aT-DeviLru, это все-таки стробирующий осциллограф с полосой 10 ГГц, а не то, что я имел в виду.
Было слишком просто, чтобы оказаться правдой.

Вот-вот! Аналогичный принцип используется в системах со стрик-камерами для регистрации ультракоротких световых импульсов.

Прекрасно!!!

Спектральная плотность мощности теплового шума резистора с сопротивлением R=10^6 [Ом] равна:

P_1Hz = 4kTR, где k=1,38*10^-23 [Дж/К] - постоянная Больцмана.

Мощность в полосе частот ∆f=10^9 [Гц] равна:

P = 4kTR*∆f.

Эффективное напряжение шума равно:

U = sqrt(P*R) = sqrt(4kTR*∆f*R) = 2*R * sqrt(kT*∆f*R) = 2*10^6 * sqrt(1,38*10^-23 * 300 * 10^9*10^6) = 2*10^6 * sqrt(1,38*3*10^-1210^-6) = 2 * 10^-3 * sqrt(1,38*3) = 4,1 Вольта! = 4,1 мВ.

Свои ошибки исправил..

Ошибки в ru.wikipedia.org пусть правят другие..

Ошиблись в одну тысячу раз.
На картинке шумы при входном 1 МОм. Полоса 185 МГц.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Ошибка в том, что это не мощность, а среднеквадратичное напряжение теплового шума в квадрате, Вольт^2. Мощность равна P = 4*k*T*df и не зависит от сопротивления.

Ну зачем же так явно шельмовать то? P = 4kT*∆f, вот и английская версия wiki об этом говорит явно, если уж на нее вообще ссылаться Ну и опять же, там на рис.6 параллельно 1МОм еще и емкость есть, 20пФ, чем не RC фильтр для теплового шума резистора?

Да, похоже, что так.. Виноват! ))

Это если к входному разъёму подключен источник сигнала с низким выходным сопротивлением.
А если ко входу ничего не подключено?
P. S.
Кстати, там на схеме на входе конденсатор 5 пФ нарисован, на частоте 1 ГГц это 32 Ома (примерно) емкостного сопротивления.

Ну вот Вы сами и ответили на свой вопрос.

Самурай
Дело не в этом. Мегаомный резистор сам по себе паразитной ёмкостью корпуса (0,5-2 пФ) и лако-красочного покрытия зашунтирует 1 ГГц. Уровень шумов 4 мВ в полосе 1 ГГц это в теории, а на практике ещё надо сильно постараться что бы сделать.

Получается 128, а не 12. Разве нет?

Ну, если уж на то пошло, то резистор помимо паразитной емкости между выводами (для SMD это 0.05пФ...0.2пФ по различным источникам) имеет еще и паразитную индуктивность (0.5нГн...2нГн) и паразитную емкость на землю (0.1пФ...2пФ). Ну и можно вспомнить, что подводящие дорожки тоже не из пенопласта сделаны.

Но это все в большей степени имеет отношение к вопросу "как сделать осц с полосой 1ГГц", чем к вопросу, почему мы не увидим 4мВ теплового шума на 1МОм резисторе, зашунтированном емкостью 5пФ

3 компаратора == 2 бита, 12 / 3 * 2 == 8 бит

В общем случае так. Есть способы уменьшить число требуемых компараторов (half flash) за счет скорости преобразования.
И на качестве скажется, наверное.
Можно ограничиться 3-4 битами и повторить вопрос.

На том "долгострое" был вариант и с 1 компаратором на канал (идея m79):
http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=48:841:2602#2600

можно сделать развёрнутый sar - 8 увх, 8 усилителей на 2 и 8 компараторов
в каждый такт получатся 8 бит восьми предыдущих последовательных преобразований
выпрямить сдвинутое можно на стороне pc

не, ну т.е. зачем это нужно - если двигаться в сторону некоторого усложнения, то давайте уж сделаем реально быстрый и дешёвый преобразователь, где-нибудь на 10ггц, на пределе возможностей "дешёвых" компараторов/усилителей

Т.к. никто из опытных товарищей не объяснил сразу, почему это невозможно, пришлось поискать самому.
http://www.planetanalog.com/document.asp?doc_id=527572
Небольшая статья, объясняющая на пальцах, какой должен быть джиттер компаратора, чтобы получить определенное ОСШ.
Тут 500 МГц бы получить, и то сомнительно
Не говоря о том, что у быстрых компараторов существенный джиттер, встает вопрос очень качественного генератора с низкими фазовыми шумами, и другие компоненты — это дешево не получится даже по стоимости компонентов.

Только не могу понять. Для стробирующего осциллографа работают те же законы.
Как удается при том же значении джиттера записать сигнал, не потеряв в линейности (DNL)

Ну, оцифровать сигнал в полосе 1000 МГц с 8-битной точностью и с джиттером клока 350 fs вроде как можно: Analog-to-Digital Converter Clock Optimization.

Нашел простенький и удобный калькулятор SNR(TJ).
http://www.ti.com/tool/jitter-snr-calc

blackfin,
200 фс random jitter для ADCMP572 нормальное значение.
Все портит 10 пс deterministic jitter. Как его уменьшить, и можно ли вообще, не понятно.
Для сигнала 1 ГГц сигнал/шум получается 24 dBc.
Поправьте, если ошибаюсь, смысл в 8 битах отпадает, только 4 бита.
И это только джиттер компаратора.

Посмотрел на ebay. За 35-50 тысяч (без пересылки) такой парк б/у приборов 0.5-1ГГц, 2-4 ГС/c,
отпадает всякий смысл, конечно, что-то делать. В свое время так и поступил, взял старый тектроникс 500 МГц, 1 ГС/c.
Закрыл все возможные нужды.

Странно, что тема до сих пор не утонула

Я вот как вижу народный осциллограф: он виртуальный, причём, полностью виртуальный
Надеваешь 3D-шлем и крутишь виртуальные ручки, цепляешь виртуальные щупы к виртуальному таргету и видишь на виртуальном экране виртуальный сигнал.
По описанному мной принципу элементарно полосу расширить до 1000 ТГц, а память одного фрэйма - соответственно до 1000 ТБ. Вольтаж щупов 1пВ-1000МВ.

Ну что, программёры, возьмётесь сделать?

а увх для чего ?




8 компараторов по 7 баксов == 50 баксов с пересылкой
а ваши 50 тысяч, видимо, в 240000 превращаются сегодня

Всем активным участникам спасибо! Накачал материала в том числе по вашим ссылкам, теперь есть куда погрузиться. Насчет компараторов конечно очень интересно,
попытаюсь разобраться, но не судите строго, если в ближайшее время активно чего-то полезного не внесу, так как тема для меня новая, вникаю... . Может смешно звучит,
но молоть ерунду не хочется.

Благодарю.

А что мешает измерять текущее значение джиттера, и вносить поправки в сигнал? Например, оцифровывая известный сигнал (например, синусоиду клока) по второму каналу.

мешает то, что он случайный и каждого канала будет своим, измерение по одному каналу никак не поможет скомпенсировать его на другом.

Leka, можно откалибровать нелинейность, но не джиттер. Пару страниц назад выкладывали ссылку на чью-то работу. На 16 стр. схема такой калибровки. И вообще вся работа этому посвящена.

Имел в виду общий клок для всех каналов в одном чипе. Например, в этой ветке приводился 4х-канальный АЦП от Hittite - там один вход клока на все каналы.

1. Нереально. Ув. _pv объяснил почему. Имея две одинаковые линейки нельзя одной поверять другую.
2. Не имеет смысла, т.к. джиттер клока меньше собственного джиттера преобразователя (АЦП или компаратора).
И для борьбы с ним есть другие методы. По ссылке от ув. blackfin.

Не стоит изобретать велосипед. Ни к чему, кроме лулзов для определенного круга лиц, это не приведет.

Спорить не буду, но основа "честного" стробоскопа - добавление большого случайного сдвига в клок АЦП (например, путем перезапуска генератора), и его измерение относительно синхросигнала (например, при помощи TDC на основе ГЛИН+АЦП). Просто капиталисты не дураки дважды содрать деньги с лоха - сначала за то, чтобы сделать очень хороший клок, а потом за то, чтобы его испортить.

Случайного? Чем больше читаю эту тему, тем больше узнаю "нового".

Развертки со случайными выборками. Это не стробоскоп. Хотя, сходство есть. В стробоскопе сдвиг задается, а со случайными выборками - измеряется.

как это работает ?

http://www.freepatent.ru/patents/2244374

http://www.freepatent.ru/patents/2314580

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

К выводам 14-15 подключен источник _тока_ управляемой полярности, остальное понятно, надеюсь.

Стохастическая апроксимация - старый принцип, но только для переодических сигналов

Краткое пояснение: 12 - это не усилитель, а некоторая схема (чаще включающая трансформатор), с достаточным подавлением синфазной составляющей, а среднее значение определяется входным сигналом (Vin) в момент открывания диодов (стробирования). Иначе вся эта схема называется - строб-смеситель или SPD (sampling phase detector). В рамках этой темы не стоит углубляться в подробности, а их там неприлично много, иначе и смысла нет сравнивать с классическими УВХ скоростных АЦП. Лучше открыть новую тему.

Ближе к теме:
1) Входная часть "народного" осциллографа с элементами защиты и масштабирования по уровню.
Неплохой вариант предложен aT-DeviLru, можно развить в этом направлении.
2) Источник тактовой частоты, его раздача на всех потребителей и ЭМС.
Здесь я сделаю маленькую ремарку: ранее уже приводилась ссылка на зависимость динамики АЦП от джиттера тактового сигнала, но прошу заметить в каких пределах (диапазоне частот) интегрируется эта величина. Обычно для вычисления джиттера берется диапазон 20 кГц - 20 МГц, в нашем случае верхнюю границу нужно поднимать до более высокой частоты, когда джиттер классических PECL драйверов и распространенных синтезаторов может с 300 фс спокойно подняться до 1 пс и более, что не обеспечит динамики при входной частоте 1 ГГц даже для 8 бит.

гхм, не догадался



как уже заметили выше - ацп народу не потянуть
а компараторы можно хотя бы по частоте масштабировать

Всё не так и дорого, как и предложил khach можно взять самый дешёвый 8-разрядный АЦП на 1ГГц - Hittite HMCAD1511,
стоимость которого составляет 66$ при покупке 1шт в digikey и подключить к дешёвой ПЛИС Xilinx Spartan-6 XC6SLX25 (47$).
Все остальные комплектующие уже не так дорого стоят.
Данная связка АЦП и ПЛИС успешно используется в осциллографе Rigol DS1054Z, фотографии и схемы которого можно посмотреть на зарубежном форуме:
http://www.eevblog.com/forum/blog/eevblog-...1054z-teardown/
http://www.eevblog.com/forum/blog/eevblog-...-rigol-ds1054z/
Прикрепляю несколько фотографий его внутренностей:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вставлю свои пять копеек.
Здесь приводились примеры плат АЦП с надстройками - отдельно часть АЦП, отдельно ПЛИС + интерфейс (cPCI, PCIe или USB X.0). Мы делали подобные устройства именно из-за возможности разрабатывать разные типы плат АЦП.
Всё это хорошо но такие разъёмы как у CERN добавят к стоимости изделия до 20 у.е. Так как они BGA (хоть и 1,27 мм) то на доп. плате у нас появляется дополнительное посадочное место BGA.
Можно использовать другие типы разъёмов, но им нужно придумывать распиновку.

на модуль нужно будет подать питание и качественно его отфильтровать. Так как при 14 бит @ 100 МГц мы можем ловить в спектре все свои цифровые интерфейсы, как по питанию так и по земле. На 1000 МГц может добавиться еще и по воздуху. Экранировка сигналов потребует дополнительных слоёв (помимо минимально необходимых). У нас на плате только АЦП+разъёмы (без ПЛИС) мы укладывались в 6 слоёв.
Переключение диапазонов, входных каскадов и прочего. Собирание шумов на узлах коммутации/усиления/ослабления. Да, в некоторых АЦП есть свои усилители/аттенюаторы, но их входы нужно еще не перегрузить.
Затухание сигнала на плате в зависимости от взаимного расположения проводников/элементов. Это в цифре всё равно, абы пришло согласно уровню "0" или "1". А нам нужно сравнить сигнал на входе и усиленный + перенесенный по частоте. Или ...

Выбор ПЛИС.
ПЛИС должна будет нам собрать данные в буфер и выдать их из буфера когда сможет принять наш последовательный интерфейс. Так как получаем мы отсчеты по 8ми -16 проводам, а отправлять хотим по одному/двум.
Если мы делаем все на внутренней памяти ПЛИС, то для более менее приличного буфера нам нужно много внутренней памяти. В самом маленьком Artix 50 х 36 kBit BRAM. Примерно столько же в cyclone V.
При разрядности 8 бит это 200к отсчётов. Для 100 МГц это 2 мс.
Для нормального функционирования нужно ставить внешнюю память. Динамическая память DDR2/3 доступна в больших объёмах за приемлемые деньги. Но для её подсоединения нужны контакты в ПЛИС.
Чтобы АЦП сбрасывало данные в память во время их чтения по нашему последовательному интерфейсу нужно несколько микросхем памяти.
Больше контактов + больше внутренностей <> больше денег + сложнее разработка.
Когда набегают все дополнительные стоит, то и микросхемы с гигабитными интерфейсами не кажутся сильно дорогими. А тут уже JESD204A,B не далеко. Проще разработка

Питание компонентов.
Для качественного преобразование нужно следить за "чистотой" питания на плате. КРЕНками тут уже не отделаешся. Питания ядра современных ПЛИС - 1 В. требованиях к пульсациям 15 мВ. Это достижимо, но стоит денег.
Аналоговые входные источники потребуют двухполярного питания. Если мы хотим отдать плату в свободное плавание, то компоненты лучше закладывать покупные, а не я намотал - делайте как я.

Интерфейс USB или Ethernet. Они оба имеют ограничения. Так как питаться с USB мы не сможем (даже если разрешим себе взять 2А), то и ставить ему это в плюс я бы не стал.
Можно посмотреть FPGA + SoC. В нем уже есть USB, будут контакты для Ethernet. Запустить там ОС, прикрутить HDMI и выводить картинку сразу на монитор.
всё равно места для разборок с граблями вагон. Вот только такое решение не будет стоить дешевле 200+ баксов за FPGA+SoC.

Абсолютны все пункты реальны для выполнения на "любительском" уровне. Вопрос в полигамии, силе любви, и количестве времени на это.

в результате получится 200$ только по комплектации вместо того чтобы за 300$ взять тот же ригол с теми же комплектующими внутри, но уже в виде готового прибора. отлично.

если делать то имхо так:
ada4817->AD8730->AD9609->5M80Z->FT232H->USB
за 20-30$ получится DC..750МГц полосы и 30-40MSPS которые запихиваются сразу в ПК (там может быть АЦП чуть побыстрее и GigE или USB3). по размерам можно упихать в 15х50мм вполне себе щуп, только с усб хвостом.
отдельную синхронизацию - нафиг, данные всё равно все забираем, там в ПК разберёмся откуда начинать рисовать.

стробоскоп и так работать будет (за исключением случаев когда период сигнала ровно попадает в частоту дискретизации, но с этим тоже можно побороться), если ему точно период сигнала указать, плюс по самим данным можно еще попробовать уточнить.

зы вот еще одна ссылка по теме
http://www.bunniestudios.com/blog/?p=3957

ззы а вот про компараторы хорошо что вспомнили, можно взять ADCMP582 у него входной полосы 8ГГц, на второй вход какой-нибудь TxDAC AD9754 который пилу аккуратно будет делать (генератор пилы можно и проще сделать). а с выхода компаратора - 8ГБит/c битового потока по которому всю картинку восстановить можно.
только подумать надо как бы несколько ГБит/c в комп запихать по проще, без фпга под 100$

Цена - это не единственный критерий "народного" осциллографа и вопрос даже не в том, что нужен тот же Ригол, но за меньшие деньги, с китайцами по деньгам сложно конкурировать, и на FT232H думаю можно найти уже готовые решения за 20-30$. У меня лично возникала необходимость в создании своего скопа только по причине недостаточного функционала бюджетных приборов, в первую очередь - полного отсутствия "аналоговости" и информативности изображения. А там, где звучала цифра "1 миллион экранов с секунду", ценник зашкаливал за 5000$. Кстати, тот же Ригол при нормальной функциональности (серия DS4000, 100 тыс. осц./сек) стоит уже от 2000$. Загнать огромный поток данных на компьютер - там все обработается - не выйдет, Lecroy уже проходил, нужна быстрая обработка до передачи на ПК. Оценка современной элементной базы показывает, что собрать осциллограф по комплектации за 500$, а по качеству как за 5000$, пусть даже и с меньшей частотой дискретизации, вполне реально. И абсолютно не смущает, что за эти деньги в приборе будут отсутствовать кнопочки, ручки, да и вообще сам корпус. Если автора интересуют алгоритмы работы "Megazoom IV" фирмы Keysight, готов к обсуждению, и как реализовать за минимальную стоимость.

Расскажите, пожалуйста. Буду признателен. Хотя, не вижу никаких трюков. Дискретизируется часто, на экран выводятся прореженные, сколько нужно, выборки. При растяжке выводятся те, "более частые" выборки.


Не будете видеть, что происходило до момента синхронизации. А хочется. А развертки со случайными выборками это позволяют. Хоть весь кадр захватывай до синхронизации.

Прошу прощения за офтоп.
Что это за чудесатая загогулина?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

"Земля", за которую щуп осциллографа цепляется своим "крокодилом"..

в любом случае первый
если за неделю можно купить 200mhz/1gsaps за $300 и 100mhz/1gsaps за $200, то делать дороже, даже в половину, смысла нет
есть смысл сделать лучше и/или делать масштабируемый
а это получается больше 1gsaps
масштабируемость здесь за счет более дорогих и быстрых компараторов может получиться, за счет ацп - нет
думаю, в эту сторону и нужно пытаться копать

а тут кто мешает?

А генератор пилы когда будет запускаться?
А, вы про дискретизацию сигнала пишете. Компаратором сигнал измерять... (утопия). Я думал, про стробоскоп.

Обоснуйте пожалуйста. Во сколько раз дороже и какой мне нужно сделать осциллограф, чтобы его покупали?
Есть такое понятие - usability - возможность использования, полезность. Реальный пример: у нас на предприятии была закуплена партия осциллографов, около 20, типа Agilent DSO1000/DSO3000, большая часть из которых, около 18, разошлась по разным отделам, разных направлений. Прошло пару лет и я стал замечать, что люди как-то неохотно используют эти осциллографы, потом специально обошел все отделы, выяснить, что случилось. Оказалось, из всего парка бюджетных осциллографов в использовании осталось 2-3 штуки, остальные лежали на полках, предпочтение было отдано старым аналоговым осциллографам. Т.е. по "usability" эти осциллографы оказались близки к 10%. Возникает вопрос: стоят они своих денег? Нужны?
Посмотрите пожалуйста видео и ответьте на вопрос: готовы ли Вы переплачивать за DS2072 800$, вместо DS1052E 329$ ? Сравниваю по ценам производителя.
http://www.youtube.com/watch?v=_TSr9nFN1GU
Речь в ролике идет об осциллографе со скоростью обновления ~50 тыс. осц./сек. Я предлагаю за 500$ сделать 1 млн. осц./сек.


Кратко - в целях экономии объема быстрой памяти, а ее крайне мало, внутри специальных микросхем идет сразу подготовка картинки для вывода на экран - при необходимости интерполяция/децимация по времени/амплитуде и яркостное выделение наиболее часто появляющихся данных. Принцип такой: зачем хранить скажем 10 тыс. отсчетов на развертку, когда разрешение экрана скажем 1024x768? В ЦП фактически передается готовый bmp для вывода на экран, или даже минуя ЦП. Для ЦП такая низкоуровневая и ресурсоемкая обработка практически не по силам, или в ущерб производительности. Анализ всех данных (хранятся в отдельной памяти, DDR3 например) ведется в режиме "стоп", тогда и передается весь поток на ЦП.

А как потом остановленный кадр растягивать, если нет всех выборок? Я в Агиленте растягиваю в хрен знает сколько раз (вернее, знаю, во сколько, раз так в 8000), а уже потом идет интерполяция.
И еще - зачем гнаться за десятками тысяч захватов в секунду, если на экран будет выводиться максимум 100 кадров в секунду. Вот для того, чтобы скомбинировать из 1000 захватов один кадр изображения, эти микросхемы и работают.

Пружины радиатора ПЛИСы за эту загогулину цепляются

Идиоты в снабжении купили скопы без софтверных опций. Agilent голый действительно только на полку поставить, по юзабилити он риголу проиграет. А вот если с "полным фаршем" по софту- то это совсем другой аппарат. К сожалению DSO3000 не хакаются.
Взять тот же DS1054Z - у него тожу куча опций в софте докупается за денежку, но к счастью его защитой от хаканья озаботились в минимально объеме.
А для народника сейчас софт важнее харда - без цифрового фосфора, триггера и декодера последовательных интерфейсов, гистограмм джиттера и глазковых диаграмм такой скоп никому вообще не нужен.
Вот напрмер сейчас активно учу DS1074Z-S который со встроенным генератором двухканальным снимать АЧХ-ФЧХ (диаграмму боде). Очень ругаюсь, что синхронизация генератора не заведена внутри скопа в канал триггера. Т.к целый канал скопа теряется на синхронизацию фазы. А внешенго триггера у него тоже нет- вот так из 4 каналов получается 2 канальный скоп.

Растягиваете уже новые данные. Кстати заметили, нажимаете на паузу и картинка остается яркостной, но если увеличите/уменьшите развертку (пауза остается) - картинка становится бинарной? По крайней мере в наших осциллографах, на текущих прошивках, именно так.


Об этом и речь. Экран, захват, осциллограмма - подразумеваю как одно понятие.

нужно сделать дешевле, хотя бы раза в два, иначе никто не купит и никто не будет продавать
ну вот хотя бы пример за $1500 - 2gsaps/200mhz
http://www.ebay.com/itm/RIGOL-Digital-Osci...=item3f263dd51b
сделайте то же за $750 или 5gsaps/500mhz за те же деньги и это будет интересно
мне сейчас нужно хотя бы 150..200mhz, и то это уже вчерашний день