基于PC的示波器的设计

　　示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

　　本参考设计提供了构建一个示波器所需的全部电路，设计采用MAX1396EVKIT和一台PC，并提供了电路图、Windows软件和微控制器固件。固件示例程序采用C语言编写，利用IAR Embedded Workbench?平台针对MAXQ2000进行编译，可MAXQ 1.13C，4K KickStart版本的IAR Embedded Workbench。

　　图1. 基于PC的示波器

　　MAX1393简介

　　MAX1393为单通道、312.5ksps、真差分、12位SAR ADC。本参考设计采用MAX1393对输入波形进行采样。

　　硬件简介

　　MAX1396EVKIT包括MAX1396 ADC、MAXQ2000微控制器、所有必需的无源元件以及经过验证的PCB布局。MAX1396EVKIT原理图如图2所示。

　　MAX1396EVKIT的电路板上没有安装MAX1393，可通过Maxim网站订购MAX1393ETB的样品，替换评估板上的MAX1396ETB。表1列出了所需的跳线设置。

　　图2. MAX1396EVKIT原理图

　　表1. 跳线设置

　　固件简介

　　AN4530-firmware.zip文件包含的C程序可以使MAXQ2000的SPI?外设与MAX1393通信。当MAXQ2000采用20MHz系统时钟时，SPI串行时钟为5MHz。MAXQ2000从PC机收到命令后，微控制器即刻开始从MAX1393获取数据。存储512个采样数据后，MAXQ2000将数据发送给PC。

　　Windows程序简介

　　将MAX1396EVKIT通过USB电缆连接到PC机后，固件将等待接收Windows程序命令，如图3所示。按下Convert键接收评估板采集的输入信号数据，然后显示数据波形。当鼠标光标放置在波形区域时，将在屏幕顶端显示相应的时间和电压，如图5所示。表2给出了其它软件功能。

　　图3. MAX1393参考设计的Windows程序启动

　　图4. 显示波形

　　图5. 在屏幕顶端显示时间和电压

　　表2. 软件功能

  

参考文献:

[1]. MAXQ2000 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MAXQ2000_147494.html.
[2]. MAX1393 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MAX1393_719205.html.
[3]. PCB datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PCB_1201640.html.
[4]. Maxim datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/Maxim_1062568.html.
[5]. MAX1393ETB datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MAX1393ETB_719206.html.
[6]. MAX1396ETB datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MAX1396ETB_719211.html.