Xây dựng một dao động sở thích

Tôi có một dự án mà tôi đã suy nghĩ một lúc và tôi nhận ra rằng tại một thời điểm nào đó trong quá trình phát triển, tôi sẽ cần một máy hiện sóng. Được rồi, không vấn đề gì.

Thay vì mua một máy hiện sóng, tôi đã quyết định rằng tôi muốn - ít nhất là - tự thiết kế và hy vọng xây dựng kết quả. Để làm cho mọi thứ đơn giản hơn, tôi nghĩ về việc sử dụng Raspberry Pi để thực hiện tất cả các tính toán và trực quan hóa thú vị (tôi không cảm thấy như thực hiện FFT trên một AVR, cảm ơn rất nhiều).

Càng đọc về máy hiện sóng, tôi càng bối rối, phải trung thực. Tại sao không phải là một máy hiện sóng chỉ là một ADC? Nếu tôi kết nối một thứ như thế này (với bảo vệ quá áp và tiền khuếch đại thích hợp) vào một mạch ở một đầu và một CPU được lập trình thích hợp ở đầu kia, đó có phải là máy hiện sóng không?

[Trước đây tôi chỉ làm việc với các mạch kỹ thuật số đơn giản - Tôi chủ yếu là một nhà khoa học máy tính lý thuyết! - và vì vậy tôi đang cố gắng quấn đầu xung quanh thiết bị điện tử tương tự ngay bây giờ. Vì vậy, tôi xin lỗi nếu câu trả lời cho điều này là vô cùng rõ ràng ...]

Tại trái tim của nó, một (kỹ thuật số) dao động là chỉ là một ADC, cùng với một số bộ nhớ để giữ mẫu. Các mẫu sau đó được đọc ra khỏi bộ nhớ và hiển thị.

Các vấn đề thực hiện thực tế làm cho dao động thương mại phức tạp. Tín hiệu đầu vào cần được thu nhỏ một cách thích hợp cho phạm vi của ADC, điều đó có nghĩa là bạn cần phải có bộ suy giảm và / hoặc bộ khuếch đại có giá trị khuếch đại rất chính xác trong một dải tần số rất lớn (DC đến 10 hoặc 100 giây MHz ở mức tối thiểu) để đo các dạng sóng với độ méo tối thiểu.

Ngoài ra, tùy thuộc vào ứng dụng, tốc độ mẫu của ADC cần được điều chỉnh (rất chính xác) trong phạm vi động rộng - 1 ns / mẫu đến 1 s / mẫu (9 bậc độ lớn) sẽ là điển hình.

Sau đó, có câu hỏi về việc khi nào bắt đầu - hay quan trọng hơn là dừng - lấy mẫu; điều này được gọi là kích hoạt. Các ứng dụng khác nhau có nhu cầu khác nhau để kích hoạt và phạm vi thương mại có nhiều lựa chọn để chứa chúng.

Điều quan trọng là phải phân biệt một dự án sở thích với thiết bị đã sẵn sàng để sử dụng và đưa ra lựa chọn phù hợp cho bạn. Đây không phải là lựa chọn đúng đắn cho người khác.

Nếu những gì bạn muốn là thiết bị để sử dụng cho một dự án khác trong năm nay, tôi sẽ mua một thiết bị. Có thể mới hoặc được sử dụng dựa trên yêu cầu và ngân sách của bạn.

Nếu những gì bạn muốn là xây dựng một máy hiện sóng như một sở thích hoặc dự án giáo dục thì bằng mọi cách hãy tiếp tục! Tôi chúc bạn một kinh nghiệm thú vị và giáo dục. Bạn sẽ học được rất nhiều. Có khả năng bạn sẽ gặp những người nói nay; nói với họ rằng họ có thể tiết kiệm rất nhiều thời gian và tiền bạc cho kỳ nghỉ tiếp theo của họ bằng cách ví dụ như không đi châu Âu và mua một cuốn sách tranh thay thế. Họ đang thiếu điểm!

Một máy hiện sóng kỹ thuật số (cơ bản) thực sự bao gồm một mặt trước (bao gồm cả ADC và có lẽ là mạch kích hoạt), một máy tính nhúng, màn hình và phần mềm.

Tôi sẽ đề nghị rằng các vấn đề sau có khả năng xuất hiện:

• Thời gian. Dự án này sẽ đưa bạn một thời gian, tùy thuộc vào hiệu suất mong muốn, kinh nghiệm của bạn, v.v.
• Giá cả. Nó sẽ có giá cao hơn so với việc mua một trong những hiệu suất tương đương.
• Hiệu suất. Những loại hiệu suất bạn đang tìm kiếm? Bao gồm các phạm vi đầu vào, độ phân giải thời gian, bao nhiêu điện áp phải chịu được phía trước.
• Kiểm tra. Làm thế nào bạn sẽ gỡ lỗi nó? Làm thế nào bạn sẽ kiểm tra xem nó hoạt động chính xác?
• An toàn. Điều gì xảy ra nếu bạn thăm dò 120VAC hoặc đạt điện áp cao hơn?

Tôi nghĩ rằng bạn có thể nhận được một vài ý tưởng từ Máy hiện sóng lưu trữ kỹ thuật số AVR 10 MHz 50MS / s .
Nó bao gồm đầy đủ sơ đồ và mã nguồn.

Nó sử dụng một CPLD nhỏ để đọc kết quả ADC và lấp đầy RAM, sau đó nó sử dụng một mcu AVR để đọc dữ liệu RAM và gửi nó đến PC

Bạn cũng có thể thấy hữu ích:

• Các sơ đồ bitscope
• Các dsonano bao gồm sơ đồ đầy đủ và mã nguồn
• Một số dự án liên quan đến DSO sử dụng FPGA hoặc mcu được liệt kê ở đây

Có một sơ đồ khối trong trang dự án openDSO sẽ hữu ích để trực quan hóa các phần được sử dụng trong DSO.

JYE Tech có bộ dao động trị giá $ 49 :

với các tính năng sau:

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 cũng mang nó nhưng với giá hơn 10 đô la.

Tất cả các thành phần gắn trên bề mặt đã được hàn.

Nó sử dụng ATmega 64. Họ cung cấp danh sách sơ đồ và các bộ phận trên trang web của họ nếu bạn muốn sử dụng cho họ một hướng dẫn để tự lăn, nhưng tôi nghi ngờ nếu bạn có thể làm điều đó với bất kỳ nơi nào gần 49 đô la. Mã nguồn phần sụn cũng có sẵn.

Chỉ thêm 30 đô la (79,50 đô la), họ có một đơn vị lắp ráp với băng thông tương tự 5 MHz.