【STM32F7英雄联盟大赛】便携示波器——硬件设计

tianshuihu

【STM32F7英雄联盟大赛】便携示波器——硬件设计 [复制链接]

这几天画了一下模拟前端的电路，在这里总结一下，如有不合理的地方欢迎大家批评、指正

先说说大致的设计思路

测量信号 -> 直流或交流耦合 -> 1/1、1/10、1/100倍率选择 -> 电压跟随器 –>可控增益放大-> 波形平移 –>同步触发及ADC（on chip）采集

先来一个整体的布局图

左侧是从上到下依次为：复位按键、外部电源插座、3个继电器及闭合指示灯、BNC座

下面为 7个自定义功能键，上方预留了一个±5V电源插座

下面具体分块说一说

首先是耦合方式及倍率的选择，这里选择了继电器作为切换开关，优缺点且不做过多探讨

C1 选择高压电容，耐压500V

档位的选择默认是X1 档，测量大信号时由于缺乏保护电路有损坏电路的风险

所以测量未知信号时，一定要切换成1/100档，如有必要再切换回1/10档、1/1档

接下来是信号调理

比较坑的是F7虽然有片上DA，但是已经被分作他用，并且还没有引出，所以只能用PWM做积分构成简易DA

对应的Multism 仿真结果

PWM 产生的 ±5V

  

PWM产生的 -2.7V ~ -0.4V (VCA810 需要-2V ~ 0V，对应40dB ~ -40dB 的增益调节，这里主要是用其放大功能，即-2V ~ -1V )

另一个问题是：F7片上AD只能采0~AVCC的正电压，所以在进入AD之前只能加了一个硬件加法器，对电压做了一个变换

  

下图为仿真结果

至此，信号总算能采进来了，不过要想准确的还原波形还需要一个同步触发信号

同样有个输出电平的问题，所以加入了输出钳位

下面是完整的原理图及PCB图

Schematic Prints.pdf (61.51 KB, 下载次数: 20, 售价: 2 分芯积分)

2015-11-7 21:36 上传

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售价: 2 分芯积分  [记录]

底面布局

顶层

底层

残雪

给力~赞一个~
尽快进入打样测试~

suoma

谢谢分享学习一下

le062

请教一下，分压电路的上的电容容值该如何确定

tianshuihu

le062 发表于 2015-11-17 14:15
请教一下，分压电路的上的电容容值该如何确定

这个我也不太明白，这里借鉴了前人的设计...

littleshrimp

点赞

damao3215

请问楼主能共享下PCB的库吗？想画块底板，但不知道间距，看到楼主有画好的，就像借用一下~感谢~

tianshuihu

damao3215 发表于 2015-12-3 00:18
请问楼主能共享下PCB的库吗？想画块底板，但不知道间距，看到楼主有画好的，就像借用一下~感谢~

你说的是 arduino_Uno 接口吗，这个我是参考官方的文件做的，做出来尺寸刚好

我把官方的原理图和PCB文件上传你看看吧
Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf (81.39 KB, 下载次数: 28)

2015-12-3 08:20 上传

点击文件名下载附件

arduino_Uno_Rev3-02-TH.rar (39.36 KB, 下载次数: 24)

2015-12-3 08:20 上传

点击文件名下载附件

caizhiwei

非常好！！！

damao3215

tianshuihu 发表于 2015-12-3 08:21
你说的是 arduino_Uno 接口吗，这个我是参考官方的文件做的，做出来尺寸刚好

我把官方的原理图和PCB文 ...

真是太感谢您了~正是想要arduino_Uno接口呢~谢谢~

tianshuihu

damao3215 发表于 2015-12-18 11:08
真是太感谢您了~正是想要arduino_Uno接口呢~谢谢~

这个接口原理图有个小错误，留意一下吧

【STM32F7英雄联盟大赛】发现官方原理图错误！！！
https://bbs.eeworld.com.cn/forum ... 8901&fromuid=373534

damao3215

tianshuihu 发表于 2015-12-18 14:12
这个接口原理图有个小错误，留意一下吧

【STM32F7英雄联盟大赛】发现官方原理图错误！！！
http://bb ...

嗯嗯~多谢提醒~