Aufbau eines Hobby-Oszilloskops

Ich habe ein Projekt, über das ich eine Weile nachgedacht habe, und bin zu der Erkenntnis gekommen, dass ich irgendwann während seiner Entwicklung ein Oszilloskop brauchen werde. Okay, kein Problem.

Anstatt ein Oszilloskop zu kaufen, habe ich beschlossen, zumindest mein eigenes zu entwerfen und hoffentlich das Ergebnis zu erzielen. Zur Vereinfachung denke ich darüber nach, mit einem Raspberry Pi alle unterhaltsamen Berechnungen und Visualisierungen durchzuführen (ich habe keine Lust, die FFT auf einem AVR zu implementieren, vielen Dank).

Je mehr ich über Oszilloskope lese, desto verwirrter bin ich, um ehrlich zu sein. Warum ist ein Oszilloskop nicht nur ein ADC? Wenn ich so etwas wie hook up diese (mit entsprechendem Überspannungsschutz und Vorverstärkern) mit einer Schaltung auf ein Ende und ein entsprechend programmierten CPU auf dem anderen Seite nicht , dass ein Oszilloskop sein?

[In der Vergangenheit habe ich nur mit einfachen digitalen Schaltkreisen gearbeitet - ich bin hauptsächlich ein theoretischer Informatiker! - und so versuche ich gerade, meinen Kopf um analoge Elektronik zu wickeln. Als solches entschuldige ich mich, wenn die Antwort auf diese Frage sehr offensichtlich ist ...]

Bei ihrem Herzen, ein (digital) Oszilloskop ist nur ein ADC, zusammen mit einigen Speichern , um die Proben zu halten. Die Proben werden dann aus dem Speicher ausgelesen und angezeigt.

Die praktischen Implementierungsprobleme machen kommerzielle Oszilloskope kompliziert. Das Eingangssignal muss für den Bereich des ADC entsprechend skaliert werden. Dies bedeutet, dass Dämpfungsglieder und / oder Verstärker mit sehr präzisen Verstärkungswerten erforderlich sind, die über einen großen Frequenzbereich (Gleichstrom bis 10s oder 100s) sehr flach sind Mindestens MHz), um Wellenformen mit minimaler Verzerrung zu messen.

Außerdem muss die Abtastrate des ADC in Abhängigkeit von der Anwendung über einen weiten Dynamikbereich (sehr genau) eingestellt werden - 1 ns / Abtastung bis 1 s / Abtastung (9 Größenordnungen) wären typisch.

Dann stellt sich die Frage, wann die Probenahme beginnen oder, was noch wichtiger ist, stoppen soll. Dies wird als Auslösen bezeichnet. Unterschiedliche Anwendungen haben unterschiedliche Anforderungen an die Auslösung, und für kommerzielle Bereiche gibt es eine große Auswahl.

Es ist wichtig, ein Hobbyprojekt von gebrauchsfertigen Geräten zu unterscheiden und die richtige Wahl für Sie zu treffen. Dies muss nicht die richtige Wahl für andere sein.

Wenn Sie Ausrüstung für dieses Jahr für ein anderes Projekt verwenden möchten, würde ich eine kaufen. Könnte neu oder verwendet werden, basierend auf Ihren Anforderungen und Ihrem Budget.

Wenn Sie ein Oszilloskop als Hobby- oder Bildungsprojekt bauen möchten, dann machen Sie auf jeden Fall weiter! Ich wünsche Ihnen eine lustige und lehrreiche Erfahrung. Sie werden viel lernen. Wahrscheinlich werden Sie auf Neinsager stoßen; Sagen Sie ihnen, dass sie bei ihrem nächsten Urlaub viel Zeit und Geld sparen können, indem sie zB nicht nach Europa fahren und stattdessen ein Bilderbuch kaufen. Sie verpassen den Punkt!

Ein (grundlegendes) digitales Oszilloskop besteht in der Tat aus einem Front-End (einschließlich eines ADC und möglicherweise einer Triggerschaltung), einem eingebetteten Computer, einer Anzeige und einer Software.

Ich werde vorschlagen, dass die folgenden Probleme wahrscheinlich auftauchen:

• Zeit. Dieses Projekt wird eine Weile dauern, abhängig von der gewünschten Leistung, Ihrer Erfahrung usw.
• Kosten. Es kostet mehr als der Kauf eines Geräts mit gleicher Leistung.
• Performance. Welche Art von Auftritt suchen Sie? Einschließlich Eingangsbereiche, Zeitauflösung, wie viel Spannung das Frontend aushalten muss.
• Testen. Wie werden Sie es debuggen? Wie werden Sie überprüfen, ob es richtig funktioniert?
• Sicherheit. Was passiert, wenn Sie 120VAC prüfen oder eine höhere Spannung feststellen?

Ich denke, Sie können ein paar Ideen von AVR 10MHz 50MS / s Digital Storage Oscilloscope bekommen .
Es enthält vollständige Schaltpläne und Quellcode.

Es verwendet eine kleine CPLD, die die ADC-Ergebnisse liest und einen RAM füllt, und verwendet dann eine AVR-MCU, um die RAM-Daten zu lesen und an einen PC zu senden

Sie können auch nützlich finden:

• Die Bitscope-Schaltpläne
• Der dsonano inklusive vollständiger Schaltpläne und Quellcode
• Mehrere DSO-bezogene Projekte mit FPGA oder mcu sind hier aufgelistet

Auf der openDSO- Projektseite befindet sich ein Blockdiagramm, das nützlich sein sollte, um die in einem DSO verwendeten Abschnitte zu visualisieren.

JYE Tech hat ein 49-Dollar-Oszilloskop-Kit :

mit folgenden Eigenschaften:

5M samples/second
8 bit resolution
256 sample memory depth
1MHz analog bandwidth
100mV/Div-5V/Div sensitivity
1MΩ impedance
50Vpeak-to-peak max input voltage
DC/AC coupling
Save and display up to 6 captures to memory
Transfer screen capture to PC as a bitmap file (serial adapter not included)
Backlit LCD display
FFT function available

Sparkfun trägt es auch, aber für 10 Dollar mehr.

Alle oberflächenmontierten Komponenten sind bereits verlötet.

Es wird ein ATmega 64 verwendet. Sie stellen den Schaltplan und die Ersatzteilliste auf ihrer Website zur Verfügung, wenn Sie sie als Leitfaden für Ihr eigenes Rolling verwenden möchten. Der Firmware-Quellcode ist ebenfalls verfügbar.

Für nur 30 US-Dollar mehr (79,50 US-Dollar) haben sie ein zusammengebautes Gerät mit einer analogen Bandbreite von 5 MHz.