自制示波器硬件电路详解：双核AVR单片机协同工作

"这篇文章主要介绍了基础的硬件电路知识，特别是以自制示波器为例，深入讲解了电路设计的关键组成部分，包括双核AVR单片机结构、程控放大（衰减）电路、高速AD转换器、FIFO存储器、时钟电路、MCU功能以及系统框图的解析。" 电路知识是电子工程的基础，示波器作为一个典型的电子测量设备，其内部构造揭示了许多关键的电路原理。在本电路设计中，采用"双核"架构，即两片AVR单片机协同工作，MCU1负责控制和频率测量，而MCU2则专注于数据处理和显示控制，两者通过SPI总线进行通信，实现高效的信息交换。 信号输入部分，探头接收到的信号会进入程控放大（衰减）电路，根据需要调整信号的大小以适应后续处理。经过电平调整的信号会被高速AD转换器采样，将模拟信号转化为数字信号存储在FIFO存储器中。当FIFO存储器满载时，它会通知MCU2进行数据读取和处理，最终在LCD模块上显示波形。 时钟电路是系统中的重要组件，它为高速AD转换器和FIFO提供可变的采样时钟频率，范围从600Hz到60MHz，这直接影响到水平扫速和采样精度。同时，程控放大器的输出还有一路连接到整形电路，用于信号整形并送入MCU1的16位计数器进行频率测量。 电路设计中，MCU1控制程控放大器的放大倍数和时钟电路的输出频率，而MCU2则依据这些数据进行频率、水平扫速、灵敏度和峰峰值的计算与显示。例如，X10/X1探头的选择会影响信号的放大或衰减，而程控放大器选用的高速运算放大器LM6172具有高带宽和快速转换速率，能满足高速信号处理的需求。 电源电路和程控放大器紧密相连，共同确保输入信号在AD转换器接受范围内，实现最佳的测量性能。运算放大器的选择至关重要，LM6172因其高带宽和高输出电流特性成为本设计的理想选择。 电路设计涉及多个模块，每个模块都有其特定的功能和设计考量，如信号调理、数据转换、存储和控制逻辑，这些都是理解和构建复杂电子系统所必需的基础知识。通过这样的学习，读者可以深化对电路设计原理的理解，并可能启发自己进行更深入的探索和实践。