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初次体验过Analog Discovery模拟设计套件后，兔子已经体验到了这块小黑盒子的强大功能，将示波器、信号发生器、逻辑分析仪3种功能整合在一起。但只是使用是不够过瘾的，何不学习借鉴一下自己来进行设计虚拟仪器？就一般的DIY示波器而言，无外乎MCU+FIFO和FPGA+RAM的结构， USB示波器可以不需要显示和处理,采集到的数据可以由PC软件进行显示和处理，但同时要求有较高的数据带宽和实时性。Analog Discovery有着怎样的硬件结构来实现这些功能和性能呢？那么这次兔子就将拆开Analog Discovery，对内部设计一探究竟。
Analog Discovery的机械结构非常简单，背面仅有四颗螺丝固定外壳，两下搞定。从设备背面的照片中还可以看到Digilent是由ADI和Xilinx赞助来完成该设计的，当然赞助可以指提供芯片和设计技术。
拆开黑盒子，里面只有一块PCB，目测至少为6层板。上面的主要器件一目了然：主控芯片是Xilinx的Spartan6系列FPGA XC6SLX16，16通道的数字I/O都由FGPA直接提供。另外FPGA还连接了一片AD9648，用来实现示波器的两路差分输入。USB通信采用了FTDI的USB-to-Serial/FIFO芯片FT232HQ。整个系统通过USB单电源供电，板上需要的各种电压主要由ADI的DC/DC来提供。
背面的器件密度较高，主要器件是两颗DA芯片，包括用以实现信号发生器双路输出的AD9717和一片起辅助作用的AD5645R，剩下又是大量的模拟电路和供电电路。
台湾代工的XC6SLX16，采用8x8mm的CPG196封装，具有14,579逻辑单元、576Kbits RAM和106个可用I/O。整个PCB上并没有找到配套的RAM和用于配置FPGA的Flash，因此FPGA应该不承担主要的存储工作（其实也不需要，PC有那么大的内存呢），同时FPGA也应当是通过USB在线配置的。这样整个系统的灵活性就大大提高了，除了基本的示波器、逻辑分析仪等功能，Analog Discovery还能通过软件重配置成任何你需要的自定义设备（只要软件支持）。
FT232HQ支持USB 2.0 Hi-Speed (480Mbps)和Full Speed (12Mbps)协议，与FPGA接口可配置为UART、SPI、I2C、JTAG和245 FIFO。当配置为同步245FIFO模式时，最高速率可达40MB/s，可以满足USB虚拟仪器的高上行数据带宽需求。
下图为整个设备中最为昂贵的IC——价值51美金的AD9648。Analog Discovery标称AD的采样率为105MSPS，实际采用的芯片可支持125MSPS采样率，支持两路差分输入和1.8V CMOS/LVDS输出（就PCB来看应该采用了CMOS接口），14-Bit的分辨率提供了较高的纵轴性能。其输入带宽可达650MHz，并支持通过SPI接口配置时钟、偏移等多种参数。其应用领域中赫然写着GSM、CDMA、雷达等无线电系统。
如果按照$199的商业版来算，该芯片占销售价格的25%，若考虑到US学生的$99特供版，单此一颗IC就达到了销售价格的50%以上，实在令人唏嘘。不过Digilent从ADI拿到的芯片肯定不会是这个价格，不然就要赔本了:)。
DA芯片AD9719位于PCB背面，同样是125MSPS，同样的14-Bit分辨率，支持差分耦合或单端输出，价格相对AD来说也要便宜不少。图片的左下角应当是数字I/O的ESD保护二极管。
其实整个系统含金量最高的还是模拟前端部分，估计是由ADI的工程师操刀设计的。下面是示波器两路全差分输入的其中一路，看起来很有些眼晕。红色的目测为高频补偿电容，紧接着是由ADG612模拟开关控制的衰减电路，再往后就是运放构成的放大电路，兔子猜测可能会有阻抗变换的部分（纯属猜测，需要测量电路来验证）。最后由AD Buffer芯片ADA4940进行缓冲，并送入ADC中。
然后兔子对各个部分做了简要的分析（一半测量一半瞎猜），绘制出假想框图一幅：
需要提到的是，Analog Discovery上使用的芯片很多都是10-Pin或者8-Pin的小封装IC，并没有写明芯片型号，只有三个字母构成的简单丝印。兔子也是尽己所能在ADI网站上进行查找，最终列出了主要芯片的BOM和成本（电源IC和个别查不到的IC不在其中）。
| Part Name | Description | Price ($) |
| XC6SLX16-CPG196 | Spartan-6 FPGA, 14,579LCs, 106I/Os | 21 |
| AD9648BCPZ-125 | 14-bit, 125MSPS, 1.8V Dual ADC | 51 |
| AD9717BCPZ | 14-bit, 125MSPS, Dual DAC | 10 |
| FT232HQ | Hi-Speed USB to Multipurpose UART/FIFO IC | 2.2 |
| ADA4051-2 x2 | 1.8V, μPOWER, ZERO-DRIFT, RRIO DUAL AMPLIFIER | 3 |
| AD5645R | QUAD, 14-BIT I2C nanoDAC WITH ON-CHIP REFERENCE | 6 |
| ADA4940-2 x2 | ULTRALOW POWER, LOW DISTORTION ADC DRIVER | 5.2 |
| ADF4360-9 | CLOCK GENERATOR PLL WITH INTEGRATED VCO | 3 |
| ADG612 x2 | QUAD SPST SWITCHES | 3 |
| AD8592 | CMOS SINGLE SUPPLY RRIO DUAL OP AMP | 0.4 |
| AD5623R | DUAL 12-BIT nanoDAC WITH ON-CHIP REFERENCE | 2.1 |
| AD8066 x2 | HIGH PERFORMANCE, 145 MHz FASTFET OP AMP | 4.6 |
| AD8058 | LOW COST, DUAL, HIGH PERFORMANCE VOLTAGE FEEDBACK, 325 MHZ AMPLIFIER | 1.6 |
| AD8067 | HIGH GAIN BANDWIDTH PRECISION FASTFET OP AMP | 1.9 |
| Total | 115 | |
看完BOM之后，兔子发现其实Digilent的设备售价已经很白菜了，DIY起来能节省的也不多。当然这只是不了解内部价格行情时看到的假象，另外自己做的话当然也不会拿来照抄，而是会根据需求选用性价比合理的方案。
最后不得不提的是Analog Discovery存在的问题，那就是高采样率和超低的模拟输入带宽之间的严重不协调。其实AD和模拟前端中采用的运放都具有很高的带宽，如果排除阻抗变换，那么影响带宽的最大因素就是采用普通排针作为模拟输入连接器（更别提杜邦线了）。
有国外的朋友通过测试发现9MHz以下的信号可以保持很好的完整性，比标称的要高不少，但依然引起了许多争议。如果兔子真的要DIY，必然会选取BNC这样高带宽的连接器，并配上一根示波器探头，虽然增加了一些成本，但性能上也会有不小的提升。
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