Цифровой осциллограф своими руками.

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

При поддержке компании ПРИСТ


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

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Arpad »

balmer писал(а):STM32F303 - тоже неплохой чип, но для своей области применения и для 10 Msps. И к тому же 4 ADC в STM32 -
этож нехилая емкостная нагрузка, там надо будет уже всякие компенсирующие цепи вставлять на выходе ОУ, да и сам ОУ очень
мощный по выходу должен быть, чтобы хотябы 8 бит получить точности.

Не так страшен серый волк, АД8056 решает роль буфера с К=+ 2-10
Вложения
Max_ADC Ra inp.png
(16.82 КБ) 789 скачиваний
Аватара пользователя
Arpad
Прорезались зубы
Сообщения: 219
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2012 12:49:16
Откуда: UA

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Arpad »

zöner писал(а):F303 есть в корпусах на 48 и 64 вывода - весь скоп в получается миниатюрный в виде пробника.

Еще можно посмотреть:
http://tomeko.net/miniscope_v2d/index.php?lang=en
Полностью запустит на Ф3-дисковери не удалось, определялся на ПК, выдавап меню но АЦП не реагировал на входной сигнал.
Вложения
miniscope_v2d.pdf
(26.74 КБ) 363 скачивания
miniscope_v2d_PCB_top.jpg
(32.45 КБ) 651 скачивание
miniscope_v2d_PCB_bottom.jpg
(40.4 КБ) 670 скачиваний
62256
Прорезались зубы
Сообщения: 225
Зарегистрирован: Сб сен 29, 2007 17:06:15

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение 62256 »

ВитГо писал(а):вот и прошу помощи..
помогите разобраться !

выше правильно написали - Хоровиц и Хилл, еще Титце Шенк, еще куча на английском литературы, а правильнее всего - начинать с учебников.
Кстати, то что вы называете "отсчеты" - это кванты правильно. А по горизонтали - дискреты. Поскольку АЦП выполняет две функции над непрерывным аналоговым сигналом: квантование (разбиение на уровни), и дискретизацию (выборку мгновенных значений сигнала через заданные интервалы времени).
zöner
Вымогатель припоя
Сообщения: 502
Зарегистрирован: Чт фев 16, 2012 19:00:11

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение zöner »

для защиты входа можно применить TVSы с ультра низкой емкостью:
http://www.ru.nxp.com/documents/data_sh ... V3X1BL.pdf
http://www.ru.nxp.com/documents/data_sh ... V0F1BL.pdf
http://www.ru.nxp.com/documents/data_sh ... 6VX1UL.pdf
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/ESD8472-D.PDF
http://www.vishay.com/docs/81188/vbus05l1.pdf
http://www.vishay.com/docs/85245/vbus05a1-sd0.pdf

для снижения тока можно скомбинировать с low-leakage диодами.
ВитГо
Вымогатель припоя
Сообщения: 680
Зарегистрирован: Ср фев 24, 2010 19:16:07

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение ВитГо »

Леонид Иванович писал(а):Ничего страшного там нет, хороший прибор. Перед разработчиком NeilScope снимаю шляпу. Если в этой ветке речь идет о плохом, но простом приборе, который можно реализовать на голом STM32, тогда зачем так озадачиваться аналоговой частью? Скопировать один в один - и даже жирно будет.


не понимаете вы о чем я толкую и это огорчает..

коль никто сам не попробовал проанализировать - делаю для всех:

ниже скриншоты расчета количества отсчетов АЦП для схемы из neil scope в зависимости от амплитуды входного сигнала

максимально количество отсчетов конечно же 250..
а вот минимальное я прикладываю (там же в левом верхнем углу можно посмотреть при какой амплитуде сигналов)

для неверующих еще вкладываю xls файл для самостоятельного "изучения" этой схемы..

p.s. я не говорю что входная цепь нейл скопа совсем плохая, но и повторять ее у меня нет желания, просто потому что когда на 2 вольта входного сигнала я получу 50 отсчетов АЦП, то мне остается только говорить о количестве клеток по горизонтали и вертикали, о необходимости иметь делители из ряда 1/2/5/10 и так далее - качественный же результат будет ограничен в самом начале - получением этих самых 50 отсчетов... :-(

p.s. самый худший случай это сигнал в 1.1 вольта.. но такая ситуация только на этой амплитуде, поэтому я не стал ее упоминать в суе..
Вложения
inp1v1.PNG
Самый плохой расклад: сигнал амплитудой 1.1 вольта
(10.95 КБ) 692 скачивания
inp50v.PNG
сигнал амплитудой 50 вольт
(10.96 КБ) 640 скачиваний
inp10v.PNG
сигнал амплитудой 10 вольт
(10.8 КБ) 423 скачивания
inp2v.PNG
сигнал амплитудой 2 вольта
(10.95 КБ) 601 скачивание
neil.xls
модель на Excel
(24.5 КБ) 207 скачиваний
Последний раз редактировалось ВитГо Ср окт 23, 2013 07:59:46, всего редактировалось 13 раз.
ВитГо
Вымогатель припоя
Сообщения: 680
Зарегистрирован: Ср фев 24, 2010 19:16:07

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение ВитГо »

62256 писал(а):выше правильно написали - Хоровиц и Хилл, еще Титце Шенк, еще куча на английском литературы, а правильнее всего - начинать с учебников.

спасибо за помощь,

надеюсь будут и более конструктивные советы (вида: отвергая - предлогай)..

мое обоснование отказа от входных цепей neil scope я дал выше

в коэффициентах усилителей/делителей - я способен расчитать входную часть сам (я достигал результата не менее 170 отсчетов при любом входном напряжении (сравните с 50 отсчетами neil scopa при сигнале в 2 вольта) - мне нужна помощь в расчете согласующих элементов схемы..
если кто желает - то либо здесь, либо на моем сайте, либо здесь через личку..
62256 писал(а):Кстати, то что вы называете "отсчеты" - это кванты правильно. А по горизонтали - дискреты. Поскольку АЦП выполняет две функции над непрерывным аналоговым сигналом: квантование (разбиение на уровни), и дискретизацию (выборку мгновенных значений сигнала через заданные интервалы времени).

спасибо за науку.. буду знать..
правда как то понятие "дискретизация" более понятно и со времен информатики в школе (институте) знакомо многим.. а вот квантование помню что было.. но не отложилось что это именно по вертикали :-(
Аватара пользователя
Arpad
Прорезались зубы
Сообщения: 219
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2012 12:49:16
Откуда: UA

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Arpad »

zöner писал(а):для защиты входа можно применить TVSы с ультра низкой емкостью:

Сообщение на уровне!! После первых радостей, что они мне доступны без проблем, выяснилось что, хоть производитель тот же,
но оказалось, они различаются в 7-м символе маркировки и мед превратился в деготь, емкость при 0 вольт на 2 порядка выше.
Вложения
PESDXL1BA_SER-1.pdf
(183.6 КБ) 364 скачивания
ВитГо
Вымогатель припоя
Сообщения: 680
Зарегистрирован: Ср фев 24, 2010 19:16:07

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение ВитГо »

Кстати, посмотрел поддерживает ли кокос F3: http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm

F3 не поддерживаются :-(

кто чем, кроме кряченого Кейла (ибо в бесплатном ограничение на размер кода), пользуется ?
zöner
Вымогатель припоя
Сообщения: 502
Зарегистрирован: Чт фев 16, 2012 19:00:11

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение zöner »

Arpad писал(а):После первых радостей, что они мне доступны без проблем, выяснилось что, хоть производитель тот же, но оказалось, они различаются в 7-м символе маркировки и мед превратился в деготь, емкость при 0 вольт на 2 порядка выше.
выход есть - эту емкость можно изолировать диодами, теми же BAV199 (включить последовательно с TVSами).
надеюсь будут и более конструктивные советы
я пришел к выводу что вместо возни с подгонкой емкости проще активные щупы. У них емкость может быть ниже 1пФ - можно без проблем наблюдать генерацию кварца.
По стоимости - на порядок дешевле фирменных.
кто чем, кроме кряченого Кейла (ибо в бесплатном ограничение на размер кода), пользуется ?
Стандартный Eclipse + какой-нибудь свежий тулчейн (напр. от Mentor)
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): (ибо в бесплатном ограничение на размер кода), пользуется ?

Лично не видал ни одного открытого проекта (кроме родных), где 32к было мало.
IAR_EWARM, Keil_ MDK-ARM, Atollic _TrueSTUDIO, ARM_TASKING (Altium TASKING™ VX-toolset)

inp10v.PNG сигнал амплитудой 10 вольт – макс_разрешение – 50
inp50v.PNG сигнал амплитудой 50 вольт – макс_разрешение – 63
Согласно рисунков там в обоих случаях 125.
Аватара пользователя
Arpad
Прорезались зубы
Сообщения: 219
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2012 12:49:16
Откуда: UA

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Arpad »

zöner писал(а):выход есть - эту емкость можно изолировать диодами, теми же BAV199 (включить последовательно с TVSами).

К сожалению это полумера (BAV199 2пФ при 0В) включая встречно-параллельно имеем 4пФ и еще 50-100пФ последовательно (диоды с не совпадающим 7-м символом)
имеем чуть меньше 4пФ. Надо искать то что необходимо.

По стоимости - на порядок дешевле фирменных.

Встречал в прайсах щупы за 4-7тыс баксов, лично за самодельные щупы когда приспичит.
62256
Прорезались зубы
Сообщения: 225
Зарегистрирован: Сб сен 29, 2007 17:06:15

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение 62256 »

ВитГо писал(а):надеюсь будут и более конструктивные советы (вида: отвергая - предлогай)..

еще один конструктивный совет - учебник метрологии. Например, понятие "приведенная погрешность". Суть понятия в том, что человечество допускает пропорциональное ухудшение характеристик при малом (относительно предела измерения) значении измеряемой величины.

Так что не морочьте себе и нам голову с аттенюатором - делайте как весь мир делает, шкалу 1-2-5. А если кто-то подаст 5 милливольт на шкале 2 вольта, и будет удивляться - почему показывает или 0, или 10мВ - то мы вместе его пошлем... его пошлем.... в учебник метрологии.

Если же вас волнует разрешающая способность - то на высоких частотах она не нужна, а на более низких применяется передискретизация (oversampling), позволяющая на 8разрядном АЦП получить намного больше разрядов (квантов). В осциллографах этот режим называется HiRes (High Resolution).

И по поводу защитных диодов. В обсуждаемом диапазоне частот достаточно обычных, например BAV99. Особо щепетильные могут включить два последовательно, снизив вдвое емкость (как мы тут уже обсуждали, при последовательном включении итоговая емкость уменьшается, в отличие от сопротивления).
62256
Прорезались зубы
Сообщения: 225
Зарегистрирован: Сб сен 29, 2007 17:06:15

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение 62256 »

ВитГо писал(а):в коэффициентах усилителей/делителей - я способен расчитать входную часть сам (я достигал результата не менее 170 отсчетов при любом входном напряжении (сравните с 50 отсчетами neil scopa при сигнале в 2 вольта)

почему только с Нейлскопом? Сравнивайте свои величественные расчеты - с Тектрониксом, Лекроем, Агилентом - они все тоже курят в сторонке, у них ж всего 100 "отсчетов при сигнале в 2 вольта". Вы своим расчетом обогнали мировых лидеров почти вдвое!
ВитГо
Вымогатель припоя
Сообщения: 680
Зарегистрирован: Ср фев 24, 2010 19:16:07

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение ВитГо »

Arpad писал(а):
ВитГо писал(а): (ибо в бесплатном ограничение на размер кода), пользуется ?

Лично не видал ни одного открытого проекта (кроме родных), где 32к было мало.
IAR_EWARM, Keil_ MDK-ARM, Atollic _TrueSTUDIO, ARM_TASKING (Altium TASKING™ VX-toolset)

Гм.. я в проект добавляю USB_CDC_VCP библиотеку (это компорт поверх USB) и получаю размер кода в 20 кб..
потом добавляю графическую библиотеку с тачскрином + необходимую графику - и переваливаю за 40 кб...

так что 32 кб мне точно мало... :-(


Arpad писал(а):inp10v.PNG сигнал амплитудой 10 вольт – макс_разрешение – 50
inp50v.PNG сигнал амплитудой 50 вольт – макс_разрешение – 63
Согласно рисунков там в обоих случаях 125.

опс.. виноват... видно формулу не дотащил :-)

но провал от 1 до 2 вольт остается :-(
Аватара пользователя
Arpad
Прорезались зубы
Сообщения: 219
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2012 12:49:16
Откуда: UA

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Arpad »

62256 писал(а):Особо щепетильные могут включить два последовательно, снизив вдвое емкость (как мы тут уже обсуждали, при последовательном включении итоговая емкость уменьшается, в отличие от сопротивления).

И будет защита от защит.
ВитГо
Вымогатель припоя
Сообщения: 680
Зарегистрирован: Ср фев 24, 2010 19:16:07

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение ВитГо »

62256 писал(а):
ВитГо писал(а):в коэффициентах усилителей/делителей - я способен расчитать входную часть сам (я достигал результата не менее 170 отсчетов при любом входном напряжении (сравните с 50 отсчетами neil scopa при сигнале в 2 вольта)

почему только с Нейлскопом? Сравнивайте свои величественные расчеты - с Тектрониксом, Лекроем, Агилентом - они все тоже курят в сторонке, у них ж всего 100 "отсчетов при сигнале в 2 вольта". Вы своим расчетом обогнали мировых лидеров почти вдвое!


если бы обогнал..в том то и дело что бренды делают последовательное усилиение/ослабление сигнала (4 каскада видел в схеме которую пытались отреинженерить с тектроникса) - поэтому у них оцифровка для любого сигнала получается на уровне 200 отсчетов. :-(

вот глядя на них я и задумался - как же это сделать...
но как начинаешь делать - получается как то совсем не просто :-(
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):на 2 вольта входного сигнала я получу 50 отсчетов АЦП


Бред какой-то. Усилитель вертикального отклонения должен обеспечивать стандартный ряд коэффициентов отклонения: 0.1 В/дел., 0.2 В/дел., 0.5 В/дел, 1 В/дел. и т.д. Больше от него ничего не требуется. Иногда есть еще плавная регулировка коэффициента отклонения - тогда действительно любой входной сигнал можно растянуть на всю шкалу. Но для простейшего осциллографа плавная регулировка - излишество.
zöner
Вымогатель припоя
Сообщения: 502
Зарегистрирован: Чт фев 16, 2012 19:00:11

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение zöner »

Особо щепетильные могут включить два последовательно, снизив вдвое емкость

тогда есть смысл сделать так:
in_prot1.png
(9.4 КБ) 685 скачиваний

мин.падение на диоде 0.9В
Аватара пользователя
Arpad
Прорезались зубы
Сообщения: 219
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2012 12:49:16
Откуда: UA

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Arpad »

Arpad писал(а):
62256 писал(а):Особо щепетильные могут включить два последовательно, снизив вдвое емкость (как мы тут уже обсуждали, при последовательном включении итоговая емкость уменьшается, в отличие от сопротивления).

И будет защита от защит.

Фраза «И будет защита от защит.» говорит о следующем: сначала при перегрузке выгорят внутренние диоды (защитные)
затем к делу приступят диоды BAV99 последовательные ((предложенные по снижению емкости)) но входу уже давно каюк.
тогда есть смысл сделать так:
Вложение: in_prot1.png [9.4 KiB]
Не имеет смыла сделать такое включение. При напряжении 2,76Вольт на щупах тестера Ц4354-М1 8 последовательно включенных
диодов Д104 в прямом направлении имеют около 5Мом, ток течет на уровне 0.55мкА, при 6-и диодах уже 1.4 Мом 2 мкА, при 5-и
0.7 Мом(4 мкА) и при 4-х 0.3 Мом (9 мкА).

Ultra low capacitance bidirectional ESD protection diode
PESD3V3X1BL f = 1 MHz; VR = 0 V - 1.3 - 1.6 pF
PESD3V3S2UT f = 1 MHz; VR = 0 V – 190- 210 pF
Double ESD protection diodes in SOT23 package 2-й Не годится!!
Вложения
DSC03725_6.jpg
(238.87 КБ) 637 скачиваний
Chettuser

Re: Цифровой осциллограф своими руками.

Сообщение Chettuser »

А емкости переходов при частоте сильно влиять будут при использовании защитных диодов?
Ответить

Вернуться в «Измерения»