Всем доброго времени суток!

После просмотра прайс-листа на осциллографы USB с полосой в районе единиц ГГц,
появилась идея создания народного осциллографа. Сам я электронщик, но в тему осциллографов и др. измерительной аппаратуры
никогда не углублялся. Но вот настал момент когда нужен осциллограф на домашнем столе, с полосой как минимум несколько сотен мегагерц, и
думаю что таких моментов будет ещё у меня не мало и соответственно у других тоже.

Поэтому сразу вопрос к спецам из этой области, возможно ли создать общими усилиями осциллограф(скорее всего стробоскопический) с полосой
не менее 1ГГц, вывод данный на ПК через USB 3.0, цена - значительно(в разы) меньше чем рыночная стоимость. Желательно ещё чтобы можно
было по желанию конфигурировать осциллограф модулями с той или иной полосой, частотой дискретизации и т.д. по желанию клиента, чтобы кому
много не нужно, лишнего бы не переплачивал. А лучший вариант - это сборка осциллографа как конструктора, т.е. из отдельных
составляющих(платы, компоненты и т.д.), вплоть до самостоятельного монтажа компонентов(кроме конечно ПЛИС, ЦПУ и ОЗУ).
Всем кто готов влиться в такую задачу(если в ней вообще есть смысл нам как электронщикам), предлагаю оставлять сообщения с пожеланиями и
советами, а также ссылки на современную схемотехнику таких приборов.
Если кому-то эта тема покажется наивной и ненужной, прошу воздерживаться от чрезмерного негодования.

Благодарю.

По хорошему нужно хотябы 100 отсчетов на период. Именно для визуализации. А по 3-5 точкам можно только синусоиду рассчитать, но кто её не видел? Мне синусоида даром не нужна.

Учите матчасть, теорему Котельникова или теорему Найквиста-Шеннона:

Однако, учитывая неизбежность применения антиалиасингового фильтра, необходимо минимум 5 точек на 2 периода функции. При этом надо понимать, что это справедливо для любого периодического сигнала, спектр которого ограничен частотой 0.4f_ADC ;.

Для одиночного импульса может понадобиться и бОльшее количество отсчётов в зависимости от поставленной задачи.
Главное, чтобы при постановке задачи учитывались технические возможности её реализации, чтобы не довести её до абсурда...

VCO
С теорией радиосвязи и теоретической электротехникой у меня все нормально. Вы просто невнимательны и торопитесь судить других людей. Действительно для восстановления непрерывного и чисто синусоидального сигнала нужно чуть больше 2 отсчетов за период. Но меня, как я уже сказал, не интересует синусоида. Меня интересуют сигналы прямоугольной, треугольной, трапецеидальной формы. Там гармонические составляющие скажем (для примера) до 21 гармоники. Прикиньте теперь сколько отсчетов за период нужно сделать. Насчет одиночного импульса я думаю вы тоже не будете спорить что даже для синусоиды он будет содержать множество гармонических составляющих.

Извините, просто ваш предыдущий пост читается неоднозначно.

Для одиночного импульса можно применить линию задержки с ответвлениями, какую здесь уже обсуждали, а также провести параметрические измерения и спектральный анализ.
Изучение же его с помощью осциллографа при достаточно широком спектре довольно сомнительно, учитывая искажения самого прибора.

Я тоже понял, как VCO. Leka изначально писал, что сигнал ограничен по частоте полосой 20 МГц - в этом случае абсолютно не важно, 100 МГц или 1 ГГц частота дискретизации.

Да, когда писал "5 точек на период" - имел в виду граничную частоту (20МГц).

По поводу компаратора на внутренних LVDS_RX при питании 3,3В.
Опору формирую RC цепочкой, заряжая C расчетное число тактов.
Положение "нулевой линии" скопа (задается опорой) сравнил с показаниями мультиметра - расхождение не больше 50мВ в диапазоне 0,1...3,1В. Погрешность статическая, где-то что-то не учел, наверно.

Гистерезис(в динамике) померить пока не удалось, буду думать. Сильно мешает большая емкость входов (по оценке, ~~50пФ, из-за длинных дорожек и защиты, наверно).
На глаз осциллограммы весьма правдоподобны, сравнить с другим осциллографом пока не пробовал (проблемы с землей, тк схему собрал только для проверки концепции).



Шаг опоры 10 мВ, соответственно осциллограммы вывожу с дискретом 10мВ по вертикали, 1нс по горизонтали.

интересно что при параллельном ацп на цифровых ис, в т.ч. внешних по отношению к фпга, в принципе не так важна точность срабатывания дифкаскадов, как сколько их сработало в единицу, сколько в ноль
другими словами фпга должна реализовывать не столько шифратор, а скорее сумматор
сброс гистерезиса - закороткой входов на "землю"
и в любом самом странном случае 256 многооборотных подстроечников будут стоить дешевле одного правильного ацп

На рисунке - ожидаемое влияние гистерезиса компаратора. Хотел оценить величину гистерезиса по искажениям пилы, но ничего похожего не заметил.

Стал уменьшать шаг по вертикали, при 2.5мВ появилась характерная шумовая полоса.
Похоже, гистерезис ~~5мВ. Что при 3В диапазоне соответствует 9 разрядам. И это "за 30 копеек"... :O

Сообщение отредактировал Leka - Apr 9 2015, 17:28

2GSPS!!!

это, я так понимаю, через трансивер в 5CGXFC5, который, надо отметить, сам по себе стоит отнюдь не 30 коп, а скорее 300$ за чип. (см. ригол)
заменив на adcmp572, какой-нибудь эсээльный сдвиговый регистр и плисину попроще, стоимость на порядок можно и улучшить.

Я это понял, просто мысль пошла в другом направлении, в направлении оценки требуемой скорости преобразования. И конечно я писал про 100 отсчетов за период исследуемого сигнала, а не граничной частоты. Но вроде теперь друг друга поняли.

по теме
Если соберусь попробовать на практике, то буду вначале экспериментировать с 250Мсэмплами/сек и граничной частотой 100Мгц. Если дойдет до работающего макета буду думать либо о 2,5Гсэмплов/с либо о стробоскопе. Частота оцифровки 1Ггц маловата для использования, а для разработки наоборот велика для меня. Нужно сначала потренироваться на кошках и если получится выходить потом на 2,5Гсэмплов(после прокачки соответствующих скиллов).

Нет, через обычный дифф. вход LVDS_RX. Специальные входы трансивера не используются.
Выход с LVDS_RX защелкивается не в IO-триггере, а в триггерах логических блоках по 8-фазному клоку 250МГц. Потом перевод в общий домен 250 МГц.

интересно, а какая у них полоса? МГц 300?

Наносекундные импульсы различаются (даже 0.5нс пики есть), а метрологией потом займусь - сначала сделаю режим реального времени (сейчас консольная программа управляет логикой работы по UART, автомат в ПЛИС делает одну развертку, отсылает, и ждет параметры следующей).