Портативный осциллограф

[62256]

Я и сам не понимаю как это работает

работает просто: компаратор обнаруживает выход за диапазон питания, и отключает канал. Это защита от большого тока, который выжгет канал и диоды в питание (которые на выходной ноге). Но защиты от превышения 25 вольт - там нет, это Ваша проблема.

сильно поделить -› усилить -› поделить еще раз.

делить еще раз - только на нечувствительном пределе. Плохо не деление вообще, а деление вхолостую - то есть на всех пределах.

Компенсировать выходное сопротивление делителя непонятно как - оно меняется аж в 50 раз.

этот делитель - сотни ом, а выравнивающий резистор - 90кОм.
Но если надо компенсировать - это просто: допустим, делитель 400 Ом к 100 Ом, тогда коммутатор подключаем к средней точке напрямую, а к верхней - через 80 Ом.

Но мне и такая не нужна, ее еще в три раза ограничить придется.

ну вот поэтому и не надо играть обратной связью на усиление, а зафиксировать усиление и накинуть на ОС кондер.

При питании в 3 вольта он будет примерно в два раза меньше.

имелся ввиду полный размах. Плюсминус 2В дают 4В.

поэтому ключи в ней пришлось включать параллельно.

в этом нет смысла. Улучшение Ron компенсируется удвоением емкостей ног. Причем, ёмкости ног гадят и в выключенном состоянии...

Не умеет АЦП отрицательное напряжение измерять.

никто не заставляет. На входе АЦП будет положительное.

А так тоже не получится - нечем коммутировать.

так MAX же на входе - вот им отрубать. Или понадеяться на входной ОУ, и отрубать для калибровки уже после него.

Это очень мало. На 1/5 экрана сдвигать что ли?

так потом же усилитель на 10, то есть при диапазоне АЦП 1В - вход 100мВ, одинаковый и для сигнала, и для оффсета. 400мВ оффсета - это 4 экрана, вполне прилично.

Собственно других вариантов так никто и не предложил

ну это очевидный вариант, подавать сигнал на одну ногу ОУ (лучше +, чтобы повыше входное сопр), и вводить оффсет на другом входе.

[62256]

то для чего испльзовать две опорные точки?

для масштаба! Прямую можно провести через две точки, тогда она единственная. Через одну точку можно провести бесконечное количество прямых. По одной точке можно только ноль поставить. А две клетки выше? А семь клеток ниже?

По крайней мере для 8-разрядного АЦП вполне можно использовать 10-битовые ЦАП

не хватит - поскольку выходом этого ЦАП надо накрыть несколько диапазонов АЦП (оффсет), и надо оставить запас сверху и снизу. На 10 разрядах тоже можно сделать, но что получится: оставляем по половинке диап на запас cверху-снизу, уже 9 разрядов. 4 экрана оффсет, остается 7 разрядов - то есть точность оффсета уже вдвое хуже разрядности АЦП.
А ведь с 8разрядного АЦП легко снять и 10-12 разрядов (режим высокого разрешения), и при калибровке сам бог велел усреднять миллисекунд 20 минимум. Так что, 12 разрядный ЦАП надо.

[kison]

работает просто: компаратор обнаруживает выход за диапазон питания, и отключает канал. Это защита от большого тока, который выжгет канал и диоды в питание (которые на выходной ноге). Но защиты от превышения 25 вольт - там нет, это Ваша проблема.

Это защита по выходу так работает. По входу не так - она функционирует и при отсутствии питания. Причем пороги странные. Похоже на два двухсторонних стабилитрона - один между входом и общим, а другой между входом и + питания. И 25 вольт никто и не обещал - обещают защиту на уровне +12В и уровне (Vсс-12В). При питании +-3В это +12/-9В. При отсутствии питания +12/-12В.

делить еще раз - только на нечувствительном пределе. Плохо не деление вообще, а деление вхолостую - то есть на всех пределах.

Если усилитель будет с фиксированным Ку=10, то придется делить почти все, кроме сигналов в 0,1В. Кроме того делить после усилителя удастся максимум на 3, ведь дальше усилителей уже нет. А АЦП любит амплитуду в 1В. ОУ же явно выше питания сигнал не выдаст, так что при 3-х вольтовом питании делитель максимум на 2,5 получится. Смысла в этом нет.

этот делитель - сотни ом, а выравнивающий резистор - 90кОм.
Но если надо компенсировать - это просто: допустим, делитель 400 Ом к 100 Ом, тогда коммутатор подключаем к средней точке напрямую, а к верхней - через 80 Ом.

Непонятно - а что выравниваем то? Я думал разбаланс ОУ из за разницы сопротивлений на прямом и инверсном входах. На инверсном - низкоомный делитель, на прямом - высокоомный. Смысл в этом есть, но из за вариантов выходного сопротивления высокоомного делителя резистор для компенсации не подобрать.

в этом нет смысла. Улучшение Ron компенсируется удвоением емкостей ног.

Ну и пусть гадят - при делителе в три сотни ом понадобится далеко не 10pF чтоб завалить АЧХ. Да и в цепи ОС емкость в делителе ВЧ как раз приподнимет. А параллелю я вовсе не для уменьшения Ron, ключи работают не одновременно, а по очереди. Уменьшать 70 Ом смысла нет - дальше входное сопротивление ОУ в десятки МОм. Это сделано из за того, что одна микросхема 4052 работает в обоих каналах. Чтоб была возможность управлять усилением независимо приходится ключи параллелить.

так MAX же на входе - вот им отрубать.

Им можно только разомкнуть цепь, а нужно вход жестко посадить на общий. Реле для этого нужно, хотя бы твердотельное.

так потом же усилитель на 10

Усилитель то до. Сдвиг уже на последнем ОУ, основная задача которого сдвинуть сигнал и преобразовать его в дифференциальный. Так что Ку у него=1. А дальше уже аналоговая часть кончается - там АЦП.

400мВ оффсета - это 4 экрана, вполне прилично.

Для этого нужно 4В, а это нереально при питании в три.

лучше +, чтобы повыше входное сопр

В AD8132 прямой и инвертирующий входы чисто условны. Обвязка на них одинаковая и вся разница в том, как они влияют на фазу сигнала. А входное сопротивление там идентично.

Через одну точку можно провести бесконечное количество прямых. По одной точке можно только ноль поставить. А две клетки выше? А семь клеток ниже?

Все получится по одной точке. Мы не проводим прямую, а всего лишь ищем где она пересекается с нулем. А прямая уже есть - это выход ЦАП. Если мы подозреваем что он нелинеен, то двумя точками не обойтись - надо обмерять по полной программе. Но мы же верим что ЦАП не кривой

4 экрана оффсет, остается 7 разрядов - то есть точность оффсета уже вдвое хуже разрядности АЦП.

На 4 экрана сдвинуть все равно у меня не получится, максимум сдвиг +- экран. Так что мне 12 разрядов хватит. Впрочем хватит и 10-ти. А вообще мне все равно - разрядность ШИМ выбирается от 2-х разрядов до 32-х

[62256]

Это защита по выходу так работает.

защита по выходу - защищает выход от перегрузки при нормальной кондиции на входе. А защита по входу защищает вход, закрывая сквозной ток.

Похоже на два двухсторонних стабилитрона

там просто сами ключи - полевики, у кот нельзя превышать пред доп напр сток-исток

Смысла в этом нет.

когда надо сделать по-человечески (шаг 1-2-5-...) - смысл появляется.

Непонятно - а что выравниваем то? Я думал разбаланс ОУ из за разницы сопротивлений на прямом и инверсном входах.

и это тоже. Но еще - АЧХ фильтра из вых сопр делителя и емкости коммутатора. Это все легко моделируется в микрокапе (особенно удобно в 10м - ставишь компонент-переключатель, и сразу видишь АЧХ в разных положениях), но надо правильно описать 4052: два кондера, между ними резистор Ron и выключатель.

Сдвиг уже на последнем ОУ, основная задача которого сдвинуть сигнал и преобразовать его в дифференциальный.

это слишком жирно. Сдвиг делается тем же оффсетом, другой резистор. А дифференциальность - блажь на 8бит/10МГц, обычные АЦП не просят.

Для этого нужно 4В, а это нереально при питании в три.

реально, если ОУ перед АЦП усилит.

Все получится по одной точке. Мы не проводим прямую, а всего лишь ищем где она пересекается с нулем.

Вы ж сами хотели, чтобы было измерение. Для этого нужно знать соответствие между словом ЦАП и словом АЦП. Если предположить, что четырехполюсник между ЦАП и АЦП линеен, то зависимость описывается формулой: Y = a+b*X. Это формула прямой линии, в ней два коэффициента - а значит, их найти (построить прямую)
можно по двум точкам. Не меньше и не больше.

На 4 экрана сдвинуть все равно у меня не получится, максимум сдвиг +- экран.

плюсминус экран - это уже три экрана, то есть квантов у ЦАП в три раза больше. Еще вдвое, чтобы один квант ЦАП весил как полкванта АЦП. И вдвое на запас сверху-снизу (чтобы меньше надеяться на стабильное питание ЦАПа, точное питание минусовой оттяжки и не подбирать особо компоненты в цепи оффсета) . Итого: 12 раз = 3.6 бита, то есть всё равно 12 битный ЦАП нужен.

Впрочем хватит и 10-ти.

с потерей точности.

[kison]

А защита по входу защищает вход, закрывая сквозной ток.

Куда течет этот ток при закрытом ключе?

там просто сами ключи - полевики, у кот нельзя превышать пред доп напр сток-исток

Я в 847 сообщении процитировал даташит - там явно указано - "fault protection feature the analog switch input". Не то что нельзя превышать, а то что есть защита.
Ну либо я как то не так слово protection понимаю

когда надо сделать по-человечески (шаг 1-2-5-...) - смысл появляется.

Чем делитель на два после усилителя поможет сделать шаг человеческим?

и это тоже. Но еще - АЧХ фильтра из вых сопр делителя и емкости коммутатора.

Я могу конечно в симуляторе прогнать, но заранее знаю что входная емкость ключей в пикофарады + резистор в 250Ом никакого заметного влияния на АЧХ не окажут. Может при полосе в пару сотен мегагерц это и будет не так, но для 12 мегагерц можно на емкость внимания не обращать.

это слишком жирно. Сдвиг делается тем же оффсетом, другой резистор. А дифференциальность - блажь на 8бит/10МГц, обычные АЦП не просят.

Там другой сдвиг - оба выхода сдвигаются в плюс. Блажь, не блажь, но AD9283 самый доступный из АЦП способный работать от 3В. И раз уж вход у него дифференциальный, то грех этим не воспользоваться.

реально, если ОУ перед АЦП усилит.

Еще один? Не хочется, проще сам сигнал сдвига усилить. Тем более что для этого не нужен ВЧ ОУ, достаточно обычного R2R.

описывается формулой: Y = a+b*X. Это формула прямой линии

Ваша формула для произвольной прямой, а это не наш случай. Наклон нашей прямой известен. Так что у нас Y=a+X. Это тоже прямая, но коэффициент всего один. В идеале так вообще Y=X, но так скорее всего не получится. Так что надо найти a - это точка пересечения линии с горизонтальной осью.

[62256]

Куда течет этот ток при закрытом ключе?

так вот он и закрывается этой защитой (компараторами). Несмотря на то, что приказано быть открытым.

"fault protection feature the analog switch input". Не то что нельзя превышать, а то что есть защита.

так есть защита, есть. Но не стабилитроны, а компараторы, отключающие канал свыше питания. То есть, подавать на вход можно от питания и до 15 (или сколько там?) вольт. А ещё выше - уже нельзя подавать, "fault protection feature" не спасёт.

Ну либо я как то не так слово protection понимаю

оно относится к определенному диапазону напряжений. А выше - уже просто запрет.

Чем делитель на два после усилителя поможет сделать шаг человеческим?

не только на 2, но и на 5, 10 ...

но заранее знаю что входная емкость ключей в пикофарады

там же не только входная, но и выходная. В сумме 105 пик (для 74HC4051 файрчилд), 85pF (Томсон) и даже 165pF (моторола). В реальности, конечно, меньше. Но выровнять постоянную времени все равно надо - легче будет общую АЧХ сводить.

И раз уж вход у него дифференциальный, то грех этим не воспользоваться.

какая цель? Лишь бы поставить большой и дорогой ОУ с двуполярным выходом?

Еще один? Не хочется,

какой еще один? Вот этот вот который перед АЦП. Он что, при таком корпусе и такой цене не может даже усилить в 10 раз?

Наклон нашей прямой известен.

откуда он известен? Если абсолютное значение не известно, чтобы ноль поставить без обратной связи, то масштаб тем более. Есть микроконтроллеры с калиброванным ЦАПом, и то - метод двух точек предпочтительнее, поскольку приводит к одной базе. А у вас вообще шим, после него фильтра, ОУ, сдвиг... Ваш наклон будет зависеть и от питания МК, и от его внутренней нагрузки (например, нагрузили порт светодиодиком - и на соседнем порту единичка просела маленько, хотя внешнее питание как вкопанное), и от резисторов, которые будут по дороге, и от усиления ОУ... Но даже если вы все сделаете более-менее точно (хотя, зачем эти мучения?), то всё равно оффсет и чувствительность будут несогласованными. А это приведет к тому, что двигая оффсетом вверх-вниз постоянку - будете получать разное напряжение. Не просто с некоей постоянной погрешностью, а ещё и меняющейся в завис от положения на экране.

Так что надо найти a - это точка пересечения линии с горизонтальной осью.

да, а две точки найти - это слишком тяжело, непосильный труд. Короче, заканчиваем - как сделаете, так сами захотите на 2 точки перейти, чтобы все проблемы перегрузить на АЦП. Даже раньше захотите - когда полпроцентные резисторы придется искать.

[kison]

В сумме 105 пик (для 74HC4051 файрчилд), 85pF (Томсон) и даже 165pF (моторола).

Забавно. Филипс обещает 12pF емкость ключа на общий, 3.5pF емкость вывода и 5pF емкость выход-вход. На общий суммарно 3.5+3.5+12 = 19pF Так как у меня три вывода, то 3.5*3+12 = 22.5pF
У MAX4713 30pF на все при открытом ключе и 8 при закрытом. Там правда это совсем немало, все же высокоомный делитель.
Вообще интересно - если у входа емкость в 30pF, то на частоте 10МГц вход далеко не мегаом, а скорее килоом

какая цель? Лишь бы поставить большой и дорогой ОУ с двуполярным выходом?

Цель - избавить себя от согласования двуполярного сигнала с однополярным АЦП. Заодно и избавиться от неопределенности выхода АЦП от входного напряжения. Там нормируется только для дифференциального сигнала, опора - REF опорой не является и вообще использовать оба входа удобнее.
Ну и заодно с алиасингом побороться, внедрять фильтр в усилитель не хочется, да и не можется Обеспечить равную полосу при разных Ку я понятия не имею как

не только на 2, но и на 5, 10 ...

Да зачем??? Сигнал в 2В. Ну пусть в 3В, хотя это уже перебор. Его на 5 то делить уже бессмысленно, а на 10 вообще ахтунг. Напоминаю - дальше фильтр с Ку=1 и АЦП.

Он что, при таком корпусе и такой цене не может даже усилить в 10 раз?

Нет, это не совсем ОУ, это драйвер АЦП. Его параметры нормируются при усилении = 1. Есть правда вариант с Ку=2. Но там фильтр, а они плохо работают с большим коэффицентом усиления, даже если забыть про то что это не совсем ОУ. И вообще какой смысл поделить на 10, чтоб потом в 10 раз усилить обратно?

да, а две точки найти - это слишком тяжело, непосильный труд.

Я и одну то точку не уверен что найду - реле ведь нет чтоб вход замкнуть Это похоже ставит крест на сдвиге вообще.
Да и надоело уже аналог изобретать. Пусть пока простой будет, лишь бы заработало.

[MisterDi]

Ваш наклон будет зависеть и от питания МК, и от его внутренней нагрузки (например, нагрузили порт светодиодиком - и на соседнем порту единичка просела маленько, хотя внешнее питание как вкопанное), и от резисторов, которые будут по дороге, и от усиления ОУ...

Неправда Ваша! Если коэффициент передачи: Y=aX+b, то а - это усиление b-смещение. Если мы делаем усилитель на базе ОУ, то его коэффициент передачи определяется ТОЛЬКО обратной связью (при этом ошибки Ку нормируются даташитом). Соответственно наклон будет определятся только стабильностью элементов формирования ОС, плюс-минус известная или просчитываемая ошибка.

[62256]

Вообще интересно - если у входа емкость в 30pF, то на частоте 10МГц вход далеко не мегаом, а скорее килоом

ну я про это и говорил - интегральный коммутатор надо в низкоомном тракте ставить. А в высокоомном - реле.

Цель - избавить себя от согласования двуполярного сигнала с однополярным АЦП.

откуда двухполярный сигнал? У осциллографа что, симметричный вход?
Конечно, есть случаи, когда нужна двухполярность-симметричность. Но осциллограф 10МГц 8бит 100мВ/дел - к ним явно не относится.
В старых осциллах тракт переходил в двухполярный по двум причинам: надо было драйвить природно двухполярную отклоняющую систему - пластины. И, канал на рассыпухе + тепловой режим от трансов и трубы, дрейф у двухполярной системы компенсируется.

Заодно и избавиться от неопределенности выхода АЦП от входного напряжения. Там нормируется только для дифференциального сигнала, опора - REF опорой не является и вообще использовать оба входа удобнее.

да ну, всё нормируется и для однополярной схемы.

Обеспечить равную полосу при разных Ку я понятия не имею как

вот поэтому есть смысл на входе коммутировать в 50 раз (одну ступень, и ее компенсировать триммером). А все мелкие положения (1-2-5-10-20) делать в низкоомном аттенюаторе, который не надо частотно компенсировать.

Ну пусть в 3В, хотя это уже перебор. Его на 5 то делить уже бессмысленно, а на 10 вообще ахтунг. Напоминаю - дальше фильтр с Ку=1 и АЦП.

конечно, ахтунг, если потом нет усилителя. Но если надо делить - то надо и усилить. Тем более, что это не дополнительное усиление - это вместо усиления на входе. Вообще, усиливать в низкоомном тракте - правильнее, чем в высокоомном.

Ну и заодно с алиасингом побороться, внедрять фильтр в усилитель не хочется, да и не можется

легко можется, кондер параллельно резистору ОС. Вообще, фильтраНЧ раскиданы по тракту, естественным путем образованные - надо просто их всех вывести на требуемую частоту среза: где-то емкость добавить, где-то резистор поднять...

И вообще какой смысл поделить на 10, чтоб потом в 10 раз усилить обратно?

поделить на 10 - только сильный сигнал. А усилить - и слабый, и сильный. Посмотрите С1-124, там нет лишнего усиления. Опять, получается, я защищаю правильные промышленные схемы.

усилитель на базе ОУ, то его коэффициент передачи определяется ТОЛЬКО обратной связью

а обратная связь приходит от Бога, да? Она состоит из двух (как минимум, а в данном случае будет больше) резисторов, каждый из которых имеет погрешность. Да просто монтажник может случайно не то запаять! Легче сделать автокалибровку (она же самотест), чем вводить в методику первичной поверки дополнительный пункт о поверке оффсета, и (главное) его выполнять для каждого изделия.

Соответственно наклон будет определятся только стабильностью элементов формирования ОС

ну да. А если их погрешность/стабильность выйдет 3%, а у входного ОУ+АЦП погрешность/стабильность минус три процента, то оффсет разойдется с АЦП на 6%. И кроме того, что показания будут неточными - они еще и будут гулять в зависимости от положения ручки оффсета.
Но это всё тонкости, которые придется (а скорее всего - не придется, поскольку энтузиазм заглохнет намного раньше) вылизывать через год-два после

лишь бы заработало.

так как сначала после "заработало" будет (а скорее всего - не будет) очень много работы по софту: GUI, настройки, измерения (десятки видов), интерполяции, децимации, усреднения, растяжки, маркеры, сохранения, спектроанализатор со своей требухой (измеритель КНИ и полосовой вольтметр)...

[kison]

ну я про это и говорил - интегральный коммутатор надо в низкоомном тракте ставить.

Чем это поможет увеличить сопротивление входа? Посчитайте сопротивление конденсатора в 30pF уже на 10МГц. И есть там реле, нет - уже без разницы.

откуда двухполярный сигнал? У осциллографа что, симметричный вход?

А что - синусоиду симметричную относительно общего провода подавать уже нельзя?
Или не синусоиду - двуполярных сигналов море.

В старых осциллах тракт переходил в двухполярный по двум причинам: надо было драйвить природно двухполярную отклоняющую систему - пластины.

Это дифференциальное построение, а не двуполярное.

да ну, всё нормируется и для однополярной схемы.

Ну табличка есть только для диф. сигнала. Можно конечно один из входов посадить на фиксированый потенциал и сдвигать вход на столько же, но это не так просто и резисторный делитель потребуется. А в драйвере есть специальный вход для такого сдвига, причем ошибка в сдвиге не критична - сдвигаются оба выхода, так что диф. сигнал не изменяется.

Посмотрите С1-124, там нет лишнего усиления. Опять, получается, я защищаю правильные промышленные схемы.

Смотрел, и уже прокомментировал. Схема кривая. Все пределы кроме самого чувствительного имеют неоправданное деление. Т.е. сигнал 150мВ уже делят на два, а затем усиливают в несколько сотен раз ( не уверен, но помниться что сигнал на отклоняющие пластины идет в десятки вольт). Так что ничего правильного в С1-124 нету. Просто люди упростили себе жизнь, усилитель с постоянным Ку сделать проще, чем с регулируемым.

а обратная связь приходит от Бога, да? Она состоит из двух (как минимум, а в данном случае будет больше) резисторов, каждый из которых имеет погрешность.

Я тут проверил резисторы 1%. Взял два из одной ленты. Тестер у меня не супер, но вышел допуск 0,6% у ОБОИХ. Т.е. резисторы одинаковые, по тестеру так вообще идентичны. Он конечно не блещет точностью, но одно относительно другого измеряет нормально.

Легче сделать автокалибровку (она же самотест), чем вводить в методику первичной поверки дополнительный пункт о поверке оффсета

И реле поставить? Без него сдвиг не откалибровать. Хотя спец режим ввести можно - типа установите самый чувствительный предел, замкните щупы между собой и нажмите кнопку... Но в процессе работы незаметную перекалибровку уже не сделаешь.

Но это всё тонкости, которые придется (а скорее всего - не придется, поскольку энтузиазм заглохнет намного раньше) вылизывать через год-два после

Энтузиазм не заглохнет, я может этот прибор серийно производить буду. Если его достоинства перекроют его недостатки. Аналогов не нашел, во всяком случае доступных в РФ. Ближайший APS230 от Веллемана за 16т.р., с монохромным экраном, в карман не влезет, лог анализатора нет, карты памяти тоже. В общем не такой он и портативный. Да и дорогой безумно, проще китайца взять почти за столько же. Правда они еще здоровее.
И вообще - это пробный вариант, для отработки схемы. Однозначно придется переделывать, я на этот счет не заблуждаюсь. От того сколько в схеме будет кривизны зависит объем того, что на соплях и макетках придется допаивать.
Думаю что за 4т.р. даже такой "показометр" уйдет в лет. А сам проект будет бесплатным, желающие смогут сами спаять, прошивки прятать не собираюсь. Но стоимость будет примерно такой же, да еще две непростых платы надо сделать. Вот так можно заработать на бесплатном проекте