Цифровой осциллограф Neil Scope.

Автор: Влад Каменев
Опубликовано 09.09.2009

2009

Нашему Коту уже четыре года! Ну как тут оставить Кота без подарка? Да и еще в такой важный и уже серьезный возраст? Конечно же, без подарка нельзя, поэтому вот мой небольшой и скромный подарок, цифровой осциллограф, надеюсь, он Коту понравится и немного его порадует.

Цифровой осциллограф выполнен в качестве приставки к компьютеру и имеет такие характеристики: максимальная частота дискредитации 50Мгц, два канала, максимальное входное напряжение 2 Vp-p, полоса входной аналоговой части около 25Мгц, входное сопротивление 50Ом. Горизонтальная развертка достаточно гибкая и позволяет выбирать от 500нс/дел. до 256мкс/дел. с шагом в 0.5мкс. Связь с компьютером осуществляется посредством USB (Full Speed) и обеспечивает около 50-60 кадров/сек. От входных делителей я решил отказаться в пользу выносных щупов и общего удешевления конструкции. Осциллограф полностью питается от USB.
Итак, беглым взглядом по схеме. Входная аналоговая часть довольно проста и фактически представляет собой драйвер АЦП. Источник опорного напряжения встроен в АЦП, поэтому ни каких дополнительных компонентов не потребовалось.

Операционный усилитель можно заменить, например на OPA2681, OPA642, OPA2652 и другие. Цифровая часть тоже достаточно простая и состоит собственно из АЦП ADS831A, буферов FIFO CY7C421-15AXC от компании Cypress, микроконтроллера Silabs C5081F321, тактирующих АЦП и буферную память осцилляторов DS1077 производства Maxim. Выбор микроконтроллера был обусловлен наличием у него USB и морем документации как по 51-му ядру, так и конкретно по данному МК. Также хочу заметить, что у данного микроконтроллера достаточно точный внутренний генератор, что позволяет ему работать с шиной USB без кварца, а также есть возможность калибровать внутренний генератор от той же шины USB. Прошить данный МК можно простым программатором, схема которого дана в конце статьи. Стабилизатор питания MAX6349 можно исключить, если на время программирования МК подать внешнее напряжение 3.3V. Ни какой наладки, ни аналоговая, ни цифровая части осциллографа не требуют, как говорится, правильно собранное устройство начинает работать сразу:.
Теперь пробежим по софту, софт на компьютере написан в среде Visual C#, единственным недостатком которого есть необходимость загрузить пакет .NET Framework 3.5.

Программа выполняет основные функции измерения, такие как: Измерение частоты сигнала посредством курсоров, измерение амплитуды сигнала, выбор режимов синхронизации и развертки. Синхронизация выполнена полностью программной, что конечно несколько ухудшило пользовательские свойства осциллографа, но и удешевило конструкцию. Также имеется временная лупа и масштабирование по координате Y. Из пользовательских удобств - изменение цветов по своему вкусу, экспорт в графику, и печать.
Драйвера USB были взяты у производителя микроконтроллера и здесь есть важное замечание, возможно для корректной работы драйверов потребуется отключение в BIOS-е компьютера USB Legacy Support, это поддержка USB клавиатуры и мышки при загрузке компьютера. Очень странная проблема, но на вопросы в сторону службы поддержки Silabs мне так и не ответили.

Печатная плата изготовлена на одностороннем текстолите по "ЛУТ" технологии, и никаких особенностей не имеет. В приложениях дан уже зеркальный и подготовленный к печати pdf.

Для нормальной работы программы подойдёт компьютер практически с любым процессором и дисплеем размером 800 на 600 пикселей. Система WinXP, на других системах программа не тестировалась.

Файлы:
Печатная плата в формате pdf и gif.
Прошивка МК.
Софт и драйвера для ПК.

Вопросы, как обычно, складываем тут.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Портативный осциллограф на микроконтроллере ATmega32.

Портативный ультрадешевый осциллограф.

Neil Scope 3. Глубокая модернизация