Осциллограф на микроконтроллере – Осциллограф

Кнопка S2 — это часть железа нужного для бутлоадера. Если при подключении осциллографа к USB держать её нажатой, то PIC заработает в режиме бутлоадера и можно будет обновить прошивку осциллографа при помощи соответствующей утилиты. В качестве АЦП (IC3) была использована «телевизионная» микросхема — TDA8708A. Она вполне доступна во всяких «Чип и Дип»ах и прочих местах добычи деталей. На самом деле это не только АЦП для видеосигнала, но и коммутатор входов, выравниватель и ограничитель уровней белого — чёрного и т.д. Но все эти прелести в данной конструкции не используются. АЦП весьма шустр — частота дискретизации — 30 МГц. В схеме он работает на тактовой частоте 12 МГц — быстрее не нужно, потому что PIC18F2550 просто не сможет быстрее считывать данные. А чем выше частота — тем больше потребление АЦП. Вместо TDA8708A можно использовать любой другой быстродействующий АЦП с параллельным выводом данных, например TDA8703 или что-нибудь от Analog Devices.

Тактовую частоту для АЦП удалось хитрым образом извлечь из PIC’а — там запущен ШИМ с частотой 12 МГц и скважностью 0.25. Тактовый импульс положительной полярности проходит в цикле Q1 PIC’а так что при любом обращении к порту B, которое происходит в цикле Q2 данные АЦП будут уже готовы. Ядро PIC’а работает на частоте 48 МГц, получаемой через PLL от кварца 4 МГц. Команда копирования из регистра в регистр выполняется за 2 такта или 8 циклов. Таким образом, данные АЦП возможно сохранять в память с максимальной частотой 6 МГц при помощи непрерывной последовательности команд MOVFF PORTB, POSTINC0. Для буфера данных используется один банк RAM PIC18F2550 размером 256 байт.

Меньшие частоты дискретизации реализуются добавлением задержки между командами MOVFF. В прошивке реализована простейшая синхронизация по отрицательному или положительному фронту входного сигнала. Цикл сбора данных в буфер запускается командой от PC по USB, после чего можно эти данные по USB прочитать. В результате PC получает 256 8-битных отсчётов которые может, например, отобразить в виде изображения. Входная цепь проста до безобразия. Делитель входного напряжения без всяких изысков сделан на поворотном переключателе. К сожалению не удалось придумать как передавать в PIC положение переключателя, поэтому в графической морде осциллографа есть только значения напряжения в относительных единицах — делениях шкалы. Усилитель входного сигнала (IC2B) работает с усилением в 10 раз, смещение нуля, необходимое для АЦП (он воспринимает сигнал в диапазоне от Vcc — 2.41В до Vcc — 1.41В) обеспечивается напряжением с программируемого генератора опорного напряжения PIC (CVREF IC1, R7,R9) и делителем от отрицательного напряжения питания (R6,R10, R8). Т.к. в корпусе ОУ был «лишний» усилитель (IC2A), я использовал его как повторитель напряжения смещения.

Не забудьте про емкостные цепочки для частотной компенсации входной ёмкости вашего ОУ и ограничивающих диодов, которые отсутствуют на схеме — нужно подобрать ёмкости параллельно резисторам делителя и резистору R1, иначе частотные характеристики входной цепи загубят всю полосу пропускания. С постоянным током всё просто — входное сопротивление ОУ и закрытых диодов на порядки выше сопротивления делителя, так что делитель можно просто посчитать не учитывая входное сопротивление ОУ. Для переменного тока иначе — входная ёмкость ОУ и диодов составляют значительную величину по сравнению с ёмкостью делителя. Из сопротивления делителя и входной ёмкости ОУ и диодов получается пассивный ФНЧ, который искажает входной сигнал.

Чтобы нейтрализовать этот эффект нужно сделать так, чтобы входная ёмкость ОУ и диодов стала значительно меньше ёмкости делителя. Это можно сделать соорудив емкостной делитель параллельно резистивному. Посчитать такой делитель сложно, т.к. неизвестна как входная ёмкость схемы, так и ёмкость монтажа. Проще его подобрать.

Способ подбора такой:
1. Поставить конденсатор ёмкостью примерно 1000 пФ параллельно R18.
2. Выбрать самый чувствительный предел, подать на вход прямоугольные импульсы с частотой 1 кГц и размахом в несколько делений шкалы и подобрать конденсатор параллельно R1 так, чтобы прямоугольники на экране выглядели прямоугольниками, без пиков или завалов на фронтах.
3. Повторить операцию для каждого следующего предела, подбирая конденсаторы параллельно каждому резистору делителя соответственно пределу.
4. Повторить процесс с начала, и убедиться, что на всех пределах всё в порядке ( может проявиться ёмкость монтажа конденсаторов ), и, если что-то не так, слегка подкорректировать ёмкости.

Сам ОУ — это Analog Devices AD823. Самая дорогая часть осциллографа. 🙂 Но зато полоса 16 МГц — что весьма неплохо.А кроме того, это первое из шустрого, что попалось в розничной продаже за вменяемые деньги.

Конечно же этот сдвоенный ОУ без всяких переделок можно поменять на что-то типа LM2904, но тогда придётся ограничится сигналами звукового диапазона. Больше 20-30 кГц оно не потянет.

Ну и форму прямоугольных, например, сигналов будет слегка искажать. А вот если удастся найти что-то типа OPA2350 (38МГц) — то будет наоборот замечательно.

Источник отрицательного напряжения питания для ОУ сделан на хорошо известной charge-pump ICL7660. Минимум обвязки и никаких индуктивностей. Ток по выходу -5 В конечно у неё невелик, но нам много и не надо. Цепи питания аналоговой части изолированы от помех цифры индуктивностями и ёмкостями (L2, L3, C5, C6). Индуктивности попались номиналом 180 uГн, вот их и поставил. Никаких помех по питанию даже на самом чувствительном пределе. Прошивка PIC заливается по USB с помощью бутлоадера который сидит с 0-го адреса в памяти программ и запускается если при включении удерживать нажатой кнопку S2. Так что прежде чем прошивать PIC — залейте туда сначала бутлоадер — будет проще менять прошивки.
Исходники драйвера осциллографа для ядер 2.6.X находятся в архиве с прошивкой. Там же есть консольная утилитка для проверки работоспособности осциллографа. Её исходники стоит посмотреть, чтобы разобраться как общаться с осциллографом, если хочется написать для него свой софт.
Программа для компьютера проста и аскетична, ее вид показан на рисунках 2 и 3. Подключить осциллограф к USB и запустить qoscilloscope. Требуется QT4.

Рис2. Программа qoscilloscope

Рис3. Программа qoscilloscope

На рисунке 4 показан смонтированный осциллограф.

Рис.4 Смонтированный USB осциллограф

meandr.org

Самодельный осциллограф на микроконтроллере – Мастер Фломастер

Прибор для исследования (наблюдения, записи, измерения) амплитудных и временных характеристик электрического сигнала.

Осциллографический пробник на ATmega8

Простой осциллографический пробник на микроконтроллере AtMega8 и дисплее от Nokia 1100

LCD осциллограф на Arduino

Двухканальный USB осциллограф

Все чаще и чаще используются приборы подключаемые к компьютеру по USB. Часто они бывают дешевле и функциональнее обычных приборов. В этой статье описано создание USB осциллографа с максимальной частотой 10 кГц при входном напряжении ± 16В. Он гораздо лучше других подключаемых к компьютеру осциллографов. Имеет гораздо больше возможностей, чем ПК-осциллографы

Двухканальный USB осциллограф на STM32 — Miniscope v2c

Проект недорого низкоскоростного двухканального USB осциллографа на STM32F103C8T6 — Miniscope v2c.

Цифровой LCD-осциллограф

В данной статье приведен простейший осциллограф с выводом данных на текстовый LCD экранчик. Схема построена с использованием PIC-микроконтроллера PIC18F452, но может быть адаптирована и для других PIC.

Простой USB-осциллограф

Проект USB-осциллографа, который вы сможете собрать своими руками. Возможности USB-осциллографа минимальны, но для многих радиолюбительских задач вполне сойдет. Также, схема данного USB-осциллографа может использоваться как основа для построения более серьезных схем. В основе схемы стоит микроконтроллер Atmel Tiny45.

Автор: Колтыков А.В.

Самодельный осциллограф на AVR

Представлен проект изготовления самодельного низкоскоростного осциллографа на базе микроконтроллера AVR. Частота измерения до 7.7кГц, экранчик 128×64.

Автор: Колтыков А.В.

Цифровой RS232 осциллограф для ПК

Проект цифровой осциллографа для компьютера с передачей данных по RS232.

Android Bluetooth осциллограф

Как АЦП для двух входов в схеме используется PIC33FJ16GS504 Microchip. Обработанные данные передаются в телефон через Bluetooth модуль LMX9838

Осциллограф своими руками

Осциллограф на PIC18F2550 измеряет среднее, максимальное, минимальное, пиковое напряжения и пересечение нулевого уровня. Он имеет встроенную функцию триггера, который может быть использован для остановки сигнала для его детального изучения. Осциллограф измеряет напряжение в пределах 0-5В, 0-2.5В и 0-1,25. Основным недостатком является низкая частота дискретизации (

60 кГц), а также то, что входы ограничены ограничениями АЦП микроконтроллера.

1999-2019 Сайт-ПАЯЛЬНИК ‘cxem.net’

При использовании материалов сайта, обязательна
ссылка на сайт ПАЯЛЬНИК и первоисточник

Данному самодельному осциллографу далеко до современных моделей, но все-таки он может многое. Вдобавок, он выполнен из доступных и недорогих деталей, имеет неплохие характеристики, удобное управление и минимальные размеры. Скажу сразу, что он рассчитан на звуковую частоту.

Осциллограф micro выполнен на микроконтроллере PIC18F452, а в качестве графического индикатора используется дисплей от мобильного телефона NOKIA 3310. Для того чтобы придать полной портативности осциллографу, он питается от стандартного аккумулятора на 3,7 вольта, через преобразователь на 5 вольт, который выполнен на микросхеме MC34063. Заряжается Осциллограф micro от 5 вольт через гнездо miniUSB. Также он может работать от внешнего питания в 5 вольт (USB).

Основная идея (и схема) была взята с филиппинского форума electronicslab. Прошивку на микроконтроллер PIC18F452 и проект в Proteus любезно предоставил пользователь ZuBor с русского форума vrtp. Данный архив можно скачать ЗДЕСЬ. Консультируясь, дополняя и применяя различные приемы, я получил конечный результат. Кстати, в процессе обсуждения был подмечен интересный факт, что дисплеи от NOKIA 3310 подходят не все, даже те, где есть NOKIA и полумесяц. Для данного осциллографа нужен исключительно оригинальный дисплей.

Печатная плата осциллографа разводилась специально под имеющийся в наличии корпус от температурного монитора TempTale4, который имеет внешние габариты 50х90 мм. Аккумулятор взят от MP3 плеера, занимающий практически всю площадь под крышкой, но имеющий толщину всего 2 мм.

Ниже привожу принципиальную схему Осциллографа micro , в которую уже внесены все дополнения, поправки и изменения. Если рассматривать схему по блочно, то она состоит из основного процессора-микроконтроллера, графического индикатора, операционного усилителя, преобразователя напряжения с 3,7 до 5 вольт, и зарядного устройства аккумулятора на LM317. Разведена схема на одностороннем текстолите. Файл в формате *.lay можно скачать ЗДЕСЬ.

Привожу фотографии печатной платы с обеих сторон, чтобы можно было представить, как размещаются на ней детали. Кстати, вместо кнопок были использованы специфические датчики от трехдюймовых дисководов, которые отвечают за наличие дискеты в дисководе и отслеживают положение переключателя, запрещающего запись на нее.

Дисплей от NOKIA 3310 соединяется с печатной платой при помощи тонких многожильных мягких медных проводов. Их можно взять в шнурах, идущих от клавиатуры или мышки.

Щуп осциллографа сделан из стержня от шариковой ручки, в который впаяна игла от швейной машинки. Щуп при транспортировке осциллографа плотно закрывается пластиковым колпачком от медицинской иглы.

При проверке Осциллографа micro использовался набор программ WaveTool, который можно скачать ЗДЕСЬ.

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:

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.

Обсудить статью ВХОДНЫЕ УЗЛЫ САМОДЕЛЬНЫХ ОСЦИЛЛОГРАФОВ

master-kleit.ru

Осциллограф

Прибор для исследования (наблюдения, записи, измерения) амплитудных и временных характеристик электрического сигнала.

Двухканальный USB осциллограф

Все чаще и чаще используются приборы подключаемые к компьютеру по USB. Часто они бывают дешевле и функциональнее обычных приборов. В этой статье описано создание USB осциллографа с максимальной частотой 10 кГц при входном напряжении ± 16В. Он гораздо лучше других подключаемых к компьютеру осциллографов. Имеет гораздо больше возможностей, чем ПК-осциллографы

Автор: none

13 0 _[0]

---

Похожие статьи: 2010 г.

Цифровой LCD-осциллограф

В данной статье приведен простейший осциллограф с выводом данных на текстовый LCD экранчик. Схема построена с использованием PIC-микроконтроллера PIC18F452, но может быть адаптирована и для других PIC.

Автор: none

1 0 _[0]

---

Похожие статьи: 2010 г.

Простой USB-осциллограф

Проект USB-осциллографа, который вы сможете собрать своими руками. Возможности USB-осциллографа минимальны, но для многих радиолюбительских задач вполне сойдет. Также, схема данного USB-осциллографа может использоваться как основа для построения более серьезных схем. В основе схемы стоит микроконтроллер Atmel Tiny45.

Автор: Колтыков А.В.

78 0 _[0]

---

Похожие статьи: 2011 г.

Самодельный осциллограф на AVR

Представлен проект изготовления самодельного низкоскоростного осциллографа на базе микроконтроллера AVR. Частота измерения до 7.7кГц, экранчик 128×64.

Автор: Колтыков А.В.

12 4.5 _[1]

---

Похожие статьи: 2012 г.

Android Bluetooth осциллограф

Как АЦП для двух входов в схеме используется PIC33FJ16GS504 Microchip. Обработанные данные передаются в телефон через Bluetooth модуль LMX9838

Автор: none

6 0 _[0] 2012 г.

Осциллограф своими руками

Осциллограф на PIC18F2550 измеряет среднее, максимальное, минимальное, пиковое напряжения и пересечение нулевого уровня. Он имеет встроенную функцию триггера, который может быть использован для остановки сигнала для его детального изучения. Осциллограф измеряет напряжение в пределах 0-5В, 0-2.5В и 0-1,25. Основным недостатком является низкая частота дискретизации (~ 60 кГц), а также то, что входы ограничены ограничениями АЦП микроконтроллера.

Автор: none

1 0 _[0]

---

Похожие статьи:

cxem.net

Простой USB осциллограф на PIC микроконтроллере – УСТРОЙСТВА НА МК – radio-bes

Принципиальная схема осциллографа показана на рисунке 1.

Рис.1 Принципиальная схема осциллографа

Кнопка S2 – это часть железа нужного для бутлоадера. Если при подключении осциллографа к USB держать её нажатой, то PIC заработает в режиме бутлоадера и можно будет обновить прошивку осциллографа при помощи соответствующей утилиты. В качестве АЦП (IC3) была использована “телевизионная” микросхема – TDA8708A. Она вполне доступна во всяких “Чип и Дип”ах и прочих местах добычи деталей. На самом деле это не только АЦП для видеосигнала, но и коммутатор входов, выравниватель и ограничитель уровней белого – чёрного и т.д. Но все эти прелести в данной конструкции не используются. АЦП весьма шустр – частота дискретизации – 30 МГц. В схеме он работает на тактовой частоте 12 МГц – быстрее не нужно, потому что PIC18F2550 просто не сможет быстрее считывать данные. А чем выше частота – тем больше потребление АЦП. Вместо TDA8708A можно использовать любой другой быстродействующий АЦП с параллельным выводом данных, например TDA8703 или что-нибудь от Analog Devices.

Тактовую частоту для АЦП удалось хитрым образом извлечь из PIC’а – там запущен ШИМ с частотой 12 МГц и скважностью 0.25. Тактовый импульс положительной полярности проходит в цикле Q1 PIC’а так что при любом обращении к порту B, которое происходит в цикле Q2 данные АЦП будут уже готовы. Ядро PIC’а работает на частоте 48 МГц, получаемой через PLL от кварца 4 МГц. Команда копирования из регистра в регистр выполняется за 2 такта или 8 циклов. Таким образом, данные АЦП возможно сохранять в память с максимальной частотой 6 МГц при помощи непрерывной последовательности команд MOVFF PORTB, POSTINC0. Для буфера данных используется один банк RAM PIC18F2550 размером 256 байт.

Меньшие частоты дискретизации реализуются добавлением задержки между командами MOVFF. В прошивке реализована простейшая синхронизация по отрицательному или положительному фронту входного сигнала. Цикл сбора данных в буфер запускается командой от PC по USB, после чего можно эти данные по USB прочитать. В результате PC получает 256 8-битных отсчётов которые может, например, отобразить в виде изображения. Входная цепь проста до безобразия. Делитель входного напряжения без всяких изысков сделан на поворотном переключателе. К сожалению не удалось придумать как передавать в PIC положение переключателя, поэтому в графической морде осциллографа есть только значения напряжения в относительных единицах – делениях шкалы. Усилитель входного сигнала (IC2B) работает с усилением в 10 раз, смещение нуля, необходимое для АЦП (он воспринимает сигнал в диапазоне от Vcc – 2.41В до Vcc – 1.41В) обеспечивается напряжением с программируемого генератора опорного напряжения PIC (CVREF IC1, R7,R9) и делителем от отрицательного напряжения питания (R6,R10, R8). Т.к. в корпусе ОУ был “лишний” усилитель (IC2A), я использовал его как повторитель напряжения смещения.

Не забудьте про емкостные цепочки для частотной компенсации входной ёмкости вашего ОУ и ограничивающих диодов, которые отсутствуют на схеме – нужно подобрать ёмкости параллельно резисторам делителя и резистору R1, иначе частотные характеристики входной цепи загубят всю полосу пропускания. С постоянным током всё просто – входное сопротивление ОУ и закрытых диодов на порядки выше сопротивления делителя, так что делитель можно просто посчитать не учитывая входное сопротивление ОУ. Для переменного тока иначе – входная ёмкость ОУ и диодов составляют значительную величину по сравнению с ёмкостью делителя. Из сопротивления делителя и входной ёмкости ОУ и диодов получается пассивный ФНЧ, который искажает входной сигнал.

Чтобы нейтрализовать этот эффект нужно сделать так, чтобы входная ёмкость ОУ и диодов стала значительно меньше ёмкости делителя. Это можно сделать соорудив емкостной делитель параллельно резистивному. Посчитать такой делитель сложно, т.к. неизвестна как входная ёмкость схемы, так и ёмкость монтажа. Проще его подобрать.

Способ подбора такой:
1. Поставить конденсатор ёмкостью примерно 1000 пФ параллельно R18.
2. Выбрать самый чувствительный предел, подать на вход прямоугольные импульсы с частотой 1 кГц и размахом в несколько делений шкалы и подобрать конденсатор параллельно R1 так, чтобы прямоугольники на экране выглядели прямоугольниками, без пиков или завалов на фронтах.
3. Повторить операцию для каждого следующего предела, подбирая конденсаторы параллельно каждому резистору делителя соответственно пределу.
4. Повторить процесс с начала, и убедиться, что на всех пределах всё в порядке ( может проявиться ёмкость монтажа конденсаторов ), и, если что-то не так, слегка подкорректировать ёмкости.

Сам ОУ – это Analog Devices AD823. Самая дорогая часть осциллографа. 🙂 Но зато полоса 16 МГц – что весьма неплохо.А кроме того, это первое из шустрого, что попалось в розничной продаже за вменяемые деньги.

Конечно же этот сдвоенный ОУ без всяких переделок можно поменять на что-то типа LM2904, но тогда придётся ограничится сигналами звукового диапазона. Больше 20-30 кГц оно не потянет.

Ну и форму прямоугольных, например, сигналов будет слегка искажать. А вот если удастся найти что-то типа OPA2350 (38МГц) – то будет наоборот замечательно.

Источник отрицательного напряжения питания для ОУ сделан на хорошо известной charge-pump ICL7660. Минимум обвязки и никаких индуктивностей. Ток по выходу -5 В конечно у неё невелик, но нам много и не надо. Цепи питания аналоговой части изолированы от помех цифры индуктивностями и ёмкостями (L2, L3, C5, C6). Индуктивности попались номиналом 180 uГн, вот их и поставил. Никаких помех по питанию даже на самом чувствительном пределе. Прошивка PIC заливается по USB с помощью бутлоадера который сидит с 0-го адреса в памяти программ и запускается если при включении удерживать нажатой кнопку S2. Так что прежде чем прошивать PIC – залейте туда сначала бутлоадер – будет проще менять прошивки.
Исходники драйвера осциллографа для ядер 2.6.X находятся в архиве с прошивкой. Там же есть консольная утилитка для проверки работоспособности осциллографа. Её исходники стоит посмотреть, чтобы разобраться как общаться с осциллографом, если хочется написать для него свой софт.
Программа для компьютера проста и аскетична, ее вид показан на рисунках 2 и 3. Подключить осциллограф к USB и запустить qoscilloscope. Требуется QT4.

Рис2. Программа qoscilloscope

Рис3. Программа qoscilloscope

На рисунке 4 показан смонтированный осциллограф.

Рис.4 Смонтированный USB осциллограф

Программа и прошивка в архиве. oscill.rar [3.76 Mb]

radio-bes.do.am

Осциллограф Карманный “OSKAR” своими руками.Пошаговая инструкция для самостоятельной сборки.

Осциллограф Карманный “OSKAR” своими руками.Пошаговая инструкция для самостоятельной сборки.

Осциллограф карманный “OSKAR” – это универсальный радиоизмерительный прибор. Предназначенный для испытания и настройки радиоаппаратуры в полевых условиях, авто-электроники, радиолюбителей, наладчиков.

На экране осциллографа можно наблюдать изображения электрических сигналов синусоидальной формы с частотой от 0 Гц до 100 кГц (1МГц для версии V3.1) и импульсных сигналов любой формы и полярности с длительностью от бесконечности до 10 мкс, амплитудой от 20 милливольт до 70 вольт. Также осциллограф позволяет записывать медленно меняющие сигналы, продолжительностью до 80 секунд.
Осциллограф имеет встроенный вольтметр постоянного тока +/- 0-36в и омметр 0- 200 кОм.

Видео работы для затравки. https://youtu.be/MO4weBep4MA

Речь пойдет о достаточно хорошо зарекомендовавшем себя универсальном приборе второй версии. При всей своей простоте конструкции, его возможностей достаточно для применения радиолюбителями, автоэлектриками, наладчиками и в быту. Кроме своей основной функции осциллографического пробника, позволяет измерять напряжения, сопротивления, позванивать полупроводники и проверять светодиоды. Выполнен на доступных деталях и прост в настройке.

Подробнее о технических характеристиках:

– Габариты 130 *68 *19 мм
– Дисплей 50*30 мм 132*64 точек, светодиодная подсветка .
– Диапазон чувствительности 20 mV/div – 10 V/div с шагом 1-2-5 . Погрешность не более 5%.
– Открытый / закрытый вход
– Полоса пропускания 0 – 1 МГц.
– Диапазон разверток: – от 20 микросекунд на деление до 5 секунд на деление с шагом 1-2-5. Погрешность не более 0,1%.
– Частота выборок в реальном времени – до 0,8 МГц. Число точек экрана на одну выборку 1/1
– Комфортное наблюдение сигналов – до 100 килогерц.
– Режимы синхронизации : по фронту или спаду, ждущая, авто. Регулировка уровня.
– Запись в память и воспроизведение осциллограммы. “Замораживание” изображения для изучения. Измерение амплитуды и частоты
– Кнопки управления: вверх, вниз, установка.
– Питание : 3 элемента типа ААА , в среднем на 50 часов непрерывной работы. Напряжение питания 3,6 – 6вольт. Максимальное потребление 25мА
– Входное сопротивление / емкость – 0,5 МОм /30p. Открытый и закрытый входа
– Вольтметр постоянного тока с диапазоном +/- 36V точностью +/-3%
– Омметр с диапазоном 0 – 200 кОм точностью +/-5%

Конструктивно выполнен в прочном пластмассовом корпусе с оригинальным дизайном. Для подключения к проверяемой схеме используются обычные щупы от китайского мультиметра.

Принципиальная схема (кликабельно)

Скачать в формате sPlan 7.0

Ядром является микроконтроллер PIC18F14K50 фирмы “MICROCHIP”, который собственно и выполняет все функции прибора. Аналоговая часть выполнена на сдвоенном операционном усилителе MCP6022 с полосой единичного усиления 10 МГц и аналоговом коммутаторе. Для получения виртуальной земли используется PWM модуль микроконтроллера с фильтром и формирователем на ОУ MCP601. В качестве дисплея использован черно-белый графический индикатор RDX0154-GC (TIC154A) разрешением 132*64 точки с подсветкой RTB01025 (LG-9-02-053-001 или TB1038 или TB1025S). Питание всей схемы выполняется от стабилизированного источника 3,3 вольта (LM2950-3.3). Управление питанием выполнено на транзисторах Т2 и Т3.

Все элементы установлены на двухсторонней печатной плате с одной стороны, а дисплей с подсветкой и кнопками с другой. В итоге получается компактная , жесткая конструкция.

Расположение элементов (кликабельно)

Скачать в формате *.lay

Сборка

Для сборки нам понадобятся

Перечень элементов:

Bat 1 = 1 x Держатель 3*AAA
C14 = 1 x 2400p 0805
C15 = 1 x 320p 0805
C21 = 1 x 10.0 10v
C1,C2,C7,C8,
C12,C13,C18,
C19,C20,C22,
C23,C25,C27 = 13 x 0.1 0805
C16,C17 = 2 x 27p 0805
C26,C28 = 2 x 100.0 10v
C3,C4,C5,C6 = 4 x 75p 0805
C9,C10,C11,C24 = 4 x 1.0 0805

D1,D2 = 2 x LL4148

DA1 = 1 x MCP6022 SO8
DA2 = 1 x MCP601

DD = 1 x PIC18F14K50 SO20

IC1 = 1 x 74hc4066 SO14

J1,J2,J3,J4,J5 = 5 x BANAN монтажное

LCD = 1 x RDX0154-GC

R1 = 1 x 75 0805
R6 = 1 x 12k 0805
R10 = 1 x 2k2 0805
R15 = 1 x 1k2 0805
R19 = 1 x 2k 0805
R21 = 1 x 22K 0805
R28 = 1 x 6k2 0805
R11,R12,R16 = 3 x 680k 0805
R13,R18 = 2 x 3k 0805
R14,R22,R23,
R24,R29,R31,
R32 = 7 x 22k 0805
R2,R5,R9,R17,
R26,R27 = 6 x 10k 0805
R3,R4,R30 = 3 x 220k 0805
R7,R8,R20,R25 = 4 x 1k 0805

S1,S2,S3 = 2 x Микрокнопка тактовая 301, 6х6х6мм

T2 = 1 x BC807
T1,T3 = 2 x BC817

VR1 = 1 x lp2950-3.3

XT1 = 1 x 12 MHz
Корпус = 1 x Z-34A

А также терпение, умение и прямые руки.

Приготовимся (Все картинки кликабельны)

Откусим с одной стороны втулку клеммы

Собираем электронику на печатной плате. После сборки прошьем процессор с помощью PICKIT2, для чего предусмотрены 6 отверсий для подключения программатора.

Приготовим панель подсветки, откусив ножки

Припаяем

Установим ЖКИ и кнопки

Добавим провода и отсек питания

Сборка электроники закончена , займемся корпусом.
Сначала его требуется разметить.Чертеж с размерами

Разметим переднюю панель изнутри с помощью “колумбика” и шилом наколим центра.

Получится примерно так

Сверлим диаметром 1 мм размеченные отверстия и вырезаем окно.

Сверлим диаметром 3,6 мм 8 отверстий.

Сверлим диаметром 3,6 мм 4 отверстия в задней крышке.

Сверлим диаметром 6 мм 5 отверстий, снимаем фаски, зенкуем, финишно обрабатываем проем окна, снимаем фаски.

Устанавливаем две клеммы омметра.

Механическая обработка корпуса окончена, можно убрать стружку и пыль, дальше должно быть все чисто.
Займемся наклейкой. Нам понадобится струйный принтер и прозрачная пленка для струйных принтеров. Печатаем вот такую наклейку

Скачать в формате *.fpl (программу делает та же фирма, что и sPlan)

Сушим, аккуратно вырезаем. Используем тонкие тканевые перчатки, иначе вид у наклейки будет совсем не презентабельный.

Приготовим корпус к наклеиванию. Нам понадобится тонкий двухсторонний скотч с пластиковой основой шириной 50 мм. Приклеим.

Удалим лишнее острым скальпелем.

Снимаем защитную бумагу второй стороны.

Очень аккуратно приклеиваем. Внимание , у Вас только одна попытка, повторить не повредив наклейку не получится.

Острым скальпелем прорезаем отверстия под клеммы и устраняем излишки скотча.

Корпус готов, можно собирать. Сначала установим три заранее обрезанных сбоку втулки клемм. Уберем защитную пленку с ЖКИ и оденем сверху лицевую панель. Вставляем клеммы.

Закручиваем клеммы, припаиваем провода к клеммам омметра, приклеиваем батарейный отсек. Должно получиться примерно так.

Калибровка , настройка.

Калибровка частотных характеристик аналоговой части.

Для данной процедуры нам понадобится генератор прямоугольных импульсов хорошего качества с выходным напряжением от 50 милливольт до 10 вольт частотой 1- 5 килогерц.
Как известно линейность АЧХ определяется переходной характеристикой, для этого и используются прямоугольные импульсы. Существует три варианта переходной характеристики входных цепей. Недокомпенсация, перекомпенсация, и нормальная. Это и показано на картинках.

Целью настройки является получение идеального прямоугольника на экране.

Всего требуется настройка трех цепей компенсации на пределах 50 мв/дел, 200 мв/дел, 2в/дел.
В первом случае подбираются конденсаторы С3-С6, во втором С15 , в третьем С14.
Для настройки выбрать нужный предел измерения и развертки, подать на вход сигнал достаточной амплитуды, и подобрать конденсатор до получения прямоугольного сигнала
Настройку проводить именно в этом порядке , начиная с 50 мв/дел.

Калибровка встроенного вольтметра.

Нам понадобится источник постоянного стабилизированного напряжения напряжением 15 – 20 вольт с точно известным напряжением.
Перейти в режим Vx – режим вольтметра постоянного тока.
Нажать и удерживать кнопку SET в течении примерно 20 секунд, не обращая на надписи на экране.
Нижней кнопкой установить нулевые показания , точность нуля можно проверить подключая источник напряжения в разной полярности – должны быть одинаковые напряжения с точностью не хуже 0,1 вольт.
подключить источник напряжения и верхней кнопкой выставить истинное значение напряжения.
Калибровка идет по кругу во всех случаях, нажимать до получения нужного результата.
Выход из режима калибровки. Нажать и удерживать кнопку SET в течении примерно 20 секунд, пока не выключится.

Калибровка встроенного омметра.

Нам понадобится точный резистор сопротивлением 70-150 кОм.
Калибровка проводится подбором резистора R17.
Перейти в режим Om – режим омметра. Подключить образцовый резистор и путем подбора R17 добиться показаний с точностью не хуже +/- 3%

На этом все калибровки окончены.

Управление осциллографом.

Включение / выключение – длительное нажатие кнопки «Установка».
Движение по меню – кнопка «Установка».
Выбор параметра – кнопки вверх, вниз.
В меню выбирается : (слева направо)
– Тип синхронизации : по фронту, по спаду. отображается характерными символами
– Установка значения частоты развертки. Отображается значение в мкс,мс,с.
– Уровень синхронизации , ориентир – треугольник слева экрана, синхронно перемещающийся вверх-вниз.
– Сдвиг по оси Y
– Режим синхронизации авто “At”, ждущий”Wt”,
– Усиление канала вертикального отклонения, отображается установленное значение.
– вкл/выкл подсветки индикатора.
– индикация состояния прибора
GO – нормальный режим работы
ST – остановка смены изображения и вывод измеренной амплитуды и частоты. Кнопка “SET” выводит строку с настройками
WR – кнопкой “SET” записать текущую осциллограмму в память
RD – кнопкой “SET” прочесть осциллограмму из памяти и вывести на экран
HL – вызов подсказки и краткого описания.
Vx – режим вольтметра постоянного тока. Щупы для измерения подключаются к клеммам “Общий” и “Открытый вход”
Om – режим омметра.
Перейти к первому пункту меню можно вернувшись в нормальный режим работы.
Включение в режиме демонстрации – включить удерживая кнопку “вверх”
При показе демонстрации включение подсветки – кнопка вверх, выход из демонстрации – вниз.
Режимы демонстрации и подсказки, и номера страниц пишутся в нижнем правом углу. В режиме демонстрации прибор автоматически отключится через 2-3 часа для предотвращения полного разряда батареи.
Уровень заряда батареи – в правом верхнем углу. При понижении напряжения ниже минимального прибор выключается

Применение и использование.

Подключение источника сигнала
Гнезда слева на право
– общий
– открытый вход
– закрытый вход
Максимальное напряжение – 100 вольт любой полярности. При превышении могут быть необратимо повреждены цепи прибора.
Если сигнал ограничен сверху или снизу или недостаточной амплитуды – переключите значение входного делителя для полного отображения сигнала.

Выбор режима работы

Режим работы осциллографа определяется видом и частотой развертки, видом синхронизации, ослаблением сигнала и соединением с исследуемой схемой. Если некоторые из этих условий неизвестны, то необходимо путем ряда проб определить, какой режим является наилучшим для исследования данного сигнала. Частота развертки. При выборе развертки следует помнить, что непрерывная развертка обычно используется для наблюдения синусоидальных колебаний или колебаний другой формы, а ждущая развертка сложит для наблюдения импульсных сигналов. Частота развертки выбирается с таким расчетом, чтобы на экране были видны все детали исследуемого сигнала. Изображение сигнала по горизонтали должно занимать возможно большую часть экрана. Увеличение частоты развертки увеличивает протяженность изображения по горизонтали. Установите переключатель TIME/DIV в положение, позволяющее наблюдать требуемое число периодов сигнала. При слишком большом числе периодов для лучшего разрешения, измените положение переключателя на большую скорость развертки. Если на экране присутствует линия, пробуйте перейти к более низкой скорости развертки. Так как если длительность развертки меньше периода сигнала, то только часть его будет показана на экране, и эта часть может выглядеть как прямая линия для прямоугольного или синусоидального сигнала.

Синхронизация развертки. Для хорошей синхронизации правильно выбирайте уровень и полярность синхронизации Цифровой запоминающий осциллограф позволяет регистрировать непериодические сигналы, например одиночный импульс, выброс и т.п. При регистрации однократного сигнала для правильного выбора уровня и фронта запуска, необходимо предварительно знать некоторые параметры этого сигнала. Например, для регистрации логического ТТЛ сигнала нужно установить уровень 2В и выбрать запуск по нарастающему фронту. Если параметры этого сигнала неизвестны, попробуйте получить осциллограмму обычным способом
Также осциллограф позволяет записывать медленно меняющие сигналы, продолжительностью до 80 секунд
В режиме измерений будет показано напряжение сигнала от нижнего пика до верхнего Vpp и частота измеренная по уровню синхронизации. Для измерения частоты на экране должно быть два полных периода сигнала по уровню синхронизации. Точность измерения определяется разрешением экрана (+/-5%) Сохраненная в памяти осциллограмма не стирается при отключении батареек. Вместе с ней сохраняются и режимы настроек, которые заменят текущие при чтении сохраненного сигнала. Текущие настройки автоматически сохраняются в энерго-независимой памяти при выключении.

Режим прозвонки
Перейти в режим омметра . При сопротивлении цепи менее 10 Ом индикатор будет моргать подсветкой. Запрещается подавать какое –либо напряжение на клеммы омметра

Требования по электробезопасности.

Портативный осциллограф предназначен для проведения измерений по категории II, степень загрязнения 1, макс. напряжение 600 В, в соответствии с нормами IEC1010-1/UL 94V0
Запрещается проводить измерения в помещениях с повышенной влажностью и загрязненностью; запрещается проводить измерения проводников, напряжение которых может превышать 600 В эфф. по отношению к земле; прибор предназначен для проведения измерений внутри помещений
Максимальное входное напряжение на разъемах прибора 100 В пик. (AC+DC) – аналоговый вход
Не открывайте корпус прибора во время проведения измерений
Во избежание удара электрическим током перед открытием корпуса прибора отсоедините все измерительные щупы от входных гнезд осциллографа при измерении напряжений, превышающих 70 В, используйте изолированные измерительные пробники со встроенными делителями.
Если прибор не планируется использовать в течение долгого времени, отключите батареи питания (под задней крышкой)

Прошивка 

Файлы:
oskar1
pcb
pcb2
Прошивка
разводка
схема
Архив ZIP

Все вопросы в Форум.

www.radiokot.ru