Цифровой осциллограф своими руками.

[Chettuser]

Присмотритесь к Анальнымоговым Девицам.
У них вроде были неплохие шустрые ОУ.

[просто КОТ]

Что ещё за Девицы?!

[Tolmi]

AD
У них есть очень прикольная 8000-я серия, правда, оно всё current feedback.

У TI в осциллографах видел схему, которая НЧ и ВЧ усиливает раздельно - Есть полосовой ВЧ усилитель с полосой пропускания от единиц мегагерц до упора. Далее от ВЧ сигнала вычитается всё остальное - т.е. НЧ и постоянка, и усиливаются ОУ. Предварительный усилитель с чувствительностью 0.5 мВ и выходным сигналом 5В помещается на кусочке платы где-то 30*40 мм. Но за эти 30*40 мм инженеры TI не зря деньги получили ...


Но я бы взял несколько AD829, скорректировал бы их под усиление в 10 раз, и получил бы полосу в 10-20МГц практически без фазовых искажений, и ещё до 30-40МГц - показометр, потому что сигнал ещё хоть как-то усиливаться будет, а вот во что он превратится, этого уже никто не знает.
Где-то так, общая идея такая :

Естественно, нужны цепи коррекции, входные цепи, но общий смысл понятен - усиление в 10000 раз и дифференциальный выходной сигнал.
А на выходе - каскодная схема на высоковольтных транзисторах, можно взять со схемы любого приличного осциллографа.
Кто видит крупные изъяны - поругайте

[просто КОТ]

Впринципе вариант не плохой, но для проекта надо поширпотребнее. Т.е. желательно найте некий классный вариант на россыпи. Возможно один каскад на ОУ, но не всё.

[Базилий]

Лет 12 использовал ОМЛ-3М. Труба села в ноль. Отдал товарищу, у него теперь валяется.
Недавно зарядил в комп виртуальный осцил, версия 122, нашел такой в сети. Вот, привыкаю к нему.
Не меряет он постоянную составляющую, по понятной причине. И 20-30-40 герц для него проблемны.

[просто КОТ]

А в стабильности выходного напряжения из генератора есть уверенность?!

[62256]

Диапазон напряжений снизу - хотя бы единицы милливольт нужны однозначно. Сверху - всегда есть внешние делители 1:10, 1:100 можно всегда поделить на сколько нужно.

щупы 1:100 - дефицит. Чтобы увидеть розетку 220В, или коллектор строчной, или первичку импульсника - нужно 800 вольт на экран, то есть 10В/деление. И не просто 10В/дел, а с оффсетом, минимум 4 клетки.

А точность - до 5% человеческий глаз и нелинейность, и абсолютные значения всё равно с трудом различит. Ну, с запасом, пусть будет 2-3%
Лучше нет смысла делать.
Если делать цифровой прибор, тогда другое дело, потому что там можно померить абсолютные значения всего чего угодно в любой точке.
Там точность нужна около 1%.

точность определяется аналоговым трактом. В дешевых цифровых осциллографах тракт не лучше, чем в аналоговых. То есть, 1% - несбыточно в них. 3% для среднего класса, и 5% для любительского - это нормально.

Все эти китайские поделки на восьмибитных быстрых АЦП - отстой, по хорошему.

8битный АЦП - стандарт даже в очень дорогих осциллографах. Только низкочастотные приборы имеют 10-14бит. Ну, так звуковая карта ещё больше разрядность имеет, но мы ж не называем её прибором.

точность больше 14-15 бит уже смысла особо не имеет, и нужна уж в очень специфических случаях. Например, потом получить спектр сигнала с хорошим разрешением через преобразование Фурье.

Преобразование Фурье даёт с 8разрядного АЦП динамический диапазон намного шире, чем 8бит. Это происходит благодаря неизбежному шуму. Шум размазан по спектру, но благодаря ему на спектре с БПФ видны слабые (намного слабее младшего разряда АЦП) сигналы.
Конечно, 14разрядный АЦП даст еще бОльший ДД. Но на мегагерцах он просто невозможен из-за принципа действия осциллографа - широкополосной входной части.

[62256]

Вроде как я слышал, что для настройки осциллографа надо прибор, с на порядок большей полосой пропускания.

для настройки осциллографа нужен не осциллограф. И уж тем более - не нужны частоты на порядок выше.
Для настройки осциллографа нужно:
1) чувствительность. Нужен калибратор, выдающий НЧ меандр размахом 6 клеток для всех положений переключателя В/дел с погрешностью втрое лучше калибруемого.
2) развертка. Нужен генератор временнЫх меток с частотами, обратными всем положениям переключателя время/деление. Погрешность частоты - втрое лучше калибруемого. Допускается обеспечивать эту погрешность параллельным частотомером.
3) Полоса пропускания. Нужен генератор ВЧ с диапазоном, равным полосе пропускания осциллографа. Также, нужен ВЧ вольтметр для контроля выхода генератора.
4) Время нарастания/выброс ПХ/неравномерность вершины. Нужен генератор импульсов с временем нарастания втрое меньше, чем нужно обеспечить у калибруемого осциллографа. Ну и соответственно - и выброс у него должен быть меньше, и вершина ровная.

Кроме того (это уже совсем метрология, то есть - "как делать правильно"), - приборы, используемые для регулировки/калибровки/поверки рабочих СИ (например, осциллографов) - должны быть образцовыми СИ (то есть, специально предназначенными для этого калибраторами, или обычными приборами нужного класса, аттестованными как образцовое СИ).

[62256]

Её и нету, но проведённые эксперименты показали истинное изменение амплитуды. Для этого пришлось воспользоваться разными "осликами", в т.ч. и С1-64. Выяснилось, что у 200-МГц'ового Tektronix'а есть небольшой подъём в районе 60-70МГц а затем идёт спад.
Кстати, только заметил - а ведь на порядок отличаются: у С1-220 - в 6МГц и он до 20МГц, а у TDS2022B - 60 и 200 соответственно, аналогия прослеживается!

полосой пропускания считается частота, на которой чувствительность падает на 3дБ. То есть, для С1-65А (к примеру) при постоянном выходном напряжении ГВЧ - на частоте 10кГц (или 100кГц) должно быть 7 клеток амплитуда, а на 50МГц - не менее 5 клеток.
И так - в каждом положении переключателя В/дел. Для каждого канала.
Постоянное выходное напряжение ГВЧ - или он сам должен обеспечивать, или (им это трудно, понимаем) - надо подстраивать, контролируя выход генератора отдельным ВЧ вольтметром.

[62256]

Ну, вроде теперь звучит вполне реально. Вот и получил я ТЗ. А то всё хотел больше и больше, и чтоб чуйка меньше милливольта, и чтоб сигнал с жука отдельными зубцами шёл. Но ведь такое в кустах на коленке не осилить. А так что-то реальное вышло.
Кстати, нет у кого схемки услителя отклонения для основы?!

ищите схемы от Velleman. Они правильные и несложные. Что важно - с программным управлением. Например, вот HPS-10:

HPS10_manual.pdf

(1019.61 КБ) 676 скачиваний

На схемы из форумов в стиле "смотрите, какой front-end я придумал!" внимания не обращайте - это программисты/плисоводы лезут не в свою область без понятий о метрологии, аналоговой схемотехнике, и требованиях к входным узлам осциллографов.

[Foks]

Только что разочаровался. Хотел сделать предусилитель сигнала на ОУшке. Посмотрел даташиты ширпотребных. Вот например LM358. А теряет стабильность уже на 5кГц. После 5кГц выходное напряжение резко скользит к нулю и перевалив за 20кГц она уже и не усиливает почти. Точнее усиливает, но не способна отдать нормальное напряжение на выход.

ЧООО? Вы вообще слышали про Gain-Bandwidth Product? Есть такой параметр у ОУ.
А влияние ООС на частотные характеристики? Начать надо с изучения мат. части, чтобы не говорить такой ерунды.

[Chettuser]

LM358

[olegators68]

viewtopic.php?f=18&t=83391
Весьма достойное предложение.
Уже есть такой, по той же цене.

[Arpad]

Осциллограф своими руками.

На базе STM32F3DISCOVERY можно слепить более-чем 4-х канальный Хамелеон !!
STM32F3DISCOVERY
МК с 256 КБ флеш, 48 КБ ОЗУ.ядро 72 МГц. Много, особо аналогового: 4 АЦП с 5 Msps, 2 ЦАП, 4 ОУ, 7 компараторов. дюжина таймеров, 12 каналов DMA.
Ну и всякое стандартное. USB, 3 USART, 2 UART, 3 SPI (2 из них могут работать как I2S), 2 I2C, CAN, ещё что-то. В общем, много-много, хорошего.

[Chettuser]

А если ещё внешний АЦП... Щас слюной захлебнусь!
PS: по фотке кажется там M4?

[Foks]

STM32F3 = Cortex M4

[Tolmi]

Цифровая часть - это просто, это неприкольно. Я пляшу с бубном вокруг аналоговой части. Пока всё очень странно, и вовсе не то, что я ожидаю. Опыта не хватает, чтобы хотя бы 20-30 МГц полосы по входу было на всех диапазонах развертки по Y.

[62256]

Опыта не хватает, чтобы хотя бы 20-30 МГц полосы по входу было на всех диапазонах развертки по Y.

по Y - это не развертка, это называется "вертикальное отклонение".
По софту, на самом деле, работы в тысячи раз больше, чем кажется изначально (типа, взял с АЦП - зажег точку, взял снова - зажег правее, получился осциллограф!). Поэтому, первые годы - cхемы надо брать готовые, от промышленных осциллографов, настоящих. Или на худой конец - от профессионалов типа Velleman. И если вам покажется, что там есть "лишние детали" - то это всего лишь от незнания набора требований к тракту осциллографа.

[Tolmi]

По софту, на самом деле, работы в тысячи раз больше, чем кажется изначально (типа, взял с АЦП - зажег точку, взял снова - зажег правее, получился осциллограф!)

Я в курсе цифровой обработки сигналов. Но мне в данный момент нужен не осциллограф, а регистратор. Задача последующей обработки сигналов - не совсем ( и даже совсем не) осциллографическая. И поэтому требования ко входной части немного отличаются от тех, что реализуются стандартной компоновкой.

Такие приборы есть готовые, но цена в стоимость новенького седана несколько охлаждает пыл.
Лучше я попытаюсь сделать что-то сам. Я понимаю, что это непросто и не быстро. Но ничего, я не на работе, я не спешу.


Может кто расскажет мне, как можно компенсировать или учесть долговременный дрейф ? Тот, на который в обычных осциллографах никто внимания не обращает, поскольку просто есть ручка "сдвиг по Y"? У меня теперь проблема - на нижнем пределе ноль гуляет туда-сюда с периодом в несколько часов. И это отнюдь не похоже на температурную нестабильность. Температура в комнате не меняется. Больше похоже на ПОС и самовозбуждение на частоте в сотые доли миллигерца

[SmarTrunk]

А что ещё есть из доступного кроме LM358?
Ну хотя бы 544УД2. Быстродействие ОУ должно быть хотя бы на порядок выше чем расчётная максимальная частота канала.

LM358 очень медленный и с очень слабым выходом. Ступеньку на выходе он давал, да, уже на нескольких килогерцах. Раритетный 544УД2 был неплох, но все это страшные древности. Сейчас в пределах нескольких долларов можно купить ОУ с полосой в сотни мегагерц. А дальше выбирать, исходя из остальных параметров - входные токи и напряжения смещения (обычно чем быстрее - тем хуже), напряжения питания (есть современные тенденции к снижению напряжений питания), нагрузочная способность (у быстродействующих тут все в порядке), размахи входных и выходных напряжений, ток потребления и т.д. У меня есть успешный опыт применения сдвоенного LMH6643 (полоса 130 МГц, цена 70 руб.).