“低成本四通道 1GSPS 示波器使用，Thunderbolt/USB4 將數據流傳輸到 PC 進行處理和顯示。”

項目從 2018 年開始，由 Aleksa 大神發起，目標是構建一套完全開源的、高性價比的專業示波器。目前已經迭代了多個版本，在 Aleksa 和開源社區的努力下，產品日趨完善。

示波器有兩個主要版本，一個是便攜的盒子版本（上圖左），可以通過 Thunderbolt 或者 USB4 直接與筆記本電腦相連，非常適合出差的時候攜帶；另一個是 PCIE 的板卡（類似數據采集卡），直接插在臺式機的 PCIE 插槽上即可使用。軟件使用ngscopeclient，同樣開源且強大，開盒即用。 我們先來看下 ThunderScope 的小視頻：

下圖是 ThunderScope 家族的一個截圖：

電路的主體部分由基板和一個FPGA處理板（上圖中的那個小板子）組成，作者還開源了一個前端的測試版。

所有的的軟硬件都可以在以下倉庫找到： https://github.com/EEVengers/ThunderScope 硬件部分的 License 是 CC BY 4.0，非常開放。倉庫里還有很多視頻鏈接，詳細介紹了示波器的原理和設計過程。有興趣的小伙伴趕緊學習吧！

功能強大的軟件，毫不妥協的硬件

ThunderScope 將昂貴、笨重的高端示波器的強大功能集成到便攜、經濟的軟件包中。傳統示波器受限于其內置處理能力和狹窄的用戶界面，而 ThunderScope 則可將完整的 1 GS/s 采樣數據流實時傳輸到您的計算機進行處理和分析。ThunderScope 的快速連接（通過 Thunderbolt、USB 4 和 PCI Express）和獨特的軟件定義架構使其可用于從簡單測量到復雜協議分析的各種應用場景。

ThunderScope 重新構想了測試設備的設計和使用方式。其硬件側重于示波器最重要的方面--模擬前端。傳統示波器必須在模擬前端和支持組件（如小屏幕、功率不足的微處理器和大機箱）之間分攤預算。ThunderScope 采用了不同的方法：不折不扣的模擬前端，通過最快的接口（Thunderbolt/USB4）連接到您的計算機。與其他在專用設備上處理數據的示波器不同，這種方法使 ThunderScope 能夠充分發揮計算機的潛力，使得 ThunderScope 成為唯一一款在您每次升級計算機時都會變得更好的示波器。

主要功能

硬件功能

兼容 Thunderbolt / USB4 和 PCIe 接口：以超過 1 GB/s 的速度向計算機傳輸采樣流。注：ThunderScope 不能與 USB 3 或更低版本、Thunderbolt 2 或更低版本一起使用。ThunderScope PCIe 需要 4x PCIe Gen 2 或更高的插槽。

靈活的帶寬：一個活動通道的帶寬高達 350 MHz。使用兩個活動通道時，每個通道的帶寬為 200 MHz；使用四個活動通道時，每個通道的帶寬為 100 MHz。禁用抗混疊濾波器可釋放全部 500 MHz 模擬帶寬。

可調節分辨率：分辨率從 8 位到 12 位不等，取決于采樣率。

可選終端：1 MΩ 和 50 Ω 終端允許使用標準無源或有源探頭，并可直接連接至 50 Ω 系統和設備。

便攜式：只需一臺支持 Thunderbolt / USB 4 的筆記本電腦和 USB C 電纜。硬盒可容納 ThunderScope 和探頭，并可輕松放入背包。

軟件功能

多窗口用戶界面：整理、查看和分析測量結果，不受小屏幕的限制。保留會話期間捕獲的每個波形。

高級觸發：從最基本的邊緣觸發到自定義軟件定義的跨通道觸發，讓您能夠捕捉復雜的行為。

協議分析、測量和解碼協議，包括 I2C、SPI、CAN、SWD、USB 和以太網以及自定義協議。

內存深度：僅受系統內存限制。無需重新配置和捕獲，即可捕獲秒級數據并放大到納秒級。

和其他同等級別示波器的對比（點擊查看大圖）：

快速靈活的軟件：ngscopeclient

ngscopeclient 是一款功能強大的測試設備開源客戶端，提供的高級功能超越了典型的示波器。它包括一套濾波器和協議分析器，用于測量和解碼從 UART 到以太網的所有內容。它完全采用 GPU 加速，響應速度驚人，從常規探測到深度分析，都能實現無縫體驗。它甚至可以連接到其他測試設備，無需使用多個供應商的軟件或編寫測試腳本即可完成復雜的測試。

TS.NET

ngscopeclient 從 TS.NET 接收數據，TS.NET 是我們的硬件控制和觸發軟件。TS.NET 允許對硬件進行細粒度控制，并包含我們的高效觸發代碼庫，可用于構建您所需的精確觸發信號。

開箱體驗

ThunderScope 易于使用。只需將其連接到計算機，打開 ngscopeclient，即可開始測量。

與傳統示波器不同，ThunderScope 不受有限采樣存儲器的限制。它可以捕捉各種時間尺度的事件，從人類可感知的事件到納秒級的細節。例如，您可以捕捉和解碼 USB MIDI 事務，并監控合成器發出的音頻波形： 由于可以完全控制硬件，因此可以禁用通道上的抗混疊濾波器，并將其作為軟件定義無線電使用，從而從巨大的前端帶寬中獲益！以下視頻通過直接數字下變頻采集 434 MHz 無線電信號，同時對連接無線電收發器的 SPI 總線進行探測和解碼：

ThunderScope 的模擬前端符合噪聲性能的最高標準。經過多年的反復試驗，在同類帶寬產品中名列前茅的前端。

未來擴展選項

ThunderScope 可與測試設置的其他部分無縫集成。采樣可與標準的 10 MHz 外部參考時鐘同步，或與被測設備提供的任意頻率同步。另外，內部生成的參考時鐘可以通過同一個 BNC 插口輸出，使其他測試設備與 ThunderScope 同步，或者向被測設備提供任意頻率的時鐘。處理數據采集和傳輸的 FPGA 可通過一個輸入/輸出連接器進行訪問，該連接器可用作外部觸發輸入，或在使用自定義比特流時用于終端用戶定義的功能。

如果您需要四個以上的通道，團隊還在開發一項功能，您可以使用時鐘和同步連接配對多個 ThunderScope，同時測量計算機能夠處理的多個通道。

PCB 賞析

Base Board 基板：

FPGA 核心板：

FE 測試板：

FPGA 模組的 Rev 2 作者也轉成了 KiCad 的版本，大家可以將以下鏈接復制到瀏覽器（或者點擊“閱讀原文”）直接查看： https://www.eda.cn/ecadViewer/viewerPage/?xmlId=9aff3313-8ba4-42d9-8236-2bcada120a9d&fileZip=%2Fdata%2Fdesign%2Fdemo%2F9aff3313-8ba4-42d9-8236-2bcada120a9d.zip 在查看器中，可以讓 Copilot 幫您快速設別設計意圖或了解器件的詳細信息：

結束語

ThunderScope 已經完成了眾籌，預計11月會開始量產。盒子版本大約 $950，PCIE 版本$800。你可能會說，這也不便宜啊！這就要看和誰比了，如果對標同等規格的 Keysight、Agilent，這價格絕對是超值的。更何況，它比標準的儀器更小，更便于攜帶。更重要的，它是開源的！如果您愿意，完全可以自己手搓一個！無論是硬件還是軟件，您都有絕對的掌控權！

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