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示波器方案浅析

来源：

2023-09-26

类别：健康医疗

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拍明芯城

示波器是一种广泛应用于电子测量的仪器，可将肉眼无法看见的电信号转换为可见图像，从而方便人们研究电现象的变化过程。示波器利用高速电子束打到涂有荧光物质的屏幕上，产生细小光点，模拟传统模拟示波器的工作原理。在受测信号的作用下，电子束犹如笔尖，可在屏幕上描绘出被测信号瞬时值的变化曲线。利用示波器可以观察不同信号幅度随时间变化的波形曲线，并测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等。

示波器可以分为多种类型，例如万用示波表、数字示波器、模拟示波器、虚拟示波器、任意波形示波器、手持示波表、数字荧光示波器和数据采集示波器等。在大多数情况下，模拟示波器和数字示波器都可以用于信号测试。然而，模拟示波器更适合用于实时显示和测试变化迅速或复杂的信号。数字示波器则更适合用于显示具有较强周期性的信号。此外，由于数字示波器内置的CPU或专门的数字信号处理器可以处理和分析信号，并可以保存波形数据，因此它们为信号的分析和处理提供了极大的便利。

那么示波器常用到哪些芯片呢？我们通过两款台式示波器：普源DS1102Z-E和安泰信ADS1102C；两款手持式示波器正点原子DS100和梦源U2P20的拆解简单分析一下。

1、普源DS1102Z-E

品牌	型号	描述
赛灵思(XILINX)	XC6SLX25-FGG484BIV2037	1颗FPGA芯片
NETSOL	S7A803630M-PC25	1颗9MB SRAM
微芯/美高森美/ACTEL(MICROCHIP/MICROSEMI/ACTEL)	A3P030-VQG100	1颗Microchip Technology推出的FPGA（现场可编程门阵列）芯片，它属于ProASIC3系列。该芯片具有77个输入/输出（I/O）管脚，封装为100-TQFP
恩智浦(NXP)	MCIMX283DVM4B	1颗MCU芯片
美光(MICRON)	MT47H32M16NF-25E:H	1颗512MB DDR2 SDRAM
德州仪器(TI)	HC4051M	1颗模拟开关芯片
普源(RIGOL)	RAD02B4A	1颗ADC芯片
德州仪器(TI)	丝印HA04 06K G4 CCKV	1颗ADC芯片
德州仪器(TI)	丝印P274 08K A7QP	1颗运算放大器
华邦(Winbond)	W25X40CLNIG	1颗Flash存储芯片
普源(RIGOL)	RAD02B4A	1颗ADC芯片
亚德诺(ADI)	ADP2323	1颗稳压器
微芯(MICROCHIP)	KSZ8081RNBCA	1颗以太网芯片
德州仪器(TI)	LP2998MR/NOPB	1颗电源管理芯片
安森美(ONSEMI)	FDMC7692	2颗场效应管
亚德诺(ADI)	ADF4360-7	1颗频率合成器
德州仪器(TI)	TPS5430	1颗降压芯片
德州仪器(TI)	丝印99 D860	1颗电源管理芯片
德州仪器(TI)	丝印08 P272C	3颗运算放大器
德州仪器(TI)	LP3878MR-ADJ/NOPB	1颗LDO
线艺(COILCRAFT)	丝印682 D	2颗电感
宏发(HONGFA)	HFD4/4.5-S	2颗继电器
德州仪器(TI)	HC4053M	3颗模拟开关芯片
德州仪器(TI)	丝印P274 08K A7QP	2颗运算放大器
冠西(COSMO)	丝印Y214S EA6	2颗光电三极管
SK海力士(SK HYNIX)	H27U1G8F2BTR-BC	1颗DDR存储器
德州仪器(TI)	丝印HA595 0AA63 PONU	2颗计数器芯片
亚德诺(ADI)	AD5207	1颗数字电位器
-	-	阻容感、变压器、连接器、接口、显示屏、按键、结构件和紧固件、导热垫、铝制屏蔽罩等等

表1、普源DS1102Z-E部分元器件

2、安泰信ADS1102C

品牌	型号	描述
亚德诺(ADI)	ADSP-BF531SBSTZ400	1颗数字信号处理器(DSP)
SK海力士(SK HYNIX)	H57V1262GTR-75C	1颗128MB SDRAM存储器
赛普拉斯/飞索(CYPRESS/SPANSION)	S29GL064N90T	1颗64MB PARALLEL NOR FLASH
英特尔/阿尔特拉(INTEL/ALTERA)	EP4CE10F17C8N	1颗FPGA芯片
英特尔/阿尔特拉(INTEL/ALTERA)	5M240ZT100C4N	1颗CPLD芯片
奇景(HIMAX)	HX8817ALAG	1颗DC-DC电源芯片
NEC	UD2-4.5NU	2颗继电器

表2、安泰信ADS1102C部分元器件

3、正点原子DS100

品牌	型号	描述
兆易创新(GIGADEVICE)	GD32F450VET6	1颗MCU
华邦(WINBOND)	25Q128JVSQ	1颗128Mbit SPI FLASH
天源中芯(TPOWER)	TP4056	1颗锂电池管理芯片
时代民芯(MXTRONICS)	MXT2088	1颗8位200MHz的双核ADC
聚洵(GAINSIL)	GS8091	6颗高速运放
德州仪器(TI)	HC4051	2颗模拟开关芯片
德州仪器(TI)	HC4053	1颗模拟开关芯片
圣邦微(SGMICRO)	SGM3204	1颗DC-DC电源芯片
宏发(HONGFA)	HFD4/3-S	2颗继电器
东芝(TOSHIBA)	TLP172GM	2颗光耦
-	丝印21BLE	2颗运放
-	丝印961K	1颗运放
-	-	阻容感、连接器、接口、显示屏、按键、结构件和紧固件、导热垫、铝制屏蔽罩等等

表3、正点原子DS100部分元器件

4、梦源U2P20

品牌	型号	描述
赛灵思(XILINX)	XC6SLX9	1颗FPGA芯片
华邦(WINBOND)	W9825G6KH	1颗256Mbit SDRAM
意法半导体(ST)	M24128	1颗128Kbit EEPROM芯片
时代民芯(MXTRONICS)	MXT2088	1颗8位200MHz的双核ADC
英飞凌/赛普拉斯(INFINEON/CYPRESS)	CY7C68013A	1颗USB 2.0芯片
微芯(MICROCHIP)	MCP6002	1颗运放
亚德诺(ADI)	AD8132	1颗高速差分运放
亚德诺(ADI)	AD8337	1颗直流耦合VGA
德州仪器(TI)	LMH6601	1颗高速运放
德州仪器(TI)	LM8261	1颗高速运放
德州仪器(TI)	TPS2553	1颗LDO
德州仪器(TI)	TPS63000	1颗升降压DC-DC芯片
德州仪器(TI)	TPS62400	1颗降压DC-DC芯片
德州仪器(TI)	LM27762	1颗电荷泵LDO
德州仪器(TI)	LP5907	1颗低噪声LDO
德州仪器(TI)	TS3USB221A	1颗模拟开关芯片
富士通(FUJITSU)	FTB3GA4	3颗继电器
冠西(COSMO)	KAQY214S	2颗光耦
-	丝印IC5J	4颗疑似TVS
-	-	阻容感、连接器、接口、显示屏、按键、结构件和紧固件、导热垫、铝制屏蔽罩等等

表4、梦源U2P20部分元器件

当前中国数字示波器市场主要集中在中低端，迈向高端市场需要突破三个主要壁垒：

首先，关键芯片如ADC等是示波器的核心部件，对带宽和测量频带范围有很大影响。目前，中国示波器厂商主要从德州仪器、亚德诺等国际供应商采购ADC、DAC等核心部件。然而，为了进入高端市场，自研ADC的需求较高。国产示波器普源精电开始尝试自研ADC，也有一些国产ADC芯片原厂，例如时代民芯、云芯等。

其次，数字中频的运算能力也是示波器的关键因素之一。随着采样率的提高，实时性要求也随之提高。为了缩短死区时间，需要提高处理器的处理速度，如CPU、GPU、FPGA、DSP等。国内在这方面的研发起步较晚，需要加强处理器和算法的研发。FPGA芯片有英特尔/阿尔特拉、AMD/赛灵思、微芯/美高森美/ACTEL、莱迪思等，国产FPGA芯片原厂有安路、紫光同创等。

最后，软件也是示波器的重要组成部分。示波器厂商需要根据应用需求开发相应的软件，如USB等串行总线分析等。与国外厂商相比，国内示波器厂商在软件覆盖率方面仍有较大差距。因此，示波器厂商需要加强软件方面的研发，以满足客户的需求。

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责任编辑：David

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