Made with KiCad（106）：ScopeFun 多功能開(kāi)源儀器

“ScopeFun 是一個(gè)開(kāi)源的一體化儀器平臺(tái)。它包括示波器、任意波形發(fā)生器、頻譜分析儀、邏輯分析儀和數(shù)字模式發(fā)生器。”

Made with KiCad 系列將支持新的展示方式。直接將以下鏈接復(fù)制到瀏覽器中(或點(diǎn)擊“閱讀原文”)：

https://www.eda.cn/ecadViewer/viewerPage?xmlId=132ce4fc-a409-49c2-a480-30eac0898612&fileZip=%2Fdata%2Fdesign%2Fdemo%2F132ce4fc-a409-49c2-a480-30eac0898612.zip 即可動(dòng)態(tài)查看設(shè)計(jì)的原理圖、PCB、3D 及 BOM，查詢?cè)O(shè)計(jì)中器件、走線、焊盤(pán)的屬性詳情。還可以在原理圖中與AI小助手互動(dòng)，幫您更高效地學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)：

概覽

ScopeFun 是一款經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的開(kāi)源一體化儀器平臺(tái)，集成了以下工具：

示波器

任意波形發(fā)生器

頻譜分析儀

邏輯分析儀

數(shù)字模式發(fā)生器

Xilinx Artix-7 FPGA 和 Cypress EZ-USB FX3 控制器使電路板能夠與 PC 連接，同時(shí)保持較快的數(shù)據(jù)傳輸速率。采樣使用 512 MB 的 DDR3 SDRAM 進(jìn)行緩沖。主要硬件規(guī)格如下:

兩個(gè)模擬示波器通道（10 位分辨率）

單通道500 MSPS實(shí)時(shí)采樣率; 雙通道為250 MSPS

2.0 GSPS（每秒20億樣本）等效時(shí)間采樣 (ETS) 速率

每個(gè)通道有128M樣本的存儲(chǔ)緩沖區(qū)。

兩個(gè)模擬發(fā)生器（200 MSPS，12 位）

12 個(gè)數(shù)字通道（用于邏輯分析儀和數(shù)字模式發(fā)生器）

USB 3.0 接口

配套軟件可在 Windows、Linux 和 Mac 上運(yùn)行。它還提供服務(wù)器模式，支持通過(guò) IP 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程連接。這樣幾乎可以從任何地方傳輸樣本。此外，還可以使用 Python API，直接通過(guò) Python 腳本與硬件連接。

硬件特性

注：邏輯分析儀和數(shù)字模式發(fā)生器共享相同的 12 個(gè)通道。

示波器

通道：兩個(gè)

模擬帶寬（-3 dB）：100 MHz

實(shí)時(shí)采樣率：250 MSPS 雙通道/500 MSPS 單通道

等效時(shí)間采樣 (ETS)：2.0 GSPS

分辨率：10 位

最小靈敏度：0.098 mV

電壓范圍（使用1x探頭）：每格 10 mV 至 2 V

存儲(chǔ)深度：每通道 1.28 億個(gè)樣本

任意波形發(fā)生器

通道：兩個(gè)

更新速率：200 MSPS

輸出放大器帶寬：30 MHz

輸出阻抗：50 歐姆

分辨率 12 位

最大輸出電壓 +/- 2 V

自定義波形長(zhǎng)度：每個(gè)通道 32768 個(gè)采樣點(diǎn)

頻譜分析儀

通道：兩個(gè)

頻率范圍：直流至 125 兆赫

邏輯分析儀

通道數(shù)：12

最大切換速率：125 MHz

最大采樣率：250 MSPS

存儲(chǔ)深度：每個(gè)通道 1.28 億個(gè)樣本

數(shù)字模式發(fā)生器

通道數(shù)：12

最大切換速率：125 MHz

最大更新速率：250 MSPS

自定義波形長(zhǎng)度：每個(gè)通道 32768 個(gè)采樣點(diǎn)

主要器件

FPGA: Xilinx Artix-7 XC7A35T

內(nèi)存：512 MB DDR3 SDRAM

連接器：Cypress FX3 USB 3.0

軟件

支持多平臺(tái)：Windows、Linux 和 Mac

服務(wù)器模式：通過(guò) IP 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程連接 ScopeFun

Python API：直接從 Python 中讀取采樣并控制 ScopeFun

高級(jí)信號(hào)渲染：3D 幀歷史和虛擬持久性

示波器

ScopeFun提供了兩個(gè)模擬通道，可以作為示波器輸入使用。這兩個(gè)模擬輸入通道都具備過(guò)電壓保護(hù)功能，能夠承受±50V的電壓，防止設(shè)備因過(guò)高電壓而損壞。設(shè)備支持直流(DC)、交流(AC)和接地(GND)三種輸入耦合方式，這些選擇可以通過(guò)軟件控制。輸入信號(hào)可根據(jù)增益和偏移進(jìn)行調(diào)整，以測(cè)量 100 mV 至 20 V（全量程）的電壓，最小輸入分辨率為 0.098 mV。每個(gè)模擬通道的采樣率為 250 MSPS，采用 10 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)。兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器可配置為交錯(cuò)模式采樣，單通道采樣速度可達(dá) 500 MSPS。

ScopeFun 還支持等效時(shí)間采樣 (ETS)，可為重復(fù)信號(hào)提供 2.0 GSPS 的采樣速度。

任意波形發(fā)生器

ScopeFun提供了兩個(gè)模擬輸出通道，可以作為任意波形發(fā)生器（AWG）使用。兩個(gè) AWG 輸出都有短路和過(guò)壓保護(hù)（最高 +/- 25 V）。AWG 輸出阻抗為 50 歐姆，可與各種設(shè)備配合使用?？梢酝ㄟ^(guò)軟件選擇波形形狀、頻率、電平和偏移。所選設(shè)置會(huì)立即反映在 FPGA 控制寄存器中。數(shù)字采樣在 FPGA 內(nèi)部生成，并以每通道 200 MSPS 的速度傳輸?shù)桨遢d雙通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)。正弦波輸出是在 CORDIC 算法的幫助下生成的，因此可以獲得任意頻率的輸出。其他簡(jiǎn)單信號(hào)由計(jì)數(shù)器產(chǎn)生。用戶還可以提供自定義波形樣本，并將其上傳到 FPGA 的內(nèi)部存儲(chǔ)器（BRAM）。模擬輸出的縮放（電平和偏移）通過(guò) FPGA DSP 模塊實(shí)現(xiàn)。

邏輯分析儀/數(shù)字模式發(fā)生器

ScopeFun 有一個(gè)12位的數(shù)字接口，可以處理12位寬的數(shù)據(jù)信號(hào)。數(shù)字接口的采樣頻率為 250 MHz，邏輯上分為兩個(gè) 6 位通道組。每個(gè)通道組可獨(dú)立選擇作為輸入（邏輯分析儀）或輸出（數(shù)字模式發(fā)生器）。數(shù)字接口電壓可以在 1.25 V 到 3.3 V 之間調(diào)整，但輸入最高可接受 5 V 電壓。所選接口電壓還可通過(guò)專用輸出引腳提供，并可用作低電壓電源。數(shù)字模式發(fā)生器的定制數(shù)字采樣可以上載到 FPGA，內(nèi)部時(shí)鐘分頻器可用于控制輸出頻率。還可以隨時(shí)用邏輯 “低” 或邏輯 “高 ”覆蓋單個(gè)輸出。

Python API

Python API 可直接從 Python 訪問(wèn) ScopeFun 功能。這提供了一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)創(chuàng)建高度定制的測(cè)試場(chǎng)景，而無(wú)需修改軟件源代碼。例如，Python 腳本可用于自動(dòng)測(cè)量或后處理捕獲的數(shù)據(jù)。下圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的演示，用一個(gè)簡(jiǎn)短的 Python 腳本，從一個(gè)模擬輸入端采集樣本并繪制采集信號(hào)的直方圖。

原理圖 & PCB

實(shí)物圖

License CERN OHL v.1.2

倉(cāng)庫(kù) & 下載

可以在Gitlab中獲取開(kāi)源倉(cāng)庫(kù)：

https://gitlab.com/scopefun/scopefun-hardware

Baidu 下載：

引用

https://www.scopefun.com

https://www.scopefun.com/smf

https://gitlab.com/scopefun

注意：如果想第一時(shí)間收到 KiCad 內(nèi)容推送，請(qǐng)點(diǎn)擊下方的名片，按關(guān)注，再設(shè)為星標(biāo)。

常用合集匯總：

和 Dr Peter 一起學(xué) KiCad

KiCad 8 探秘合集

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KiCad 設(shè)計(jì)項(xiàng)目（Made with KiCad）

常見(jiàn)問(wèn)題與解決方法

KiCad 開(kāi)發(fā)筆記

插件應(yīng)用

發(fā)布記錄

審核編輯 黃宇