袖珍示波器DS203设计思路讨论

左耳

袖珍示波器DS203的产品设计正在进行中，以下许多的参数指标尚未最后确定，欢迎大家多提意见，多砸砖头。

关于袖珍示波器DS203总体设计考虑
DS203在总体设计中还是考虑以“袖珍”为特色，坚持走“低耗电”、“小体积”、“软件易更新”、“DIY”的技术路线。在综合价格、尺寸、性能等等因素之后，选用3”的240×400宽屏彩色TFT液晶屏，STM32为主控MCU，用FPGA来实现对外接ADC的控制管理和数据缓存。同时为了减小体积以及便于DIY手工焊接，MCU和FPGA均选用了QFP100的封装，ADC选用QFP48封装。
为了满足具有一定技术功底的人士DIY的要求，  在计划推出两个版本，⑴采样频率为1M+1M的“体验版”、⑵采样频率为36M+36M的“标准版”，两种版本采用相同的PCB板，购买了“体验版”的用户，可以随时自行添加少许ADC、FPGA等少量“补品”元件后，DIY升级成“标准版”。
“体验版”和“标准版”均配上为之专门设计的精美外壳，以提高产品的实用性。如果该产品推出顺利的话，还计划陆续推出各种实用升级配件（高档机壳、支架、腕带、电池、外套、探头等等）。
机壳上有电池盖，电池采用带插头的可更换式锂电池，机内自带充电电路，通过外接USB连线充电。也可以将电池放到机外充电器上充电。
“体验版”的销售对象主要面向有一定动手能力和技术水平的玩家，销售方式以CKD、SKD为主。在保证质量的前提下，售后服务以高层次的网上咨询指导+成本价供应零配件为主。将所有预计的保修及技术服务费用先期返还给购买者，努力降低销售成本，以期实现较低的售价。
“标准版”的销售对象主要是面对那些对品牌仪器使用较有信心的，将该机直接当成仪器使用的用户。销售方式为只售卖整机，并努力提供较为完善的售后保修服务。
  DS203袖珍示波器的硬件电路图、PCB板装配图、以及应用层软件将实行开源，机上的所有零配件包括机壳也打算无限制供应。

求教：尝试这样的方式是否合适？还有别的高招吗？

关于DS203的采样频率、模拟带宽以及采样深度
大家都知道，高速的ADC、FIFO RAM、FPGA以及运算放大器等，都是比较耗电的，同时也价格不菲。在权衡利弊之下，我们选取了36M+36M的采样频率，采用AD9288-40的ADC芯片，单通道的最大采样频率达到了72M。FIFO RAM采用了一款最高工作频率>200MHz的低功耗FPGA来实现。在36M+36M的工作频率下，耗电<20mA。DIY用户可以选用AD9288-80以上的ADC，或者将AD9288-40超频，实现72M+72M的采样频率，这样单通道的最大采样频率可达144M。
为了方便和满足DIY及超频的需求，在电路功耗以及采购成本增加不多的情况下，模拟通道电路采用了单位增益>150MHz的运算放大器，因此实际的模拟带宽有望做到30MHz以上。
由于满足低功耗、低价位、QFP封装等条件的FPGA中，存储容量都不大，因此DS203的采样深度目前为多通道的情况下每通道4096点，单通道工作的情况下，为8192点。

求教：请大家根据自己的使用习惯及环境，给出一点意见。

关于DS203的模拟通道以及数字通道的配置
考虑到在实际应用中，两个模拟通道往往不够用，还需要额外增加一个外触发输入通道，因此增加了两个数字输入通道，不但可以作为外触发信号的输入，同时也可以显示出其波形。（如果不是考虑到MCU的工作量、屏幕排列和外壳接线等等问题，数字输入通道还可以增加许多个）。
作为 “双踪四线”示波器，为了方便使用，通过内部编程切换，在4个显示轨迹上实现了对任意A、B、C、D四个输入信号以及简单运算组合（A+B、A-B、C&D、C|D）的显示。而且可以任意显示之前保存在U盘中的最多100个数据文件中的4组波形曲线。
模拟通道的输入量程预计有“20mV、50mV、100mV、200mV、500mV、1V、2V、5V、10V”9档，以及“AC/DC”两种耦合方式。数字通道为纯DC耦合方式，输入范围0～5V，带过电压保护，阀值电平约为1.7V左右，适合直接测量2.5V～5V的CMOS电平及TTL电平。

求教：这样做会不会太复杂了一点？还是按照普通示波器那样，每一个输入通道固定对应一条轨迹好？

关于DS203的水平扫描通道特性
水平扫描通道的时基量程分为“1S、500mS、200mS、100mS、50mS、20mS、10mS、5mS、2mS、1mS、500uS、200uS、100uS、50uS、20uS、10uS、5uS、2uS、1uS、500nS、200nS、100nS、50nS、20nS、10nS、20nS+、10nS+”等27档。其中“20nS+、10nS+”为A、B通道合并交叉采样档。
扫描同步方式为“AUTO：自动、NORM：标准、SINGL：单次、SCAN：慢扫描、NONE：即时扫描”等5种方式。

求教：有没有什么好的提议？

关于DS203的触发通道特性
触发通道的信号来源可以在A、B、C、D四个输入中任意选取，触发电平阀值可调（模拟通道）。每一个触发源（包括模拟和数字）的触发方式都可以选择为“高电平、低电平、上升沿、下降沿、高电平脉宽大于⊿T、高电平脉宽小于⊿T、低电平脉宽大于⊿T、低电平脉宽小于⊿T、”中的一种。理论上最窄的窄脉冲毛刺宽度为体验版<1.2uS、标准版<30nS。

求教：请告知用什么方法或者在那里可以检验该机的捕捉毛刺的能力？

关于DS203的任意信号发生器通道特性
在设计规划中，该通道将有两个信号源，一个路是数字信号源，它可以从10Hz～8MHz按“1-2-5”分档输出占空比为1～99%可调的矩形波信号。另一路是由DAC输出的模拟信号，模拟输出信号的频率可以从10Hz～20KHz按“1-2-5”分档输出，其输出波形种类有“正弦波”、“锯齿波”、“三角波”、“实时显示中任意截取的波形片段”、“用户自定义波形文件”等波形。

求教：这样的输出特性一般够用了吗？有什么好的提议？

关于DS203的测量通道特性
计划在该机的屏幕上预留了11个测量参数显示项，用户可以任意选择四个显示轨迹中的“电压峰峰值Vpp”、“电压平均值Vdc”、“电压有效值RMS”、“电压最大值Max”、“电压最小值Min”、“信号周期Cs”、“信号占空比Ds”、“信号频率Fs”以及“电池电压Vbt”、“屏幕刷新速率FPS”等测量参数显示。

求教：常用的参数还有那些？让我试试看能不能加上去。

关于DS203的U盘文件存取功能
考虑到SD卡在选购时因品质参差不齐所造成的问题较多，DS203上摒弃了SD卡，用EEPROM在主板上自行构建了一个2MB的U盘，由于存取有关的数据文件。在计划中，该机可以保存“实时显示波形的BMP图像文件”、“实时显示波形的DAT数据文件”、“实时显示波形的CSV数据文件”等测量信息文件。同时该机还可以读取“自动升级固件程序HEX文件”、“自动升级FPGA配置文件”、“实时显示波形的DAT数据文件”、“自定义输出波形CSV文件”等。

求教：大家认为还应该增加什么功能？