Схема осциллографа цифрового: РадиоКот :: Карманный цифровой осциллограф “Спрут” – 16 Цифровые осциллографы. Структура и принцип работы. Отображение сигнала на экране осциллографа.
ВХОДНЫЕ УЗЛЫ ОСЦИЛЛОГРАФОВ — 4
Это окончание темы по входным цепям осциллограффов, предыдущую часть читайте тут. Некоторые вещи относительно цифровых осциллографов стоит пояснить отдельно. При наблюдении осциллограмм можно наблюдать такой эффект. Я его называю ошибкой округления АЦП. За точность термина не поручусь.
Например в Импульсе-5110 при закороченном входе центральная линия вполне чистая, без всякого видимого шума. Сразу приношу свои извинения за качество фото.
Аналогично выглядит и линия развертки Импульса-7735
Это, кстати, говорит о неплохой разводке платы и достаточной фильтрации цепей питания после преобразователей.
Но если мы немного покрутим ручку переменного резистора смещения линии развертки по вертикали, то можем наблюдать, как линия развертки приобретает некую «лохматость». Если прокрутить немного дальше, линия снова становится гладкой. И так несколько раз по высоте дисплея.
Почему так происходит? Дело в том, что аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который собственно и преобразует входной сигнал в цифровую форму для дальнейшей обработки микроконтроллером, мыслит только целыми числами.
Например 8 битный АЦП AD9280 в зависимости от уровня сигнала на входе (допустим при включении на чувствительность от 0 до 5 вольт) разбивает этот диапазон на 256 значений (8 бит).
Т.е. каждая ступенька имеет «вес» примерно 19,5 милливольт, или 0,01953125 вольта.
Линия в центре дисплея имеет значение 2,5 вольта на входе АЦП и он выдает на микроконтроллер значение 128.
Он не может выдать скажем 128,3 или 128,495. Только целые числа от 0 до 255. И когда значение приближается к переходному уровню, скажем 2,495 вольта, начинают сказываться мелкие помехи, тепловой шум внутри микросхем, наводки и т.п. Которые есть ВСЕГДА. И значение на выходе начинает гулять 128, 129, 128, 129… и так далее. Т.е реальное значение напряжения сигнала гуляет совсем незначительно, но АЦП округляет то вверх (чуть больше половины) или вниз (чуть меньше половины).
Дисплей штука тоже сугубо цифровая. Он не может отобразить только часть пиксела.
Как следствие мы видим вполне себе «лохматую» линию.
Эта лохматость будет у любого цифрового осциллографа. Она неустранима в принципе. Ее можно замаскировать разными методами обработки сигнала. Например выводя на дисплей усредненный сигнал скажем за 10 периодов входного сигнала. В некоторых моделях серьезных цифровых осциллографов эта функция реализована.
Но так можно не всегда. Например если мы исследуем одиночные импульсы, то усредняя сигнал мы его просто не увидим.
Таким образом это явление неустранимо в принципе и считать его недостатком не стоит.
То же самое происходит когда мы рассматриваем сигнал с плоскими вершинами, меандр, например. Верх меандра может быть чистым и ровным, а низ лохматым. Или наоборот. Это зависит лишь от того, попадает ли уровень сигнала в данной точке в зону округления.
Заметность «лохматости» зависит и от размера пиксела. От разрешения дисплея. От разрядности АЦП. Скажем на 12 битном АЦП и дисплеях с большим разрешением, например 320х240 пикселей заметность будет гораздо меньше, чем на Нокиевском дисплее 5110 с его 48 пикселами по вертикали.
Построение входного аттенюатора
Второе, и пожалуй главное, что хотелось бы пояснить, построение входного аттенюатора (делителя). Не все понимают (наблюдение из практики), что входной аттенюатор не создает предыскажения для последующего усилителя, ОН САМ ЯВЛЯЕТСЯ ИСТОЧНИКОМ ИСКАЖЕНИЙ
Завал, всплеск — во многом его «заслуга». Если посмотреть внешним прибором, что происходит во входных цепях осциллографа, то выяснится, что большая часть искажений появляется именно благодаря входному делителю. А вот конденсаторы в нем как раз и служат для настройки. Убрать все эти скругления и всплески.
Усилители тоже имеют собственные искажения, которые могут быть заметны на осциллограмме, но их гораздо меньше, при правильно построенном усилителе.
Отсюда вывод – входной аттенюатор не может быть полноценным если КАЖДАЯ ЕГО СТУПЕНЬ не имеет собственных цепей частотной коррекции.
Т.е. входной аттенюатор, построенный по схеме
(Я приводил ее ранее) Может быть нормально отстроен (пример на картинке)
(углы прямоугольных импульсов достаточно ровные) только на одном из диапазонов (положений переключателя S1)
На двух других при этом мы будем наблюдать это
Или это
Проблема этой схемы в том, что конденсатор С1, установленный параллельно резистору R1, будет настроен на одно конкретное положение переключателя.
Отстраивать его заново каждый раз когда мы переключаем диапазоны никто не станет да и неудобно это. Не говоря уж о том, что его величина может изменяться на два порядка, т.е. без перепайки не обойтись.
Не готов полностью исключить, что в каких то случаях нормальная настройка возможна, но мне это не удавалось. Ни теоретически (на симуляторах), ни практически. Кроме того из опыта, входные аттенюаторы построенные по одной схеме, с использованием деталей из одной партии, работающие на ОУ одного типа, вовсе не обязательно будут иметь одинаковую емкость конденсаторов частотной коррекции. Т.е. рассчитывать, что именно вам вот сейчас повезет не стоит.
Разная емкость монтажа, немного разные параметры ОУ (технологический разброс есть всегда), разные щупы для осциллографа (Это тоже важно упомянуть.
Поэтому единственно нормальный путь для построения входных цепей это следовать принципам, заложенным в схему 2
Важное отличие состоит в том, что переключается не только нижний резистор делителя, нижнее плечо, как я обычно говорю, но и верхнее.
Т.е. требуется переключатель с ДВУМЯ ГРУППАМИ КОНТАКТОВ. И по сути это несколько разных и независимых друг от друга делителей. И мы переключаем их полностью, исключая таким образом влияние друг на друга.
И только этот способ способен гарантированно обеспечить возможность настройки в любом положении переключателя.
Те, кто читал предыдущие части моих обзоров наверное удивлены, для чего я повторяю часть картинок и часть информации.
А дело в том, что уже столкнулся с использованием ущербных схем входного делителя в самоделках людьми, точно прочитавшими предыдущие части, специально этому посвященные.
Ущербный входной аттенюатор уже погубил несколько серьезных и интересных разработок, которые мне попадались. Он погубил и некоторые из выпускаемых промышленностью осциллографов начального уровня для радиолюбителей. Так быть не должно.
Важно уяснить, нормальный входной аттенюатор ОБЯЗАТЕЛЬНО имеет переключение с двумя группами контактов.
Автоматический расчет напряжений входных сигналов
У меня на схемах изображены механические переключатели. А как же быть, если при построении собственной схемы хочется обеспечить автоматический расчет напряжений входных сигналов? Можно реализовать и такое.
Возможные пути:
- Реле с двумя группами контактов во входном делителе. Естественно со своими цепями коммутации (транзисторы, резисторы, диоды). Управление от микроконтроллера. На три диапазона требуется три реле, работающих по очереди. Соответственно еще минимум пара реле на переключение промежуточного делителя. Эти два реле уже могут иметь одну группу контактов.
- Реле с одной группой контактов на верхнее плечо делителей. Нижнее плечо можно переключать мультиплексором. Промежуточный делитель тоже.
Итого требуется три порта МК на управление реле. Еще два порта на управление реле промежуточного делителя.
Мультиплексор как правило управляется тремя портами (выходами) микроконтроллера.
Одна из проблем такого решения состоит в том, что электромагнитные реле имеют некоторые габариты, да еще и кушают немалый ток, что делает такую схему малопригодной под батарейное питание.
Да и сильно простой ее уже не назовешь. И микроконтроллеры уже требуются с большим количеством портов ввода-вывода.
Это все неплохо вписывается в настольные варианты осциллографов с питанием от сети, но гораздо сложнее использовать в малогабаритных вариантах с батарейным питанием.
Именно из таких соображений я и считаю целесообразным для радиолюбительских конструкций осциллографов начального уровня применять механические переключатели и производить пересчет напряжения сигнала ориентируясь по положению переключателей в уме.
Да, это менее удобно. Но это единственный путь сохранить возможность нормальной настройки и работы осциллографа во всем диапазоне доступных ему сигналов при сохранении относительной простоты схемы.
Мне понятно стремление осциллографостроителей к автоматизации. И на первом этапе обычно кажется, что «Как нибудь прорвусь. Как то настрою. Ну пусть и с искажениями…» Сам был такой когда-то.
Поверьте, входная часть осциллографа в значительной мере определяет его рабочие качества.
И если строите прибор не только на «поиграться/похвалиться», а хотите иметь верного помощника – не упрощайте входной аттенюатор. Именно ДВЕ группы контактов.
Все сказанное в полной мере справедливо и при выборе готовых схем, кит-наборов и готовых конструкций. Осциллограф не столь простой и дешевый прибор, чтобы стоило заведомо снижать его рабочие качества, лишь немного упростив схему входных делителей.
Еще один вопрос, которому стоит уделить внимание
Далеко не все операционные усилители, которые можно использовать в схемах осциллографов имеют чистый ноль на входе.
У некоторых присутствует некий постоянный потенциал. Он как правило невелик по величине, но сам факт его наличия вызывает очень неприятное явление – при переключении входного аттенюатора линия развертки смещается. И как правило весьма сильно, вплоть до того, что уходит в зашкаливание.
ОУ с чистым нулем на входах отыскать не всегда просто. Как же быть?
Один из возможных путей отсечь постоянную составляющую на входе, используя разделительные конденсаторы. Для осциллографа не самый лучший выход.
Другой выход был озвучен пользователем по ником «apeks» и предложена схема в теме на форуме. Фрагмент схемы:
Обратите внимание на резисторы R10 и R18. Их назначение – скорректировать потенциал на входе ОУ, тем самым устранив скачки линии развертки при переключении входного делителя.
Этот способ сильно расширяет номенклатуру ОУ пригодных для использования в схемах осциллографов. Первое время я сомневался, будет ли результат стабильным во времени, при изменении температуры, влажности и т.п.
Но реализовав два экземпляра таких усилителей в Импульсе-5110 и Импульсе-7735, я успокоился. Отрегулировав схему один раз, больше к регулировке возвращаться не приходилось.
Справедливости ради должен заметить, что идеальную компенсацию получить достаточно сложно, и при изменении условий среды (прогреве цепей питания осциллографа) незначительное смещение линии развертки все же наблюдается, но оно совсем невелико и проблем не возникает.
Но при включении осциллографов появился некий эффект (почти как в ламповых) – требуется некоторое время на прогрев, в течение которого линия немного уплывает.
Время не велико. В пределах двух минут. Да и само смещение тоже не так значительно, около половины деления (дисплей разбит на 5 делений по высоте). Каких либо сложностей из-за этого эффекта не ощутил. Реально может мешать только при исследованиях с постоянной составляющей. Но тогда проще подождать прогрева и продолжать исследования спокойно.
Связываю дрейф линии с неидеальной температурной стабильностью примененных стабилизаторов постоянного напряжения (у меня AMS1117-5 и инвертор напряжения на MC34063). Видимо какой то из них, или оба, незначительно меняют напряжение при прогреве рабочим током. И возникает некий разбаланс питающих ОУ напряжений. Считаю этот недостаток приемлемой платой за возможность использовать «левые» операционные усилители.
Естественно, данную схему входного усилителя можно использовать и для ОУ с чистым нулем на входе. Если вам повезло отыскать такой, то эти два резистора можно просто не устанавливать. Схема будет работать и без них.
Обратное тоже возможно, эти резисторы можно добавить в схемы, изначально не предназначенные для использования ОУ с паразитным потенциалом на входе.
Вопросы по тематике статьи можно обсудить в специальной теме конференции. Всем успеха! Тришин А.О. Г. Комсомольск-на Амуре. 2018 г.
Форум
Обсудить статью ВХОДНЫЕ УЗЛЫ ОСЦИЛЛОГРАФОВ — 4
Цифровой осциллограф своими руками | Мастер Винтик. Всё своими руками!
Осциллограф — это незаменимый помощник в мастерской радиолюбителя. С его помощью можно наблюдать форму сигнала, измерить длительность, частоту, амплитуду. Цифровой осциллограф способен запомнить изображение на экране, выводить на экран сопутствующую информацию о сигнале и многое другое.
Стоит осциллограф дорого, особенно цифровой, а вот сделать его из набора не сложно и не дорого.
Как-то на днях купил я недорого набор для сборки цифрового осциллографа в китайском интернет магазине GEARBEST
Набор пришёл довольно быстро (около 2 нед) с подробной инструкцией, схемой на английском. Было всё понятно, т.к. описание в картинках подробно расписано шаг за шагом.
Принципиальная схема цифрового осциллографа DSO 138
Характеристики осциллографа
| Основные | Модель: DSO138 Тип: набор DIY цифровой осциллограф Материал: PCB плата, 2,4″ дисплей + все необходимые компоненты Входное напряжение: DC 9V (стабилизированное) Ток потребления: 120 мА Ширина полосы входного сигнала: 0-200KHz Чувствительность: 10 мВ / дел — 5В / Div (1 — 2 — 5 прогрессивный способ) электронное регулируемое вертикальное смещение Частота дискретизации: 1Msps Входное сопротивление: 1MОм Макс. входное напряжение: 50Vpp (1:1 щуп) Буфер: 1024 Bytes Диапазон времени: 10 микросекунд / Div — 50s / Div (1 — 2 — 5 прогрессивный способ) Точность: 12 бит |
|---|---|
| Размеры | Размер экрана: 52 х 40 мм Размер печатной платы: 117 х 76 мм |
| Вес и размер упаковки | Вес продукта: 0,120 кг Вес упаковки: 0,50 кг Размер продукта (Д х Ш х В ) : 10 х 5 х 2 см Размер упаковки (Д х Ш х В ) : 13,5 х 7,5 х 9,0 см |
Подробное описание сборки набора осциллографа
Этот набор сложнее, чем рассматриваемый ранее набор частотомера, но при аккуратной и внимательной сборке работает сразу без проблем.
На печатной плате уже был припаян прошитый микроконтроллер. Это 32 битный микроконтроллер, базирующийся на ARM 32-bit Cortex™ — M3 ядре. Максимальная частота работы 72 МГц, также он имеет 2 x 12-bit, 1 μs АЦП. Есть в других наборах уже впаяны все smd детали. В моём только микроконтроллер, но остальные я сам впаял без особого труда остро заточенным паяльником и в очках с подсветкой. Все smd детали были по количеству на одну больше для запаса на случай потери такой крохотульки 🙂
Шаг 1.
Чтобы было удобнее, пока на плате нет других деталей, первым делом я впаял все smd компоненты. Микроконтроллер (квадратик с выводами четырёх сторон), как я писал, был уже впаян.
Паяем аккуратно и не перегреваем микросхемы. Держать паяльник на одной ножке не более 2 сек! Используем припой (тонкая проволока с канифолью внутри) и паяльную пасту. Следим чтобы не перемыкали вывода между собой и в тоже время хорошо припаяны к контактным площадкам.
Шаг 2.
Далее я припаял все пассивные компоненты (сопротивления, дросселя и конденсаторы).
Тут без особых комментариев. Вставляем деталь согласно прилагаемой инструкции в печатную плату, обрезаем лишний отрезок вывода и хорошо припаиваем. Вокруг контактных площадок с обратной стороны платы близко подходит экранный слой. Поэтому паяйте аккуратно, чтобы припой не замкнул на экранный слой и соседние дорожки.
Немного о маркировке керамических конденсаторов: эти конденсаторы маркируются также как и резисторы. Первые две цифры — это число, третья цифра — количество нулей после числа. Например 121 — это 120 пф, 203 — это 22 000 пф или 22нф, 104 — это 100000 пф или 100 нф или 0,1 мкф.
У электролитических конденсаторов есть полярность. Не путаем + и — !
Шаг 3.
Далее паяем всё оставшееся: диоды, транзисторы, кварц, светодиод, кнопки, разъёмы, переключатели…
При пайке транзисторов и диодов, так же как и микросхемы — не перегреваем! Держать паяльник на одной ножке не более 2-3 сек!
Диоды имеют катод и анод, поэтому при пайке смотрим на кольцо с одного краю (это катод). Не путаем так же установку транзисторов! Внимательно смотрим маркировку, они похожи на микросхемы — стабилизаторы 78L05 и 79L05
Разъёмы и переключатели хоть и блестят, но паяются плохо. Я предварительно зачистил ножки мелкой наждачкой.
При пайке кварца надо немного приподнять от платы, т.к. он металлический и может замкнуть контактные площадки. Можно подложить под него диэлектрик.
Шаг 4.
К плате дисплея нужно припаять только три разъёма.
После того как всё припаяно промываем плату спиртом не нужной зубной щёткой или ватным диском.
Шаг 5.
После того как плату просушили, ещё раз проверяем качество пайки.
После перед под соединением дисплея к основной плате припаяем две перемычки. Сделать их можно из откусанных выводов.
Шаг 6.
Подключаем питание. Источник питания: постоянное стабилизированное напряжение 9 В с максимальным током не менее 200 мА.
- Проверяем соответствия на разъёме 9 В.
- Проверяем в контрольной точке 3,3 В.
- Если всё нормально, выключаем питание и устанавливаем перемычку JP4.
Шаг 7.
Вставляем дисплей в разъёмы (3 шт).
Подключаем ко входу щуп (есть в комплекте) и включаем питание.
Если всё правильно, видим на экране сайт производителя, версию прошивки и номер дисплея:
Далее, через несколько секунд появляется шкала и синусоида, даже при не подключенных никуда щупе и включенном переключателе на максимальную чувствительность — 10мВ
Вверху два разъёма: вход сигнала и питание.
Слева находятся переключатели: измерение постоянной и переменной составляющей (открытый и закрытый вход).
Второй и третий переключатели — входной аттенюатор прибора (чувствительность) и аттенюатор после входного усилителя. Они позволяют выбрать масштаб по оси напряжения. Если выбран 1 Вольт, то это означает, что в этом режиме размах в одну масштабную клетку экрана будет равен напряжению в 1 Вольт.
С помощью второго переключателя выбираем напряжение, а третьего множитель. При помощи этих переключателей можно выбрать девять фиксированных уровней входного напряжения (от 10 мВ до 5 В).
Светодиод — индикатор наличия и синхронизации сигнала.
Справа — кнопки управления: запоминание, выбор, установки параметров (смещение, синхронизация, размах). Все изменения отображаются на экране по кругу. Нижняя кнопка — сброс.
Таблица напряжений в контрольных точках
Подстроечными конденсаторами устанавливаем правильную форму отображаемого сигнала. Для этого нужно подать источник прямоугольных импульсов. Лучше это сделать один раз с фабричного генератора стандартных сигналов. Можно подать сигнал от внутреннего генератора (фото ниже). Для этого подсоединяем красный «крокодил» щупа на перемычку J2 (вверху платы). Конденсаторами выравниваем чёткие прямоугольные формы.
Надеюсь, что обзор данного конструктора-осциллографа был интересен и окажется полезным при сборке. Удачи!
А.В.Зотов, Волгоградская обл.
Кто заинтересовался набором можете пройти на сайт магазина: GEARBEST.com
В этой статье подробно написано, о том как купать товары в китайском интернет-магазине.
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ
П О П У Л Я Р Н О Е:
- Вторая жизнь микроволновки
- Новый способ изготовления печатных плат с помощью инструментальной головки
- Индикатор мощности.
Что можно сделать из старой микроволновой печи?
Если у Вас испортилась старая микроволновая печь с механическим управлением, например сгорел МОТ (Microwave Oven Tranformer – трансформатор микроволновой печи) или магнетрон, или по каким-то другим причинам ремонтировать этот кухонный прибор вы не будете, можно попытаться сделать из микроволновки обычную духовку, поставив вместо двигателя, вращающего поддон, нагреватель (ТЭН) или конфорку, например, от электроплитки. Правда остаются вопросы по температурному режиму прибора, но попробовать можно.
Подробнее…
Инструментальная головка и способ изготовления печатных плат, реализуемый посредством головки
«Инструментальная головка» рассчитана для электронщиков-разработчиков и для радиолюбителей-самодельщиков всех стран. Посредством «головки» разработчики и самодельщики смогут на разрабатываемых или на самодельных печатных платах выполнять токопроводящий рисунок проволокой из любого металла и сплава, делать электропереходы в двухсторонних платах, выполнять платы на любой подложке, например, на подложке сворачиваемой или складываемой и условно целой с длиной до метров.
Подробнее…
Индикатор мощности по силам любому начинающему радиолюбителю. Его можно встроить в акустические колонки, магнитофон или усилитель, подобрав сопротивление R7. Подробнее…
Популярность: 13 775 просм.
Цифровой осциллограф | Практическая электроника
Цифровой осциллограф
Цифровой осциллограф – это осциллограф, построенный на основе цифровой схемотехники. Его главное отличие в том, что внутри него идет цифровая обработка сигналов, в отличие от аналогового осциллографа. Цифровой осциллограф может записывать, останавливать, автоматически подгонять и измерять сигнал. В этом заключается его главное отличие от простого аналогового осциллографа.
Раньше у меня был аналоговый осциллограф, который мне служил верой и правдой. Но с бурным развитием электроники, я понял, что мне надо что-то получше. Листая журналы “Радио”, натыкался на рекламу очень крутых приборов – цифровых осциллографов. По тем временам они стоили как подержанный автомобиль иностранного производства.
Но прогресс не стоит на месте. Благодаря китайцам я все-таки осуществил мечту детства и на распродаже приобрел цифровой осциллограф OWON
Подготовка цифрового осциллографа к работе
Включаем осциллограф и цепляем щуп на любой из каналов. Я соединил щуп с первым каналом (Ch2)
На щупе есть делитель. Ставим его ползунок на 10Х. В осциллографе по умолчанию также должен стоять делитель на 10Х. Если это не так, ищем в его настройках и ставим в характеристиках канала “10Х”.
Каждый нормальный цифровой осциллограф имеет в своем наличии встроенный генератор прямоугольных импульсов с частотой 1000 Герц (1кГц) и амплитудой напряжения в 5 Вольт. В основном этот генератор находится в нижнем правом углу. В нашем случае он называется Probe Comp. Цепляемся за него щупом.
Все должно выглядеть приблизительно вот так:
На дисплее в это время происходит какой-то “кипеш”.
В этом осциллографе есть волшебная кнопка, от которой я без ума. Это кнопка автоматического позиционирования сигнала Autoscale. Нажал на эту кнопку
Согласился с условиями автоматического позиционирования сигнала
и вуаля!
Но что такое? У нас должен быть ровный прямоугольный периодический сигнал! Вся проблема в том, что щуп осциллографа вносит искажения в сам сигнал, поэтому, его желательно корректировать каждый раз перед работой.
В современных щупах есть маленький винтик, заточенный под тонкую отвертку. С помощью этого винтика мы и будем корректировать щуп.
Крутим и смотрим, что у нас получается на дисплее.
Ого, слишком сильно крутанул винт.
Крутим чуточку в обратную сторону и выравниваем горизонтально верхушки сигнала
Вот! Совсем другое дело! На дисплее у нас ровные прямоугольные сигналы ;-). На этом этапе осциллограф готов к работе.
Как измерить напряжение
После того, как мы откалибровали щуп осциллографа, можно приступать к измерениям. В нашей статье пошагово рассмотрим, как измерять постоянное и переменное напряжение.
Переменный ток обозначается как “АС” – Alternating Current – с англ. переменный ток, а постоянный – “DC” – Direct Current – с англ. постоянный ток. Думаю, тут ничего сложного нет. Имейте также ввиду, что в великом могучем русском языке постоянный ток и постоянное напряжение – это синонимы, переменный ток и переменное напряжение – аналогично. Просто так повелось.
Итак, первым делом выбираем, какой ток будем измерять. Это делается с помощью кнопочки Coupling (нажимаем клавишу Н1)
Измерение постоянного тока
Справа экрана сплывают окошки и мы выбираем DC (нажимаем клавишу F1)
На блоке питания для пробы выставляем напряжение в 5 Вольт.
Соединяем щупы блока питания и осциллографа. Сигнальный щуп осциллографа желательно соединить с красным плюсовым крокодилом щупа блока питания, а черный щуп (земля) соединить с минусовым черным крокодилом.
Смотрим на дисплей осциллографа
Итак, что мы тут видим? А видим мы тут осциллограмму постоянного напряжения. Постоянное напряжение – это такое напряжение, которое не изменяется со временем. А если вы в курсе, осциллограф показывает значение напряжение во времени.
Давайте подробнее разберем эту картинку. Смотрим, на что в основном надо обратить внимание (указано белой стрелкой).
Так как мы измеряем постоянное напряжение на первом разъеме осциллографа, то и следовательно, осциллограмма будет помечена цифрой “1” в красном кружочке в красной рамке. Как мы с вами видим, весь экран осциллографа поделен на кубики штриховой линией. В красной рамке по оси Y обозначают напряжение одной стороны кубика. В данном случае 2 Вольта. Если посчитать от центра пересечения утолщенных штриховых линий, то осциллограмма находится на высоте 2,5 стороны кубика. Значит напряжение будет 2,5х2=5 Вольт.
В зеленой рамке с помощью нехитрой кнопки я вывел точное значение напряжения, нажав кнопку “Measure”, что с англ. – измерять. Точное значение равно 5,085 Вольт.
Измерение переменного тока
Настало время измерить переменный ток (переменное напряжение). Для опытов я взял ЛАТР (Лабораторный автотрансформатор). Как вы помните, ЛАТР понижает или повышает переменное сетевое напряжение.
Ставим напряжение в 100 Вольт.
Ставим на осциллографе измерение переменного напряжения AC
Цепляемся к щупам осциллографа крокодилами, идущими от ЛАТРа и смотрим картинку
Ну как? Похожа на синусоиду? С помощью кнопки “Measure” я вывел некоторые интересующие нас параметры. Vk – среднеквадратичное значение напряжения. В данном случае он нам показывает напряжение, которое мы подавали с ЛАТРа – это 100 Вольт. F – частота и T – период. Как мы с вами видим частота напряжения в сети 50 Герц. Все верно, в России частота в сетях электрического тока принята 50 Герц, в США – 60 Герц. Период – 20 миллисекунд. Если единицу разделить на 20 миллисекунд, то мы как раз получим частоту сигнала.
Автоматическое измерение параметров сигнала
Итак, будем рассматривать все наши измеряемые параметры на конкретном примере. Для этого мы будем использовать генератор частоты с заранее выставленной частотой в 1 Мегагерц (ну или 1000 Килогерц) с прямоугольной формой сигнала:
Вот так выглядит этот сигнал на осциллографе:
.jpg)
А где же правильный прямоугольный сигнал? Вот тебе и раз… Ничего с этим не поделаешь… Это есть, было и будет у всех прямоугольных сигналов. Это возникает вследствие несовершенства цепей и радиоэлементов. Особенно хорошо такая осциллограмма прорисовывается на высоких частотах.
Итак, что есть что? Смотрим на картинку ниже
Думаю, тут все понятно.
Ладно, давайте выведем все параметры сигнала, которые может вывести наш осциллограф. Для этого нажимаем кнопочку “Measure” , что с англ. означает “измерять”
Далее нажимаем кнопочку “Add” ( с англ. – добавлять), с помощью вспомогательной клавиши h2
И потом нажимаем кнопку “Show All” (с англ. – показать всё) с помощью вспомогательной клавиши F3
В результате всех этих операций у нас выскочит табличка с измеряемыми параметрами сигнала:
.jpg)
Ну что, думаю настало время поговорить, о том, какие бывают параметры сигналов. Как вы знаете, осциллограф нам показывает изменение напряжения сигнала во времени. Поэтому и параметры сигналов в основном делятся на два типа:
– Амплитудные параметры сигнала
– Временные параметры сигнала
Давайте для удобства распишем все сигналы, как в нашей табличке. Начнем слева-направо.
Period – с англ. период. Период сигнала – это время, за которое сигнал повторяется. В нашем случае период обозначается буквой “Т”. На осциллограмме его можно показать вот так:
Чтобы самостоятельно посчитать период, нам надо знать значение одной клетки по горизонтали. Снизу осциллограммы можно найти подсказку ;-). Я ее пометил в желтый прямоугольник
Следовательно, одна клеточка равна 500 наносекунд. А так как у нас период длится ровно две клеточки, значит 500 х 2 = 1000 наносекунда или 1 микросекунда.
Сходятся ли наши расчетные показания с показаниями автоматических измерений? Смотрим…
Стопроцентное попадание! Кстати, чтобы не было дальнейших вопросов:
“Пико” – буквой “p”
“Нано” – буквой “n”
“Микро” обозначается буквой “u”, как и в маркировке современных конденсаторов.
“Милли” – буквой “m”.
Вот небольшая табличка, если кто забыл:
Freq. Полное название frequency – с англ. частота. Обозначается буквой “F”. Частоту очень легко можно вычислить по формуле, зная период Т.
F=1/T
В нашем случае получаем 1/1х10-6=106=1 Мегагерц (MHz). Смотрим на наши автоматические измерения:
Ну разве не чудо? 😉
Следующий показатель Mean. В нашем случае обозначается просто буковкой “V”. Он означает среднюю величину сигнала и используется для измерения постоянного напряжения. В данный момент этот параметр не представляет интереса, потому как измеряется переменный ток и в значении этого сигнала показывается какая-то вата. Постоянный ток меряет нормально, можно вывести этот параметр на дисплей, что мы и делали в прошлой статье:
Еще один интересный параметр: PK-PK. Называется он Peak-to-Peak и показывает напряжение от пика до пика. Обозначается как Vp. Что это за напряжение от пика до пика, показано на осциллограмме ниже:
Так как мы видим, что значение нашего квадратика равно 1 Вольту (внизу слева)
То можно высчитать и напряжение от пика до пика. Оно будет где-то эдак 5 Вольт. Сверяемся с автоматическим измерением
Почти в тютельку!
Плюсы и минусы цифрового осциллографа
Начнем с плюсов
- Запись, остановка, автоматические измерения и другие фишки – это еще не весь список, что умеет делать цифровой осциллограф
- Габариты цифрового осциллографа намного меньше, чем аналогового
- Потребление энергии меньше, чем у аналогового осциллографа
- Жидкокристаллический дисплей, в отличие от кинескопного дисплея аналогового осциллографа
Минусы
- Дороговизна
- Дискретная прорисовка сигнала. Хотя дорогие модели ничуть не уступают аналоговым по прорисовке сигнала.
Про основные принципы измерений и использования цифровых осциллографов можно прочитать, скачав учебное пособие по цифровым осциллографам.
Где купить цифровой осциллограф
Естественно, на Алиэкспрессе, так как в наших интернет-магазинах их цена бывает завышена в два, а то и в три раза. Также очень хорошие отзывы об осциллографе Hantek, характеристики которого даже лучше, чем у моего OWON:
Посмотреть его можете на Алиэкпрессе по этой ссылке.
ВХОДНЫЕ УЗЛЫ САМОДЕЛЬНЫХ ОСЦИЛЛОГРАФОВ
Этот обзор предназначен для людей, ставящих своей целью построение самодельных осциллографов низкого и среднего уровней сложности. Как правило цифровых, благо современная элементная база (микроконтроллеры) позволяют делать их не слишком сложными. Но и для аналоговых осциллографов многое из нижесказанного вполне применимо.
Данный обзор суммирует опыт, приобретенный мной при пробах и изготовлении более десяти (примерно 15) осциллографов.
Схемотехника построения осциллографов может быть самой различной, поэтому данный обзор не претендует на бесспорность и отражает лишь мой взгляд и мой опыт.
Итак. Для многих радиолюбительских задач считаю, что осциллограф должен позволять рассматривать сигналы с уровнем от 5-20 милливольт, до нескольких десятков вольт.
Чувствительность в милливольтах позволит отлавливать помехи и настраивать фильтры в цепях различных устройств и блоках питания.
Чувствительность в десятки вольт нужна при наладке и диагностике различных блоков питания, особенно импульсных.
Да и многие другие устройства значительно проще налаживать имея осциллограф.
Исходя из этого и получаем требования к входному аттенюатору. Я буду рассматривать аттенюатор, построенный на механических переключателях. Почему — объясню несколько позже.
К сожалению значительное количество ступеней делителя требует применения галетных переключателей. А они как правило весьма габаритны и плохо вписываются в миниатюрные любительские конструкции.
Из наиболее доступных и распространенных встречаются переключатели на три положения. Вот на них и будем ориентироваться.
Схемы входных аттенюаторов
Пожалуй наиболее часто встречается входной аттенюатор (делитель), собранный по схеме, приведенной на рисунке 1.
Схема может быть нарисована по разному, это не принципиально. Зачастую вместо переключателя используют специальные микросхемы – мультиплексоры, суть от этого не меняется. Просто вместо механики, используют микросхему, имеющую цифровое управление и позволяющую реализовать большее количество ступеней делителя, да еще и управляется это все счастье программно, кнопками.
Удобно вроде. Правда есть жирное «НО» в этом деле. При настройке осциллографа обычно подают на его вход прямоугольный сигнал и настраивают емкость С1 и С3, добиваясь плоских вершин импульсов. Примерно вот так. (Здесь и далее идут скриншоты из программы «Мультисим 12»).
Настройка обычно производится один раз. На одном конкретном диапазоне чувствительности. И на этом считается законченной.
Но вот при переключении на другие диапазоны чувствительности, при рассмотрении сигналов с другим напряжением, нас как правило ожидает проблема. Мы вместо прямоугольника можем увидеть такое:
Или такое:
И только конденсаторами С2 и С4 по схеме 1, не меняя настройки конденсатора С1, нам не удается никак это скомпенсировать.
Должен заметить, что на последних двух картинках изображены еще достаточно простые случаи, относительно понятные. А могут быть и куда круче. Вплоть до полной невменяемости. Что делать? Каждый раз настраивать С1? По моему опыту, многие просто даже не обращают внимания на этот нюанс настройки. Ну и в результате видят неизвестно что.
Конечно я не готов утверждать, что в принципе невозможно подобрать конфигурацию корректирующих цепей, составляя отдельные резисторы делителя из нескольких последовательно, со своими компенсирующими емкостями на каждом. Просто мне это не удалось. Ни в железе, ни в Мультисиме.
Чтобы избавиться от данного недостатка лучше применять другую схему входного аттенюатора. По рисунку 2.
Отличие от первой только в том, что переключается не только нижнее плечо делителя, но и верхнее. И частотно компенсирующая емкость для верхнего плеча каждого из делителей настраивается отдельно.
То есть при переключении диапазонов чувствительности картинка прямоугольного импульса меняться не будет. Как мы настроим каждый диапазон отдельно, так это и будет работать.
Но. Эта схема требует уже переключателя с двумя группами контактов. И для верхнего плеча уже в принципе невозможно применить мультиплексоры. Потому, что там действуют уже входные напряжения осциллографа. Т.е. программное управление затруднено.
Можно конечно применить мультиплексоры с электромагнитными реле на выходах и применять аттенюатор по схеме 2, но это вызовет резкий рост габаритов и энергопотребления осциллографа, что весьма нездорово для устройств с батарейным питанием.
Это и определяет то обстоятельство, что я считаю оптимальными именно механические переключатели. О чем упоминал выше.
Как вариант можно применить принцип как в DSO-138 и его последователях.
Клик для увеличения
Та же схема 2, но резисторы верхнего плеча соединены между собой. Но за это придется расплачиваться уменьшением входного сопротивления на диапазоне с максимальной чувствительностью. Из-за влияния ступеней делителя друг на друга.
Словом, на сегодняшний день, считаю оптимальным для несложных самодельных осциллографов использовать входной аттенюатор (делитель) по схеме 2.
Переключение диапазонов
И здесь мы подходим ко второй проблеме этого дела. Трех ступеней делителя НЕДОСТАТОЧНО. Получается, что наименьшие сигналы будет трудно рассмотреть и требуется дополнительное переключение либо растяжка по вертикали.
Можно применить галетники. Но это габариты, сопоставимые с габаритами самого ослика. Наименьший, что у меня есть – на 5 положений 2 направления, размерами чуть длиннее подстроечного советского резистора. Но 5 положений тоже мало, да и он выдран из японской техники очень давно и аналогов мне больше не попадалось. Не путь.
Последний из построенных мной осциллографов это «Осциллограф на микроконтроллере ATMEGA32А» с сайта bezkz. Его особенность в том, что он имеет программную растяжку 2 раза в 2 раза. То есть способен растягивать картинку в 2 и 4 раза.
С трехпозиционным переключателем диапазонов чувствительности получается всего 9 положений. И они достаточно неплохо друг друга перекрывают. Я применил в нем входной аттенюатор на одной плате с усилителем на AD823. Естественно с цепями защиты и т.д.
Еще один вариант осциллографа, который нацеливаюсь переделать, это VirtOS в версии от VetalST под дисплей LS020. Он у меня уже реализован в металле, но диапазон чувствительности (1 вольт на деление, от 2 до 8 делений на экран) не устраивает.
В нем есть программная растяжка в 2 раза и потенциометром еще в 2 раза. Т.е. снова два раза по два, как в «Электрике». Правда переключение уже будет не столь удобное. Но этот ослик мне симпатичен и очень хотел бы довести его до ума. Планирую добавить в него усилитель с аттенюатором и расширить диапазон в 100 раз вниз. Ну а щуп с делителем на 10 — повышает диапазон вверх.
Можно еще также рассмотреть входные усилители на ОУ. Особенности их применения. С конкретными схемами узлов и печатными платами. Но это уже тема для следующей статьи. А пока призываю тех, кто планирует разработку несложных осциллографов, отдать предпочтение все же механическим переключателям во входных делителях.
Для начинающих радиолюбителей такие схемы куда проще в изготовлении и настройке. И на практике мне лично куда удобнее переключать диапазоны просто щелкая переключателями, а не прыгать по пунктам меню кнопками, либо энкодерами. Специально для сайта Радиосхемы — Тришин Александр Олегович. Г. Комсомольск-на Амуре.
Форум
Обсудить статью ВХОДНЫЕ УЗЛЫ САМОДЕЛЬНЫХ ОСЦИЛЛОГРАФОВ
Цифровой осциллограф для начинающих. Ч1
Что такое осциллограф и для каких целей он нужен, ты можешь узнать из предудщих статей: Как пользоваться осциллографом и для чего он вообще нужен. Часть I и Как пользоваться осциллографом и для чего он вообще нужен. Часть II
Если же тебе их читать лень, то скажу, что главная задача этого прибора в том, чтобы отобразить на экране изменение электрического сигнала с течением времени. Для этого на экране осциллографа размечена координатная система. Обычная декартова система, на которой имеются ось X и ось Y. По оси X отмечается время, а по оси Y — напряжение.
Всякие управляющие ручки и кнопочки, которые расположены вокруг экрана прибора предназначены для того, чтобы можно было настраивать отображение сигнала: масштаб по Х, масштаб по Y, триггеры и курсоры. Таким образом можно как бы отдалить или приблизить сигнал, чтобы рассмотреть его по лучше.
Хочу также заметить, что современный осциллограф отличается от своих предшественников тем, что представляет собой компьютер, который собирает, преобразует, анализирует и манипулирует измеренными значениями сигнала, поданного на вход. Это современный вычислительный комплекс.
Осциллограф очень полезен при:
- Измерении частоты и амплитуды сигнала, что может сильно помочь при отладке создаваемой тобой схемы.
- Определении уровня шума в цепи
- Визуальном контроле формы сигнала
- Определение сдвига фаз между двумя сигналами
- …и другие способы применения. Например, анализ работы датчиков автомобиля.
Осциллографы применяются при создании, наладке, ремонте различных электронных приборов:от сотовых телефонов, до эл. цепей автомобильных двигателей. От гражданских до военных. Они нужны везде.
В дополнение к описанным выше возможностям, многие современные приборы имеют дополнительные функции, с помощью которых можно быстро узнать частоту сигнала, его амплитуду и многие другие характеристики. Некоторые приборы уже предоставляют возможность провести с сигналами в реальном времени различные математические преобразования или, например, быстрое преобразование фурье. В целом, осциллограф позволяет наблюдать на экране временные и физические характеристики сигнала. Вот как выглядит такое меню функций у Siglent SDS 1202X-E (38 параметров!):
На мой взгляд, это очень удобно и полезно. Поэтому следует все таки обращать свое внимание на современный инструментарий. Благодаря хорошим измерительным приборам можно сильно сократить время поиска неисправности. Особенно это касается осциллографа, который является единственными «глазами», которые позволяют заглянуть внутрь происходящего в электронной цепи и оценить временные и физические характеристики сигналов в этой цепи.
→ Временные характеристики:
Частота и период, скважность и коэфф. заполнения (Duty cycle), время спада и нарастания сигнала.
→ Физические характеристики:
Амплитуда, максимум и минимум сигнала, средне квадратичное, среднее значение напряжения и т.д.
Принцип работы цифрового осциллографа
Цифровые осциллографы, в отличие от аналоговых, не повторяют получаемый сигнал сразу на экран, а предварительно его преобразовывают в «цифровую» форму. Для этого входной сигнал замеряется определённое число раз в секунду, затем прибор после некоторых преобразований этих данных реконструирует сигнал и отображает его на экране. Оцифровка выполняется помощью блока аналогово-цифрового преобразования.
Ключевые характеристики цифрового осциллографа
Еще 5-6 лет назад большинство радиолюбителей (а некоторые и по сей день) пользовались приборами, которые остались ещё от СССР. В свое время это были замечательные приборы со своими плюсами и минусами. Но СССР уже нет более четверти века, а технологии продолжали развиваться, совершенствоваться и дешеветь. Теперь у нас есть возможность пользоваться современными цифровыми приборами с превосходными характеристиками.
Для того, чтобы научиться пользоваться современным цифровым осциллографом требуется освоить небольшой, но специфичный набор понятий и принципов, на основе которых строится его работа. Это по силам каждому. Приступим.
→ Полоса пропускания
Осциллографы (Oscilloscope, O-Scope) не могут измерять абсолютно любые сигналы. Все приборы имеют ограничения, которые определяют сигналы какой минимальной и максимальной частоты или амплитуды с помощью этого прибора могут быть измерены. А полоса пропускания — это как раз та характеристика прибора, которая говорит тебе какой диапазон частот может быть измерен этим прибором. Говоря про полосу пропускани
Выбираем бюджетный карманный осциллограф / Инструменты / iXBT Live
Приветствую!
Добавляю небольшую статью на тему выбора домашнего компактного осциллографа начального уровня для работы и хобби.
Почему речь пойдет про карманные и и компактные — потому что это самые бюджетные варианты. Настольные осциллографы можно посмотреть по ссылке ниже. Это, как правило, достаточно дорогие модели ($200-400 и дороже) на 4 канала со множеством функций. А вот компактные модели на 1 канал для простых измерений и оценки формы сигнала можно приобрести буквально за $20…$40. И будут приличные модели, достаточные для большинства измерений.Основные технические характеристики карманных осциллографов — это рабочая полоса, которая измеряется в МГц, а также частота дискретизации, которая напрямую влияет на качество измерений. Не менее важная характеристика — это размер дисплея и емкость батареи, обеспечивающие комфортную работу в автономном режиме.В статье постараюсь описать осциллографы, которые лично были в руках и дать небольшие плюсы и минусы данных моделей.
Начальный вариант, через который прошли многие радиолюбители — это осциллограф на базе микроконтроллера ATmega, на Али есть множество вариантов, в том числе для самостоятельной сборки, например, DSO138. Его развитие на базе микроконтроллера STM32 называется DSO150.
ОСЦИЛЛОГРАФ DSO 150 В КОМПЛЕКТЕ С ЩУПОМ P6020 ЗА $21
DSO150 — это неплохой осциллограф для радиолюбителя начального уровня. Сам осциллограф имеет полосу около 200кГц. Построен на базе STM32, АЦП до 1М семплов. Хороший вариант для проверки простых блоков питания (ШИМ) и аудиотрактов. Цена $17 за комплект с корпусом и щупом Р6100. Подойдет для начинающих, например, для исследования звуковых сигналов (настройке усилителя и т.п.). Из минусов отмечу невозможность сохранить картинку осциллограммы, а также небольшую полосу пропускания.
Технические характеристики:
• Максимальная частота выборки в режиме реального времени: 1 Мвыб/с
• Аналоговая полоса пропускания: 0 — 200 кГц
• Диапазон чувствительности: 5 – 20 мВ/дел
• Максимальное входное напряжение: 50 В макс. (1 зонд)
• Полное входное сопротивление: 1M ом/20пФ
• Точность: 12 бит
• Длина записи: 1024 точек
• Режимы связи: постоянный ток / переменный ток/ заземление
• Временной диапазон развёртки: 500с/дел– 10 мкc/дел
• Режимы ожидания: автоматический, нормальный и одиночный
• Положение запуска: в центре буфера
• Напряжение источника питания: 9 В (8 – 10 В) постоянного тока
• Потребление тока: ~ 120 мА @ 9 В
• Размер основной платы: 94 x 65 мм
• Размер аналоговой платы: 65 x 47 мм
• Размер экрана: 52 x 40 мм
• Размер упаковки: 14,5 x 10 x 3,7 см
• Вес упаковки: 179 граммов
Но хобби быстро прошло, перешел к серьезным моделям.
В начале 2018 года попался один из популярных вариантов осциллографов начального уровня — простой, но неплохой осциллографический пробник — DSO188.
Осциллограф DSO188 — простой «показометр» с одним каналом, без памяти, но с цветным дисплеем, аккумулятором 300mAh и очень маленький по размерам. Его плюс именно в компактности и портативности, а полосы частот хватит для большинства приложений (например, настройка звукотехники).
При небольшой стоимости ($30) он отображает сигналы с частотой 1МГц ( семплирование 5MSA/s). Для работы используются MMCX щупы, но в комплекте есть адаптер MMCX-BNC. Установлен отдельный АЦП на 5MSPS, полоса до 1МГц, корпус сборный из панелей, что очень даже неплохо выглядит. В плюсах отмечу компактные размеры и приличную полосу, по сравнению с DSO150 (1МГц), а также компактные размеры. Очень удобно использовать вместе с обычным тестером. Легко помещается в карман. Из минусов — корпус имеет открытую конструкцию, не защищенную от внешних воздействий (нужно дорабатывать), а также отсутствие возможности перенести на компьютер сохраненные снимки. Наличие коннектора MMCX это удобно, но для полноценной работы потребуется адаптер на BNC или специальные щупы. За свои деньги это очень хороший вариант начального уровня.
Specifications:
1：Analog band width: 1MHz
2：Maximum real time sampling rate: 5MS/s
3：Vertical sensitivity: 50 mV/div ~ 200 V/div
4：Horizontal time base range: 100mS/div ~ 2uS/div
5：Maximum input voltage: 40 V (1X probe), 800 V (10X probe)
6：Storage depth: 40KB
7：Input resistance: 1M
8：ADC precision: 12bits
9：Coupling mode: AC/DC
10：Trigger mode: Auto
11：Trigger edge: Ascending/descending edge
12：External trigger voltage 0 – 40 V
13：Display: TFT color display
14：Power supply: 250 mAh lithium battery
15：Size: 57 x 34 x 11 mm
16：Weight: 40 grams
Если одного мегагерца мало, можно посмотреть в сторону карманных осциллографов в корпусе с BNC коннектором.
КАРМАННЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ DSO FNISKI PRO
АНАЛОГИЧНАЯ МОДЕЛЬ DSO FNISKI PRO С ЩУПОМ P6100
Это очень хороший вариант за свои деньги. Полоса 5МГц (синус). Есть возможность сохранения графиков. Цена с купоном продавца $38.
Характеристики:
1:Analog band width: 5MHz
2:Maximum real time sampling rate: 20MS/s
3:Vertical sensitivity: 50 mV/div ~ 200 V/div
4:Horizontal time base range: 50S/div ~ 250nS/div
5:Maximum input voltage: 40 V (1X probe), 800 V (10X probe)
6:Storage depth: 40KB
7:Input resistance: 1M
8:ADC precision: 8bits
9:Coupling mode: AC/DC
10:Trigger mode: Single, Normal, Automatic
11:Trigger edge: Ascending/descending edge
12:External trigger voltage 0 – 40 V
13:Display: 2.4 inch @ 320 * 240
14:Power supply: 1200 mAh lithium battery
Есть вариант с BNC-крокодилами.
Есть вариант с щупом 10х щуп P6010 (с полосой до 10МГц).
Я бы взял первый вариант (с крокодилами) и докупил бы щупы отдельно. Ссылка на щупы есть ниже.
По результатам использования отмечу удобный корпус, большой дисплей. Тестовый сигнал на 5МГц (синус) показывает без особых проблем, другие периодические и апериодические сигналы нормально показывает до 1 МГц.
Если полоса выше 1МГЦ не критична, и не требуется работать с большими напряжениями, то DSO FNIRSI PRO c BNC коннектором — хороший выбор. Он использует стандартные щупы и может применяться как быстрый карманный осциллографический пробник — потыкать и посмотреть, жив ли обмен, микросхема и т.п. А потом топать за большим осциллографом либо нести пациента на стол и вскрывать.
А вот если требуется полоса чуть больше — обратите внимание на недорогой осциллографический пробник DSO168
Осциллограф DSO168 имеет необычный дизайн, смахивающий на популярные МР3 плееры. Это одновременно и плюс (металлический стильный корпус), и минус устройства. Не самый удачный выбор разъема — MiniUSB для зарядки аккумулятора. А также отмечу подключение через джек 3.5 мм — самый главный минус данной модели.
Технические характеристики:
• Максимальная частота выборки в режиме реального времени: 50 Мвыб/с
• Аналоговая полоса пропускания: 0 — 20 МГц
• Диапазон чувствительности: 50 – 200 мВ/дел
• Максимальное входное напряжение: 40 В макс. (1 зонд)
• Полное входное сопротивление: 1Mом/20пФ
• Точность: 12 бит
• Длина записи: 1024 точек
• Режимы связи: постоянный ток / переменный ток
• Временной диапазон развёртки: 100с/дел– 100нс/дел
• Режимы ожидания: автоматический, нормальный и одиночный
• Положение запуска: в центре буфера
• Напряжение источника питания: 3.7В аккумулятор
DSO168 — интересный прибор за свою стоимость.
Гораздо лучше огромного количества подобных DSО138, которые строятся на базе микроконтроллеров со встроенным АЦП (200kHz).
В данной модели DSO168 установлен отдельный АЦП AD9283, который обеспечивает уверенный анализ сигналов до 1МГц.
До 8 МГц можно использовать данный прибор, но как «отображалку» сигналов, без каких либо серьезных измерений.
А вот до 1МГц — без проблем.
В комплекте идет стандартный щуп Р6100 BNC, а также адаптер с джека 3.5мм на BNC.
На борту отдельный АЦП от AD с частотой семплирования до 100 MSPS, аналоговая полоса до 20МГц, один канал.
Осциллограф DSO168 имеет полосу 20МГЦ (при частоте семплирования 60MSA/s), не самый удачный, но более-менее аккуратный корпус аля iPod, встроенный аккумулятор 800 мАч (может питаться от USB). Сходство с плеером добавляют щупы через джек 3,5 мм (есть адаптер BNC-3.5mm). Памяти для сохранения осциллограмм — нет.
Далее предлагаю посмотреть еще одну недорогую модель осциллографа DSO338 с полосой 30МГц.
КОМПАКТНЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ DSO 338 FNISKI 30MHZ
Это карманный аккумуляторный осциллограф на один канал с частотой семплирования аж 200Msps. Характеристики неплохие, многим такой модели хватает за глаза. В наличии один канал, дисплей имеет хорошие углы обзора, время работы до 8 часов с одного заряда непрерывно. Цена на распродаже с купоном $61.
Технические характеристики:
1:Analog band width: 30MHz
2:Maximum real time sampling rate: 200MS/s
3:Vertical sensitivity: 50 mV/div ~ 200 V/div
4:Horizontal time base range: 100mS/div ~ 125nS/div
5:Maximum input voltage: 40 V (1X probe), 800 V (10X probe)
6:Storage depth: 128KB
7:Input resistance: 1M
8:ADC precision: 8bits
9:Coupling mode: AC/DC
10:Trigger mode: Single, Normal, Automatic
11:Trigger edge: Ascending/descending edge
12:External trigger voltage 0 – 40 V
13:Display: 2.4 inch — IPS — 320*240
14:Power supply: 3000 mAh lithium battery
15:Size: 90 x 70 x 28 mm
16:Weight: 200g
Для измерений используется стандартный щуп P6100 BNC.
Осциллограф достаточно хорошо себя показывает на частотах более 20 МГц.
Но, учитывая его стоимость, можно посмотреть и другие варианты.
МОЩНЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ FNIRSI-5012H 100МГЦ
Новая модель и один из лучших за свои деньги. Это одноканальный 100-МГцовый осциллограф с памятью. Частота семплирования достигает 500 Msps. Цена на распродаже c учетом купона продавца $76.
Осциллограф является одним из самых «мощных» и «навороченных» в своем ценовом диапазоне. Имеется 1 канал BNC, но осциллограф может отображать синусоидальный сигнал до 100МГц. Другие периодические и апериодические сигналы нормально смотрятся до 70-80 МГц.
В комплекте с осциллографом есть неплохой щуп Р6100 с делителем 10х и полосой до 100МГц, а также кейс для хранения и переноски.
Осциллограф справляется с сигналами не хуже, чем старший собрат Rigol.
Отмечу отсутствие связи с компьютером (отчасти это не минус, так как нет необходимости осуществлять гальваническую развязку), а также наличие всего одного канала для измерения.
DSO Fniski 100MHz — это хороший выбор, особенно если нет подходящего прибора и остро стоит вопрос стоимости. Если есть возможность добавить — лучше добавить и взять что-то на два канала и с возможностью сохранения результатов.
ПЕРЕНОСНОЙ ОСЦИЛЛОГРАФ HANTEK 2C42 40МГЦ
Хит 2019 года — портативный осциллограф с частотой 40 МГц (есть модель 2C72 до 70МГЦ) на два канала и с генератором частоты. Встроенный мультиметр. Поставляется с сумкой для переноски. Цена от $99 на распродаже.
В комплекте есть все необходимое + кейс для переноски. Частота оцифровки до 250MSa/s — это самый лучший результат для портативных осциллографов. Существуют версии 2С42/2С72 без встроенного генератора, но они не так интересны с точки зрения цены и функционала.
Осциллограф чуть дороже предыдущих, но модель 2Dx2 оснащена генератором частоты. На фото ниже показана генерация синусоидального сигнала частотой 1 МГц.
В остальном, Hantek не хуже своих старших собратьев. Отмечу наличие встроенного мультиметра, что делает данную модель устройством 3-в-1.
В статье отмечу еще один популярный вариант карманного осциллографа — DSO203 Handheld ARM Nano Mini Digital Oscilloscope.
Это отличный комбайн со встроенным функциональным генератором сигналов, 4 каналами (2 аналоговых + 2 цифровых), и частотой семплирования 72MHz. Единственно, он самый дорогой из представленных.
На сегодняшний день существует отработанная прошивка Wildcat, которая значительно повышает функционал данного DSO203.
Осциллограф практически неубиваемый, имеет металлический корпус, два аналоговых входа, два цифровых входа, встроенный генератор частот. Коннекторы MMCX.
На фото ниже представлен пример работы генератора частоты. В минусы запишу стоимость, мягко говоря нишевый осциллограф. Можно чуть чуть докинуть и взять Rigol или что-то подобное.
Осциллографы, которые у меня есть закончились, но я отмечу еще пару моделей, которые имеют право на жизнь.
Это удобный и качественный осциллограф с генератором сигналов Jinhan JDS2023.
Аналоговая полоса 20MHz. Сделан в удобном формфакторе, в комплекте есть все необходмое для работы.
Осциллограф подключается к компьютеру, имеет встроенный генератор частот, можно сохранять снимки экрана.
НОВЫЙ ПОРТАТИВНЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ JDS6031 1CH 30M 200MSPS
МУЛЬТИМЕТР JSD6031 С АЛИ
Характеристики:
Разрешение экрана: 320 * 240
Длина хоста * ширина * высота: 19,5см * 9,5см 3,7см
Внешняя длина упаковки * ширина * высота: 28,5 см * 23 см * 8 см
Вес хозяина: 350 г
Общий вес брутто: 700 г
Канал: 1CH
Пропускная способность: 30МГц
Скорость выборки: 200 MSPS
Режим питания: 18650 съемный аккумулятор
Калибровка сигнала: 1 кГц меандр
А также недорогой осциллограф DSO 112A TFT Mini Digital Oscilloscope.
Хороший вариант на твердую «четверку». Имеет сенсоный дисплей и возможность подключения по USB. На борту быстрый АЦП c оцифровкой до 5М семплов в секунду, аналоговая полоса до 2МГц.
Как и с DSO150, применена STM32, полоса 200кГц. При желании можно найти еще дешевле не распаянный вариант. Подойдет для обучения пайки «со смыслом».
Подобные портативные девайсы — то, что я обычно использую. Очень удобно, особенно при настройке различных приборов, проверке, пуско-наладке. Могу рекомендовать брать вариант DSO150, а еще лучше, похожий DSO138 (200kHz) в варианте DIY для обучения пайки и азам радиоэлектроники. Из функциональный моделей отмечу DSO Fniski 100MHz, как осциллограф с самым лучшим соотношением цена и рабочая полоса, а также Hantek 2С72 как самый фунциональный.
Рекомендую обратить внимание на полезные аксессуары для осциллографа:
Щуп Р6100 100МГц с компенсацией емкости и делителем 10х ($5)
Щуп Р2100 100МГц с компенсацией емкости и делителем 10х копия Tectronix ($7)
Щуп Р4100 100МГц 2кВ с компенсацией емкости и делителем 100х ($10)
Пассивный аттенюатор сигнала Hantek HT201 для осциллографа 20:1 BNC для измерений напряжения до 800Вольт ($4)
Все перечисленные модели интересны, в период летней распродажи с 18 по 23 июня будут приличные скидки до 15-20%. Старайтесь комбинировать с купонами, приведенными выше. Про оформлении смотрите купоны магазина, которые доступны на странице акций или на странице товара.
Лучшие модели осциллографов для радиолюбителя с Aliexpress на летней распродажеСмотрите горячие темы:
Выбираем лучшие карманные осциллографы (DSO) с Али
Электроника, модули и промавтоматика с Али и не только. Недорого и очень выгодно
Топ-10 новых автогаджетов с Aliexpress
Подборка топ-10 аудиомагазинов с Aliexpress: компоненты для самодельных усилителей и акустических систем
Подборка топ-10 аудиоусилителей с Aliexpress
Умный дом с нуля: устройства Xiaomi MiHome
Умный дом с нуля: выбираем устройства Xiaomi MiHome
Подборка лучших павербанков (внешних аккумуляторов) c поддержкой QC3.0 и PD
Профильные магазины с Алиэкспресс: аудиомодули, радиотовары, специальные гаджеты и инструменты
Подборка паяльного оборудования для радиолюбителя с Али (и не только)
Выбираем лучшее оборудование для радиолюбителя с Али (и не только)
Топ мультиметров и измерителей с Али
Недорогие и полезные DIY модули и инструменты для радиолюбителя
Подборка лучших павербанков (внешних аккумуляторов) c поддержкой QC3.0 и PD
Подборка серьезных осциллографов с Али (20МГц-100МГц)
Подборка готовых модулей усилителей звука с Али (плюс пара динамиков) для DIY акустических систем
Аудиомодули и платы усилителей с Али и не только
Лучшие компоненты для создания точечной сварки своими руками с Алиэкспресс (для сварки аккумуляторов)
Подборка интересных товаров, гаджетов, инструментов и игрушек с Алиэкспресс с хорошей скидкой
Инструменты, тестер, павербанк — годнота с Алишки
Лучшие аккумуляторные батарейки с Али: АА (пальчиковые), ААА (мизинчиковые), «Крона»
Подборка лучших внешних аккумуляторов c QC3.0 и PD для питания паяльников и мощных устройств
Подборка очень выгодных товаров технической направленности с Алиэкспресс
Лучшие наборы LEGO с Алиэкспресс (10 сборных моделей автомобилей)
Аксессуары для LEGO — лучшие и самые необычные дополнения с Али
РадиоКот :: Цифровой осциллограф Neil Scope.
РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >Цифровой осциллограф Neil Scope.
Цифровой осциллограф выполнен в качестве приставки к компьютеру и имеет такие характеристики: максимальная частота дискредитации 50Мгц, два канала, максимальное входное напряжение 2 Vp-p, полоса входной аналоговой части около 25Мгц, входное сопротивление 50Ом. Горизонтальная развертка достаточно гибкая и позволяет выбирать от 500нс/дел. до 256мкс/дел. с шагом в 0.5мкс. Связь с компьютером осуществляется посредством USB (Full Speed) и обеспечивает около 50-60 кадров/сек. От входных делителей я решил отказаться в пользу выносных щупов и общего удешевления конструкции. Осциллограф полностью питается от USB.
Итак, беглым взглядом по схеме. Входная аналоговая часть довольно проста и фактически представляет собой драйвер АЦП. Источник опорного напряжения встроен в АЦП, поэтому ни каких дополнительных компонентов не потребовалось.
Операционный усилитель можно заменить, например на OPA2681, OPA642, OPA2652 и другие. Цифровая часть тоже достаточно простая и состоит собственно из АЦП ADS831A, буферов FIFO CY7C421-15AXC от компании Cypress, микроконтроллера Silabs C5081F321, тактирующих АЦП и буферную память осцилляторов DS1077 производства Maxim. Выбор микроконтроллера был обусловлен наличием у него USB и морем документации как по 51-му ядру, так и конкретно по данному МК. Также хочу заметить, что у данного микроконтроллера достаточно точный внутренний генератор, что позволяет ему работать с шиной USB без кварца, а также есть возможность калибровать внутренний генератор от той же шины USB. Прошить данный МК можно простым программатором, схема которого дана в конце статьи. Стабилизатор питания MAX6349 можно исключить, если на время программирования МК подать внешнее напряжение 3.3V. Ни какой наладки, ни аналоговая, ни цифровая части осциллографа не требуют, как говорится, правильно собранное устройство начинает работать сразу:.
Теперь пробежим по софту, софт на компьютере написан в среде Visual C#, единственным недостатком которого есть необходимость загрузить пакет .NET Framework 3.5.
Программа выполняет основные функции измерения, такие как: Измерение частоты сигнала посредством курсоров, измерение амплитуды сигнала, выбор режимов синхронизации и развертки. Синхронизация выполнена полностью программной, что конечно несколько ухудшило пользовательские свойства осциллографа, но и удешевило конструкцию. Также имеется временная лупа и масштабирование по координате Y. Из пользовательских удобств — изменение цветов по своему вкусу, экспорт в графику, и печать.
Драйвера USB были взяты у производителя микроконтроллера и здесь есть важное замечание, возможно для корректной работы драйверов потребуется отключение в BIOS-е компьютера USB Legacy Support, это поддержка USB клавиатуры и мышки при загрузке компьютера. Очень странная проблема, но на вопросы в сторону службы поддержки Silabs мне так и не ответили.
Печатная плата изготовлена на одностороннем текстолите по «ЛУТ» технологии, и никаких особенностей не имеет. В приложениях дан уже зеркальный и подготовленный к печати pdf.
Для нормальной работы программы подойдёт компьютер практически с любым процессором и дисплеем размером 800 на 600 пикселей. Система WinXP, на других системах программа не тестировалась.
Файлы:
Печатная плата в формате pdf и gif.
Прошивка МК.
Софт и драйвера для ПК.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
Leave a Reply