Четырехканальный коммутатор для осциллографа

[dmit-try]

Здравствуйте!
В этом году у меня последняя (третья) попытка написать диплом, в голове вроде бы есть идеи, но только в теории, вот предварительные технические требования:
4 канала с регулировкой чувствительности (масштаба) и защитой от перенапряжения в каждом канале; полоса пропускания по каждому каналу не менее 10 МГц, возможность выбора синхронизации горизонтальной развертки по сигналу любого канала.
Надо рассмотреть 2 варианта:
1)4-канальный коммутатор с 2-мя режимами коммутации (прерывистая и попеременная);
2)без непосредственной коммутации,

Помогите, люди, вообще реально такое собрать???

[Леонид Иванович]

В Сети есть много принципиальных схем аналогового Front-End для цифрового осциллографа. 10 МГц - не такая широкая полоса, подойдут многие, например, от Neil scope.

[dmit-try]

Нужно для аналогового осциллографа!
Нашел в Интернете несколько схем, не могу определиться... Защиту от перенапряжения на входе надо думать, научный руководитель сказал, что максимальное входное напряжение 310 вольт, регулировка каждого входного канала по амплитуде и по высоте, да так что бы можно было наложит сигналы друг на друга для анализа сигналов...
Кстати, а если сигналы будут разной частоты, то получится чепуха на экране осциллографа, я прав?

[SmarTrunk]

Синхронизация вроде делается по одному каналу, даже если их четыре.

[Леонид Иванович]

Нужно для аналогового осциллографа!

Входная часть у них одинакова.

Защиту от перенапряжения на входе надо думать, научный руководитель сказал, что максимальное входное напряжение 310 вольт

Это требование соблюдается у всех нормальных осциллографов.

регулировка каждого входного канала по амплитуде и по высоте, да так что бы можно было наложит сигналы друг на друга для анализа сигналов...

Всё это обычно есть. Могу сказать, что разработка схемы входной части осциллографа - непростая задача. Вот можно почитать тематическую ветку на IXBT: http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=48:841

Кстати, а если сигналы будут разной частоты, то получится чепуха на экране осциллографа, я прав?

Если частоты не кратные, неподвижным будет только один сигнал. Но если осциллограф запоминающий, то вполне сигналы можно сравнивать.

Синхронизация вроде делается по одному каналу, даже если их четыре.

Обычно канал синхронизации имеет мультиплексор, который позволяет синхронизироваться от любого входного канала.

[dmit-try]

Спасибо, Леонид Иванович, за подсказки буду думать! Научный руководитель озадачивает, но кажется, сам плохо представляет как она будет работать...

[dmit-try]

Люди, а если взять за основу эту схему и допилить

[khach]

Если бы у Вас была задача сделать 4х-канальный коммутатор с гальванической развязкой между каналами, хотя бы МГц на 50 -с удовольствием бы подключился к разработке.

А при таком ТЗ- просто копируем входные цепи любого осциллографа. Определяемся с типом выхода коммутатора- ведь в осциллографах обычно внутренняя архитектура дифференциальная. Если нужен несимметричный выход- прийдется предусмотреть каскад- конвертор- драйвер кабеля. Уточните этот момент у руководителя.
Коммутирующая матрица - на обычных КМОП ключах, даже 4066 подойдут. А вот как ей управлять- тоже подумать надо.
Кстати, защиты от 310В ни один фирменный осциллограф не имеет- если не включите соответствующий диапазон входного аттенюатора или не используете щупы с внешним делителем 1:10 то сгорит и текстроникс и лекрой и аджайлент- сколько я наремонтировался входных каскадов после кривых студенческих ручек...
Вот как пример- входные цепи лекроя 500 МГц. На заказные микросхемы на выходе не обращайте внимания- их можно заменить на широкодоступные усилители. Разберитесь что и для чего служит в этой схеме, а затем выкините лишнее. Схема интересна именно тем, что в ней защитные цепи напиханы по-максимуму. В других осциллографах я столько защит не встречал. А блок-схема стандартная- входные аттенюаторы, разделение сигнала на ВЧ и НЧ часть. ВЧ- через повторитель на полевике, НЧ- через операционник. На входе операционника- отключаемая развязка по постоянному току (т.к осциллограф до 500 мгц, а найти конденсатор развязки с такой полосой невозможно, конденсатор перенесен в это место, в более простых осциллографах он стоит перед делителем.)

По поводу коммутации. Прерывистая- самая сложная для реализации. Если коммутатор не очень быстрый то на осциллограмме видны фронты переключения между каналами. КМОП ключи обычно не успевают. Лучше делать коммутатор на PiN диодах. Стяните схему С1-75 - там быстрый диодный коммутатор и в принципе легко повторяемый. Коммутрировать каналы конечно надо после входных формирователей- там где сигнал уже низкоомный.
А вот с поочередной коммутацией проблемы будут. Для управлениями каналами нужен сигнал запуска развертки осциллографа. Не у всех осциллографов он выведен наружу, а если выеден- то это часто пила развертки, а не импульс. А если переключать каналы по собственному триггеру- то тогда надо все функции триггера брать на себя, а осциллографу давать сигнал внешнего запуска развертки. Если по ТЗ требуется сохранить телевизионную развертку по строкам и полям- то это не так просто будет.
Нарисуйте блок- схему своего модуля- проще обсуждать будет.

[dmit-try]

khach, спасибо! Пойду к научному руководителю... Он хочет впихнуть в приставку блок памяти и реализовать смещение сигналов по вертикали на экране путем изменения коэффициена услиния операционного усилителя для каждого сигнала...

[Леонид Иванович]

Он хочет впихнуть в приставку блок памяти

Т.е. реализовать цифровой осциллограф?

и реализовать смещение сигналов по вертикали на экране путем изменения коэффициена услиния

Смещение по вертикали делается не изменением усиления, а добавлением постоянной составляющей.

[dmit-try]

Он хочет впихнуть в приставку блок памяти

Т.е. реализовать цифровой осциллограф?

и реализовать смещение сигналов по вертикали на экране путем изменения коэффициена услиния

Смещение по вертикали делается не изменением усиления, а добавлением постоянной составляющей.

Ой, точно, неправильно выразился! Добавление постоянной составляющей должно меняться для каждого сигнала на операционном усилителе, если приглядеться на схеме выше, там так и есть... (или нет)???
Я сам точно не понял, что научный руковолитель от меня хочет, сказал что схема простая получается и решил её усложнить путем добывления блока памяти, защиты он перенапряжения и еще щас что-нибудь придумает...

[khach]

Так смещение по постоянке и так в каждом канале предусмотрено. Разница в деталях- подавать смещение с потенциометра или с ЦАП. А вот потом надо каналы коммутировать- чтобы на выход в один момент времени попадал сигнал только с одного канала. И если с последовательной коммутацией все просто- счетчик на 4 от запуска развертки или от триггера переключает по-очереди каналы, то с прерывистым режимом на 4 канала я честно говоря в затруднении- осциллограммы будут пунктиром выглядеть. Если для двух каналов это легко побороть- например при первом запуске развертки коммутировать 1-2-1-2 а для второго 2-1-2-1 то для 4 каналов это как -то сложновато получается. Или имеется ввиду 4 канала на 2 выхода для двухканального осциллографа?

[dmit-try]

Так смещение по постоянке и так в каждом канале предусмотрено. Разница в деталях- подавать смещение с потенциометра или с ЦАП. А вот потом надо каналы коммутировать- чтобы на выход в один момент времени попадал сигнал только с одного канала. И если с последовательной коммутацией все просто- счетчик на 4 от запуска развертки или от триггера переключает по-очереди каналы, то с прерывистым режимом на 4 канала я честно говоря в затруднении- осциллограммы будут пунктиром выглядеть. Если для двух каналов это легко побороть- например при первом запуске развертки коммутировать 1-2-1-2 а для второго 2-1-2-1 то для 4 каналов это как -то сложновато получается. Или имеется ввиду 4 канала на 2 выхода для двухканального осциллографа?

Был у научного руководителя, приставка 4 канальная с возможностью переключения в двухканальный режим для аналогового одноканального осциллографа, с последовательным и параллельным (попеременным) режимом...