示波器基础知识 & GD32示波器项目ADC输入电路分析
〇. 示波器的用途
1. 电源纹波的检测
2. 通讯信号的检测（USART，I2C, SPI等等)
一、示波器的使用
1. 垂直方向相关的旋钮
2. 水平方向的相关旋钮
3. 告诉示波器如何截取（捕捉）波形——3个按钮
示波器是截取波形，然后将波形保存起来，然后再将波形逐帧播放给你看（呈现动画的效果）。
但是如果要截取特定的波形，就需要如下2个按钮+1个旋钮（旋钮用于设置捕捉时波形的电压）。
4. 测量波形的电压、时间参数
二、示波器的参数（购买指标）
2-1 采样率
如上面示波器的标注，采样率为1GSample/s，即每秒可以最多采样1G次（10亿次）
2-2 存储深度
根据示波器的原理，示波器是将采样的波形保存起来播放的，而这个保存波形的空间是有限的，这个空间的大小就用存储深度来表示。
例如上面的示波器有如下参数：
在实际使用过程中，采样率和存储深度共同决定了采样得到的结果，上面的机器能够采集的时间计算如下：
三、GD32 示波器项目硬件部分
0. 需求分析和模块设计
数字示波器是一种用于显示电信号波形的仪器，在示波器升级迭代过程中，传统的模拟示波器以及难以满足现代电子测量的需求，相比于模拟示波器，数字示波器的测量精度更高、显示稳定以及信号。随着技术的发展，示波器的性能和功能不断提高。现代示波器采用高速ADC和FPGA等技术，具有高带宽、高采样率和深存储深度等特点。此外，数字示波器还支持多种触发方式和信号分析功能，如FFT变换、频谱分析等功能。
数字示波器主要由模拟前端处理电路、单片机电路、电源电路、控制电路、触发电路、校准电路等电路组成。由于该项目为示波器入门项目，在电路设计上选择了一些核心电路，帮助初学者更好的了解示波器的原理和设计方法，主要包括了以下电路：
（1）模拟前端处理电路：负责将输入的检测模拟信号进行处理后给单片机进行识别，具体电路包括了交直流耦合选择电路、电压衰减电路、信号处理电路以及频率检测电路，是整个电路的核心。
（2）电源电路：负责给运放提供正负电源以及系统供电，是保障电路正常运行的基础；
（3）单片机电路：给系统提供控制核心，负责对输入信号的采集与处理输出工作；
（4）人机交互电路：用于控制示波器功能，包括按键、旋钮、LED灯、显示屏以及其它输入输出接口，为示波器功能的开发提供基础。
各个电路相互配合，使得数字示波器能够准确地获取、存储和显示输入信号的波形。
（1）模拟前端处理电路
模拟前端处理电路
(1-1) 电容容值的选择：
选择电容有以下矛盾：
- 为了能够输入足够高的高频信号，电容的截止频率应该越高越好，电容容值越小越好
- 为了使得隔直流性能越好，电容应该越大越好。
最终选择了0.1uF的电容。
(1-2) 信号调理电路：
这是Vin没有衰减50倍的情况，假如前面拨动开关调至50， Vin衰减50倍，则公式为Vo = (5-Vin/50)/2;
Vo信号将直接接到单片机的ADC引脚，由于单片机采集到ADC的电压范围值为0~3.3V，由此可以计算出该示波器输入电压范围。
当输入信号Vin不衰减时，将Vo=0、Vo=3.3V分别代入公式得：
当输入信号Vin衰减50倍时，将Vo=0、Vo=3.3V分别代入公式得：
所以前面的档位选择（输入信号衰减电路)不同的时候，可以测量的范围如下：
- 当SW2开关2和3接到一起时，可以测量的输入信号幅值为-1.6V-5V
- 当SW2开关2和1接到一起时，可以测量的输入信号幅值为-80V-250V
可知，当SW2在1档位的时候，可测量的最大信号为5V。经过调理的信号最终接到STM32的ADC的输入引脚上。
专业示波器可调电容介绍
参考资料：
《202：简易数字示波器项目文档》：https://www.yuque.com/wldz/jlceda/dso
