Самодельный цифровой осциллограф - Страница 34

Q12M · 31.03.2009, 01:38

Вот реальный прибор с реальными техническими характеристиками:
http://www.belvar.ru/shop/equip/oscillo/id_6450.html

SergeBS · 31.03.2009, 12:04

Не буду никого называть. Просто объясню "на пальцах".

1. Главная особенность систем реального времени - их ответная реакция на события.
Поэтому "осциллограф реального времени" - набор красивых слов, не более. Нечем ему реагировать.
А с учетом, что реагировать будет человек, если его ввести в контур система - осциллограф - кувалда (например, чтобы было чем реагировать

), получим - в лучшем случае реакция - 0.1 сек (это причем рефлексы - а на рефлексах осциллограмму оценивать - мне такие уникумы пока не попадались

. Считайте скорость обновления изображения, которую сможете РЕАЛЬНО отработать. Простенькая такая задачка реального времени - увидев осциллограмму определенной формы - вдарить кувалдой по заранее указанному месту (например по осциллографу

). Проще не придумать.

2. У АЦП со встроенным аналоговым усилителем есть полоса пропускания - полоса пропускания этого усилителя. Но это не полоса пропускания АЦП. Поскольку и в этом случае для цифровой части - собственно АЦП - она не определена.
А теперь - почему она НЕ МОЖЕТ БЫТЬ ОПРЕДЕЛЕНА.
Берем просто классический АЦП последовательного приближения на 8 разрядов (для других тоже могу "на пальцах" расписать, если надо).
Пусть выборка - 2 мкС, полное (8 разрядов) преобразование - 8 мкС (1 мкС/разряд). Итого - 10 мкС.
Любители полосы пропускания могут ее посчитать.
А теперь я беру не 8 разрядов с АЦП, а 7. Мне вот больше для моей задачи не надо.
Считайте, сколько нужно времени на преобразование, а заодно - "полосу пропускания".
А теперь я беру не 7 разрядов, а 6. Мне вот больше не надо.
Считайте "полосу пропускания".
А теперь - то же самое, но для 4-х разрядов.
Нигде не написано, что я ДОЛЖЕН использовать ВСЕ разряды АЦП.
Так какая из "полос пропускания" - правильная?

Да, рекомендую посмотреть определение - что такое полоса пропускания.

Физику процессов надо понимать.

А теперь, после развлечения, к делу.

Берем 50 мВ/дел., 10 делений - экран 500 мВ. Т.е. задачка - инструментальный усилитель с полосой 15 МГц (на -3 дБ) и К=10. Можно на рассыпухе, но повторяемость упадет, можно на микросхемах от AD - вот только цена...
С АЦП более-менее ясно - меньше 40 Msps нельзя, больше 100 Msps - дорого. 8 разрядов - хватит за глаза.

Дальше поехали.
Простецкое соображение - пока не морочиться с 2 и более каналами. Т.е. 1 канал: 1 усилитель - 1 АЦП - 1 буфер ОЗУ - 1 ПЛИС. При разумной схемотехнике подключить 2, 3, 4 каналы на ту же шину МК - легко. А ПЛИСины на все каналы хватит.

С1-93: 120 мм в ширину при 0.8 мм луче - 150 тт. Т.е 256 тт. по горизонтали - вполне хватит. С учетом лошадиных размеров доступных ИМС (найдите мне 2 кБ чип

- вполне можно заложиться на 4-8 кадров ИЛИ (именно ИЛИ!) - увеличение количества отсчетов в 4-8 раз (чтобы "растяжку" получить).

Это все - чтобы подешевле да попроще.

Q12M · 31.03.2009, 13:41

To SergrBS^
Переубеждать никого не буду, но праметр "Реальное время" в современных цифровых осциллографах существует и прописывается в его технической документации. Если это фуфельный параметр для кого-то, то так оно пусть и будет!
Полоса пропускания АЦП формируется из понятия максимальной величины изменения сигнала за один такт преобразования, поэтому на любой АЦП, подавая сигнал на вход с временем изменения сигнала меньше времени преобразования, вы получите код который будет ошибочным. На таком же принципе построены линейные цифровые фильтры - Время нарастания сигнала не должно превышать или не должно быть меньше чем заданная скорость нарастания/спада сигнала за определенное время. При всем этом стоит отметить, что у разных производителей эта полоса может быть разной и отличаться в зависимости от подтипа МС, поэтому надо внимательно читать документацию на конкретный тип МС, т.к. полоса может иметь диапазон больше или меньше чем частота преобразования.
To MrDi:
Можно прояснить один момент из Вашей струтуры?
Каким образом сохраняются данные из промежуточного пакета данных и каким методом они обрабатываются?
Не совсем понял с частотой дискретизации сигнала - получается АЦП работает на основной скорости преобразования, а запись основного сигнала производится относительно дискретного делителя,но промежуточный паккет пишется со скоростью основной частоты. (Вроде правильно выразился...)

SergeBS · 31.03.2009, 15:02

Q12M
Ну сколько можно...
На простой вопрос: "зачем частота обновления 20-25 Гц" появился "осциллограф реального времени" в качестве ответа.
С "аргументом" в виде параметров систем реального времени и графиками не пойми чего.
И голословными утверждениями, что "всем известно" и т.п.
Теперь еще хлеще - с АЦП.

Предлагаю закрыть вопрос. Все равно ответ я на него не получу. Мне еще ни разу никто не смог объяснить, зачем ему частота прорисовки сигнала 20-25 Гц.

По факту: у аналоговых осциллографов наличествует люминофор - поэтому приходится обновлять картинку почаще (иначе лучик просто потухнет). У цифровых - зависит от экрана. Для ЖК - частота обновления некритична.
Поэтому простейший и разумный подход - как у цифровых фотоаппаратов. А именно:
1. Щелкнул 1 раз - смотри сколько влезет, захочешь еще - щелкнешь еще.
2. Нащелкал сразу серию и смотри потом хоть по очереди, хоть все одновременно на экран выводи. Последнее - на монохромных лучше не делать - различить кадры будет непросто.
Причем возможность делать кадры по очереди, а потом просматривать - очень полезна при разбирательстве с неочевидными схемами. Завел синхро из одной точки, потом по синхро сделал кадры в разных точках схемы и в результате получил псевдо-одновременную картинку сигнала сразу в куче точек. И можно спокойно обдумывать что к чему - картинка никуда не денется. Этакий псевдо-многоканальный осциллограф.

Q12M · 31.03.2009, 18:11

SergeB, а какие проблемы применить в аналоговом осциллографе трубку с длинным послесвечением? Были трубки с длинным послесвечением и сбросом заряда для гащения светящегося образа.... В общем, понятие о назначении люминофора в ЭЛТ у нас с Вами разное.
Я писал ранее, что требуется прибор позволяющий увидеть состояние сигнала так, как он есть в данный момент. По всей видимости, Вам не приходилось налаживать оборудование у которого изменение сигнала имеет определяющее значение (пример - амплитудная или частотная модуляция или электронные преобразователи ток-ток, ток-напряжение и им подобные). Применение цифрового осциллографа не позволяет увидеть кратковременное изменение, а аналоговый не позволяет остановить измерение и просмотреть детально вызывающий вопрос, или посчитать отношения и коэффициенты сигнала. Повторюсь конечно, но таскать с собой тележку приборов массой под 200 кг просто не реально и тем более в полевых условиях, о таскании с собой еще и компа - просто речи не идет. Если бы измерения проводились в лаборатории, плевать на массу, габариты и прочее.
Касательно параметров:
При скорости 4-5 кадров/с вы будете наблюдать на экране просто смену картинок. Если бы небыло практического применения таких приборов, с такими параметрами, я бы согласился и на 1 кадр/с, но это не удовлетворяет, испробовано. Попробуйте сами посмотреть на экран с такой разверткой, все сами поймете.
Про АЦП не я придумал. Есть параметр, есть его объяснение и реальное влияние на работу. Если не хотите его учитывать, Ваше право, никто и слова не скажет, только входной фильтр перед АЦП, даже простую RC-цепочку, поставить не забудте!
Я ранее давал ссылку на прибор, реальный, выпускаемый, с утвержденными параметрами прописанными в его паспорте, написанным русским языком. Если Вам этого мало, я ничего не могу поделать с этим, не в моих это силах, но этот параметр есть и учитывается.

MisterDi · 31.03.2009, 22:27

Цитата:

Каким образом сохраняются данные из промежуточного пакета данных и каким методом они обрабатываются?
Не совсем понял с частотой дискретизации сигнала - получается АЦП работает на основной скорости преобразования, а запись основного сигнала производится относительно дискретного делителя,но промежуточный паккет пишется со скоростью основной частоты. (Вроде правильно выразился..

Немного не так. Дискретный делитель используется для снижения частоты дискретизации АЦП(прореживание),он может использоваться, а может и не использоваться. Основная идея в том, что значения отсчетов запоминаются в виде точек в видео ОЗУ(т.е. в ОЗУ пишем не значение АЦП, а цвет точки луча, а положение на экране соответствует значению), и отображение происходит по мере прохода счетчика адреса отображения в соответствии с разверткой ЖКИ. Кстати, тут есть нюанс, мне пока не совсем понятно ка правильно выполнять гашение: или декркментом яркости точки, или просто сбросом цвета в "0".

Q12M · 31.03.2009, 22:57

MrDi, я рассматривал аналогичный вариант с записью в ОЗУ образа экрана, но столкнулся с одним вопросом - (Типа постановки задачи) Если количество точек экрана по вертикали больше или почти совпадает с количеством десятичного значения разрядности АЦП (2^8=256 против 240 или 480 точек на экране), то надо дешифрировать данные АЦП, но это разрядность и очень большая, значит надо сохранять данные в ОЗУ в двоичном виде, но в этом случае суммирование простое не подходит, суммирование по модулю 2 как-то тоже... короче говоря, я уперся в двоичную математику. Размышляя дальше, я пришел к выводу, что такой способ хорош, но создает довольно много вопросов и сложностей. В принципе можно пойти мо методу масок, но ставится проблема вычислений...
Еще вопрос становитсся со скоростью отображения/обработки-анализа, а анализ какой-никакой нужен. Пока просто про отображение - в данном случае либо надо синхронизировать оцифровку и отображение, либо создавать разнопоточную систему, это если стараться выводить как можно быстрее...
В голове что-то крутиться, буду думать еще. Придумаю - напишу.
Схему и описание своего варианта скоро выложу, но у меня есть куча вопросов по FPGA, я в них не спец. Поможете?

Caxec · 31.03.2009, 23:23

Строго говоря, аналоговый осциллограф тоже имеет задержку отображения сигнала. Те же электроны от отклоняющей системы лучевой трубки движутся до люминофора со вполне конечной скоростью, причем много меньше скорости света. Конечно, задержки цифрового осциллографа на порядки больше, чем аналогового. Но, как тут уже писали, скорость реакции человека всё равно много ниже скорости обработки и отображения. Допустим, при частоте кадров 25Гц макс. задержка составит 40 мс. Что изменит такая задержка?
Другое дело, что в простейшем варианте цифровой осциллограф отображает сигнал не непрерывно, а только кусками с частотой обновления экрана. Т.е. мы можем потерять какой-нибудь одиночный непериодический импульс, который на аналоговом осциллографе мигнул бы на мнгновение на экране.
Или как пример сигнал ШИМ, модуляция которого изменяется периодически с частотой, кратной частоте обновления экрана. Тогда на экране будет не видно модуляции.
Но решить эту проблему огромной скоростью обновления экрана нереально - таких LCD-экранов наверное и не существует. А решается она просто обработкой данных перед выдачей на экран. Простейший вариант - выводить не каждый, к примеру, миллионный временной отрезок сигнала, а результат наложения миллиона последовательных отрезков, идущих друг за другом непрерывно. Периодическая составляющая не изменится - будет накладываться одна на другую, а одиночные импульсы проявятся. Тот же ШИМ будет выглядеть, как на аналоговом осцилле - пустой кусок начала импульса, а потом закрашенная область модуляции.

ЗЫ. Это всё исключительно ИМХО, так что сильно не бейте.

-taifun- · 31.03.2009, 23:27

Не исключено что я повторюсь, весь форум нет сил изучать, но может кому и пригодится

http://mkeia1340.republika.pl/oscyloskopy_en.htm

-taifun- · 31.03.2009, 23:27

Не исключено что я повторюсь, весь форум нет сил изучать, но может кому и пригодится

http://mkeia1340.republika.pl/oscyloskopy_en.htm