示波器在测试电子产品时非常有用，但也可能非常昂贵。微型入门级USB示波器模块的推出为预算有限的狂热爱好者、小创客和企业家开辟了一个充满可能性的新世界。市场上充斥着听起来很容易使用的数字示波器模块，您可能会怀疑它们是炒作而不是帮助。但确实有很多不错的选择。
Gabotronics的 20 美元Xprotolab Plain就是这样一个不错的选择。它是一个漂亮的小(1 x 2 英寸)混合信号示波器模块，融合了逻辑分析仪和任意波形发生器。信号的可视化和设备的控制可以通过一个开源的 PC接口软件来完成。带有微型 USB 接口的面包板兼容模块也可以用作 AVR XMEGA微控制器的开发板。
硬件概述
Xprotolab Plain 的关键组件是：
ATXMEGA32A4U：高性能、低功耗 AVR XMEGA 微控制器 (Atmel)
TL064C : 低功耗 JFET 四运算放大器(STMicroelectronics)
TPS60403：非稳压 60mA电荷泵电压逆变器(Texas Instruments)
AP7333-33：+3.3-V、300-mA、低压差线性稳压器(Diodes Inc.)
该模块使用USB接口连接电脑进行控制和数据显示，运行在Windows、Linux、MacOS和Android下。其技术性能规格包括：
作为示波器
模拟输入：2
最大采样率：2 Msps
模拟带宽：200 kHz
分辨率：8位
输入阻抗：1 MΩ
缓冲区大小/通道：256 个样本
输入电压范围：-14 V 至 20 V
作为逻辑分析仪
数字输入：8(3.3V 电平)
最大采样率：2 Msps
频率计数器：16 Mhz
协议嗅探器：UART、I2C、SPI
缓冲区大小：256 个样本
作为任意波形发生器
模拟输出：1
最大转换率：1 Msps
模拟带宽：44.1 kHz
分辨率：8位
输出电压：±2V
输出电流：>±7 mA
缓冲区大小：256 点
制造商的产品页面上提供了完整的功能列表、用户手册、界面软件、技术支持论坛等。
最初设定
Xprotolab Plain 带有一对公头。接头相对容易手工焊接。出于实验目的，可以在焊接工作后将模块安装在面包板上，并使用一堆标准的公对公跳线作为测试探针。
要开始使用“范围”，您将需要软件。对于 MS Windows，首先下载并安装接口软件 (XScope) 和设备驱动程序 (WinUSB)。之后，通过将模块连接到 PC 的 USB 接口上电。当应用程序启动时，它将尝试自动连接。
下一步是通过跳线将模块的 AWG 引脚连接到 CH1 并观察 PC 的屏幕。它应该如下图所示。一旦您对您的设置感到满意，请移除跳线并将示波器的输入连接到您要从中捕获数据的电路中的信号。
就我而言，我目前将 Xprotolab Plain 连接到一个电力电子项目的相当“肮脏”的原型。电源项目的核心是一个“ArduinoUno”微控制器，配置为呈现两个“交错 PWM”输出。这些信号具有相同的频率和脉冲宽度参考，但它们之间具有一定的相移。我希望能够在输出功率变化时监控这些信号。
下图是 Windows 7 (x64) 笔记本电脑上生成的显示的随机快照。对我来说很好看!我还通过将其与我更传统(且昂贵)的台式GWInstek DSO(数字采样示波器)的测量结果进行比较来确认显示的准确性。
我对一些事情有点不安。一方面，界面软件最终并不稳定。它似乎有时会冻结。此外，该模块使用的逻辑电平仅为 3.3 V。如果您需要 5 V 逻辑接口，则需要附加电压转换器芯片(如德州仪器的SN74LVC245A)来增加输入容差。
通过 0.1 英寸连接也有噪音方面的问题。测量模拟信号时的标头。更可取的是修改模块以使用与一对标准 BNC连接器端接的同轴电缆。这有助于降低模拟信号上的噪声。
新德里能源与资源研究所TERI的高级顾问 Manoj Patnaik采取了另一种方法，他与我分享了这种方法。他的以 Xprotolab Plain 为核心的测试装备如下图所示。他还分享了他使用该工具的经验。
“在过去的两年里，我一直在使用 Xprotolab Plain 来完成我的日常基本爱好项目。它不能替代像样的示波器，但对于预算有限的修补匠来说无疑是一个福音。它有两个通道和一个波形发生器，足以让人们在家中运行一个基本的电子实验室。焊接完 berg 条后，它可以安装到面包板上，或者可以用香蕉插孔建造一个外壳，用于连接由鳄鱼夹构成的探针，就像我所做的那样。
我没有太多使用逻辑分析仪，但一直在我的项目中使用通道和波形发生器。它在 MS Windows 平台上运行良好;然而，尽管得到了 Gabotronics 论坛的帮助，但到目前为止，我在 Ubuntu Linux 上安装它还没有成功。
我面临的唯一问题是噪音。即使探头断开连接，迹线中也会出现明显的波动。但总而言之，这是一件很棒的作品，也是我板凳上的一个得心应手的助手。唯一需要注意的是，它可能无法处理超过 24 伏的电压，无论如何我都不想尝试超过它。”
我的经历与 Manoj 的经历相匹配。在我看来，Xprotolab Plain 是一款直立播放器，以极低的成本提供了良好的效果。
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审核编辑：汤梓红
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