Budowa oscyloskopu hobbystycznego

Mam projekt, nad którym zastanawiałem się od jakiegoś czasu i doszedłem do wniosku, że w pewnym momencie jego rozwoju będę potrzebować oscyloskopu. Okej, nie ma problemu.

Zamiast kupować oscyloskop, zdecydowałem, że chciałbym - przynajmniej - zaprojektować własny i mam nadzieję, że zbuduję wynik. Aby uprościć sprawę, myślę o użyciu Raspberry Pi do wykonywania wszystkich obliczeń i wizualizacji (nie mam ochoty implementować FFT na AVR, dziękuję bardzo).

Im więcej czytam o oscyloskopach, tym bardziej jestem zdezorientowany. Dlaczego oscyloskop nie jest tylko ADC? Gdybym miał zahaczyć coś jak to (z odpowiednią ochroną ponad napięcia i wstępnej amplifikacji) do obiegu na jednym końcu, a odpowiednio zaprogramowanego procesora z drugiej strony, nie byłoby to oscyloskop?

[W przeszłości pracowałem tylko z prostymi obwodami cyfrowymi - jestem głównie teoretycznym informatykiem! - i dlatego próbuję teraz owinąć głowę wokół analogowej elektroniki. Dlatego przepraszam, jeśli odpowiedź na to pytanie jest niezwykle oczywista ...]

W samym sercu oscyloskop (cyfrowy) to tylko ADC wraz z pewną pamięcią do przechowywania próbek. Próbki są następnie odczytywane z pamięci i wyświetlane.

Praktyczne problemy z implementacją komplikują komercyjne oscyloskopy. Sygnał wejściowy musi być odpowiednio skalowany dla zakresu przetwornika ADC, co oznacza, że ​​musisz mieć tłumiki i / lub wzmacniacze, które mają bardzo dokładne wartości wzmocnienia, które są bardzo płaskie w szerokim zakresie częstotliwości (DC do 10s lub 100s Minimum MHz) w celu pomiaru przebiegów przy minimalnych zniekształceniach.

Ponadto, w zależności od zastosowania, częstotliwość próbkowania ADC musi być dostosowana (bardzo dokładnie) w szerokim zakresie dynamicznym - typowe byłoby 1 ns / próbkę do 1 s / próbkę (9 rzędów wielkości).

Następnie pojawia się pytanie, kiedy należy rozpocząć - lub, co ważniejsze, zatrzymać - próbkowanie; jest to nazywane wyzwalaniem. Różne aplikacje mają różne potrzeby wyzwalania, a komercyjne zakresy mają szeroki wybór, aby je dostosować.

Ważne jest, aby odróżnić projekt hobby od sprzętu, który jest gotowy do użycia, i dokonać właściwego wyboru. To nie musi być właściwy wybór dla innych.

Jeśli chcesz, aby sprzęt był używany do innego projektu W TYM roku, kupiłbym jeden. Może być nowy lub używany w zależności od wymagań i budżetu.

Jeśli chcesz zbudować oscyloskop jako hobby lub projekt edukacyjny, to idź naprzód! Życzę dobrej zabawy i edukacji. Dowiesz się dużo. Prawdopodobnie spotkasz niegrzecznych mówców; powiedz im, że mogą zaoszczędzić dużo czasu i pieniędzy podczas następnych wakacji, np. nie jeżdżąc do Europy i nie kupując w zamian książki z obrazkami. Brakuje im sensu!

(Podstawowy) oscyloskop cyfrowy rzeczywiście składa się z interfejsu (w tym ADC i być może obwodu wyzwalającego), wbudowanego komputera, wyświetlacza i oprogramowania.

Zasugeruję, że prawdopodobnie pojawią się następujące problemy:

• Czas. Ten projekt zajmie ci trochę czasu, w zależności od pożądanej wydajności, doświadczenia itp.
• Koszt. Będzie kosztować więcej niż kupowanie takiego samego sprzętu.
• Wydajność. Jakiego rodzaju wydajności szukasz? W tym zakresy wejściowe, rozdzielczość czasowa, ile napięcia musi wytrzymać przód.
• Testowanie. Jak to debugujesz? Jak sprawdzisz, czy działa poprawnie?
• Bezpieczeństwo. Co się stanie, jeśli sondujesz napięcie 120 VAC lub osiągniesz wyższe napięcie?

Myślę, że można uzyskać kilka pomysłów z cyfrowego oscyloskopu AVR 10 MHz 50MS / s .
Zawiera pełne schematy i kod źródłowy.

Używa małego CPLD, który odczytuje wyniki ADC i wypełnia pamięć RAM, a następnie używa mcu AVR do odczytu danych RAM i wysyłania ich do komputera

Przydatne mogą być również:

• Te schematy Bitscope
• dsonano tym pełne schematy i kod źródłowy
• Kilka projektów związanych z OSD wykorzystujących FPGA lub MCU wymienionych tutaj

Na stronie projektu openDSO znajduje się schemat blokowy, który powinien być przydatny do wizualizacji sekcji używanych w DSO.

JYE Tech ma zestaw oscyloskopów za 49 USD :

z następującymi funkcjami:

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 również je nosi, ale za 10 USD więcej.

Wszystkie elementy do montażu powierzchniowego są już lutowane.

Używa ATmega 64. Zapewniają schemat i listę części na swojej stronie internetowej, jeśli chcesz z nich skorzystać, przewodnik po tworzeniu własnych, ale wątpię, czy możesz to zrobić za jakieś blisko 49 USD. Dostępny jest również kod źródłowy oprogramowania układowego.

Za jedyne 30 USD więcej (79,50 USD) mają zmontowaną jednostkę z pasmem analogowym 5 MHz.