Цифровой осциллограф своими руками.

[Sergi]

Я в усилителе применил SN74LVC1G3157, так как их есть у меня. Да и цена в розницу 1грн. Немного не удобно управлять, но при питании +-2.5В сопротивление канала 7Ом-как по даташиту. Пример проникновения вч- к делителю 1:1 и 1:10 подключен коммутатор. При частоте 50МГц с 405х мы получим на выходе вместо 0.1В - 0.125, а с 3157 - 0.11В.
Конечно на низших частотах разница не заметна. Это для общего представления.

[Sergi]

Возник вопрос по фильтрам. Стоит ли применять фильтр нч ,например Чебышева 2го рода, для приближения полосы пропускания к 1/2 частоте дискретизации (думаю о 60МГц)?
Или заложить функцию фильтрации в несколько оу усилителя и не заморачиваться?

[62256]

гм.. а если 0.1 вольт\дел с щупом 1:1 ??

то вы задавите сигнал погонной емкостью кабеля щупа, под сотню пик. А в некоторых случаях - и вх сопр 1МОм - тоже плохо. Например, посмотреть часовой кварц - желателен вообще щуп 1:100, поскольку даже 10МОм и 15пФ гасят генерацию.

Вообще, явно видно, что Вам хочется сделать что-то совсем примитивное, на курсовой проект может... Посмотрите детский осциллограф 40летней давности ОМЛ-2 (в соседней теме вчера вспоминали), какие у него характеристики и как он правильно сделан! Я уже не говорю про сервисные осциллографы (маленькие для телемастеров), и промышленные.

[62256]

Возник вопрос по фильтрам. Стоит ли применять фильтр нч ,например Чебышева 2го рода, для приближения полосы пропускания к 1/2 частоте дискретизации (думаю о 60МГц)?
Или заложить функцию фильтрации в несколько оу усилителя и не заморачиваться?

не заморачиваться, это будут сильные фазовые искажения, фронт попортится. Разбросать полосу по всему тракту естественным затуханием, везде где есть какая емкость входная - перед ней резисторчик небольшой, обратная связь - кондерчик, хотя полоса ОУ и без кондерчика зависит от номинала резисторов ОС.
А заморачиваться надо другим - чтобы полоса была одинаковая в разных В/дел (а не так, как у Хантека - от 8 до 32МГц, и это при убогом аттенюаторе!).
Ну и сделать аппаратное ограничение полосы кнопкой - раз в пять меньше основной полосы, чтобы гарантированно отсечь алиасы.

[Sergi]

Естественно полосу выдерживаю во всех диапазонах усиления. Выходит, если частота АЦП 60МГц, полоса пропускания усилителя не более 1/5=12МГц при ослаблении на 30МГц в 26дБ. Зачем тогда искать дорогие ОУ?

[ВитГо]

гм.. а если 0.1 вольт\дел с щупом 1:1 ??

то вы задавите сигнал погонной емкостью кабеля щупа, под сотню пик. А в некоторых случаях - и вх сопр 1МОм - тоже плохо. Например, посмотреть часовой кварц - желателен вообще щуп 1:100, поскольку даже 10МОм и 15пФ гасят генерацию.

ага, понятно, что еще кроме часовых кварцев не получиться посмотреть ?

Вообще, явно видно, что Вам хочется сделать что-то совсем примитивное, на курсовой проект может... Посмотрите детский осциллограф 40летней давности ОМЛ-2 (в соседней теме вчера вспоминали), какие у него характеристики и как он правильно сделан! Я уже не говорю про сервисные осциллографы (маленькие для телемастеров), и промышленные.

пусть будет так, правда я пересмотрел схемы кучи и промышленных цифровых осциллографов, и самоделок - и похоже все делают не правильно

[Леонид Иванович]

я не понимаю зачем использовать щуп 1:10

Щуп 1:10 используют не только (и не столько) для деления напряжения, а еще и для увеличения входного сопротивления до 10 МОм и уменьшения входной емкости. Что касается максимальной чувствительности, то у плохих осциллографов она 10 мВ/дел., у средних - 5 мВ/дел., у хороших - 2 мВ/дел.

пересмотрел схемы кучи и промышленных цифровых осциллографов, и самоделок - и похоже все делают не правильно

Самоделки и правда чаще всего чудовищны. А что неправильного Вы встретили в промышленных осциллографах?

Зачем тогда искать дорогие ОУ?

Незачем. Всё должно быть сбалансировано. Усилитель должен представлять собой естественный антиалиасный фильтр, поэтому излишне быстрые ОУ будут во вред.

[ВитГо]

пересмотрел схемы кучи и промышленных цифровых осциллографов, и самоделок - и похоже все делают не правильно

Самоделки и правда чаще всего чудовищны. А что неправильного Вы встретили в промышленных осциллографах?

да нашел кучу инструкций велемана (http://velleman.narod.ru/).. и они все на электронных ключах... и блин ведь полоса заявленная до 40 мгц !!

хочу спросить про делитель, во вложении идея.
в принципе лежит на поверхности
на реле с двумя группами переключающих контактов как бы два делителя с сопротивлением например в тот же мегаом
верхнее плечо это делитель например 1:2 и 1:5 (цифры от балды!)
нижнее плечо это делитель например 1:10 и 1:20

оба делителя заведены на аналоговый переключатель 4052 который выбирает либо одну ветвь делителя либо другую (активен фактически только один - у того плеча который выбран реле)

причем важно что когда работает старший делитель в плече - то у младшего не происходит перенапряжения по входу. теоретически рабочее напряжение на входах 4052 не превышает 66% от питающего даже у невыбранной ветви делителя (при питании +-3 вольта на входе 4052 не более +-2 вольт)

далее с выходов 4052 опять контакты реле ну и дальше все это на операционный усилитель и так далее


так делают ?
где подвох ?

[ВитГо]

если сделать делитель как я указал выше то на АЦП можно получить не менее 200 отсчетов для любого напряжения на входе от 1 до 39 вольт

питание аналоговой части +-3 вольта
при этом на входе 4052 будет - не более +-2 вольт
на выходе усилителя - не более +-2.5 вольт

вопрос только в том насколько сильно повлияет подобное включение делителей через реле..

[Arpad]

.. и они все на электронных ключах... и блин ведь полоса заявленная до 40 мгц !!

Один из предпочитаемых электрических ключей у Velleman-a, и есть в APS230 18 шт.

VR05R051.png

(21.22 КБ) 545 скачиваний

APS230 ADVANCED PERSONAL SCOPE 240MS/s Sale Price $799.90
eBay_(EUR 349 to 479,99 with eBay-Guarantee)
eBay Гарантия: 1 месяц Аннулирование и возврат политики.
_RELAY_APS230 Relays for APS230
_VR05R051AS Reed relays 5VDC / 0.5A / 50mW = 18 pcs.
Specifications
Input impedance 1 Mohm / 20pF
Bandwidth 2 x 30MHz
Sampling 240MS/s per channel
Step markers for voltage, time ...
Vertical resolution 8 bit
Sensitivity min. 30µV
Volts per division 1mV to 20V/div
Time base from 25ns to 1 hr/div
AC/DC input coupling selection
RS232 communication PC (PCUSB6 for USB connection in option)
Dimensions 9.1 x 5.9 x 2.0"
Weight 30oz. incl. battery

[ВитГо]

аналоговый тракт на 16 странице
http://velleman.narod.ru/files/manuals/ ... _TD_V1.pdf

применены реле, но я эти реле на ебай или али не нашел по названию

делитель 1:20 и 1:400
повторитель с изменяемым КУ при помощи ООС (перемыкается реле) - 1 / 5
потом еще один каскад с изменяемым КУ = 2 / 5
и еще один каскад усиления вместе со смещением (похоже что смещение в обе стороны)

[Arpad]

....применены реле, но я эти реле на ебай или али не нашел по названию

Аналог
http://www.ebay.com/itm/20-Hamlin-HE721 ... 2ec70d0c7b
Выбор весьма скудный и дорог вроде самый дешевый из подходящих
20pcs. Hamlin HE721A0500 SPST NO 5V DIL Relays
Item condition:
New other (see details)
Price:
US $19.99
Shipping:
Will ship to Ukraine. Read item description or contact seller for shipping options.

[ВитГо]

гм.. а в Рашу не отправляют

а у нас на них цена конская http://www.elitan.ru/price/index.php?se ... A&deley=-1


Arpad, ну так что скажешь по делителю что я выше нарисовал ? возможен такой или нет ?

p.s. или идти покупать STM32F3 и писать чередование 4 ADC ? (кстати, где продается и сколько стоит то?)

[zöner]

Выбор весьма скудный и дорог вроде самый дешевый из подходящих

аналогов куча, есть практически во всех локальных магазинах.
Но те же BRS,R1,S1A,MSRF - компактнее и доступнее (<= 1$).

[62256]

Естественно полосу выдерживаю во всех диапазонах усиления. Выходит, если частота АЦП 60МГц, полоса пропускания усилителя не более 1/5=12МГц при ослаблении на 30МГц в 26дБ. Зачем тогда искать дорогие ОУ?

вопрос неоднозначен.
С одной стороны, чтобы отсечь алиасы - надо действительно делать полосу намного меньше Fd. Но с другой стороны (и мы это видим в очень дорогих цифроосциллографах 20летней давности), полоса может быть и вдвое шире частоты дискретизации. Например, для измерения переменного напряжения (СКЗ, RMS) - частота дискретизации вообще не так важна, но играет роль АЧХ КВО.

[62256]

ага, понятно, что еще кроме часовых кварцев не получиться посмотреть ?

много чего. Например, работа микропроцессора/микроконтроллера с внешним ОЗУ/ПЗУ - может сбиться, если сотней пик полезть на ALE/PSE/R/W или как они там назывались (забыл, флеша разбаловала)....
А если где в импульсном блоке питания эту емкость к затвору прибавить - так и погореть может, от уширения переходного состояния.
В общем, положение делителя 1:1 - дурной тон. Его не было в советских щупах, и его нет во многих фирменных.
Таким образом, рассчитывать надо на делитель x10. Или делать осциллограф в виде щупа, или выносить преобразователь импеданса (активный щуп), то есть чтобы исследуемую схему не нагружать кабелем.

[62256]

вопрос только в том насколько сильно повлияет подобное включение делителей через реле..

реле - идеальный коммутатор для данной задачи.
А вот 74hc405x не будут работать нормально после высокоомного делителя. Может быть, удастся до 5МГц с бубнами скомпенсировать АЧХ. Но в целом - нельзя их ставить в этом месте. Спереди надо реле на 2 диапазона (1:2 и 1:100, или 1:50), а вот на выходе преобразователя импеданса - уже можно интегральные коммутаторы, причем и делителем дальше по тракту, и делителем обратной связи, если делать преобразователь импеданса с изменяемым коэф передачи.

[ВитГо]

Спасибо за совет 62256 !

вкладываю два файла (в архиве)

один это расчет делителя из просто математических выкладок - получаю не менее 200 отсчетов во всем диапазоне входящего сигнала от 1 до 39 вольт
достоинство: большое количество отсчетов на сигнал !! сигнал всегда цифруется большим количеством отсчетов (это однозначный плюс !)

и второй это по аналогии с веллеманом - входной делитель 1 \ 20 \ 400, а дальше усилителя с управлением по ООС (1\2\4\5\10\20) - получается не менее 125 отсчетов на тот же диапазон
достоинство: возможность работать с очень слабыми сигналами, в том числе с щупами 1:10 - сигнал можно усилить в 20 раз - поэтому на входе будет в 2 раза сильнее чем на конце щупа

в обоих файлах можно менять пределы работы усилителей\делителей (то что можно менять выделил зеленым)

[ВитГо]

вопрос только в том насколько сильно повлияет подобное включение делителей через реле..

реле - идеальный коммутатор для данной задачи.
А вот 74hc405x не будут работать нормально после высокоомного делителя. Может быть, удастся до 5МГц с бубнами скомпенсировать АЧХ. Но в целом - нельзя их ставить в этом месте.

понял, спасибо за пояснение

Спереди надо реле на 2 диапазона (1:2 и 1:100, или 1:50), а вот на выходе преобразователя импеданса - уже можно интегральные коммутаторы, причем и делителем дальше по тракту, и делителем обратной связи, если делать преобразователь импеданса с изменяемым коэф передачи.

насколько нормально изменять усиление (это тело вопроса) - изменением сопротивления резистора обратной связи?
в велемане 230 очень просто сделано, фактически по ООС 2 резистора: 600 и 2.4к, соответственно усиление 5, а когда нужно убрать усиление - то реле перемыкает накоротко резистор на 2.4к

в принципе по аналогии можно сделать пару каскадов на 2

и получить то что я дал выше в таблице (той что про веллеман) - усиление сигнала будет из ряда: 1\2\4\5\8\10\20

[Arpad]

насколько нормально изменять усиление(это тело вопроса)

Важное правило для усилителя осциллографа не менять усиление тракта (из-за АЧХ) только Аттенюатором – вопрос решать!!