Самодельный цифровой осциллограф

[Q12M]

MeDi, при всем прочем, даже задаваясь точностью отображения простой синусоиды в 5%, надо учитывать все моменты, даже искажение передачи аналогового канала. Иначе это не прибор, а простая игрушка.
И когда пишут, что -мой прибор, сделанный собственными руками, имея частоту дискретизации надцать мегагерц, позволяет смотреть частоту в 2 раза ниже от частоты дискретизации... я этому не только не верю, но и даже не хочу слушать об этом.
Практика работы показала, что проблемы визуализации процессов очень-очень далеко стоят от желаемого и причины на это есть, и они доказательны и даже математическими методами.
Я более чем уверен, что никто из форума так и не потрудился нарисовать синусоиду и провести ее восстановление после оцифровки, а это самый наглядный и доходчивый пример того, как многие ошибаются.

[WEST128]

Не согласен. Путем математической обработки сигнала можно точно восстановить его форму, если он удовлетворяет условию теоремы Котельникова. Без обработки - на все 100% согласен с утверждением, что нужно не меньше 5 отсчетов. У меня стоит осциллограф цифровой, с полосой 1 ГГц, так вот, он имеет как раз 5 или 10 GSPS (смотря какой режим выбрать). Я думаю, что так правильно, поскольку хотя сигнал и можно восстановить при помощи фильтра, но как быть с наложением спектра при дискретизации ? Ведь сделать аналоговые фильтры антиналожения с большой крутизной очень сложно, отсюда и есть тот факт, что промышленные приборы имеют как минимум 2.5-ой кратный запас по частоте.

[Q12M]

Ув. WEST128, мат. обработка позволяет восстановить сигнал и в несколько раз превышающий частоту дискретизации, но это все справедливо для запоминающих осциллографов коими большинство цифровые и являются. А не пробовали посмотреть ЧМ сигнал на цифровике, а тем паче попробовать отрегулировать частоту генератора синусоидальных колебаний? Советую попробовать, кучу плевков в экран и матерных выражений гарантирую!
Вот когда Вам прийдется поработать одновременно и с цифровыми сигналами и с аналоговыми, вот тогда прийдет понятие, что идеального прибора нет и очень захочется иметь что-то, удовлетворяющее хоть каким-то Вашим требованиям или поставленным задачам.
Никто не спорит, что захватив пакет информации очень удобно его потом посмотреть, растянуть, поставить меточки отсчета и прочее, но если у вас идут непрерывные пакеты и есть необходимость в процессе смотреть за их изменениями, даже цифровик Вам не поможет...

[tauP10]

...
Я более чем уверен, что никто из форума так и не потрудился нарисовать синусоиду и провести ее восстановление после оцифровки, а это самый наглядный и доходчивый пример того, как многие ошибаются.

Синус 800 Гц , ограниченный по спектру фильтром с частотой среза 1 кГц , оцифрован на частоте 2.2 Кгц и восстановлен фильтром Чебышева . Чем лучше фильтр, тем ближе выход похож на исходный сигнал. А если взять для фильтра коэффициенты Котельникова с sin(x)/x то вообще можно получить хоть 1% , хоть 0,1% отличие.
И коэффициент 5 для частоты отсчетов для целей восстановления "синуса" или любого другого сигнала, с ограниченным спектром, имхо не нужен.

-- Прилагается рисунок: --

[WEST128]

Q12M Восстановить можно, если быть уверенным в том, что спектр сигнала занимает определенную полосу частот, иначе такое восстановление неоднозначно. По поводу посмотреть ЧМ на осциллографе - непонятно зачем это нужно, все равно в типовых системах девиация очень малая и ничего не увидеть, а спектроанализатор будет в самый раз. По нему же и генератор синусоидальных сигналов в разы удобнее настраивать, на осциллограмме ничего не видно, а на спектрограмме - вторая гармоника 5%, да и частоту основного тона тоже намного точнее можно померить, про фазовый шум вообще молчу. Все данные из моего небольшого опыта разработки систем связи, впрочем, нелишне будет сказать, что для меня основной прибор спектроанализатор, а не осциллограф. Хотя путем добавления мозгов к последнему его можно научить и спектрограммы показывать, только динамический диапазон АЦП, применяемых для осциллографов, весьма низкий, для значительного числа задач его явно будет недостаточно. Уверен, есть более явные примеры ограниченности цифровых осциллографов, но в моей практике они еще не встречались.

[MisterDi]

если у вас идут непрерывные пакеты и есть необходимость в процессе смотреть за их изменениями, даже цифровик Вам не поможет...

У Тектрониксов есть технология "цифрового фосфора" которая достаточно наглядно, в цвете и яркости представляет данные такого типа, но это приборы уже далеко не общего применения и отнюдь не универсальные.

[dmitri12]

А вот кстати, народ, если взять старый лучевик, выкинуть элтэшник и встроить цифровуху. Если кто знает, подскажите, а? Да, кстати, была ещё и такая штучка как стробоскопический осциллограф, а на экране 100х100 мм вполне хватит 1000 отсчётов(при отображении на ЭЛТ), а если озаботится ... но впрочем представляется что надо делать приставки к мобиле и КПК. На самом же деле ЭЛТ обладает тем же достоинством что и стрелочный тестер...

[MisterDi]

Если у Вас хватит на это квалификации - Бог в помощь, только мне кажется, что кроме корпуса там вряд-ли что останется. Не те уровни сигналов.

[Q12M]

Можно всунуть и мат. обработку и разную и с анализом... можно и фрактальные модели туда всунуть... не проблема! Только мы получим то же что стоит в магазине за 100 и более тысяч. Можно всякое приспособить для того-сего-третьего-десятого, вопрос-то в другом - Сделать прибор с наименьшими затратами с возможно наибольшим функционалом. Здесь на форуме многие почему-то уходят от основной темы и пытаются доказать очевидное.
Можно применить FPGA, не спорю, хорошо и удобно, но стоимость их применения превосходит стоимость более скоростного контроллера той же серии. Есть вариант вообще простейший - собрать все на ПЛИСах, БээМКах и небольшом контроллере, вариант получается дешевенький относительно, но отработка схемы и алгоритмов всеравно возвращается к МК, несмотря на наличие ПО для программируемых кристаллов. Про временные затраты разговор вообще особый.
Скажу просто про свои требования - нужен осциллограф переносной для работы с сигналами около 10 МГЦ (это предельно), с системой хотя бы приближающейся к реальному времени, с возможностью записи до 4-х осциллограмм, максимальное напряжение на входе составляет не более 30В, максимальное время развертки до 2-х секунд.
Решение 1 - купить; Самый дешевый около 30 т.р., реальным временем не пахнет...
Решение 2 - сделать самому; Прийдется поморочится.
Поморочился - сделал!
Вот такие вот дела.

[MisterDi]

Можно применить FPGA, не спорю, хорошо и удобно, но стоимость их применения превосходит стоимость более скоростного контроллера той же серии.

Пример цены более скоростоного и более дешевого чем FPGA класса Cyclon или Spartan-II контроллера - в студию!

Есть вариант вообще простейший - собрать все на ПЛИСах, БээМКах и небольшом контроллере, вариант получается дешевенький относительно, но отработка схемы и алгоритмов всеравно возвращается к МК, несмотря на наличие ПО для программируемых кристаллов.

В подобных конструкциях МК занимается исключительно сервиснами функциями: клавиатура, калибровка, выбор режимов и т.п. Возлагать на 8-разрядный контроллер функции анализа входного сигнала - нонсенс. Даже в китайских приборах, назвать которые осциллографом язык не поворачивается, обработка данных ведется 32-разрядным ДСП.

Скажу просто про свои требования - нужен осциллограф переносной для работы с сигналами около 10 МГЦ (это предельно), с системой хотя бы приближающейся к реальному времени, с возможностью записи до 4-х осциллограмм, максимальное напряжение на входе составляет не более 30В, максимальное время развертки до 2-х секунд.
Решение 1 - купить; Самый дешевый около 30 т.р., реальным временем не пахнет...
Решение 2 - сделать самому; Прийдется поморочится.
Поморочился - сделал!
Вот такие вот дела.

Если не секрет, озвучьте затраты времени и денег.