ADALM2000:多种仪器，合而为一

电子月

随着电子专业学生和爱好者们升级自己的硬件系统，他们逐渐开始接触信号发生器、示波器、逻辑分析仪等仪器设备。这些独立的仪器可能要花费很多钱（通常数百美元，甚至数千美元），并需要很大的空间来使用和摆放。

这时， ADALM2000 就有了用武之地。它是一款通过USB供电的信 号激励测量单元，经济实惠，扩展了 ADALM1000主动学习模块 的功能（有关ADALM1000的更多信息和应用，可查看我们之前 的学子专区 文章)。

图1. ADALM2000概览

ADALM2000主动学习模块的设计考虑到了各种水平、不同背景的学生和电子爱好者们，易于上手的设计保证了使用者既可以在教师的辅导下学习，也可以自学。小巧的模块可以助你探索数十兆赫兹范围的信号与系统的世界，也为攻读科学、技术或工程学位打下基础，而无需花费巨资购买庞大的传统实验装备。

图2. ADALM2000模块

该模块包含了采样率为100 MSPS的12位ADC和150 MSPS的12位DAC，能让小巧的口袋仪器发挥出高性能。想要掌握它的功能，用户不仅需要了解内部的器件，还需要了解每个器件的基本功能。

图3. ADALM2000引脚排列

T该硬件模块包含以下特性：

• USB 2.0设备和OTG（支持LAN和Wi-Fi）
• 两个通用模拟输入：
  
  
  • 差分、±25 V、1 MΩ||30 pF、12位、100 MSPS ADC，25 MHz 带宽
    
• 两个通用模拟输出：
  
  
  • 单端、±5 V、50Ω、12位、150 MSPS DAC，30 MHz带宽
    
• 两个可变电源
  
  
  • 0 V至5 V，-5 V至0 V，50 mA
    
• 16个数字输入输出引脚s
  
  
  • 3.3 V，1.8 V，100 MSPS，兼容5 Vt
    
• 两个数字触发器
  
  
  • 3.3 V或1.8 V，100 MSPS，兼容5 V
    
  
  

通过图3所示器件的输出引脚可以连接内部的硬件单元。该模块配有2x15根彩色电缆作为连接线，通过颜色可以直观地分辨出连接线连接到了哪个功能模块。

Scopy软件功能

与PC配合使用时，ADALM2000可以充当便携实验室，可增强课堂学习效果。ADI公司的Scopy软件包支持ADALM2000，它提供直观的用户图形界面(GUI)，让学生可以更快速地掌握知识，更巧妙地开展工作并探索更多知识。Scopy基于开源技术，任何人都能测试其源代码并添加新特性。

图4. Scopy GUI

Scopy利用ADALM2000的特性设计了如下功能：

• 电压表
• 数字示波器
• 频谱分析仪
• 电源
• 函数发生器
• 任意波形发生器
• 2端口网络分析仪
• 带总线分析仪的数字逻辑分析仪
• 数字模式发生器
• 数字静态输入/输出
  

有关如何使用每种仪器的详细信息，请参见 Scopy wiki页面。

使用ADALM2000可以做什么？

ADI公司提供了一系列基于ADALM2000的实验室应用实例可供电 子和相关知识领域的学生学习，包括通信电路、电源管理电 路等等。所有资源和示例均可在ADI公司的ADALM2000实验材料 页面上找到。您还可以前往 EngineerZone® 教育部分，查看有关 ADALM2000/ADALM1000/ADALM-PLUTO的最新 博客文章。

现在我们开始进行一个数字模拟转换器的基础实验，探索ADALM2000模块提供的数字和模拟功能。R-2R梯形电阻网络是最常见的数模转换器模块结构之一，它只使用的两种不同组值的电阻，阻值比为2:1。N位DAC需要2N个电阻。

在电压模式下，R-2R梯形电阻网络的支路（如图5所示）被数字编码D0-7驱动，其中数字0代表驱动电平为 VREF– ，数字1代表驱动电平为 VREF++。根据输入的数字编码， VLADDER (如图5所示5) 将在两个基准电平之间变化。两个基准电压的负基准电压 (VREF–)通常为地(0 V)，正基准电压 (VREF+) 我们将其设置为电源电压(3.3 V)。

图5. R-2R梯形电阻网络电路




F图6. R-2R梯形电阻网络电路面包板连接Materials:

• ADALM2000主动学习模块
• 面包板
• 跳线
• 9个20 kΩ电阻
• 9个10 kΩ电阻
• 一个OP27放大器
  

在面包板上构建图6所示的8级梯形电阻电路。将八个数字输出、示波器通道和AWG输出连接到梯形电阻电路中，如图所示。注意将电源连接到运算放大器电源引脚。

当安装R1和R2时，设置AWG1的直流电压与DAC的 VREF+ +相等，即等于CMOS数字输出的+3.3 V电源电压。此时输出电压为双极性，其摆幅为-3.3 V至+3.3 V。断开AWG1并移除电阻R1，输出电压为单极性，摆幅为0 V至+3.3 V。启动Scopy软件。打开 模式发生器界面。选择DIO 0至DIO 7，并将其组成一个分组。设置参频率设置为256 kHz。此时能看到类似图7所示的内容。最后，点击 运行 按钮。

图7. 模式发生器界面

打开示波器界面，开启通道2，并将时基设置为200μs/div，点击绿色 运行 按钮开始运行。有时可能还需要调整通道的垂直范围，初始条件下，1 V/div是比较合适，通过示波器界面能看到（图4）电压从0 V上升到3.3 V，斜坡信号的周期应为1 ms。

图8. 示波器界面

改变数字模式。例如，您可以尝试随机模式，或者加载自定义模式。其中加载自定义模式的方法是生成一个有一列介于0到 255（对于8位宽总线）之间的数字的纯文本*.csv文件。以下是一些预先制作好的波形文件，您可以加载并作为自定义模式文件使用： 正弦波、三角波、高斯信号等。