Перейти к содержанию
    

Простой проект на ПЛИС и микроконтроллере, анализатор и низкочастотный осциллограф

13 hours ago, PavelZ said:

хочу R-2R. Что-то не доверяю я цифровым фильтрам.

Какой будет диапазон измеряемого входного сигнала? Подозреваю - что-то в районе 0-3,3В.

При чувствительности набортного компаратора LVDS приемника около 100 мВ - это всего 5 бит разрешение. Если просто в лоб, без "цифровых фильтров". Зато на частоте под пару сотен МГц. Зачем туда еще каналы со сдвигом фаз, как их применить...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

3 minutes ago, Yuri124 said:

Какой будет диапазон измеряемого входного сигнала? Подозреваю - что-то в районе 0-3,3В.

При чувствительности набортного компаратора LVDS приемника около 100 мВ - это всего 5 бит разрешение. Если просто в лоб, без "цифровых фильтров". Зато на частоте под пару сотен МГц. Зачем туда еще каналы со сдвигом фаз, как их применить...

Пока думаю, стоит ли качать квартус и разбираться с ним, последний раз я в нём копался 7 лет назад. Вроде затея не выглядит слишком дикой, но упирается в усилитель с высоким входным сопротивлением, с единичным усилением выше 300 мГц. И да, "набортный" аналог компаратора сильно ограничивает возможности схемы. Это можно попробовать обойти, усилив немного сигнал рассогласования, но тут шумы и прочие искажения вылезут. Вообщем весь вопрос в аналоговой части, как не крути. Но без готового АЦП обойтись можно, думаю, что это вполне реально, как раз использовать параллелизм, главную особенность ПЛИС. Пока напаяю резисторов пару каналов на 8 бит, отвлекусь маленько от чтения всяких разных мануалов...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

35 minutes ago, PavelZ said:

использовать параллелизм, главную особенность ПЛИС

Каким образом? Если бы дело упиралось в быстродействие ПЛИС - тогда, как я понимаю, можно было бы, скажем, за период тактового сигнала "запомнить" в 4-х устройствах выборки-хранения (УВХ) 4 последовательных значения сигнала (со сдвигом на 1/4 периода тактового сигнала) с целью "не спеша" оцифровать и сбросить в память - чтобы потом после окончания "времени развертки" достать из 4-х блоков памяти эти оцифрованнные значения в правильном порядке и вывести на экран.

Но ведь у Вас нет этих УВХ - это раз. И успеете ли с достаточной точностью (хотя бы 8 бит) оцифровать хранимое в УВХ значение к окончанию такта (когда нужно будет туда "закладывать" для оцифровки новое значение входного сигнала)? - нет - это два.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

8 minutes ago, Yuri124 said:

успеете ли с достаточной точностью (хотя бы 8 бит) оцифровать

Так как раз в 4 раза быстрее будет работать ЦАП, просто каждый последующий разряд будет формироваться в отдельной фазе, за 2 такта по 4 разряда и далее по новой. На частоте 150 мГц можно напрямую писать в SDRAM, но с определённой задержкой внутри чипа, либо набирать 4 выборки и писать сразу 32 бита в 4 банка, с намного меньшей частотой, не спеша. Не, может я чего-то не догоняю, некоторые детали не вижу, но целиком картинка вроде приятная вырисовывается. Загвоздка только с аналоговой частью, как писали уже в начале и не раз. Нужны усилители быстродействующие и компараторы.

https://aliexpress.ru/item/10000118958601.html операционник с 300 мГц единичным усилением, хотя желателен запас.
https://aliexpress.ru/item/32792731232.html компаратор из доступных, что нашёл на Али, может есть ещё варианты...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Фишка с несколькими параллельно работающими АЦП, насколько я понимаю, работает там, где нужна большая скорость оцифровки и нет достаточно быстрого АЦП. Зато есть 4 штуки более медленных. Тогда можно запомнить 4 аналоговых выборки - пока первый АЦП обрабатывает 1-ю выборку, следующими занимаются оставшиеся УВХ и АЦП. Но у Вас нету и не предвидится ни этих УВХ, ни АЦП.

А рассмотренных способ сигма-дельта "подразумевает", что за время преобразования входной сигнал "как-бы" постоянен (т.е. достаточно медленно изменяется), поэтому можно обойтись без УВХ. Но раз сигнал "постоянен" (т.е. достаточно медленный - не меняется даже на 1 бит за цикл оцифровки) - смысл его 4 раза за такт запоминать и оцифровывать?!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

4 minutes ago, Yuri124 said:

А рассмотренных способ сигма-дельта "подразумевает", что за время преобразования входной сигнал "как-бы" постоянен (т.е. достаточно медленно изменяется), поэтому можно обойтись без УВХ. Но раз сигнал "постоянен" (т.е. достаточно медленный - не меняется даже на 1 бит за цикл оцифровки) - смысл его 4 раза за такт запоминать и оцифровывать?!

Я рассматриваю не сигма-дельта, а ЦАП R-2R и преобразование с последующим приближением, оно как раз ускоряется за счёт параллельных, но сдвинутых по фазе от тактового сигнала действий. Значение ЦАПа будет хранится в регистре, триггеры которого тоже работаю параллельно. Как я понимаю этот регистр вы называете УВХ?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

3 минуты назад, PavelZ сказал:

 Как я понимаю этот регистр вы называете УВХ?

Это чисто аналоговая штука, которая хранит аналоговое значение сигнала. Потому как "преобразование с  последующим приближением" может не получиться, если во время "приближений" входной сигнал изменит свое значение больше, чем очередной шаг "приближений"... А УВХ - это ключи и конденсаторы. Ну и управление ими... 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Если же речь идёт об изменении сигнала на входе компаратора, пока ЦАП подберёт нужный код, то тут только вопрос в быстродействии входного тракта. Детали и проводники, всё имеет различную паразитную ёмкость, снижающую скорость нарастания сигнала.

Возможно, это нарастание, придётся ограничивать, каким-то способом, но специально для этого ставить ключ и накопительный конденсатор не нужно, как я думаю, достаточно обычного буферного усилителя с полосой пропускания близкой к той, что мы хотим смотреть. Допустим замахнёмся аж на 30 мГц, что не так и фантастично, при частоте дискретизации 150 мГц.

Ключи ставят, когда хотят получить мультиплексирование нескольких каналов. Тут, я думаю, 2 параллельных каналов хватит вполне.

Прошу прощения, если немного путаюсь в терминах, у меня в голове такая каша, что порой что-то трудно сразу выделить, не смотря на вполне определённый контекст...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

В аналоговых осциллографах есть отдельно аттенюатор для деления входного сигнала по амплитуде, такой узел можно целиком позаимствовать схематически от подобных аналоговых или цифровых устройств. А время развёртки мы можем задавать чисто программно, выводя на экран только часть информации, в зависимости от того в каком масштабе времени хотим посмотреть сигнал и важно также решить вопрос с синхронизацией. Отдельным узлом, как в аналоговых устройствах, выделять какие-то метки времени в сигнале, если он периодический, либо также программно определять фазу и периодичность, на основе математической обработки сигнала. Тех же самых цифровых фильтров и прочее.

Изменено пользователем PavelZ

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

28 minutes ago, PavelZ said:

Возможно, это нарастание, придётся ограничивать, каким-то способом, но специально для этого ставить ключ и накопительный конденсатор не нужно, как я думаю, достаточно обычного буферного усилителя с полосой пропускания близкой к той, что мы хотим смотреть

Вы ошибаетесь. Если не фиксировать на время оцифровки значение аналогового сигнала, то результат оцифровки даст не то значение, что было в нужный момент времени, а непонятно что - значение сигнала, которое станет через несколько тактов преобразования, причем не факт, что АЦП не промахнется на несколько бит (если в это время сигнал резко изменится).

33 minutes ago, PavelZ said:

Допустим замахнёмся аж на 30 мГц, что не так и фантастично, при частоте дискретизации 150 мГц.

Это не фантастично - если использовать в качестве компаратора приемник LVDS, но точность будет - обнять и плакать :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

1 minute ago, Yuri124 said:

Это не фантастично - если использовать в качестве компаратора приемник LVDS, но точность будет - обнять и плакать :)

Ладно, соглашусь что из 8 бит, 3 младших будут показывать погоду на Марсе. Можно с этим смирится пока, в качестве эксперимента, а в схеме предусмотреть выход на ключ для отключения входа и сброса конденсатора после цикла окончания цикла отсчёта, хотя не представляю чем коммутировать сигнал с частотой 150 мГц и какой конденсатор потребуется, для запоминания значения сигнала, да и нужен ли он вообще. Повторюсь, что выходной каскад ОУ, сам по себе очень медленный обычно и быстродействующие ОУ с высокой скоростью нарастания сигнала редкость.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

22 minutes ago, PavelZ said:

быстродействующие ОУ с высокой скоростью нарастания сигнала редкость

Да не редкость - я бы Вам десяток ОУ насыпал с полосой 750 МГц, лежат без дела года с 2003-го. Вроде такой: https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX4104-MAX4305.pdf

Но на ОУ ИМХО имеет смысл делать входной буферный повторитель (усилитель) - чтобы осциллограф не влиял на исследуемую цепь. А в качестве элемента сравнения применить быстрый компаратор - т.к. ОУ в качестве компаратора как правило будет работать заметно медленнее из-за перегрузки входного каскада и увеличения из-за этого времени восстановления.

22 minutes ago, PavelZ said:

какой конденсатор потребуется, для запоминания значения сигнала

В дискретных АЦП часто УВХ уже есть внутри - там конденсатор порядка 30 пикофарад.

Изменено пользователем Yuri124

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

37 minutes ago, Yuri124 said:

я бы Вам десяток ОУ насыпал

Хорошие микросхемы. Я наверное как динозавр рассуждаю, считая что таких мало, времена меняются... А чем этот конденсатор коммутировать всё-таки, как минимум какой-то быстродействующий полевой транзистор надо между конденсатором и выходом ОУ.
Во нашёл штуку интересную:
https://aliexpress.ru/item/32911831659.html

Изменено пользователем PavelZ

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

28 minutes ago, PavelZ said:

Во нашёл штуку интересную:
https://aliexpress.ru/item/32911831659.html

 

Несколько не по теме, но хочется поинтересоваться.

А почему вы все время на Aliexpress ориентируетесь ?

Наши российские магазины также доставляют товары в любую точку России. И многие их них работают с Почтой России, которая есть в любой деревне.

Я понимаю, что у китайцев выходит дешевле и за доставку платить не надо. Но у известных и проверенных поставщиков покупать наверное надежнее.

И торгуют наши компонентами от известных мировых производителей, а не непонятными деталями, непонятно кем произведенными.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

31 minutes ago, PavelZ said:

нашёл штуку интересную

Это - медленный ключ, меньше чем на 10 МГц скорость переключения. См. https://datasheetspdf.com/pdf-file/713355/SkyworksSolutions/SKY13323-378LF/1 on/off time.

Все равно - вопрос при этом упирается в АЦП. Если задаваться целью городить всё из дискретки, т.к. нет готового АЦП, то, думаю, можно купить готовый АЦП - приедет за то же время.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.

Гость
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Вставить как обычный текст

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

×
×
  • Создать...