Делаю цифровой осциллограф.

digi

Сделал от нефиг делать девайс. Вообще история рождения этого устройства несколько забавная. Но сейчас немного о том что получилось:

Осциллограф (то что пока реализовано):
2 канала, по 100 МГц дискретизации или один 200 МГц, полоса пропускания, получилась около 50 МГц. (но выяснил, что налажал во входном усилителе, может и уже будет полоса)
Возможность подачи внутреннего напряжения на щуп для проверки устройств, требующих питание по сигнальному проводу.
Измерение параметров сигнала (Vmin, Vmax, Vmean, Частота до 49,999 МГц)
Триггер: Автозапуск, Нормальный, однократный, автосинхр.
Отображение полохения нуля и тригера.
Возможно подмешивание произвольного постоянного напряжения ±3В, до 10 мА в каждый канал прибора.
Генератор сигнала:
Частота 100кГц-200МГц , шаг перестройки 1Гц. Можно сделать от 0 Гц, но надо доработать железо.
Выходной Уровень 100uV-2V
Модуляция AM, FM. Внутренняя (пока не реализована)
Логический анализатор SPI порта
Записывает 128 посылок, декодирует данные и отображает длинну посылки.
Измеритель АЧХ (совсем не сделан, но скоро сделаю)
Диапазон 100кГц-50МГц (при необходимости от 1Hz - 200MHz)
Динамический диап. около 40 Дб.
Анализатор спектра (тоже не рализован)
Диапазон 0-50 МГц
40 дб
полоса разрешения 200 кГц

Сердцем этой штуки является ПЛИС Altera Cyclone 2 и 8 МБ памяти.

Питание - внутр аккум 12V, или внешний БП 15В. Потребляемый ток 700 мА.
Дисплей цветной 3,2 дюйма, 320*240 точек.
Планировал размером с мультиметр, но скорее всего не выдет. Будет чуть больше.

Картинки немного уже устарели.
То что на картинках, было сделано в течении 3-4 недель по вечерам. Но щас времени на хобби нехватает и когда закончу - незнаю. Но закончу.

Жду каких либо продложений, критики и.т.д.
http://digi.vov.ru/p1.htm

Реклама

nnikolaenko

С праздником Вас!
Очень хорошие параметры, просто не верится, что это можно сделать в самодельном устройстве. Успехов Вам.

Реклама

digi

nnikolaenko писал(а):С праздником Вас!
Очень хорошие параметры, просто не верится, что это можно сделать в самодельном устройстве. Успехов Вам.

Спасибо. По поводу параметров генератора, то тут ничего сложного нет. Он реализован на DDS. А вот со входной частью осцила нужно будет повозиться. Скорее всего гарантированая полоса будет более узкой, около 30 МГц. Но для работы анализатора АЧХ фильтры ставить не буду, а АЧХ прибора будет корректироваться програмно. А вот шумы в канале АЦП тут пока приличные, но как их побороть я знаю, поэтому бороться с ними не стал, так как есть более серьезные проблемы.

nnikolaenko

У Вас какой стартовый кит? Altera Cyclone II FPGA Starter Board стоит порядка 200 долларов, у Вас по виду проще.

Реклама

digi

Это китайский КИТ. Стоит он около 80$ с бластером + дисплей около 20$.

Реклама

barby67

Отлично!!! Большая работа проделана, но предстоит ещё не мало потрудится. Я тоже задумал подобный проект - два канала по 200 или один 500, но не так далеко продвинулся, пошёл от обратного сделал сперва железо: Циклон как у вас, тоже СДРАМ, 2 АЦП - ADC08200, дисплей 240х400 3,2", в аналоговой части - цепочка делителей на 10 и 100 (бистабильные мини реле)->AD8065->AD8337->AD8009. Всё это пихаю в корпус G968. Основная плата почти собрана, потихоньку пишу софт, отлаживаю, очередь за клавиатурой с LCD. Генератор сигналов не планирую, считаю - это должен быть отдельный прибор.
Буду рад сотрудничеству и обмену опытом.

Реклама

digi

Спасибо за поддержку. Корпус именно такой и планировал, мой дисплей 3,2 влазит в него впритык. В моей конструкции возможно использование ADC08200, Но стоит пока AD9288 так как был под рукой. Да и печатка сделана утюгом и разведена - лишь-бы что-то работало. Когда понаступаю на подавляющее большинство граблей, то будет одна плата и возможно другое АЦП. Делители у меня тоже на 10 и 100, реле - герконовые. Первый каскад усилителя пока выбираю (стоит щас 8062 просто были под рукой, но унего ноль не корректируется), потом AD603, и AD8062. АЦП всегда тактируются 100 МГц, но 2й канал всегда смещен на 180 град. Управляющие напряжения формируются ШИМом на ПЛИС и после фильтруются на ОУ. Недостаток - они могут немного плавать и время установления большое. Наверное заменю на ЦАПы. 6 штук.

digi

Я правильно понял, что первый каскад AD8065 ? Если так, то как собираетесь ноль корректировать ?

barby67

digi писал(а):Я правильно понял, что первый каскад AD8065 ? Если так, то как собираетесь ноль корректировать ?

Поняли правильно, в режиме повторителя. А я вот не совсем понял суть вашего вопроса, если имеется ввиду положение нуля луча в диапазоне входного напряжения АЦП, то подачей отрицательного напряжения на инвертирующий вход ОУ последнего каскада (он в режиме усиления на 2).

digi

Что-то сразу как-то и не пришло в голову. У меня усиление 1. Буду пытаться повторить содраную входную часть с Rigolа. Там вход на полевике сделан. Да и дома у меня такой-же осцил, работает отлично. Думая, что пришло время доводить образец до боле-менее законченого состояния. Пользоваться им уже можно. И достаточно удобно.
Вот кусок моей входной части.

barby67

Возможно ли достать такой полевик? Я экспериментировал c подобной схемой, с BF245 на входе, не впечатлило, 10 мГц полоса. Можно попробовать с BF996, должно быть лучше, но получается громоздко в размерах.

digi

MMBFJ309LT1 вроде доставабельный. SOT23. 18 рублей

barby67

digi писал(а): Вот кусок моей входной части.

У меня та же хрень, только делитель посерьёзней. А чем не устроила текущая схема?

digi

Все-же вариант коррекции нуля через отрицательный вход не прокатывает. Как некрути, а положительный вход всеравно смещеный остается. Замкни шупы и ноль уползет.

barby67

digi писал(а):Все-же вариант коррекции нуля через отрицательный вход не прокатывает. Как некрути, а положительный вход всеравно смещеный остается. Замкни шупы и ноль уползет.

Ну, с такими требованиями прямой путь к повторению схем дорогих промышленных аппаратов. Для "карманных" самоделок на такое можно закрыть глаза, теша себя простотой конструкции.

digi

Лично я считаю, что карманная самоделка должна работать как нормальный прибор. Допускаю меньшую точность, шумамы похуже, более кривая АЧХ, небольшой уход калибровок. Но вот если на входе ничего нет, значит там и должен быть ноль, но никак не какой-то, пусть даже и небольшой, уровень.
С моим усилмтелем у меня получился уход 0 на 20 мВ при делителе 20. Т.е. входной ток усилителя = 1 uA. На другом канале, чуть меньше. По datasheet у этого ОУ ток не более 3 uA. Но это меня все равно не устраивает, так что буду ставить ОУ с коррекцией. Где-то у меня была схема входной части содраной с MSO-19. Там что-то просто было реализовано. А работает вроде ничего.

barby67

digi писал(а): так что буду ставить ОУ с коррекцией.

Что то не припомню быстрого ОУ с "полевым" входом и коррекцией нуля. Тут вариант один - использовать два ОУ, быстрый с ФЕТом на входе по переменке, а прецизионный медленный контролирует весь каскад по постоянке, как сделано во всех нормальных осцах (только быстрый там обычно делают на рассыпухе, как у вас РИГОЛЕ).

digi писал(а):С моим усилмтелем у меня получился уход 0 на 20 мВ при делителе 20.

А какой при этом ко-нт усиленя тракта при этом?

digi

И то верно. Попробую всеже найти схему входа от MSO. Ну или еще раз сдеру.
У меня AD603 стоит, усилитель с изменяемыс Кус от -10 до +30 дБ.

Леонид Иванович

barby67 писал(а):AD8065

AD8065 слишком медленный для входного каскада осциллографа. У него маленькая скорость нарастания, поэтому на большом сигнале полоса удручает. Гораздо лучше смотрится OPA656 или ADA4817-1. У последнего и шум более-менее.

barby67 писал(а):Генератор сигналов не планирую, считаю - это должен быть отдельный прибор.

+1. Я тоже не смешивал бы генератор с осциллографом - это должны быть отдельные изделия. Планирую сделать лабораторный генератор на основе AD9951, но это тема для отдельной ветки.

digi писал(а):Вот кусок моей входной части.

При переключении AC/DC воткните последовательно с C4 хотя бы небольшой резистор. Пожалейте контакты реле!
Такая структура входного делителя плоха тем, что подстройки взаимовлияющие. Лучше сделать два каскада 1:10, которые будут включаться друг за другом. И включать каждую секцию аттенюатора нужно с помощью реле с двумя переключающими группами (например, AGQ200A4H). Ну и для точной компенсации делителей последовательно с емкостями нужно предусмотреть небольшие резисторы, которые придется подобрать.
Тестовый сигнал, который подается через K3, нужно подавать на всякий случай через резистор.
AD8062 совершенно не подходит для входного каскада по своим входным токам, но это Вы и сами понимаете.
Несмотря на то, что у Вас всегда включен аттенюатор 1:2 и во входной цепи имеется как минимум 500 кОм, все равно не лишним будет добавить на вход ОУ защитные диоды. Можно взять с малой утечкой, например, BAV199. Само решение с минимальным ослаблением 1:2 тоже не очень хорошо само по себе по причине шумов. Хотя у себя в частотомере я делал так же, но регулировки компенсации делителей сделал независимыми.
Для регулировки усиления и сдвига я бы не использовал ШИМ. Лучше применить настоящий ЦАП. В осциллографах часто применяют один общий ЦАП, а за ним несколько УВХ с буферными усилителями - очень дешевое решение.

barby67 писал(а):Я экспериментировал c подобной схемой, с BF245 на входе, не впечатлило, 10 мГц полоса.

Странно. У меня в частотомере входной буфер (1 MOhm || 30 pF) именно на BF245, стабилизированном AD777, до 50 МГц АЧХ вообще плоская.

barby67 писал(а):Что-то не припомню быстрого ОУ с "полевым" входом и коррекцией нуля.

Что значит "с коррекцией"? С малым смещением нуля быстрых ОУ нет, это правда.

barby67 писал(а):Тут вариант один - использовать два ОУ, быстрый с ФЕТом на входе по переменке, а прецизионный медленный контролирует весь каскад по постоянке, как сделано во всех нормальных осцах

Да. Это называется "усилитель с параллельным ВЧ-каналом". Но там тоже есть свои трудности - сопряжение АЧХ.

barby67 писал(а):только быстрый там обычно делают на рассыпухе

И в этом есть смысл. Во-первых, полоса. Можно получить 200 - 300 МГц даже для большого сигнала. Во-вторых, шумы раза в 4 ниже, чем у лучших быстрых JFET-ОУ. Россыпи, конечно, больше, чем в варианте на ОУ, но схема не такая уж сложная.

digi писал(а):У меня AD603 стоит, усилитель с изменяемым Кус от -10 до +30 дБ.

Медленноват он. А если захочется сделать эквивалентную частоту дискретизации? Лучше что-то типа AD8370, да и управлять им проще.

barby67

Леонид Иванович писал(а):AD8065 слишком медленный для входного каскада осциллографа. У него маленькая скорость нарастания, поэтому на большом сигнале полоса удручает. Гораздо лучше смотрится OPA656 или ADA4817-1. У последнего и шум более-менее.

Согласен что не лучший вариант, но единственный доступный по деньгам и "доставабельный". Да не так уж он и плох, 180 мВ в наносекунду, главное рассчитать тракт усиления так чтобы размах напряжения на входе не превышал 350 мВ и тогда "райз и файл тайм" будут укладываться в один отсчёт развёртки (при 500 мегасэмплах). Возможно будет шумно, но не попробовав не узнаешь.

Леонид Иванович писал(а):Странно. У меня в частотомере входной буфер (1 MOhm || 30 pF) именно на BF245, стабилизированном AD777, до 50 МГц АЧХ вообще плоская.

Я имел в виду что 10 мГц фронты прямоугольного сигнала начинали закругляться, а на 20 сигнал превращался практически в синус, что для исследований не годиться.

Леонид Иванович писал(а):Что значит "с коррекцией"?

Не прикидывайтесь что не знаете про выводы для коррекции смещения нуля в некоторых ОУ.