标签: 虚拟示波器

本文旨在演示用户如何使用ADI ADA LM 2000和简单的开源编程语言Python开发所需的虚拟实验室仪器。通过Python与ADALM2000相结合，可以开发多种虚拟实验室仪器，如 示波器 、 信号发生器 、数字万用表等。其中，示波器作为物理电子实验室中常用的基本仪器之一，是个不错的入门选择，将在下文中重点讨论。 什么是示波器？ 示波器可用于常见电路和复杂电路的信号分析，是电子工程的重要组成部分。如今的示波器能够与计算机连接，因此在示波器中捕获的信号能够以数字形式存储，供日后分析。 图1.示波器示意图 示波器用于直观呈现模拟或数字波形的电压和时间特性。前面板控件（放大器触发、扫描时间和显示屏）用于调整显示内容，以更好地直观呈现信号。 示波器可展示信号输入在特定时间段内的行为，这对于分析常见电路至关重要。此外，它有助于验证这些电路的功能。这也是示波器成为不可或缺的电子实验设备的主要原因。ADI允许工程师定制自己的示波器来满足需求，从而可以改进特定电子电路的分析。 ADALM2000是什么？ ADALM2000是主动学习模块，具有数字示波器、函数发生器、 逻辑分析仪 、电压表、频谱和数字总线分析仪，以及两个可编程的电源。对于基础用户或学生，可以将Scopy与ADALM2000连接。对于应用开发人员，可使用libm2k库开发应用 接口 。对于固件开发人员，还可以选择开发能够直接在ADALM2000上运行的定制软件或HDL。 开始使用 安装Python和PyCharm Python是功能强大、简单易学的开源编程语言。Python可从Python官方网站下载。如果不确定要使用哪个版本，请选择Python 3.7。 Python可在没有集成开发环境(IDE)的情况下使用，但为了更轻松地下载库和进行调试，可以使用PyCharm。PyCharm是一个IDE，为开发人员提供多个必需的工具，因而是用于Python开发的热门IDE。在JetBrains官方网站下载最新版PyCharm Community。 安装库 Python库包含可用于特定应用的方法或函数。在本文中，将使用libm2k、matplotlib和NumPy。 Libm2k 若要使用Python与ADALM2000交互，需要安装libm2k库。这是C++库，带有可用于Python、C#、MATLAB®和LabVIEW®的绑定，具备以下功能： ○ AnalogIn用于示波器或电压表。我们将重点介绍该功能。 ○ AnalogOut用于信号发生器。 ○ Digital用于逻辑分析仪或模式发生器。 ○ Power Supply用于恒压发 电机 。 ○ DM M用于数字万用表。 安装Libm2k 安装该库的一种方法是按照以下步骤操作： ○ 转到发布页面。 ■下载该库的最新可执行版本。示例：Libm2k-0.4.0-Windows-Setup.exe ○ 运行可执行文件。当“设置”窗口提示选择其他任务时，请务必选择安装libm2k Python绑定。 图2.Libm2k安装窗口 ○ 安装结束。Libm2k将安装在Python的默认环境中。 Matplotlib 若要创建示波器显示，您需要使用matplotlib库。该库备受欢迎且易于使用，用于在Python中定制和显示可视化内容。有关该库的详细信息，请访问matplotlib网站。 NumPy 简单的示波器仍将需要大量数学计算。NumPy库可以为复杂的计算提供简单的函数。有关该库的详细信息，请访问NumPy网站。 安装Matplotlib和NumPy 若要安装matplotlib和NumPy，请在PyCharm中按照以下步骤操作： “项目解释器”。 ○ 点击“设置”窗口右侧的+图标。 ○ 将出现“可用软件包”窗口。在搜索框中，搜索matplotlib和NumPy。 ○ 指定要安装的版本（选择最新版本）。 ○ 点击安装软件包按钮。 图3.在PyCharm中安装库包 硬件设置 在开始编码前，我们先设置硬件组件。需要使用以下硬件组件： ○ 信号源（或信号发生器，如适用） ○ ADALM2000 ○ 探头和限幅器 如果信号发生器可用，请按照图4中显示的配置，使用探头和/或限幅器将ADALM2000设备连接到通道1和通道2。 图4.使用信号发生器和ADALM2000的实际设置 表1.引脚配置 对于其他可用的信号源，也可以遵循相同配置。最后，通过USB端口将ADALM2000设备连接到PC。 简单的虚拟示波器 在这一部分将逐个代码块介绍程序，还将讨论代码的作用，并说明以这些方式编写代码的原因。随后的部分中将演示修改基础代码，以添加更多功能，从而满足开发人员用例要求。 首先，导入将用于开发虚拟示波器的三个库（libm2k、matplotlib和NumPy）。 统一资源标识符(URI)是连接到PC的每个ADALM2000的唯一标识符。该代码块确保ADALM2000连接到PC。如果没有ADALM2000设备插入PC，代码将自动退出。 通过检测到的URI连接到ADALM2000。“uri ”是在连接了多个设备的情况下检测到的第一个ADALM2000设备的URI。 对A DC 和DAC运行校准。这是确保获得准确测量的重要步骤。 设置采样速率和时长。可用采样速率有1 kHz、10 kHz、100 kHz、1 MHz、10 MHz和100 MHz。采样速率是在1秒内获得样本的次数，时长是获得这些样本的持续采样时间。例如，如果将采样速率设为1000，时长设为3，那么每秒将获得1000个样本，并持续采样3秒。因此，共有3000个样本。 启用并将通道1设置为示波器的模拟输入。 Linspace用于创建等间距的样本阵列，并可使用该NumPy函数创建时间x轴数据阵列。该函数的第一和第二个参数分别表示阵列的起始和结束值。最后一个参数是希望在起始和结束值范围内生成的样本数。 在该示例中，起始值是0，结束值是设置的时长，也就是3。对于样本数，将duration与sample_rate相乘，即可获得所需的总样本数，也就是3000个样本。这3000个样本将 均匀放置在0和3之间。该数组将存储在time_x中。 data_y存储我们使用ADALM2000设备收集的波形样本。通道1的样本存储在data_y 中，通道2的样本存储在data_y 中。为了显示精确的波形频率，必须使用与time_x相同的样本数量。 创建将处理的图形。plt.subplots函数将返回图形对象（存储在g中）和轴对象（存储在ax中），这些对象将用于自定义整个图形。 这里可以添加网格线，作为波形的参考坐标。添加轴 标签 和y限制，以添加有关图形的更多细节。 显示图形。 在代码末尾销毁上下文。 运行代码，将会看到类似图5的图形。 图5.单通道正弦波输出；一个信号发生器输出：10 Hz，2 V p-p 双通道虚拟示波器 在这一部分，将使用上一部分中的代码，并添加更多代码块，以创建双通道虚拟示波器。 若要添加另一个通道，请复制ocsi.enableChannel和ocsi.setRange行代码，并将第一个参数从 在创建图形时，为通道2添加另一个图形。通道2的数据在data_y 阵列中。也可以自定义两个图形的颜色，以便轻松区分二者。在该示例中，通道1使用浅珊瑚色，通道2使用钢蓝色。 运行代码，应该会得到类似图6的结果。 图6.双通道正弦波输出。通道1信号发生器输出：10 Hz，2 V p-p；通道2信号发生器输出：5 Hz，3 V p-p。 虚拟示波器的其他功能 在这一部分，将为虚拟示波器添加其他功能，以提升交互性。Matplotlib提供我们可以使用的多个小部件。在该示例中，将使用文本标签和滑块小部件，并将继续使用上一部分中的代码。 为matplotlib滑块添加另一次导入。 将时间和数据阵列转换为NumPy阵列。在下一个代码块进行的计算中，将使用这些阵列。 获取所有波形数据后，提取这些波形的特性将不在话下。在以下代码块中，从获取的两个通道的数据中提取了Vpp、Vave和Vrms。要计算Vpp，将data_y numpy阵列中找到的最大值和最小值的绝对值相加。要计算Vave，只需用Vpp除以pi。要计算Vrms，用Vpp除以2乘以√2。 该代码块与前面部分类似。唯一的区别是，为图形使用NumPy阵列，而不是使用原始阵列。同时还根据图形创建了波形对象。稍后将使用这些对象。 为了在图形中显示计算的Vpp、Vave和Vrms，将利用matplotlib库中的文本标签小部件。创建字符串标签label_ch1和label_ch2，然后连接这两个字符串，以创建最终标签n_label。找元器件现货上唯样商城通过使用plt.text创建文本标签。第一和第二个参数(0.2, 3)是文本的x和y位置。第三个参数是要显示的字符串。第四和第五个参数分别是文本和框的样式。 接下来，创建偏移滑块。该滑块用于调整波形的参考电平。将主图形向左调整，为滑块留出空间。plt.axes定义滑块的尺寸、位置和表面颜色。Slider函数用于为偏移滑块创建具有特定特性的对象。 创建update_offset函数，并将其注册到offset_slider对象。每次更改滑块的值时，该函数都会向波形添加偏移量。 运行代码，将会看到类似图7的图形。 图7.带偏移滑块的默认双通道正弦波输出 尝试使用滑块调整偏移量。将会看到波形实时上下移动。 图8.调整偏移量滑块（向左滑动），用于调整两个通道输出的偏移量 总结 本文解释了拥有虚拟电子实验室的重要性和便利性。文中还演示了如何使用ADALM2000和Python开发虚拟示波器。讨论了软件要求和硬件设置，并提供了3个示例供参考。 关于ADI公司 ADI是全球领先的高性能模拟技术公司，致力于解决最艰巨的工程设计挑战。凭借杰出的检测、测量、电源、连接和解译技术，搭建连接现实世界和数字世界的智能化桥梁，从而帮助客户重新认识周围的世界。详情请浏览ADI官网 http://www. analog.com/cn 。 关于作者 Arnie Mae Baes于2019年12月加入ADI公司，担任固件工程师。在进入公司的第一年，她重点负责GUI和固件开发。2020年12月，她加入消费电子软件工程部门，现在重点负责固件测试开发。她毕业于菲律宾八打雁国立大学，获电子工程学士学位。联系方式：arniemae.baes@analog.com。 Christian Jason Garcia是ADI公司的一名固件验证工程师，工作地点在菲律宾垂亚斯将军城。他拥有圣托马斯大学电子和通信工程学士学位，于2018年11月加入ADI公司。他在电动交通部门专门负责SmartMesh网络的软件测试和系统验证。联系方式：christian.garcia@analog.com。 作者：ADI软件系统工程师Christian Jason Garcia & Arnie Mae Baes

QA100虚拟示波器是一款入门级的混合域示波器，其强大的功能让我们工程师能够继续使用其熟悉的示波器来观察频域，而无需寻找和重新学习频谱分析仪。其强大的多功能性让您简直无法想象，具备集双通道示波器+逻辑分析仪+函数信号发生器+协议分析仪+频谱仪+数字电压表于一身，如果你是一个学生，如果你是一名电子爱好者，那么，这款QA100虚拟示波器将会是你不二的选择。 QA100虚拟示波器的性能特点： 1．一机多用，同时可以实现数字存储示波器，逻辑分析仪，信号发生器，频谱分析仪，协议分析仪和数字电压表六种实用功能，只要你能力足够，那么这就是一款电子测试里面的变形金刚，一台仪器就是一个可移动的电子实验室，性价比极高。 2．记录存储和回放功能，QA100可以记录当前一屏PNG,JPG和BMP格式的图片，也可以存储为waveform格式的波形运行记录全程波形，让你在测试后可以调取到相关的信息更好进行进行研究。 3．多种记录存储方案，数据可以利用软件充分利用PC屏幕强大，生动的彩色图形界面显示功能，采用3D效果控件，使用户能简单方便的操控信号发生器，从而产生任何其想要得到的信号。软件支持远程下载，支持固件在线升级。因此你用很低的价格获得相同的软件功能和性能，并且如果你将来要升级到一个高性能示波器，你就可以实现无缝升级。 4．QA100虚拟示波器体积小巧，节省了生产空间，免电源， 从USB 2.0接口获得电源所以你不需要为电池或外部电源操心。USB口也传输高速数据到你的PC电脑为你呈现敏捷和高分辨率的显示。与台式示波器类似界面，易于上手。 5．可以同时观察时域和频域测试信号，从快速发现异常到予以捕获，再到搜索针对事件的波形记录和分析其特点以及器件的行为。 6．QA100虚拟示波器，因此你可以从存储的波形库中输出多种标准波形，如正弦波，脉冲波，方波，三角波，锯齿波等。你也可以用内置的任意波形发生器(AWG)定义你自己的波形，然后通过其内置的示波器功能将你所发生出来的各种信号，轻轻松松在一台机器上面完成，让你轻轻松松获得你所需要的波形。 7．另外QA100还觉具有低通滤波，标签功能和数字运算功能，虽然这些只是小功能，但是对于工程师来说却是能用到实处，毕竟自己所需的数据这点才是最重要的。 有兴趣的朋友可以登录本公司的网站www.quantasylum.com.cn QQ66702122 mob13714678135        

QA100混合信号示波器是一款多功能的简单混合域示波器，集成双通道25MHz示波器+50MHz频谱分析仪，外加12通道逻辑分析仪+200KHz函数信号发生器+协议分析仪+数字电压表，六种功能有机地结合在一起，功能模块间可协同工作，控制简单，观测方便，在有效地节约实验台面积的同时，也为信号调试提供了极具性价比的仪器解决方案。其同时观察时域信号和频域信号的功能，让工程师们能快速发现问题的能力和具有一致性测试能力。由于其高速、高效、高性能的特性，帮你轻松搞定各种复杂信号，多种功能高度集成的仪器，是电子研发、电子测量工程师、高校师生的科研开发和教学的得力助手。 作为一款具备混合域的虚拟仪器，其充分利用了上位机强大的数据处理能力，适用于各种数字电路的开发、测量、分析和调试工作，适合应用于数据采集与分析、信号产生与测量、个人电路开发工具、学校实验室设备，还为方便某些特殊的用户提供定制插件服务，大大降低了您的企业投资或者学习成本。该款仪器在如此高性能的同时不像常规的示波器那样高昂的价格，我们公司走的是高性价比的路线，价格优势非常明显。 产品特性具有如下的特点： 1．提供时域和频域来观察信号，FFT频谱分析来转化，这样就可以用多种方式来分析信号，每种方式提供了不同的角度。时域分析是以时间轴为坐标表示动态信号的关系；频域分析是把信号变为以频率轴为坐标表示出来。一般来说，时域的表示较为形象与直观，频域分析则更为简练，剖析问题更为深刻和方便。目前，信号分析的趋势是从时域向频域发展。然而，它们是互相联系，缺一不可，相辅相成的。 2．可以自己发生函数信号用内置的示波器功能显示出来，方便用户使用时要使用到多种仪器的繁琐。 3．数字示波器：双通道，采样率为100MSa/s，带宽为25MHz，储存深度为1Mpts/通道。 4．频谱分析仪：带宽为50MHz，分辨率最高可达512Kpts。 5．逻辑分析仪：采样率为100MSa/s，支持12 通道逻辑分析。 6．函数信号发生器：输出信号频率20KHz，支持正弦波,方波，脉冲波，三角波，锯齿波等波形 7．协议分析仪：支持RS232,SPI,i2c,Can 等工控协议 8．集成USB 2.0 接口，大大提高数据信号传输和提供优质电源 9．内置数字电压表，是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域常用的一种基本测量工具。 10．应用软件使用界面人性化，简便而功能强大。 11．体积小、重量轻，便于携带（185*128*44mm，0.9Kg），可以轻松将“实验室”带回家，更适合于笔记本电脑，生产线维修调整，便于出差使用。 12．支持固件程序在线升级功能，最新软件均在网站公布，用户可在网站下载到最新版软件。 13．开放式软件接口，方便用户进行二次开发使用。 14．波形平均,余辉,亮度调节,反向,加,减,乘,除,X-Y显示。 15．铝合金表面完全金属外壳屏蔽电磁干扰，具有良好的耐热性和耐磨性 。 16．软件支持：Win 7，Windows NT，Windows 2000， Windows XP 等操作系统。

QA100是一款能同时观察到时域和频域的多功能虚拟示波器，在日常电路调试过程中所需的信号产生、测量等多种功能，其构建了一个功能强大的闭环测试系统，既有信号发生器产生模拟信号的激励，亦有数字、模拟信号的检测，且逻辑分析仪还嵌入了常用信号的协议分析功能。 在同时显示时域和频域时，显示的频谱一直是系统触发事件已触发的频谱，与活动的时域曲线时间相关。在调试的过程中我们通过探测、发现、捕获、搜索和分析相关信号，要注意到偶发毛刺、串扰、噪声等潜在问题和各组成部分故障排查等，分析总线信号与控制信号间的时序关系可提高嵌入式系统编程效率测试仪器的要求则综合为具有混合信号测试能力，QA100则具有快速发现问题的能力和具有一致性测试能力。 1．双通道系统的频谱、波形分析仪，FFT频谱分析功能，有时域和频域两方面的分析能力。 2．可以自己发生函数信号用内置的示波器功能显示出来，方便用户使用时要使用到多种仪器的繁琐。 3．数字示波器：采样率是100MSa/s,带宽25MHZ，储存深度为1Mpts/通道。 4．频谱仪：带宽50MHz，分辨率最高可达512Kpts，显示模式为瞬时, Log/Lin Amplitude, Lin/Lin Freq。 逻辑分析仪：采样率为100MSa/s，支持12通道逻辑分析。 5．函数信号发生器：输出信号频率为20KHz，垂直分辨率为12位，支持正弦波、脉冲波，方波，三角波、锯齿波等波形信号。 6．协议分析仪：支持RS232,SPI,i2c,Can等常用的工控协议。 7．从USB 2.0接口获得电源所以你不需要为电池或外部电源操心，大大提高数据信号传输和提供优质电源，也更方便适合于各种PC的使用。 8．数字电压表是一个用模/数转换器将测量电压值转换成数字形式并以数字形式表示的仪表，便于用户在使用时观察电压的变化。 9．小巧便携的金属外壳（185*128*44mm，没有一张A4纸的一半大）完全金属外壳屏蔽电磁干扰，结构更加简洁、方便携带，是工程师出差不可多得的仪器。 10．应用软件不断更新升级，用户可到网站上下载固件程序在线升级，与时俱进。 11．继承传统仪器的优势，友好的人机界面，易于操作使用，旋钮有3D立体风格。 12．具有低通滤波，波形存储，波形回放，数学函数等多种特色小功能 13．软件支持：Win 7，Vista，Windows 2000， Windows XP 等操作系统。   应用范围: *数据采集与分析 *信号产生与测量 *个人电路开发工具 *学校实验室设备 典型应用: 大学实验室设备大学实验室在面向学生实验的仪器需求上，属于中低端的测控产品需求。在众多的学生实验中，既需要观测模拟信号的数字示波器，观测数字信号的逻辑分析仪，也需要作为激励源的信号发生器，而在市面上，以上几类仪器均多以独立产品的形式出现，仪器之间操作较为繁琐且价格不菲。本仪器集五种仪器功能于一身，极具性价比，在大学实验室仪器需求上有较强的竞争力。 有兴趣的朋友可以登录本公司网站www.quantasylum.com.cn QQ66702122 mob13714678135联系我们  

随着WiFi、ZigBee、蓝牙、RFID等无线应用进入到日益增多的嵌入式系统中，越来越多的工程师需要同时面对数字电路和射频电路设计，设计工程师必须同时处理这两个领域。当前，超过60%的示波器用户还使用频谱分析仪来解决拥有无线功能嵌入式系统的设计问题，这要求他们同时在时域和频域下工作。QA100虚拟示波器就是一款针对两个不同的域来进行开发的产品，对于这些系统的众多设计工程师来说，这就成为了一种新的测试需求。 1．QA100具备FFT频谱分析功能，可同时观察时域信号和频域信号，让你能够继续使用其熟悉的示波器来观察频域，而无需寻找和重新学习频谱分析仪。从而获得完整的帮助工程师捕获时间相关的模拟、数字信号，帮助工程师快速解决复杂的设计问题。 3．可以自己发生函数信号用内置的示波器功能显示出来，方便用户使用时要使用到多种仪器的繁琐。 4．示波器：双通道，采样率是100MSa/s，带宽25MHZ。 5．逻辑分析仪：支持12 通道逻辑分析，采样率为100MSa/s。 6．函数信号发生器：200KHz输出信号频率，支持正弦波，脉冲波，方波，三角波，锯齿波等波形。 7．频谱仪：带宽50MHz，分辨率最高可达512Kpts。 8．协议分析仪：支持RS232,SPI,i2c,Can 等工控协议。 9．集成了数字电压表，功能强大，电力测量精度更高。 10．集成USB 2.0 接口，大大提高数据信号传输和提供优质电源。 11．PC使用界面人性化，旋钮有3D立体风格，简便而功能强大，操作起来比台式机更方便。 12．外观轻巧，便于携带，体积仅仅为185×128×44mm，你就可以轻松将您的实验室装入包包带回家或者去拜访客户。 13．支持固件程序在线升级，与时俱进，其应用软件会不断随着更新，用户也可以到我们公司网站进行下载更新。 14．开放式API软件接口，方便示波器的二次开发，只要用户能开发程序，都是可以用来学习测试使用。 15．软件支持：Win 7，Vista，Windows NT，Windows 2000， Windows XP 等常用操作系统。 有需要的朋友请登陆本公司网站www.quantasylum.com.cn QQ66702122 MOB13714678135联系