评测 | 工科生必备的移动实验室，多功能测试仪器ADALM2000

我平时使用仪器并不是很频繁，但还是喜欢精致的三合一设备，有电源输出、信号源输出，还有模拟量输入，只要一个笔记本电脑，就可以在相等常见的场合下，代替笨重的电源、信号源以及示波器等。ADI公司开发的这款ADAL M2000（以下简称“M2K”），看起来就像是这么一个东西。所以，当我拿到这个小玩意的时候，心里还是比较冲动的。

一、初步观察

它很小，确实很小，比我们常用的5吋手机还要小。目测大约10cm长，5cm宽，板子厚度只有几个毫米，被一个印刷的塑料套包裹着——防止那些冒失鬼将电路板上的线路短接。我估计正式产品可能会有一个更加漂亮的外壳。

按照产品的印刷字体看，产品的头顶是一个USB接口，可以与PC机或者笔记本电脑相连。产品的底部是一排30脚插针引线，每根线约长20cm，末端是一个母头插孔。这30根线，就是设备的关键输入输出管脚，它包含4根地线，一对儿正负电源输出（2线），两个独立的信号源输出（2线），两个独立的差分模拟量输入（4线），两根独立触发源输入（2线），以及16根数字量接口，是通用输入输出的，即GPIO。

但是，这密密麻麻的30根线，虽然颜色有区分，还是容易让人眼花缭乱。

二、上电

在使用这类仪器之前，最好仔细阅读使用说明——如果是自己花钱购买的——毕竟损坏了，是自己的损失。但我没有这么做，我更希望它是一款无需说明书的设备，像手机一样。我的学生替我在PC机上安装了软件，摆好一台安捷伦的DSO-X2002A，70MHz带宽的双通道示波器（标准随机探头），一台数英TFG6300函数发生器，一台数字万用表，我就开始工作了。将USB接线插到我的电脑上，听到叮咚一声，看起来对上暗号了。

图1 M2K软件SCOPY主界面

打开被称为Scopy的软件，执行连接，3s左右，就连接成功了，图标变成了绿色，这很舒服，也让我对使用它充满了信心。界面左侧有好多功能项，都是英文，有常见的示波器、信号发生器、电源、万用表，还有频谱分析、网络分析、逻辑分析等等。如图1。

三、在示波器介入下的工作

图2 基本测试平台连接

将安捷伦示波器、M2K，通过一个面包板和单股铜线，按照图2结构实施连接。这样，M2K的两路信号源，会被M2K的双路示波器采集到，我可以好好看看M2K的信号源质量，也可以看看M2K的示波器质量。但我怀疑M2K自己发、自己采，可能有诈，于是让安捷伦示波器作为第三方介入，实施并行观察。

先看信号源。单击“Signal Generator”，就出现了能显示波形的中央屏幕，以及右侧设置区。鼠标移动，试着动两下，就可以学会它的设置方法。只是需要注意，在改变数据时，可以键盘输入，也可以鼠标点击增加、减小按钮，按钮中央有个红色方块，点亮时可以微调，除此之外，一切都非常容易。

M2K的信号源幅度设定采用的是峰峰值，我将M2K的W1设置成峰峰值幅度为5V的方波、W2设置成峰峰值幅度为1V的正弦波，两者频率都是20kHz，Offset（直流偏移量）0V，Phase（相位）0度。

图3 安捷伦示波器显示波形1

在M2K信号源RUN使能之后，用安捷伦示波器得到了图3所示波形。肉眼能够看出，它有两个问题，第一，绿色的正弦波上有显见的毛刺，估计信号源的底噪比较大。第二，正弦波的直流偏移量有明显的正值，约为50mV左右。

图4 安捷伦示波器显示波形2

这引起了我的兴趣，为了清晰显示这个弊端，我将两个信号源都设置成小信号，继续用安捷伦示波器观察，得到了图4波形。

这是一个令人沮丧的结果：毛刺太大了，且两个通道都存在大约50mV的直流偏移量。我开始纳闷，这怎么回事啊？是安捷伦示波器出问题了吗？看看M2K自己测量结果再说吧。

图5 M2K自发自测之小信号，在安捷伦示波器介入情况下

于是，我启动了M2K自己的示波器，没有改变信号源设置。M2K示波器使用也非常方便，操作习惯与普通示波器差不多，容易上手。很快，我在屏幕中央得到了显示波形，结果一样的糟糕，唯一的区别是，它没有直流偏移量了。我特别关注了AC/DC输入耦合，是DC。M2K提供了输出功能，可以将示波器采集数据以excel表格文件形式，保存到PC机的任何文件位置。打开excel文件，简单制图，就得到了图5所示的波形，与肉眼观察无异。

四、摆脱示波器独立工作

此时，我开始怀疑M2K与安捷伦示波器的友好性了，看起来它不怎么友好。于是，我把安捷伦示波器换成TEK示波器，结果是一样的。这可不是安捷伦一个品牌的问题了。

图6 M2K自发自测之小信号，在没有示波器介入情况下

干脆，将示波器从测试平台中卸下，一根线都不连，单独看M2K自己发，自己测。同样用export功能，得到了图6，这个结果非常漂亮了，差不多有几个mV的本噪，是合理的。

这是怎么回事呢？我没有太多时间纠缠这个，初步估计是M2K的地线设计存在问题，与示波器存在地线回流，既导致50mV左右的直流偏移量，又出现了数字量脉动干扰。

此时我甚至想取消这次评测，因为我太关注信号质量了。但转念一想，不对啊，我犯了一个大错误：M2K的初衷是干什么的？就是在宿舍里用的，宿舍里有示波器吗？如果有，还用M2K干什么，有正餐谁吃方便面啊？

我觉得，在不使用外部独立示波器的情况下，M2K发出的信号，还是不错的，它的示波器本噪也不是很大，在宿舍里进行一些初步的实验，还是挺好的。

五、带宽测试

图7 M2K自发自测之小信号，5MHz，在没有示波器介入情况下

虽然这类仪器都能号称极高的信号带宽，但我可不相信他们。什么都不变，只改变信号源发出频率，变为5MHz时，自测得到图7显示的波形。

图8 M2K自发自测之小信号，500kHz，在没有示波器介入情况下

我不敢看更高频率的了，5MHz已经很不错了，此时的波形已经出现了明显的失真。将频率改为500kHz，得到图8波形。这是一个不错的结果，虽然细细观察，可以看到它还是存在10mV左右的负直流电压。

六、试用结论

1）我估计M2K定位于宿舍使用，因此在细致的纵轴电压质量中，底噪、线性度、分辨率等，它无法与标准仪器相比。但是，在对价格和使用场合有清晰认知基础上，它还是一个不错的仪器。能够轻松实现1MHz附近的波形发生和示波器采集，已经挺好了，毕竟它的核心采集速率仅是100M。

2）我还试用了它的其它功能。这家伙的附属功能太多了，可以做万用表，频谱分析，网络分析仪，这都是在核心信号源、核心采集系统的支撑下的软件拓展。在硬件功底无法与标准仪器抗衡的情况下，增加软件功能，是M2K必须做的，它做得不错。

3）受时间限制，我没有测试与数字相关的功能。码型发生，逻辑分析，数字IO等，这些都与内部的FPGA相关，属于硬指标，不存在设计缺陷问题，用不着我去测试。相信，它说的，就是能够做到的。

总之，我还是挺喜欢这个设备的。如果有人问我，你是不是想买一台，这确实是问错人了。因为我手里的高级设备还用不完。但是，想想我儿子，想想那些读书的穷孩子，如果在双肩包里有这么一个小玩意，无论图书馆还是宿舍，甚至教室里面，打开笔记本，取出面包板，就可以开战，这得惹得多少同学羡慕啊。