谐波，而谐波会产生更多的危害；

1.2．降低了电源的效率；

1.3．较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生，导致烧毁用电器；

1.4．会干扰数字电路的逻辑关系，影响其正常工作；

1.5．会带来噪音干扰，使图像设备、音响设备不能正常工作

二、纹波、纹波系数的表示方法

可以用有效值或峰值来表示，或者用量、相对量来表示；

单位通

【全部开源】DIY制作晶体管测量仪（ESR）电路、PCB、程序-电路方案

04-22

DIY制作晶体管测量仪（ESR），全部开源。未经许可，不得商用。

量程概述（具体详见附件内容）:1、R测量范围:0.01至18欧2、C测量范围:0.15u至1000uF3、R精度:5%+20毫欧，测了十几个电容或电阻，ESR通通是误差1%+0.01欧以内。长期稳定性没有测试，所以标定为5%4、C精度:72kHz和3kHz同时测量，得到两个电容值。小电容误差也是1%左右误差。随着容量增加，误差变大。

5、相对误差表示为3kHz时容量误差可表示为0.05+C/300，72k是电解0.05+C/15，式中C的单位是uF，如果是高Q电容则误差小很多容量大了误差变大。6kHz电容测量范围3uF至300uF，72kH测量范围0.15uF至20uF。

电子维修中的电路在线维修测试仪上的ASA（VI曲线）测试（下）

12-13

电路在线维修测试仪上的ASA（VI曲线）测试（下）

六、关于测试通道数

测试信号的好坏决定了测试质量，测试通道的多少主要影响测试效率。使用要求不同，对通道数的多少要求也不同。主要有以下三种：

1．在线测试：目前对多于80个管脚的器件，基本上没有能配合使用的测试夹，所以80个通道基本满足使用要求；

2．电路板端口测试：通过转接板以及板上的相应电路板插座，把测试通道引到电路板各插脚，然后进行单/多端口测试。通常160个通道即可满足大多数使用要求;

3．超大规模集成电路离线测试：对于各种超大规模器件，除了ASA

测试，一般用户几乎没有其它测试手段。这种测试和电路板端口测试相似，只不

今越电子数字存储示波器制作（原理图+程序HEX文件）-电路方案

04-22

该示波器的使用并不复杂，操作上与专业的示波器没有什么不同，使用时，只要将电源插上就可以开始了。当用按键调节参数时，先选择要调节的参数，这时屏幕上的亮块会移到相应的参数指示，然后用 [ + ]和[ - ]...

【开源项目】简易示波器电路原理图、源程序、设计资料分享-电路方案

04-22

通过“蛊惑”，想必大家都想自制一台示波器，所有的电子设备都离不开硬件，首先来对它的硬件结构进行简述:示波器总体系统框图如图所示，为了提高性能本电路采用“双核”结构，两片AVR单片机协同工作，MCU1用于控制和...

简述数字示波器死区时间和波形捕获率影响测量结果

01-20

数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能，对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理，以及多种触发和预前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起，成果累累，...

【获奖名单见讨论区】泰克数字示波器TDS520B原理图+维修手册+TDS784C固件等-电路方案

04-22

泰克数字示波器性能简述: 带宽 500MHz 通道 2ch 同步最大采样率/通道:250 MSa/s 单通道最大采样率:500MSa/s 最大单量程带宽:500 MHz 最大记录长度:15000pt/sec 最小垂直灵敏度:1 mV/div 最大垂直灵敏度:10 V/div ...

pandas_maxminddb-0.2.1-cp310-cp310-macosx_10_7_x86_64.whl

你真的懂示波器吗？示波器核心知识汇总 - 知乎

你真的懂示波器吗？示波器核心知识汇总 - 知乎切换模式写文章登录/注册你真的懂示波器吗？示波器核心知识汇总启芯硬件硬件资深工程师，分享最硬核的硬件技术~记得很久以前去EMC面试硬件工程师的时候，最后问了我一些示波器的东西，提到了一个问题说，用一个带宽50M的示波器去采样一个100M的信号，结果是怎么样的？我当时没啥概念，不太会，给了我一些提示，问题算是回答出来了。在之后的一段时间内，我特意做了这个实验，然后对示波器进行了一些研究与学习。贴出一部分基本重要的东西出来。对这个问题有兴趣的也可以亲自做做实验看看具体结果。采样率是数字上的，每秒采样多少个样点每秒采样多少个样点。而带宽则是模拟上的，能够测试信号频率的范围。示波器是一种用于测量和显示电信号波形的仪器。它可以显示电压随时间变化的波形图，并提供一些测量功能，如频率、幅度、相位等。如果一个ADC的采样频率为5G，但是前面搞一个100M的低通滤波器，那采样率就是5G，带宽就是100M了。带宽反映了这个示波器能够测试的频率范围，如果超过这个频率范围，就不准确了。但是有一条最基本的原则：采样频率不得低于信号带宽的2倍。示波器的原理：示波器通过将电信号输入到内部电路中，将电信号转换为电压信号，并利用示波管将其显示在屏幕上。示波管由电子枪、偏转板和荧光屏组成，电子枪发射电子，偏转板控制电子的偏转，从而在荧光屏上显示出信号的波形。示波器的参数：示波器的参数包括带宽、采样率、存储深度、分辨率等。带宽是指示波器可以测量的最高频率，采样率是指示波器对信号进行采样的频率，存储深度是指示波器可以保存的采样点数，分辨率是指示波器显示的波形细节程度。1.示波器应用市场对带宽和采样率的需求示波器对带宽和采样率提出了越来越高的要求。一般来说，示波器的采样率至少为带宽的2倍。一个示波器写带宽是40Mhz，40MHZ是指示波器能测量标准正弦波的能力.但因为平时用示波器测试时基本不是正弦波,所以我们在考虑示波器带宽时,通常会按被测信号频率的三倍来考虑,更高倍当然最好.所以一定要注意,不是40 MHZ的示波器就能测40MHZ的所有信号.如果是数字示波器要注意存储深度\采样率等都是很重要的。2.示波器的原理框图要熟练了解示波器必须知道示波器的内部结构，示波器包括放大器，放大器限制了示波器的带宽；模数转换器，采集存储器，决定了示波器的存储深度；数据处理以及最后的显示。3.信号的带宽和信号的频率不是直接相关，而是和信号的上升时间相关示波器是测试设备，它的带宽应当比被测信号的带宽大，这样才不会失真，不会漏掉你想观察的东西。比如一个方波的频率是一兆赫，它有效的谐波却超过5兆赫，你用一个带宽只有一兆赫的示波器去显示，得到的是一个差不多是正弦波的显示，你用30兆赫的示波器一看，方波就是方波了。首先第一个概念是，信号的带宽和信号的频率不是直接相关，而是和信号的上升时间相关。比如方波，是一个频谱分量众多的信号，其包括了基波和高次谐波。它可以由很多个正弦波叠加而成。?而示波器的带宽是有限的？所以使用示波器观察方波时，如果带宽不够，会把高次的谐波滤掉，方波看起来就像正弦波了。那么怎么计算信号的带宽，怎么选择示波器的带宽呢？信号的带宽可以根据0.35/Tr来计算，其中Tr为其上升时间。当然示波器带宽越大，信号测出来越接近实际值，但一般选择示波器带宽为其3倍即可。那么这个0.35/Tr是怎么得来的呢？通常谈到的示波器带宽没有特别说明是指示波器模拟前端放大器的带宽，也就是常说的-3dB截止频率点。示波器的前端放大电路，可以等效为一个RC低通滤波器，如图：至此，我们知道带宽f2即输出电压降低到输入电压70.7%时的频率点。根据放大器的等效模型，我们可进一步推导示波器的上升时间和带宽的关系式，即我们常提到的0.35的关系：上升时间=0.35/带宽。需要说明的是，0.35是基于高斯响应的理论值，实际测量系统中这个数值往往介于0.35-0.45之间。在示波器的datasheet上都会标明“上升时间”指标。示波器的频谱范围和分辨带宽这些是一些常用的结论，熟悉这些结论可以让我们使用示波器更得心应手。总结：带宽：示波器的带宽是指其能够显示的最高频率。示波器的带宽决定了它能够捕捉和显示的信号的范围。一般来说，高带宽示波器可以更好地显示高频信号，而低带宽示波器可能会失真或漏掉高频信号。采样率：示波器的采样率是指其每秒钟采集的样本点数。高采样率示波器可以更准确地显示信号的波形和特征，而低采样率示波器可能会产生压缩或失真。垂直分辨率：示波器的垂直分辨率是指其能够显示的最小波形变化。高垂直分辨率示波器可以更好地显示信号的细节和微小波形变化，而低垂直分辨率示波器可能会产生模糊或失真。水平分辨率：示波器的水平分辨率是指其能够显示的最小时间间隔。高水平分辨率示波器可以更好地显示信号的细节和微小时间间隔，而低水平分辨率示波器可能会产生模糊或失真。探头：示波器通常需要连接探头来测量电信号。不同类型的探头可以测量不同类型的信号，例如交流信号、直流信号或高压信号。本文使用文章同步助手同步发布于 2024-03-14 07:55・IP 属地湖北懂技术示波器赞同添加评论分享喜欢收藏申请

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