Входной каскад для цифрового осциллографа, Есть вопросы Опции

[hd44780]

Вот решил изобрести очередной 2-х канальный велосипед с доп. плюшками типа FFT, лог. анализатора, SD-карты и т.д. .

Основа - проц STM32F4 (пока это плата STM32F4discovery, если выйдет что-то путное, сделаю на отдельном процессоре), дисплей цветной 320x240. С программной частью у меня более-менее лады (отрисовка примитивная есть, кнопки, FFT, SD-карта, USB на комп, прочее), тут я нормально ориентируюсь.

АЦП сейчас используется встроенный в МК (2 независимых АЦП), там 2MSPS. Для отладки пока сойдёт и это, потом планирую поставить посолиднее, что-то из AD-шного вместе с операционниками пошустрее. В идеале мечтаю о классической для таких конструкций схеме - АЦП-ПЛИС-буфер. Но, по-любому, это не здесь и не сейчас .

Со схемой посложнее. То, что есть, отлаживаю на одном ОУ с ручной регулировкой Ку и смещения. Схему прикладывать не стал.
Но надо уже сделать что-то поприличнее.
По мотивам родственных конструкций из интернета набросал схему (прилагаю). Там глюк остался - оба ОУ +-3.3в надо.

Там, я думаю, всё понятно.
DA2 - оптореле (можно заменить обычным реле, не знаю), DD1 - управляемый делитель, операционник за ним - смещение сигнала (управляется с проца ШИМом).
Питание сейчас как нарисовано (содрал с какого-то карманно-портативного осцилла), но оно мне чего-то не нравится, наверное буду мутить с 2-х канальным БП.
Про опторазвязку пока не думал.

Вопросы сейчас собственно такие:
1. Как сделать защиту входа от перенапряжения, например, если я захочу 50Гц 220в из розетки посмотреть? Ну делитель я покручу, а защита входного ОУ, DA1.1 который? Ставить диоды, как на входе самого АЦП? По-моему фигня - шарахнет 200 вольт в цепи питания, всё нахрен накроется медным тазом . В схемах осциллов-самопалов в интернете (даже весьма солидных) на эту тему я ничего не видел ... Ставить ещё один предделитель (типа на 100) на резюках и каких-то реле?

2. Зачем делают управляемое смещение (2-й операционник)? Я всегда чего-то думал, что это для того, чтобы двигать сигнал вверх-вниз по экрану, хотя это достаточно просто программно делается... Но где-то вычитал, что такое смещение необходимо для того, чтобы точнее измерять сдвинутый меандр (переменка+постоянка), путём не понял.

Спасибо.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Михась]

Одноканальный вариант можно было бы сделать проще. У вас развертка по высоте будет 200-240 пикселей. А ацп дает 4000. Динамического диапазона хватит. ИМХО достаточно завести на четыре аналоговых входа мк сигнал:

AIN1 - делитель 1:10 с входного сигнала. (30в >> 3в)
AIN2 - делитель 1:1 с входного сигнала. (3в >> 3в)
AIN3 - усилитель 10:1 с входного сигнала. (300мв >> 3в)
AIN4 - усилитель 100:1 с входного сигнала. (30мв >> 3в)

Диоды на защиту и входной гасящий резистор посчитать. Чтобы не загорелось, к гасящему резистору можно термопредохранитель прислонить.

Ну и щуп с переключением 10:1/1:1 здорово расширит диапазон.

А смещение по постоянному току на входе (для измерения переменки) можно сделать источником напряжения 1.6в в цепи возвратного провода щупа ))

[_Pasha]

Вариант входной части, за основу взят HPS10

[Михась]

Ой что я понаписал не поснувшись. Для 30 вольт надо смещение уже в 15вольт задавать. Встроенным DAC уже не обойтись.

[Timmy]

На вход первого ОУ надо добавить резистор смещения, а то убежит в режиме переменки.
4051 будет отвратительно работать на верхних частотах. Так, на 200кГц, что вполне себе рабочая частота для девайса, утечка со входа при нагрузке 600 Ом составит -20Дб, так что аттенюатор работать толком не будет. В таких случаях полезно применять тройные ключи, которые заземляют свою среднюю точку при выключении.

[НЕХ]

как пример -miniDSO DS203
http://www.google.ru/search?q=mini+dso+ds2...920&bih=947
мне нравится - в командировках помощник.

[Myron]

Вот решил...
..., например, если я захочу 50Гц 220в из розетки посмотреть?

А чего так 220в?
А как быть, если Вам приспичит в коммандировке 10000в посмотреть на линии электропередач, или 100000в на Тесла коил?

Великолепное объяснение техники пробников для осциллографов приведено в древней книге, См. Глава 7.
The Art and Science of Analog Circuit Design. Edited by Jim Williams.
Англ язык.
Она была в закромах.
Или пытайтесь здесь
http://uploaded.net/file/8ajrflpx

[AlexeyW]

Управляемое смещение нужно именно для сдвига луча по экрану - точнее, для возможности большого сдвига нуля канала (т.е. когда нуль далеко за пределами экрана). Если Вы захотите сделать это цифровым способом, то будете вынуждены, очевидно, отдать имеющиеся разряды не на экран, а на весь доступный сдвиг (в несколько раз больше).

[hd44780]

Спасибо.

А чего так 220в?
А как быть, если Вам приспичит в коммандировке 10000в посмотреть на линии электропередач, или 100000в на Тесла коил?

Не приспичит ... Я с таким не работаю .

Великолепное объяснение техники пробников для осциллографов приведено в древней книге, См. Глава 7.
The Art and Science of Analog Circuit Design. Edited by Jim Williams.

Нашёл, читаю... Непонятно, зачем там резистор 50 ом на входе в землю? Чтоб входное сопротивление пониже было ?
Понял пока только то, что входной делитель лучше делать на реле (желательно герконовое) и на обычных резюках .... Наверное так и сделаю.
Или можно оптореле (как во многих приборах сделано)?

Здесь остаётся непонятным один момент:

Допустим, я поставил одно реле, подключающее делитель на 100 и есть у меня режим Auto, когда процессор сам перебирает все имеющиеся у него делители. Получается, что есть риск полного сгорания прибора, если я ухитрюсь сунуть его в розетку или в "100000в на Тесла коил", когда у него первичный делитель не находится в должном состоянии... Или это отдаётся уже на откуп "соблюдения инструкции по эксплуатации"
?

Управляемое смещение нужно именно для сдвига луча по экрану - точнее, для возможности большого сдвига нуля канала (т.е. когда нуль далеко за пределами экрана). Если Вы захотите сделать это цифровым способом, то будете вынуждены, очевидно, отдать имеющиеся разряды не на экран, а на весь доступный сдвиг (в несколько раз больше).

Понятно. Этот узел в схему заложен, а как им правильно управлять, буду смотреть на практике и в открытых проектах, например здесь - http://hobby-research.at.ua/forum/2-1-1

[SmarTrunk]

Резистор 50 Ом на входе (входное сопротивление 50 Ом) нужен, чтобы подключать к осциллографу источники высокочастотных-широкополосных сигналов коаксиальным кабелем с 50-омным волновым сопротивлением. Это могут быть активные пробники, пассивные 500-омные делители 1:10 с почти нулевой входной емкостью, выходы различных генераторов (например, калибровочных сигналов) и т.д. 50-омный вход (обычно переключаемый) обязателен для осц. с полосой за сотню мегагерц, т.к. входные емкости высокоомного входа и обычного щупа 1:10 (12...18 пФ) уже неприемлемы на таких частотах.

Для простой "низкочастотной" самоделки 50-омный вход не нужен. А вот возможность подключить делитель 1:10 полезна, для этого прибор должен иметь постоянную нормированную входную емкость при сопротивлении 1 МОм.

[hd44780]

Для простой "низкочастотной" самоделки 50-омный вход не нужен. А вот возможность подключить делитель 1:10 полезна, для этого прибор должен иметь постоянную нормированную входную емкость при сопротивлении 1 МОм.

Понятно, спасибо. Значит, 50 ом мне не нужен.

[Massi]

читайте  Tektronix._.Oscilloscope.probe.circuits.1969.rar ( 967.54 килобайт ) Кол-во скачиваний: 255
и  THE.SECRET.WORLD.OF.PROBES.OCt09.rar ( 437.95 килобайт ) Кол-во скачиваний: 249


где то еще была книга тектрониксов про сами осциллографы....пока найти ее не могу...

[hd44780]

69 год, , всё на транзюках, но всё равно спасибо.

[SmarTrunk]

69 год - повезло, что не на лампах.

А то есть книга Соболевского 1956г. "Электроннолучевой осциллограф".

Есть книги автора Ian Hickman:
"Oscilloscopes"
"Digital Storage Oscilloscopes"

Там нет ответа на вопрос автора темы, но все равно может быть интересно.

А по теме - можно скачать схемы (Servise manual, Maintenance manual) цифровых осциллографов, и посмотреть, как там сделано. Может, отсюда:
http://www.ko4bb.com/manuals/

Можно посмотреть и схемы самоделок (они проще, это плюс), вот забавный пример:
http://www.reinerziegler.de/gbdso_uk.pdf

[Massi]

нувистор....просто узнайте что это...и аналогов ему нету....

[hd44780]

Можно посмотреть и схемы самоделок (они проще, это плюс), вот забавный пример:
http://www.reinerziegler.de/gbdso_uk.pdf

Посмотрел. Действительно забавно.

нувистор....просто узнайте что это...и аналогов ему нету....

Узнал . Представил, как будет выглядеть - лампа (может и несколько) в окружении микросхем в LQFP корпусах и прочей SMD мелочёвки .

[Massi]

ракеты в принципе так и построены...адская смесь ламповой и дискретной логики...
ну и по теме...
определяемся с диапазонами....которые нужно перекрыть...
высокое делим отдельным щупом-насадкой
щупы лучше купить отдельно...они хитрые и можно потерять много времени....
диапазоны переключать через реле сигнальные...аудиофильские...
при переключении диапазона закорачивать вход усилителя и сразу проверять ноль прибора и компенсировать смещение
компенсацию искажений автомат не делать...проще отверточкой прокрутить...генератор образцовых импульсов не забудьте
итого после расчета делителя должно получится нормализованное напряжение на входе усилителя...
вот еще нашел...  ___________.pdf ( 415.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 356



а вот моя первая итерация с осциллографом....нужен был для встраивания в стенд проверки цифры...

[hd44780]

диапазоны переключать через реле сигнальные...аудиофильские...
при переключении диапазона закорачивать вход усилителя и сразу проверять ноль прибора и компенсировать смещение
компенсацию искажений автомат не делать...проще отверточкой прокрутить...генератор образцовых импульсов не забудьте
итого после расчета делителя должно получится нормализованное напряжение на входе усилителя...

Спасибо. Про реле в курсе ...

вот еще нашел...

Да. Где-то видел. Делитель на входе вроде неплохой. Но названия реле не нашёл.

а вот моя первая итерация с осциллографом....нужен был для встраивания в стенд проверки цифры...

Красиво. Плату где-то заказывали?

А схема есть ?

[Massi]

реле можно брать герконовые....только питать их надо хорошо фильтрованным напряжением...или брать сигнальные Takamisawa сигнальные...которые с серебряными контактами....я обошелся герконами ибо реально нужно было два диапазона...смотреть логику и сигналы от АВМ...+-15 Вольт....
Плату нам делал PCB-радиозавод на Дарнице....почивший в бозе...плата 4 слоя...
Схему надо искать...но там реально компиляция того что было приведено выше...
Аналоговое питание для входных цепей....операционный усилитель для согласования с АЦП...и на него же и ЦАП 12 разрядов работает с опорником\питанием REF серия от AnalogDevices....АЦП установлен и запитан со стороны аналоговых цепей...единственное что бы добавил это или буфер или резисторов на каждую сигнальную линию...кварц 100 Мгц от Geyer....ПЛИС отлавливает или синхроимпульс\основной режим работы был...или по уровню\цифрой сделали....память почему две и разные....надо вспомнить...не от бедности...решали какую то задачу....выливали все это по USB...
да и в конце концов....плата один хрен валяется....что тебе ее подарить что ли...но это если только для себя...не для фирм и комерций...

[hd44780]

Для себя. На работе у меня совершенно другая работа .. С какими-либо железяками никак не связаная - C#, Excel и базы данных ...

По описанию у Вас красиво .. Жаль схему нету ..
А параметры какие у Вас? Питание, частоты, процессор какой этим всем рулит? Или это чисто приёмный блок, а процессор где-то на выносе?

[Massi]

процессора нету....там ПЛМка стоит....сразу и программить научишься...с памятью работать...и FTDI...можно конечно поискать схему и псбишник для распайки....может я что то вспомню....а так как заготовка для работы думаю что даже очень хорошо....питание 3.3...там все стоит на борту....плата полностью автономна....загрузка в плм идет по USB....программатор там собран тоже...

есть еще крупица....FTDI для программирования матрицы работает в режиме BitBang/шевелит ногами....писалась отдельная утилита....после переводилась в режим обычный...и можно было общаться с памятью и матрицей уже на полной скорости....

делитель собирал и подстраивал фактически навесным монтажом....щуп стандартный китайский на 60 МГц....

[hd44780]

Понятно.
Про FTDI я в курсе. Знаю. Сталкивался.