Цифровой осциллограф своими руками.

Что мерить, чем мерить, как мерить. И, естественно - зачем мерить...

При поддержке компании ПРИСТ


ВитГо
Вымогатель припоя
Сообщения: 680
Зарегистрирован: Ср фев 24, 2010 19:16:07

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение ВитГо »

Chettuser писал(а):
Arpad писал(а):Предлагается база Cortex-M4 (можно и другое более, но по карману для большинства!)

LPC1700 или LPC1800? Правда ног у них аж до 208. Попадаются и поменьше, но с урезанной периферией. Содержат драйвер LCD (ну как дополнительная опция :) ).



1. Давайте определим что делаем конструкцию без ПЛИС - нам нужна простая конструкция !!

Таким образом нужно будет реализовывать захват данных с АЦП при помощи самого контроллера (по аналогии с Хамелеоном)
Следовательно здесь нужно выбирать среди контроллеров у которых есть интерфейсы быстрого ввода параллельных данных (8 бит) с АЦП по такту, это могут быть интерфейсы:
- FSMC - частота по моим данным до 32 мгц
- DCMI - частота по даташиту до 54 мгц, в тестах работал на 84 мгц...

насколько я знаю у LPC нет интерфейса DCMI, это фенечка STM32Fx07 (207, 407 точно!!)


2) без внешней памяти - нам нужна простая конструкция !

поэтому от внешней памяти пока предлагаю отказаться !!
во-первых, для этого нужен камень с полным интерфейсом (по ногам) FSMC (иначе нужно будет делать внешний буфер-защелку, а это сразу даст падение скорости работы !!)
во-вторых, это лишний корпус, разводка, цена и так далее

следовательно нам нужен камень с возможно максимальным объемом ОЗУ (пока не заостряем насколько большим)


в принципе вышеуказанным требованиям удовлетворяют камни STM32F207 и STM32F407
в 100 ногом STM32F407VG - 128 кб памяти, и 12 ногий интерфейс DCMI
STM32F407VG стоит на плате STMF4 Discovery - то есть платформа более чем доступная !!
ну и стоимость камня не такая уж и запредельная, http://www.promelec.ru/catalog/1/11/1777/0/148200/ (это для сборки законченного устройства и установки на готовую плату)

3) дисплей - с универсальным интерфейсом ничего нет :-(

к сожалению все большие дисплеи зачастую имеют параллельный 16ти битный интерфейс...
имея камень на макетке со 176 ногами (камень F407IG) проблем никаких !
но вот на 100 ногом (F407VG) - уже начинаются песни с разводкой линий FSMC и DCMI, DAC, USB, MCO1 и так далее...

поэтому нужно принять решение из разряда:
- подключаем такой то параллельный дисплей (и он доступен на ебай, алиэкспресс, деалэкстриме - и по цене не космос)
- либо подключаем дисплей с SPI интерфейсом (но они как правило меньше по диагонали, вроде как больше 3 дюймов я не видал, но я не сильно искал)

почему я не хочу подключать дисплей посредством GPIO? - потому что хочется задействовать DMA вывод данных на дисплей - а для этого это должен быть FSMC либо SPI либо еще какой то интерфейс передачи данных...

- ЛИБО не заморачиваемся на дисплее (в конце концов он будет нужен только на отладке) а делаем выход на USB или BT (как компромис оставить небольшой SPI дисплей для мобильности):
--- достоинство USB-простота реализации на камне, не нужно никаких доп. микрух для CDC_VCP подключения (на компе виден как ком-порт) - в принципе можно просто сразу поставить USB как обязательную опцию проекта (прошивать без программатора опять таки удобно - я эту фенечку уже освоил и описал - проще пареной репы (к слову для тех кто думаем попробовать программировать на STM32 - программатор можно не покупать для старших линеек типа F4))

--- достоинство BT - отсутствие проводов и 100% гальваническая развязка.. - опять таки как доп. бонус - это возможность в будущем подключаться хоть к смартфону на андроиде хоть к планшету..
у меня например есть телефончик с экраном в 5.7 дюймов.. разрешение как у компа (1280х720) - его цена 200 баксов с доставкой ! - лучшего экрана (с сенсором) - вряд ли можно придумать, тем более в телефоне можно и хранить осциллограмы - памяти в любом гигабайты !



4) используемый АЦП AD9283 - думаю тут возражений не будет

их что называется на вкус и на цвет, я памятуя о том что DCMI завелся на частоте clk/2 заказал себе 100 мгц версию АЦП.. если кто не желает такого разгона - то можно заказать на меньшую частоту

кстати, поскольку ширина шины DCMI всего 12 бит (для 100 ногого корпуса) - то соответственно ни о каком втором канале наверное речи вести не получиться...
либо делать попеременный захват данных с АЦП вдвое уменьшая частоту дискретизации - но тут еще возникает вопрос организации коммутации всего это добра в виде двух АЦП... боюсь проще собрать еще один канал на STM32F407 и придумать межпроцессорное взаимодействие так как логику или счетчики на 100 мгц уже фиг найдешь (либо подбирать надеясь что будет работать) ну или вместо корпусной логики делать все это на плис (но тогда - мы теряем простоту конструкции...)

в общем именно из за ширины DCMI я бы пока не стремился к многоканальности...


5) входная аналоговая часть - то что на самом деле самое сложное в проекте

пообщавшись здесь я лишний раз убедился что требований к входной части можно предъявить столько что не реализуешь :-)

к сожалению здесь опыта нет, поэтому сейчас наверное буду делать простой вариант, без особых высоковольтных изысков, и если что получиться - то буду думать как сделать чтобы вход выдерживал не раз упомянутые здесь 300 вольт в любом положении делителя и с щупом 1:1

делитель оптимальным показался 1:2 \ 1:20 (расчеты были в теме выше..)

еще интересную идею предложил Sergi с делителем 1:2 \ 1:100 - пока думаю, поскольку пока не понял выигрыша в таком делителе (если учесть что все равно более 100 вольт на щупы подавать нельзя - погорят кондеры подстроечные нафиг!)

операционник opa4354 - это 4 усилителя в одном корпусе, с достаточно большим диапазоном входного напряжения..
селектор делителя либо 4051 либо предложенные Sergi аналоговые коммутаторы G3157 (по его опытам они интереснее 4051 на порядок)

в общем если кто имеет опыт или имеет что сказать в аналоговом тракте - то добро пожаловать !
Реклама
Sergi
Мучитель микросхем
Сообщения: 412
Зарегистрирован: Ср янв 04, 2012 11:57:40
Откуда: Алчевск

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Sergi »

2 Леонид Иванович
Скажите пожалуйста какой уровень ослабления сигнала относительно полезного необходим на частоте дискретизации?
То есть какой наклон от частоты среза? Или какая верхняя частота усилителя ВО допустима при частоте дискретизации 60МГц при наклоне 20дБ/декаду?
По даташиту у АЦП отношение сигнал/шум SNR = 46.5 dB @ 41 MHz at 100 MSPS.
Реклама
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Леонид Иванович »

Sergi писал(а):Скажите пожалуйста, какой уровень ослабления сигнала относительно полезного необходим на частоте дискретизации?


На частоте 0.5 частоты дискретизации и выше ослабление должно быть порядка SNR примененного АЦП.

Sergi писал(а):То есть какой наклон от частоты среза?


Наклон зависит от отношения частоты дискретизации к рабочей полосе. Чем это отношение больше, тем менее крутой требуется фильтр.

Sergi писал(а):Или какая верхняя частота усилителя ВО допустима при частоте дискретизации 60МГц при наклоне 20дБ/декаду?


Порядка 0.5 МГц.
Аватара пользователя
Arpad
Прорезались зубы
Сообщения: 219
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2012 12:49:16
Откуда: UA

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Arpad »

ВитГо писал(а):операционник opa4354 - это 4 усилителя в одном корпусе, с достаточно большим диапазоном входного напряжения..


заменил – бы на 2 шт. opa2354 или на 1 шт. opa2354 + 2 шт. opa354 , хотя так будет дороже, но проще.
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
Sergi
Мучитель микросхем
Сообщения: 412
Зарегистрирован: Ср янв 04, 2012 11:57:40
Откуда: Алчевск

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Sergi »

Спасибо!
У меня срез 13.5МГц и наклон -30дБ/октаву. Получается минимальная частота дискретизации 80МГц.
Реклама
Аватара пользователя
balmer
Это не хвост, это антенна
Сообщения: 1433
Зарегистрирован: Вс дек 02, 2012 03:13:48
Откуда: Калининград

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение balmer »

ВитГо писал(а):
--- достоинство BT - отсутствие проводов и 100% гальваническая развязка.. - опять таки как доп. бонус - это возможность в будущем подключаться хоть к смартфону на андроиде хоть к планшету..


Если не найдете готовой софтины под Android и таки придется писать свой FrontEnd для осциллографа, то возможно напишу часть кода.
Так как на работе делаю игры для разнообразных смартфонов, то в этой теме разбираюсь хорошо.

Кстати есть такой проект http://www.osciprime.com/ он для Android. Хорош тем, что интерфейс очень простой с железкой. Она тупо посылает поток данных с определенной частотой.
Реклама
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Леонид Иванович »

Sergi писал(а):У меня срез 13.5МГц и наклон -30дБ/октаву. Получается минимальная частота дискретизации 80МГц.


Тут четких границ нет, всё зависит от того, какие алиасы допустимы. Если хочется их подавить до уровня шумов, то подавление фильтра на Fs/2 должно быть порядка SNR. Можно допустить и более высокий их уровень (многие осциллографы этим грешат), скажем, до 5%, тогда достаточно подавления около -26 дБ. Ну и чтобы алиасы не возникали на медленных развёртках, АЦП должен всегда работать на максимальной частоте.
zöner
Вымогатель припоя
Сообщения: 502
Зарегистрирован: Чт фев 16, 2012 19:00:11

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение zöner »

буду думать как сделать чтобы вход выдерживал не раз упомянутые здесь 300 вольт в любом положении делителя и с щупом 1:1
маловато, выпрямленное сетевое может быть и 330В
Chettuser

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Chettuser »

Спойлер
ВитГо писал(а):
Chettuser писал(а):LPC1700 или LPC1800?

1. Давайте определим что делаем конструкцию без ПЛИС - нам нужна простая конструкция !!

Да где ж тут ПЛИС? :shock: ARM Cortex. С FSMC, но полный у 208-миногово.
Ну на "нет" и суда нет. :dont_know: я предложил...
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Леонид Иванович »

zöner писал(а):маловато, выпрямленное сетевое может быть и 330В


Откуда именно 330 В? Амплитудное значение сетевого напряжения 310 В. Если брать максимальное отклонение +10%, то получится 242 В эффективное или 341 В амплитудное. Вообще, для входа осциллографа ±300 В - это не догма, а примерный ориентир. Некоторые промышленные осциллографы заявляют 350 В, некоторые - 400 В.
Аватара пользователя
Arpad
Прорезались зубы
Сообщения: 219
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2012 12:49:16
Откуда: UA

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Arpad »

Chettuser писал(а): Да где ж тут ПЛИС? :shock: ARM Cortex. С FSMC,

А, есть готовность к переходу ... за ПЛИС с 64К думаю можно взять 2 шт. CortexМ4 и иметь в разы больше (64К)
Многие, уже имеют напряжение 230В и если брать максимальное отклонение +10%, то получится 253 В эффективное или 357,7 В амплитудное
Вложения
silica_st_xilinx_board_3.jpg
(222.01 КБ) 366 скачиваний
ВитГо
Вымогатель припоя
Сообщения: 680
Зарегистрирован: Ср фев 24, 2010 19:16:07

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение ВитГо »

Chettuser писал(а):Да где ж тут ПЛИС? :shock: ARM Cortex. С FSMC, но полный у 208-миногово.


это я понял, я же написал - у LPC нет DCMI..
а FSMC у LPC я не знаю на какой частоте работает...

если вы работали с этим чипом - то с радостью выслушаем характеристики FSMC - в принципе этот интерфейс да при 16ти битах - идеален при построении двухканального осциллографа..
данные забирать можно при помощи DMA...
вопрос только в скорости интерфейса !

у меня сложилось такое впечатление что по скоростям все таки STM впереди планеты всей.. а у них FSMC может забирать данные максимум на 32 мгц... - но опять таки это с памяти !! (там две ступени минимум: одна выставили адрес, вторая забрали данные)...
если можно сделать отбор данных с одной ступени - и получить 64 мспс (да еще на 16 входных битах!!!) - то это вообще супер было бы !!

кто попробует ?
Последний раз редактировалось ВитГо Чт окт 17, 2013 14:39:03, всего редактировалось 1 раз.
ВитГо
Вымогатель припоя
Сообщения: 680
Зарегистрирован: Ср фев 24, 2010 19:16:07

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение ВитГо »

Леонид Иванович писал(а):Откуда именно 330 В? Амплитудное значение сетевого напряжения 310 В. Если брать максимальное отклонение +10%, то получится 242 В эффективное или 341 В амплитудное. Вообще, для входа осциллографа ±300 В - это не догма, а примерный ориентир. Некоторые промышленные осциллографы заявляют 350 В, некоторые - 400 В.


Леонид Иванович,
подскажите где схемы этих промышленных осциллографов посмотреть ?

там на входе какие то специальные детали стоят что-ли ?

я сколько не смотрел характеристики того что на ebay или aliexpress продается - для переменных кондеров максимум 100 вольт...
получается что с такими деталями о 300 вольтах на входе можно забыть ? или все таки есть способы в "русских селениях" ??

если способов нет: то больше не задумываюсь и делаю 2 коэффициента деления: /2 и /10... и больше 50 вольт не лазить ! (?)
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Леонид Иванович »

Там последовательно с подстроечниками стоят постоянные конденсаторы.
ВитГо
Вымогатель припоя
Сообщения: 680
Зарегистрирован: Ср фев 24, 2010 19:16:07

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение ВитГо »

Леонид Иванович писал(а):Там последовательно с подстроечниками стоят постоянные конденсаторы.


каких значений ?

я пробовал просчитать последовательное соединение, и вы помните что у меня получилось :-(
при условии что напряжение распределяется обратно пропорционально емкости - выигрыша почти нет...

хочу увидеть значения конденсаторов в реальных схемах !

p.s. несколько схем мне попадалось - но там емкости указаны без рабочих напряжений кондеров :-(
ВитГо
Вымогатель припоя
Сообщения: 680
Зарегистрирован: Ср фев 24, 2010 19:16:07

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение ВитГо »

интересная презентация от TI

http://www.ti.com/lit/sg/slyb182a/slyb182a.pdf
Аватара пользователя
Arpad
Прорезались зубы
Сообщения: 219
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2012 12:49:16
Откуда: UA

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Arpad »

ВитГо писал(а): интересная презентация от

Предлагаю поменяться: задачу
Входной делитель из доступных деталей, терпящий в любом положении 310-400В
на Программу чередование 4-х АЦП в СТМ32Ф303 и дающий 18-24Мвыб/сек,
тем более что, человеку осилившим FSMC, DCMI думаю это ближе по душе,а мне другое.
Вложения
STM32F30x ADC modes and appli.pdf
(725.42 КБ) 470 скачиваний
Последний раз редактировалось Arpad Чт окт 17, 2013 17:52:38, всего редактировалось 1 раз.
Kitano8
Родился
Сообщения: 17
Зарегистрирован: Ср ноя 09, 2011 01:46:36

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Kitano8 »

Удалось ли у кого-нибудь запустить
чередование 4-х АЦП в СТМ32Ф303
?
Аватара пользователя
Arpad
Прорезались зубы
Сообщения: 219
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2012 12:49:16
Откуда: UA

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Arpad »

Kitano8 писал(а):Удалось ли у кого-нибудь запустить
чередование 4-х АЦП в СТМ32Ф303


По словам итальянцев да, мне нет, но Ф407 у меня с тремя работает.
Каждый в отдельности без проблем и еще могу 1 и 3 запускать принудительно в чередование.
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Леонид Иванович »

ВитГо писал(а):я пробовал просчитать последовательное соединение ... выигрыша почти нет...


Выигрыш есть, если принять более узкий диапазон перестройки. Причем в данном случае нужно брать не Rated Voltage, а Withstanding Voltage. Для Murata TZB4 или TZC3 оно равно 220 В.

ВитГо писал(а):хочу увидеть значения конденсаторов в реальных схемах !


Все хотят. Но производители схем просто так не дают. Хотя в этой ветке проскакивала схема Лекроя, там подстроечники стоят только в нижнем плече делителя. Тоже есть резон, так как входную емкость прибора выдерживать с высокой точностью нет нужды. А так приходится расшифровывать схемы по фотографиям. Размеры конденсаторов косвенно говорят о рабочем напряжении при известной емкости. На фото входная часть Rigol DS-1102E.
Вложения
Rigol_DS-1102E.jpg
(221.38 КБ) 433 скачивания
Ответить

Вернуться в «Измерения»