В детстве я всегда мечтал об осциллографе. Профессиональные осциллографы в то время были мне не по карману, и я даже собрал LED-Scope от Elektor. Сегодня в моем распоряжении есть осциллографы Tektronix TDS2014B и Hameg HM1507, тем не менее идея сделать самодельный осциллограф не пропала. Поэтому я начал изучать возможности микроконтроллеров AVR для дальнейшего проектирования прибора.
Дешевый осциллограф можно найти на рынке стоимостью около 200 Евро. Бюджет проектируемого осциллографа я расчитал в районе 50 - 60 Евро. В результате он должен иметь производительность 40-50 Мвыб/с, это цифровой запоминающий осциллограф 40-50MS/s AVR-DSO. Другим важным моментом было то, чтобы использовать только стандартные, легко доступные компоненты. Для удобства начинающих радиолюбителей отказаться от SMD комплектующих, только вот АЦП TLC5540 существует в SO и TSSOP корпусах.
Почему от 40 до 50 Мвыб/c ?
Аналого-цифровой преобразователь TLC5540 осуществляет преобразование с производительностью до 40 Мвыб/c, но он без проблем работает с производительностью 50 Мвыб/с. Кто не хочет разгонять преобразователь, просто использует кварцевый генератор на 40 МГц, вместо 50 МГц.
Почему не используется внутренний АЦП микроконтроллера AVR?
Внутренний АЦП AVR работает слишком медленно. Можно измерять сигналы лишь частотой несколько сотен кГц. По теореме Котельникова-Шеннона, если аналоговый сигнал не содержит в своем спектре частот выше Fmax, то его можно идеально точно восстановить по дискретным отсчетам, взятым равномерно с частотой строго большей 2*Fmax, поэтому частота дискретизации требуется 5*Fmax. Так как AVR-DSO будет общаться с внешним АЦП можно будет измерять сигналы до 10 МГц. Конечно, также можно проверить и на частоте 14 МГц, но этот сигнал не может быть четко обозначен. Этот частотный диапазон, который будет отображаться осциллографом, как правило, подходит для любителей.
AVR DSO не является профессиональным прибором, но для простых измерений и тестов будет очень полезным.
Технические данные AVR-DSO:
- 1 канал с частотой дискретизации 40-50 Мвыб/c;
- Аналоговая полоса пропускания 12 МГц;
- 15 шагов временной(горизонтальной) развертки от 5 мс/дел до 100 нс/дел;
- Отображение сигнала по фронту импульса или по его спаду;
- Память 32 Кбайта
- Разрешение АЦП 8 бит;
- Интерфейс RS232 или адаптер USB.
Схема устройства
Для работы с прибором необходимо установить одну из программ на Windows машину, одна написана на Visual Basic, другая на Java, все исходники прилагаются.
Автор: Ulrich Radig
Скачать исходные коды программ, макет печатной платы, прошивки для микроконтроллера и ПЛИС можно здесь
