Народный осциллограф "Мурзик" на базе STM32F303VCT6 - проект

[Arpad]

Тогда можно четко подогнать параметры фильтра на втором АЦП под параметры фильтра на первом.

Как быть в случае использования PC0, PD10 – т.е. ADC_12 и ADC_34.

[Леонид Иванович]

Надо помнить про погрешность вызываемой апертурой, его можно уменьшить, уменьшая до возможного минимума время выборки.

Время выборки не имеет никакого отношения к апертурной ошибке.

±0.02 градуса на частоте 250 КГц.
(4E-6 * 0.02 градуса / 360 градуса = 2.222222… E-10) т.е. 22.22 пикосекунд

Ошиблись на порядок, это 222 пс, что вполне реально даже для грязного тактового сигнала STM32.

[DrLivsy]

По расчетам Rflt=130 Ом, Cflt=100пФ для работы с одним АЦП. При работе двумя АЦП сопротивление Rflt нужно уменьшить вдвое, черырьмя - вчетверо. Снижается время между открытиями входного ключа/ключей АЦП.
PC0, PD10 - "медленные" каналы, на них минимальное Sampling time при 8ми битной точности - 34,72нс.

[balmer]

Предпочел - бы фото с экрана ЖКИ.

Вот фото с экрана ЖКИ
У меня всетаки RLC метр, а не осциллограф.

Переиграть синус на меандр 500 кГц и дать размах с 1/10 шкалы на 2/3 и 200 выборок

Попробовал меандр на 250 КГц. Фото не привожу, потому как от синуса практически не отличается. Три ФНЧ в схеме делают свое дело

Меня еще смущает длительность выборки в ADC_SampleTime_7Cycles5, .....
Меня смущает, как можно ловить ±0.02 градуса на частоте 250 КГц.

Разница во времени сэмплирования прямо влияет на сдвиг фазы. Но практически не влияет на ошибку сдвига фазы. Ошибка сдвига фазы и сдвиг фазы это разные вещи. Фаза определяется не по одному сэмплу, а минимум по 2 тысячам последовательно выбранных. Так что фазовые шумы от PLL должны сильно уменьшится.

Если мне вспоминается следующее: замерял частоту на выходе МСО у СТМ32Ф407 модулометром СК3-43 и заодно и решил посмотреть паразитную девиацию ради интереса,
получилось около 22-27кГц далее, решил перепроверить и еще автоматическим СК3-46, результат практически совпал но с меньшим разбросом, думаю особой разницы небудет с Ф303. Слишком уж шумный PLL.

А вот это полезная информация. Какраз думал - завести частоту на AudioDac от STM32 либо таки поставить внешний кварцевый генератор.

[balmer]

По расчетам Rflt=130 Ом, Cflt=100пФ для работы с одним АЦП. При работе двумя АЦП сопротивление Rflt нужно уменьшить вдвое, черырьмя - вчетверо. Снижается время между открытиями входного ключа/ключей АЦП.

Если вы таки хотите 18 MSPS - на STM32F303 - то лучше плюнте на это дело. Столько данных нереально обработать на частоте 72 МГц. Да и 8 бит, работающие на пределе - вряд-ли хороший выбор.

Если хочется высокой частоты лучше взять отдельный ADC (например LTC1746 25 MSPS 14 bit) и подключить его к STM32F407 (или какой другой, какая CMOS интерфейс понимает). F407 которая работает на частоте под 200 МГц вполне реально както обработать сигнал. Если писать на ассемблере и аккуратненько тактики экономить!

А 8 бит - это мало. Множество интересных вещей не видно.

[DrLivsy]

Предлагаю не пытаться обработать все, сразу и на максимуме возможностей.
Напоминаю, наш АЦП имеет Настраиваемые характеристики. Разница в том, что АЦП с фиксированным Sampling time, Conversion time будет молотить на всех пределах измерения одинаково. А наш - нет.
Допустим, АЦП с фиксированным 1 МСПС выдает 1миллион результатов в сек. При измерении сигнала с частотой 100 Гц получается 10000 значений на период. Для нормального отображения на экране нужно максимум 20. Соответственно эти 10к значений нужно прореживать (после завершения измерения), так, что бы от них осталось 20. Это отнимает Память (10к+20), время и т.д.
А наш АЦП можно перенастроить на частоту в 20 раз больше частоты исследуемого сигнала (это делается перед проведением измерений) И спокойно сделать эти 20 отсчетов, заняв ими всего 20 ячеек памяти и не тратя время на прореживание. Причем для переноса результатов АЦП в память достаточно запустить ПДП по прерыванию, не отнимая ресурсов у ЦПУ.
(Кстати, для корректной работы черезстрочного режима нужно использовать 2 канала ПДП, по одному на каждый АЦП - в еррате написано, если по референсу одним каналом - глючит)
Для нормального отображения информации достаточно 1000 отсчетов, на частоте АЦП 72МГц это занимает всего лишь 15мкс.
В силу того, что человеческий глаз в состоянии различать изменения картинки с частотой около 50-70Гц, телевизоры/мониторы делают из расчета на эту особенность нашего зрения (частота кадровой развертки больше этих значений). А измерительные приборы делают в расчете на примерно 10 изменений картинки на дисплее в секунду.
То есть мы должны выводить информацию на дисплей раз в 100мс. При этом нас не особо напрягает задержка вывода на примерно такое же время.
Времени - вагон, надо научиться правильно им пользоваться. Правильно сконфигурированный АЦП все сделает вовремя и с минимальными затратами ресурсов МК.
Главное - его предварительная Подготовка.

[Arpad]

PC0, PD10 - "медленные" каналы, на них минимальное Sampling time при 8ми битной точности - 34,72нс.

В таблице еще есть разрешение для 10 бит.
----------
RM0316 Analog-to-digital converters (ADC)
DocID022558 Rev 2 - 201page//967
12.2 ADCs main features
– 12, 10, 8 or 6-bit configurable resolution
– ADC conversion time:
Fast channels: 0.19 μs for 12-bit resolution (5.1 Ms/s)
Slow channels: 0.21 μs for 12-bit resolution (4.8 Ms/s)

12.4.15 Timing DocID022558 Rev 2 - 218page//967

(for FADC_CLK = 72 MHz)
Fast channels: 0.19 μs for 12-bit resolution (1/194.4 ns) = 5.1 Ms/s
TADC = TSMPL + TSAR = [ 1.5 |min + 12.5 |12bit ] x TADC_CLK
TADC = TSMPL + TSAR = 20.83 ns |min + 173.6 ns |12bit = 194.4 ns

(for FADC_CLK = 72 MHz)
Slow channels: 0.21 μs for 12-bit resolution (1/208.3 ns) = 4.8 Ms/s
TADC = TSMPL + TSAR = [ 1.5 |min + 13.5 |12bit ] x TADC_CLK
TADC = TSMPL + TSAR = 20.83 ns |min + 187.49 ns |12bit = 208.3 ns

[DrLivsy]

Надеюсь, вы понимаете, что:
1. Sampling time - время зарядки конденсатора на входе АЦП (оно обычно равно 1,5 такта АЦП)
2. Conversion time - полное время аналого-цифрового преобразования, включающее в себя Sampling time.
Лично я обращаю внимание на то, что на "медленных" каналах именно Sampling time в полтора раза больше, чем на "быстрых". Естественно, что на общем времени преобразования, которое равняется 10ти тактам АЦП (8 бит) это очень слабо сказывается. Но именно от времени зарядки конденсатора (Sampling time) зависит максимально возможная частота входного сигнала.
Я хочу сказать, что изначально заложенное использование "медленных" каналов может "вылезть боком" в процессе дальнейшей разработки, например при работе на максимальной частоте.

Все дальнейшее мало связано с предыдущим.
У нас есть 4 АЦП, которые могут подключаться по очереди. Посмотрите:
Начинаем преобразование:
1. Открывается ключ 1го АЦП на 1,5 такта, потом закрывается.
2. Открывается ключ 3го АЦП на 1,5 такта, потом закрывается.
3. Открывается ключ 2го АЦП на 1,5 такта, потом закрывается.
4. Открывается ключ 4го АЦП на 1,5 такта, потом закрывается.
Всего - 1,5х4=6 тактов.
Промежуток между закрыванием ключа первого АЦП и открыванием следующего - в среднем 1 такт. (исправил)
Это - расчет для "быстрых" каналов. Очень вероятно, что на "медленных" каналах будут случаи, когда ключ первого АЦП еще незакрыт, а второго - уже открыт. Это повысит нагрузку на буферный ОпАмп и может привести к разного рода искажениям.
Это - стандартная ситуация на всех каналах при всех возможных разрешениях/тактовых частотах АЦП, построенного на SAR принципе. Общее время преобразования (в тактах АЦП) равно: 2такта (зарядка конденсатора) + N тактов, где N-количество разрядов точности.
ЗЫ. в целом, такая же ситуация возможна и на быстрых каналах... Надо пробовать.

[Arpad]

Время выборки ……. к апертурной ошибке.

Ошиблись на порядок, это 222 пс, ………
Каюсь, в будущем постараюсь не повторять стандартный ход журналистов, типа что миллион, и что и там миллиард или мегаватт и мегавольт и т.д.

[Arpad]

Надеюсь, вы понимаете, что: ..
ЗЫ. в целом, такая же ситуация возможна и на быстрых каналах... Надо пробовать.

Иметь в наличии STM32_, и слова и только слова, но когда уже будут дела. Напоминает то следующее:
Wikipedia: Я знаю всё !!!
Google: Я найду всё !!!
Одноклассники: Я знаю всех!!!
Internet: Без меня вы ни что!!!
Электричество: Ну-ну!!!

[ggarry]

Зря так скептично. Очень интересная тема. Прочитал всю. И скажу, что здесь важен не столько конечный результат, сколько бесценный опыт, полученный в процессе работы. ТС молодец, путь да осилит идущий. Жаль что с годами подобное рвение угасает. Наверное, полученный на подобных разработках опыт и знания потом дают возможность просто купить необходимое и сосредоточиться на более насущных вещах.

[Леонид Иванович]

А наш АЦП можно перенастроить на частоту в 20 раз больше частоты исследуемого сигнала (это делается перед проведением измерений) И спокойно сделать эти 20 отсчетов, заняв ими всего 20 ячеек памяти и не тратя время на прореживание.

И получите алиасы. АЦП должен всегда работать на максимальной частоте, на медленных развертках требуется программное прореживание отсчетов согласно одному из алгоритмов (низкочастотная фильтрация, пиковое детектирование и т.д.). Отсутствие алиасов в этом случае гарантируется аналоговой фильтрацией, которую осуществляет аналоговый тракт. Его полоса пропускания должны быть выбрана такой, чтобы компоненты сигнала с частотами выше 1/2 Fs эффективно подавлялись.

[Arpad]

Здравствуйте Уважаемые!
Кто может реально подсказать по вопросу пластикового корпуса?
С учетом, что - Z14 не подходит.

[Arpad]

Зря так скептично. Очень интересная тема. Прочитал всю. И скажу, что здесь важен не столько конечный результат, сколько бесценный опыт, полученный в процессе....

Что Вам мешает в свои полста с накопленным опытом за плечами поучаствовать в деле.
Мне то больше на 25-30% и вроде пока не сдаюсь.

И получите алиасы. .......

If a signal is sampled at a sampling rate smaller than twice the Nyquist frequency, false lower frequency component(s) appears in the sampled data. This phenomenon is called Aliasing. Hence if the signal is not sampled often enough, information is irretrievably lost.
Если сигнал дискретизируется на частоте дискретизации меньше чем на удвоенной частоте Найквиста, (Шеннона или Котельникова) появляется в выборке данных ложные низкочастотные компоненты, и это явление называется алиасинг (Aliasing). Следовательно, если сигнал «не выбирали с минимально достаточной частотой», его информация безвозвратно теряется. Эта проблема получила название наложение частот (aliasing). Следовательно, если сигнал сменил свой период, уже есть налицо наложение и сигнал безвозвратно потерял свою информативность.
По картинкам, ниже в статье думаю все доходчиво, даже думаю прямо и без перевода всем ясно.

Технология - типа папье-маше для изготовления корпусов
….. из марли и с папье-маше склеить эпоксидной смолой и покрасить.
….. еще из капроновых колгот или тряпок склеить смолой и покрасить.

Я делаю корпуса из обычного толстого бумажного картона (белого или какой есть) и эпоксидки. ......и т.п.

Я делаю корпуса из пластика короба для проводки. Нарезаю, клею, шлифую и на покраску баллоном.

Для изготовления деталей корпуса использовал кусок пластикового короба для проводов размером 40х15.

Спасибо ребятам за труд, они заслуживают по баллу в рейтинге от меня!!! Теперь спокойно можно начать делать корпус(а) по своим пожеланиям и быть независимым от корпусников и учесть даже многие требования, ранее вынужденно отброшенные в.т.ч. даже серьезные вопросы и по эргономике также!! Хороший, удобный и красивый корпус ведь весьма важная деталь для всех проектов.

[Леонид Иванович]

Теперь спокойно можно начать делать корпус(а) по своим пожеланиям

Раньше делал корпуса по своим пожеланиям любой формы и размера из листового полистирола. Клеил, видимые швы заваривал паяльником и обрабатывал механически. Полистирол добывал в хозмаге в виде разных бытовых предметов: ванночек, крышек, поддонов. Но с годами лень взяла верх, уже много лет использую только готовые корпуса Следующая остановка - кладбище.

[Arpad]

Раньше делал корпуса по своим пожеланиям любой формы и размера из листового полистирола

Провинциалу и пенсионеру тягаться с метрополитом (столичный житель) это нонсенс. Причина простая, ведь научная и производственная инфраструктура провинции меньше метрополии на 1- 4 порядка и отсюда многое вытекает. Да и распад тоже привел до уровня. Пример, 20-25 лет назад мог у себя в городе заказать корпус с любимы причудами (любой сваркой практически из любого материала включая даже и титан, но сегодня - ничего уже нет. По платам 20-25 лет назад у себя мог заказать 2-3х фирмах плату двухстороннюю и местами с шагом 0.5+0.5мм и металлизацией отверстий, но последний делали мне около 20-22 года тому. До таких самоделок с такими величинами мне уже не дорасти. Вероятно, область бытовой техники из-за доступности мне в принципе (только финансы) и не был заинтригован что-то, творить в области быта. Мой интерес всегда был в областях, где мои финансовые возможности купить, были не в меру, в области измериловки, ЧПУ и отображения сохраненной информации. Но мы уже сегодня так далеко откатились назад, что наше прошлое, вероятно, станет нашим будущим. Корпус - корпусу может, и бывает рознь.

[Леонид Иванович]

В данном случае место жительства роли не играет. Приведенные в посте выше корпуса делались на коленке с помощью ручной дрели, ножовки по металлу, напильников и надфилей. Ни одна деталь не была заказана на производстве.

[Arpad]

Место жительства играет весьма важную и ведущую роль в практически любом новом деле, где объединяются множество направлений и исполнителей в единое целое, необходимое и нужное для достижения успеха в новом, сделать или разработать в что-то в форме конкретной. Можно и сделать корпус с помощью ручной дрели, ножовки по металлу, напильников и надфилей, и даже из металла для Мурзика также. Помнится, с 1969-70 шутка, что инженеры советские разработали новую микросхему супер-пупер, с надцатью ножками и двумя хромированными ручками - для быстрой переброски с места на место!
Помню времена, когда наши партийные боссы сами еще не осознавая, громко, но недолго трубили с трибун «Наши микросхемы в мире самые мощные и самые большие». Фраза крылатая появилась после поездки по странам СЭВ и Прибалтики, научной делегации во главе с Н.Тихоновым вначале 80-х боссов из среды ИТР по НТР. Во времена Горбачева была фраза крылатая и покруче: «Перегоним, всех не догоняя!» Результат, уже все знаем.

[Fusion]

Эксперименты с STM32F303 (LQFP32 с шагом 0.8мм).
Дисплей SPI 2.2" 320x240 (SPI 18 мГц и 20см провода).
Режим Interleave (8mHz*2=16 мГц).

Меандр 250 кГц:


http://cvs.aiq.ru/tft22.html

[Galizin]

Респект и уважуха.

Единственно что у меня не сходится это
>>Оцифровка 8bit (8mHz*2=16 мГц)
На 8 бит требуется 10 тактов == 7,2МНz