Проект на ПЛИС, анализатор и осциллограф

[pavelz]

Задумал я тут простой проект на ПЛИС и микроконтроллере, анализатор и низкочастотный осциллограф.

Пока сижу без работы, решил вернуться к хобби, что-то запаять и прочее... Но нет осциллографа, на последние деньги видеокарту на ПК поменял, да и заказать USB осцил. с Али, это ещё месяц ждать как минимум. Без дела лежит простая девборда на 2 циклоне, бластер к ней тоже есть. Помимо того есть дискавери на f407. Только нет АЦП, но может его каким-то ЦАПом с компаратором заменить получится...

Нашёл проект на контроллере попроще: https://tomeko.net/miniscope_v2c/ и множество разных обсуждений, как собрать "народный осцил." и здесь, на других форумах. Создал тему тут: https://electronix.ru/forum/index.php?a ... &id=157412 но, либо форумы нынче ни кому не интересны, либо все на море отдыхать уехали))

Добавлено after 1 hour 42 minutes 57 seconds:

[pavelz]

Для моих собственных проектов нужна система сбора и обработки данных, на 8 каналов и больше. То есть это больше, чем простой цифровой анализатор. Есть два, интересных для меня варианта, с частотой преобразования, как минимум 150 мГц, без использования дорогих АЦП:

Один, это R-2R ЦАП и АЦП последовательного приближения, который позволяет получить высокую разрядность, при частоте в 2 раза меньшей (для 8 бит) преобразования от максимально возможной для FPGA, за счёт фазового сдвига на 4 сигнала тактирования. Загвоздка только в быстродействующем компараторе с достаточной чувствительностью. Использование LDVS входа чипа ограничивает нас разрешением в 5-6 бит (при допустимых напряжениях на входе и чувствительности), но возможно это удастся преодолеть дополнительными диф. каскадами усиления на транзисторах. Либо, всё-таки потратится на быстродействующий компаратор на микросхеме.

Второй вариант это интегрирующая RC цепочка, преобразующая меандр генератора в треугольные импульсы, преобразование сравнивающим компаратором (LDVS вход также можно использовать) напряжения в изменение длительности импульса и измерение этого значения в TDC https://marsohod.org/projects/proekty-d ... 7-fpga-tdc, за счёт задержек в логических ячейках и линейном шифраторе положения перепада уровня в код. В данном случае мы можем получить более высокую частоту преобразования, но ограниченную качеством исполнения схемы и применяемых дискретных элементов. Как показал опыт, одного из участников обсуждения, на форуме "электроникс", очень трудно получить хороший треугольный на высокой частоте, вместо этого форма сигнала стремится к синусоиде.

[Ivanoff-iv]

а какие преимущества дает самодельный АЦП?
имхо из-за емкости крупных дорог (по сравнению с дорожкой внутри кристалла они действительно крупные) на нем высоких скоростей*точностей не получить, почему бы не взять готовую микросхему и переключаться на её при потребности?

[musor]

херненй не майтесь купите готьовфй в кетаяни выйдет в разы дешенвле и БЫСТЕРЕ

[Ivanoff-iv]

Не... я понимаю человека, который хочет сам пое--ться свои навыки прокачать, но не понимаю когда за значительно бОльшие ресурсы (деньги время размеры вес) получаешь хуже результат...

[musor]

мое мнение самому следует делать или то чего нет в продаже или если ваша подделка выходдит дещевле покупки готового пром в разы при лу4ших или сопоставимых параметрах иначе это глупо....
даже для удовлетворения своего ЧСВ
мы живем не в 80х-90х а в 20г 21 веку собиратьь аналог интегрално ADC чипа на рассыпухе просто трата времени
в конце 80х я разрабатывал свой цифровой прибор на расыпухе тех лет....хотя 7106/7107 уже выпускались
сейчас мне такое даже в мысляхи не пришло ...

[QRP]

[uquote="pavelz",url="/forum/viewtopic.php?p=3864301#p3864301"]Задумал я тут простой проект на ПЛИС и микроконтроллере, анализатор и низкочастотный осциллограф.
Только нет АЦП, но может его каким-то ЦАПом с компаратором заменить получится...[/uquote]

АЦП можно на али взять:
https://www.aliexpress.com/item/33026556367.html

[uquote="pavelz",url="/forum/viewtopic.php?p=3868551#p3868551"]Один, это R-2R ЦАП и АЦП последовательного приближения, который позволяет получить высокую разрядность, при частоте в 2 раза меньшей (для 8 бит) преобразования от максимально возможной для FPGA[/uquote]

R2R ЦАП - это проблемы с линейностью и искажениями. Для самообразования конечно можно попробовать. Но это бесполезно потраченное время. R2R ЦАП даже при идеальной топологии печатной платы и дорогими прецизионными резисторами будет страдать нелинейностью и проблемами из-за разницы фазовых задержек между линиями. Как следствие у такого ЦАП-а будут глитчи, огромные искажения и большой уровень гармоник.

Как пример, отчего возникают проблемы в R2R ЦАП-ах. Небольшая разница в длине проводника на доли миллиметра приводит к тому что этот разряд будет влиять на результат раньше или позже чем другие. В момент массового переключения битов (например при переходе через ноль код меняется с 10000000 на 01111111) это приводит к кратковременному глитчу. Для синусоиды такой глитч будет происходить дважды за период, откуда получаем высокий уровень второй гармоники. Обеспечить идеально одновременное переключение на дискретных элементах практически невозможно.

Небольшое отклонение резисторов приводит к нелинейности ЦАП-а, как результат нелинейные искажения. И исправить это нереально, даже если будете резисторы лазером подгонять. Если вы не собираетесь бороться с ветряными мельницами, лучше просто взять готовую микросхему, где обо всех этих проблемах подумали и позаботились чтобы параметры соответствовали заявленным в спецификации.

R2R ЦАП более 8-10 разрядов просто не имеет смысла - это максимум чего можно достичь используя качественные элементы и хорошую топологию. В то-же время микросхема нормального ЦАП-а обойдется дешевле прецизионных резисторов и даст честную разрядность. С АЦП еще хуже. Поэтому смысла изобретать велосипед нет. Дешевле будет взять готовую микросхему.

Вы даже не представляете сколько будет проблем с самодельным ЦАП-ом или АЦП, иначе даже не помышляли-бы о подобном...