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论如何将便宜的USB示波器改制为中速ADC采集卡
2026/02/07
IP:四川

事先声明:该采集卡性能相当一般且内部电源纹波相当的难看,PGA挡位也不多 ,仅可作为部分特殊用途使用。希望用于通用SDR的同志们就大可不必使用这种改机方法了。此外这些USB示波器(Hantek 6022/INSTRUSTAR ISDS205)一类的示波器可以完全视为电子垃圾,在没有办法一百以下便宜捡到的情况下没有购买的价值。


前言:LD-Decode或VHS-Decode提供了将直接从介质上获取的数字化RAW信号转为可使用的数字视频的方法,并包括了完整的色度子载波恢复和时基校正(TBC)流程。在目前LD/VHS机器解调电路普遍老化,且模拟视频用处理硬件(标清采集卡、TBC、降噪器)等设备都停产或难以获取的情况下。使用简易标清采集卡(如EasyCap等垃圾)从LD/VHS上捕获视频不可避免的因为时基抖动(即画面扫描线对不齐出现水波纹样抖动)、色度偏差等原因导致输出画质惨不忍睹。而淘宝上的转制服务大多打着‘广播级设备’和‘无损转录’的幌子,实际采集能力基本上就是普通没TBC的录像机加上一个简易采集卡,最多提供洗发霉带和刻盘等业务,对档案的恢复和保存并没有起到太多积极的作用。


因此,直接从介质上获取RAW信号并加以软件解调是理论上信息损失最少且有最大后期处理空间的方式。那么自然,就需要一个模数转换(ADC)设备将模拟的RAW信号转变为数字RAW信号。VHS-Decode项目中推荐了用CXADC卡或者MISRC卡等方法实现这个功能,但CXADC卡需要台式机,而MISRC卡是DIY作品,国内难于获取不说,而且配置也比较麻烦。而SDR设备不仅贵,一般的SDR设备也没法接收到DC,虽然我有这么个设备,也拿它转制过一些VHS带子,但毕竟它不怎么亲民。当然,我也有个AD9248的采集卡项目,画完原理图后,由于工作原因一直没有动手画板,咕到今天。


那么,有什么简单易用的方法获取数字RAW信号呢?当然就是便宜的USB示波器了。这类USB示波器大多数使用Cypress FX2(CY7C68013)和AD9288(双8位40-100M ADC)为核心。而FX2的GPIF接口能够容易地与简易并口连接,并快速将数据串流给PC。一般实际稳定使用的吞吐量大概是40MB/s~45MB/s。这就意味着ADC采样率可以上到40-45Msps,足够用作RAW数据采集(USB DAQ)用了。但是因为FX2的GPIF时钟仅能使用系统96M时钟分频,40M肯定是不可能分出来的,这个时候只能外挂时钟发生器调节ADC采样率,防止把主机打爆了。


于是作为示范我去捡了个INSTRUSTAR ISDS205A虚拟示波器,虽然说FX2+AD9288这个方案当作示波器来说一般也都是垃圾。但是INSTRUSTAR ISDS205A不一样,它带交直流耦合切换功能,是垃圾中的战斗机(笑),而且比Hantek的6022系列还便宜点。所以就决定了,用它来改制。


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受害者遗容


拆机,可见这个示波器本体毫无任何处理能力,完全依靠PC软件实现信号处理。所谓标称的48Msps在通常的PC受限于USB性能上是基本跑不到的,且使用的AD9288的速度等级为40M,即使真的使用FX2内部输出的48M来驱动这个ADC,那也是有点超了spec的,此处手动斜眼某大厂五片20M AD9288交织1G的行为(滑稽)


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拆机后的主板


虽然模拟前端烂归烂,起码这个相对没那么烂。至少每个通道还给了两个继电器,一个用于做交直流耦合切换,另一个用于做1X/10X切换。Hantek 6022可是没有这个设计的。


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ADC和PGA高清近照,所谓PGA只是个切RFB的模拟开关


准备改制,首先先刮出ADC时钟引脚(即FX2 GPIF CLK)的过孔,并上锡,为后面上Si5351模块做好准备。类似设备可以靠测量AD9288的47脚找出对应的线路。


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右下角的电阻网络大概是ISDS205B的信号发生器DAC,烂就完了。左边的U3一眼16245,估计是给逻辑分析仪预备的。


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飞线处理后的效果


可通过测量板子上的配置EEPROM的SCL/SDA引脚确定I2C接口位置:这块板子I2C SDA在R54,而SCL在R58电阻上。5351 CLK0用于驱动ADC和GPIF,CLK2准备后续接出做SYNC OUT,接入另外的USB DAQ用于VHS HiFi音频采集。当然,音频采集除了用另外的DAQ接入音频磁头,也可以使用声卡,但是声卡采样时钟最好能够和视频USB DAQ同步。

给Si5351模块下贴上高温胶布防止短路,然后根据万用表测出的I2C定义飞上I2C引脚,再接上电源脚和时钟脚。改制就算完工了。后面可以画一块5351+DIT4096的板子,输出ADC采样时钟和空S/PDIF信号用于声卡SYNC。


IMG20260206215022.jpg

5351模块高清近照,实际上这个5351并不是Silabs原厂的,而是MS的仿制品,不过能用就行了


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然后给各种线头贴上高温胶布固定,就算大功告成了。

IMG_20260206_220930.jpg

最后贴上标签和购置/改机日期,改制就完工了

IMG_20260207_003029.jpg

接上CVBS用75欧终结器后的效果


上位机软件是开源软件fx2adc,可以从 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX下载。使用前先使用 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX装驱动,将FX2第一次枚举和第二次枚举的设备的驱动都替换为WinUSB或libusb即可使用。本文提供了预编译的压缩包:

attachment iconfx2adc.7z14.53MB7Z0次下载

图片.png

使用例:

图片.png

图片.png


Thank you for read this article in this era!


后记:

Windows下该采集卡出现了严重的数据丢失情况。WinUSB驱动存在一定效率问题,最好用Linux宿主机接收数据。使用fx2adc-test时,采样率误差应低于120ppm才是正常工作的状态。


另外,该采集卡噪声大部分原因是因为1117型号不合适,不支持MLCC导致有一点点自激振荡;换成AZ/BL/SP的1117-3.3之后底噪就下去了。建议拿到手的童鞋上来先改一下电源,尽量补齐去耦电容,在必要的电源(如AD9288的模拟电源)处串接磁珠。


最后这块板子不仅设计坑爹,焊接也是一塌糊涂,粗略扫一眼至少有十几个去耦电容有虚焊的危险,只好动手全部补好....

[ 修改于8个月19天前 - 2026/02/13 20:17:18 ]
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我也是有底线的