ThunderScope开源示波器

简介

4CH，1GSa/S 开源示波器。前端很简洁，BUF802+LMH6518，ADC是HMCAD1511，用Xilinx A7 FPGA进行控制，数据通过PCIE总线传输到上位机处理。目前这个项目已经被挂到了Xilinx官网，强。

设计日志：https://hackaday.io/project/180090-thunderscope
开源地址：https://github.com/EEVengers/ThunderScope
discord讨论组：https://discord.gg/pds7k3WrpK

模拟前端

示波器模拟前端的核心是DC耦合的宽带放大器，处理起来需要一些特殊技巧。作者尝试了多版AFE，早期版本由分立器件组合而成，主要参考了LMH6518手册中推荐的LNA和无源衰减模块参考方案以及AN-47中的闭环偏置方案。作者组合了两个方案。实测增益平坦度可达0.5dB，通过将 FFE板和PGA板重画到一个PCB中，缩小布局，平坦度提升到0.25dB，带宽260M，还是比较理想的。电路分为无源衰减和有源阻抗变换两部分。无源衰减电路输入阻抗1M，提供可选的40dB衰减，继电器切换，通过气体放电管和钳位二极管进行过压保护。整个前端电路只需要+5V，-5V和+3.3V三个电源轨。

最新改进版中使用BUF802+LMH6518的方案，BUF802是用于实现双路径阻抗变换的专用芯片。

采样与控制

使用HMCAD1511采样，Artix-7控制，数据通过PCIE总线上传到PC。采样时钟由ZL30250L提供，均为手册典型电路。

电源

主电源输入来自PCIE总线的3V3。经过负载开关后先Boost到5V2，然后经过LDO和电荷泵得到±5V；3V3通过LDO获得2V5的LVDS供电，并通过Buck+LDO得到1V8电源。通过磁珠进行电源隔离。

软件

整体架构：

FPGA部分只负责控制ADC，并将采样数据以8Gbps的速度搬运到PCIE。PC上运行的C语言编写的后端接收所有数据并完成数字触发等任务。整个数字处理部分都放在PC上通过软件实现，实现了软件定义示波器。最后C后端渲染的波形发给electron编写的前端进行显示。