Создание осциллографа для любителей

У меня есть проект, о котором я долго думал, и понял, что в какой-то момент его разработки мне понадобится осциллограф. Ладно, не проблема.

Вместо того чтобы покупать осциллограф, я решил, что хотел бы - по крайней мере - спроектировать свой собственный и, надеюсь, получить результат. Чтобы упростить ситуацию, я думаю об использовании Raspberry Pi для выполнения всех забавных вычислений и визуализаций (мне не хочется реализовывать FFT на AVR, большое спасибо).

Чем больше я читаю об осциллографах, тем больше я запутался, если честно. Почему не осциллограф просто АЦП? Если бы я подключить что - то вроде этого (с соответствующей защитой от перенапряжения и предварительного усиления) в цепи на одном конце, и соответствующим образом запрограммированного процессора с другой стороны , не было бы осциллограф?

[В прошлом я работал только с простыми цифровыми схемами - я в основном теоретик-компьютерщик! - и поэтому я пытаюсь обернуть голову вокруг аналоговой электроники прямо сейчас. В связи с этим, я прошу прощения, если ответ на этот вопрос чрезвычайно очевиден ...]

По сути, (цифровой) осциллограф - это просто АЦП, а также некоторая память для хранения сэмплов. Образцы затем считываются из памяти и отображаются.

Вопросы практической реализации усложняют коммерческие осциллографы. Входной сигнал должен быть соответствующим образом масштабирован для диапазона АЦП, что означает, что вам нужно иметь аттенюаторы и / или усилители, которые имеют очень точные значения усиления, которые очень плоские в огромном диапазоне частот (от постоянного до 10 с или 100 с МГц как минимум) для измерения сигналов с минимальными искажениями.

Кроме того, в зависимости от применения частоту дискретизации АЦП необходимо отрегулировать (очень точно) в широком динамическом диапазоне - от 1 нс / сэмпл до 1 с / сэмпл (9 порядков).

Тогда возникает вопрос о том, когда начинать - или, что более важно, останавливать - отбор проб; это известно как запуск. Разные приложения имеют разные потребности для запуска, и коммерческие области имеют широкий выбор, чтобы приспособить их.

Важно отличить проект хобби от оборудования, которое готово к использованию, и сделать правильный выбор для вас. Это не должно быть правильным выбором для других.

Если вы хотите использовать оборудование для другого проекта в этом году, я бы купил его. Может быть новым или использованным в зависимости от ваших требований и бюджета.

Если вы хотите построить осциллограф в качестве хобби или образовательного проекта, тогда обязательно делайте это! Я желаю вам веселого и образовательного опыта. Вы многому научитесь. Скорее всего, вы встретите негодяев; Скажите им, что они могут сэкономить много времени и денег на своих следующих каникулах, например, не отправляясь в Европу и вместо этого покупая книжку с картинками. Они упускают суть!

(Базовый) цифровой осциллограф действительно состоит из внешнего интерфейса (включая АЦП и, возможно, схемы запуска), встроенного компьютера, дисплея и программного обеспечения.

Я предполагаю, что могут возникнуть следующие вопросы:

• Время. Этот проект займет у вас некоторое время, в зависимости от желаемой производительности, вашего опыта и т. Д.
• Стоимость. Это будет стоить дороже, чем покупка такой же производительности.
• Спектакль. Какое представление вы ищете? В том числе входные диапазоны, разрешение по времени, сколько напряжения должен выдерживать внешний интерфейс.
• Тестирование. Как вы будете отлаживать это? Как вы будете проверять, что он работает правильно?
• Безопасность. Что произойдет, если вы испытаете напряжение 120 В или достигнет более высокого напряжения?

Я думаю, что вы можете получить несколько идей от цифрового запоминающего осциллографа AVR 10 МГц 50 мс / с .
Он включает в себя полную схему и исходный код.

Он использует небольшой CPLD, который считывает результаты АЦП и заполняет ОЗУ, затем он использует AVR MCU для чтения данных ОЗУ и отправки их на ПК

Вы также можете найти полезное:

• Схема Битоскопа
• dsonano включая полные схемы и исходный код
• Несколько связанных с DSO проектов, использующих FPGA или MCU, перечислены здесь

На странице проекта openDSO есть блок-схема, которая должна быть полезна для визуализации разделов, используемых в DSO.

У JYE Tech комплект осциллографа за 49 долларов :

со следующими функциями:

5M samples/second
8 bit resolution
256 sample memory depth
1MHz analog bandwidth
100mV/Div-5V/Div sensitivity
1MΩ impedance
50Vpeak-to-peak max input voltage
DC/AC coupling
Save and display up to 6 captures to memory
Transfer screen capture to PC as a bitmap file (serial adapter not included)
Backlit LCD display
FFT function available

Sparkfun также несет его, но на 10 долларов больше.

Все компоненты для поверхностного монтажа уже спаяны.

Он использует ATmega 64. Они предоставляют схему и список деталей на своем веб-сайте, если вы хотите использовать их в качестве руководства для самостоятельной разработки, но я сомневаюсь, что вы могли бы сделать это где-то около 49 долларов. Исходный код прошивки также доступен.

Всего за 30 долларов (79,50 долларов) у них есть собранный блок с аналоговой полосой пропускания 5 МГц.