[exelero 0]

Доброго всем времени суток! Некий студент из Австрии разработал проект цифрового осциллографа. Все вроде бы серьезно: контроллер, ПЛИСка, АЦП. Меня интересует более всего аналоговая часть, точнее то, что находится между источником сигнала и АЦП. По большому счету схема аналоговой части понятна: сигнал подается на делитель, потом в зависимости от положения ручек/крутилок усиливается в нужное количество раз, далее идет какая-то махинация с ЦАПом (кстати, предназначение ЦАПа мне тоже пока не очень ясно ), дальше из преобразованного сигнала делается дифференциальный и подается наконец-то на АЦП. У меня возникло несколько вопросов:

1) Зачем нужно реле на входе?

The analog input amplifier is built up of several stages. The first stage at the left side selects between DC or AC coupling

Зачем там явно разделяется AC и DC? Ведь там используются ОУ, а они же являются усилителями и постоянного тока тоже?

2) Для чего нужен именно резистивно-емкостный делитель? Разве там не стоит буфферный усилитель со входом на полевых транзисторах? Он ведь обладает даже более высоким входным и сопротивлением, а ослабить амплитуду в десять раз можно и при помощи операционного усилителя по классической инвертирующей схеме... Почему именно делитель? Какая принципиальная между ними разница?

Буду премного благодарен вам за комментарии по этому поводу :)

Заранее еще раз спасибо ;)

 

На всякий случай схема аналоговой части прилагается, извиняюсь, что она такая длинная...

Изменено 19 января, 2007 пользователем exelero

[SergVZ 0]

далее идет акая-то махинация с ЦАПом (кстати, предназначение ЦАПа мне тоже пока не очень ясно ), дальше из преобразованного сигнала делается дифференциальный и подается наконец-то на АЦП.

ЦАПом задаем нужное постоянное смещение лучей "вверх-вниз", каллибровку "0"

У меня возникло несколько вопросов:

1) Зачем нужно реле на входе?

The analog input amplifier is built up of several stages. The first stage at the left side selects between DC or AC coupling

Зачем там явно разделяется AC и DC? Ведь там используются ОУ, а они же являются усилителями и постоянного тока тоже?

2) Для чего нужен именно резистивно-емкостный делитель? Разве там не стоит буфферный усилитель со входом на полевых транзисторах? Он ведь обладает даже более высоким входным и сопротивлением, а ослабить амплитуду в десять раз можно и при помощи операционного усилителя по классической инвертирующей схеме... Почему именно делитель? Какая принципиальная между ними разница?

Буду премного благодарен вам за комментарии по этому поводу :)

 

2) Иногда нужно померить сигнал превышающий допустимый уровень входного напряжения входа ОУ, для этого и стоит делитель.

1) Часто интересует только AC составляющая. В случае, когда DC на несколько порядков превышает AC, нужно иметь возможность АС померить отдельно с большим усилением, подавая неослабленный сигнал входным делителем на вход ОУ .

[exelero 0]

ЦАПом задаем нужное постоянное смещение лучей "вверх-вниз", каллибровку "0"

Не могли бы Вы подробнее объяснить этот момент? Я все равно что-то не пойму

Насколько я понял, ЦАП процессором управляется? Особенно интересно про калибровку "0"

 

Иногда нужно померить сигнал превышающий допустимый уровень входного напряжения входа ОУ, для этого и стоит делитель.

Я об этом и говорю, что то же самое можно сделать на ОУ, причем с более стабильными характеристиками... Вполне можно подать на операционник 20 Вольт, сделать коэффициент усиления 1/20 и получим на выходе 1 Вольт. Достаточно просто поставить во вх. цепь усилителя большое сопротивление

Изменено 19 января, 2007 пользователем exelero

[GeorgeV 0]

ЦАПом задаем нужное постоянное смещение лучей "вверх-вниз", каллибровку "0"

Не могли бы Вы подробнее объяснить этот момент? Я все равно что-то не пойму

Насколько я понял, ЦАП процессором управляется? Особенно интересно про калибровку "0"

 

Иногда нужно померить сигнал превышающий допустимый уровень входного напряжения входа ОУ, для этого и стоит делитель.

Я об этом и говорю, что то же самое можно сделать на ОУ, причем с более стабильными характеристиками... Вполне можно подать на операционник 20 Вольт, сделать коэффициент усиления 1/20 и получим на выходе 1 Вольт. Достаточно просто поставить во вх. цепь усилителя большое сопротивление

 

А если Ваш операционник не выдерживает входные 20В? Вам ведь четко объяснили, для чего ставят делитель на входе.

[muravei 3]

2) Для чего нужен именно резистивно-емкостный делитель?

Для частотной компенсации, чтобы частотная характеристика делителя была макс. линейной.

Особенно интересно про калибровку "0"

При закороченном ключом входе , производится измерение и полученная цифра вычитается потом из измеренных значений в рабочем режиме.

[exelero 0]

А если Ваш операционник не выдерживает входные 20В? Вам ведь четко объяснили, для чего ставят делитель на входе.

 

Наверное я просто чего-то не понимаю... Взять к примеру инвертирующую схему, тогда те же 20 В будут прикладываться не ко входу усилителя, а целиком упадут на резисторе. Или нет? Ну а входы ОУ будут находиться вообще в состоянии виртуального КЗ, а на инвертирующем входе будет виртуальный ноль. Не судите строго, если что, это же раздел для чайников ;)

[vvs157 0]

 

А если Ваш операционник не выдерживает входные 20В? Вам ведь четко объяснили, для чего ставят делитель на входе.

 

Наверное я просто чего-то не понимаю... Взять к примеру инвертирующую схему, тогда те же 20 В будут прикладываться не ко входу усилителя, а целиком упадут на резисторе. Или нет? Ну а входы ОУ будут находиться вообще в состоянии виртуального КЗ, а на инвертирующем входе будет виртуальный ноль. Не судите строго, если что, это же раздел для чайников ;)

 

Это верно только до тех пор, пока на выходе ОУ напряжение не достигло насыщения. А потом получите на входе ОУ (Uвх-Uоунас)Kдел.

[exelero 0]

Часто интересует только AC составляющая. В случае, когда DC на несколько порядков превышает AC, нужно иметь возможность АС померить отдельно с большим усилением, подавая неослабленный сигнал входным делителем на вход ОУ .

2 SergVZ: спасибо за Ваш ответ, я наконец-то понял для чего это нужно :cheers:

 

При закороченном ключом входе , производится измерение и полученная цифра вычитается потом из измеренных значений в рабочем режиме.

Если я правильно Вас понял, то из-за неидеальности электронных компонентов цепи, существует некоторое смещение напряжения, которое появляется на выходе при нулевом входном сигнале. Для того, чтобы его устранить, мы его сначала меряем, а потом просто прибавляем/отнимаем ЦАПом при помощи суммирующей схемы на ОУ. Все верно? :)

 

 

 

Это верно только до тех пор, пока на выходе ОУ напряжение не достигло насыщения. А потом получите на входе ОУ (Uвх-Uоунас)Kдел.

Состояние насыщения, обратная связь можно сказать разрывывается. Насколько я знаю, состояние насыщения наступает тогда, когда на выходе ОУ имеется напряжение, близкое к напряжению питания? А насколько близкое? А если операционник Rail-to-Rail? Например 2В на выходе, 5В питание. Это же еще не насыщыние? :unsure:

[vvs157 0]

Насколько я знаю, состояние насыщения наступает тогда, когда на выходе ОУ имеется напряжение, близкое к напряжению питания? А насколько близкое? А если операционник Rail-to-Rail? Например 2В на выходе, 5В питание. Это же еще не насыщыние? :unsure:

 

В описании на конкретный ОУ есть ответ на этот вопрос. У Rail-to-Rail действительно насыщение выхода наступает только при напрядении практически равном питанию.

Следует иметь ввиду такой параметр ОУ как максимальная скорость изменения выходного напряжения. Если входной сигнал в такой схеме меняется быстрее, то напряжение на (-) входе может достигнуть значительных величин, причем из-за паразитной емкости высоомного резистора это может привести к выходу из строя ОУ. Поэтому обычно так не делают, а ставят пассивный делитель.

[SergVZ 0]

vvs157, Вы еще забыли добавить про паразитную входною емкость ОУ и монтажа, которые нужно как-то компенсировать для равномерной АЧХ.

Иногда люди забывают отсоденить входы осцила и его выключают-подумайте, как себя поведет входной ОУ.

Защиту-то можно поставить простую- два диода между входом ОУ и +\- U пит, как сделано в первоначальной схеме.

Если я правильно Вас понял, то из-за неидеальности электронных компонентов цепи, существует некоторое смещение напряжения, которое появляется на выходе при нулевом входном сигнале. Для того, чтобы его устранить, мы его сначала меряем, а потом просто прибавляем/отнимаем ЦАПом при помощи суммирующей схемы на ОУ. Все верно?

Да, Вы поняли правильно- эта величина так и называется, кроме токо мы на последующих ОУ ее усиливаем, а переключая умножители сигнала, меняем и это усилиние. :( Так что для каждого диапазоно поправка будет разной. Выходов из этой ситуации пара: установка "0" каждый раз при смене пределов или держать табличку коррекции в энергонезависимой памяти МК и автоматом подставляя нужное значение.

Еще обратите внимание на

The last switch (AD8180AR) has a built in buffer. This drives the inverting adder with the input signal. The amplitude is ±0.5V. The adder shifts this signal by ±2Uref. The voltage UDAC comes from a DA converter (MAX5842LEUB). It is a Quad 12 Bit DACs with I²C interface.

........

The input voltage shift is ±4.096V which is approximately the ouput voltage range of the previous opamps. Compare this to the signal voltage of ±0.512V. One can shift the signal 8 times of its sampled range. This is particularely interesting for an accurate measurement of the overshoot at a voltage step.

 

PS Вообще-то про 20в я взял с потолка, еще не читая статью :), ОУ тут применены с питалом -/+5в, а схема расчитана входной сигнал 50в. Странно, что это никто не заметил.

[SasaTheProgrammer 0]

Взять к примеру инвертирующую схему

У инвертирующей схемы КУ зависит от соотношения полных сопротивлений. К сожалению, в одно из них нужно "всчитать" выходное сопротивление источника сигнала...

[FPGA 0]

exelero, Вам может быть полезно также познакомиться вот с этой ссылкой. А точнее, с прикрепленными к ней файлами. Там описываются входные узлы одного из Тектрониксов. Автор - разработчик, инженер (кажется, в прошлом) Тектроникса.

[exelero 0]

exelero, Вам может быть полезно также познакомиться вот с этой ссылкой. А точнее, с прикрепленными к ней файлами. Там описываются входные узлы одного из Тектрониксов. Автор - разработчик, инженер (кажется, в прошлом) Тектроникса.

Спасибо большое за ссылку, книжка действительно очень интересная :) Написано про то, как работать со входным сигналом с совсем недетской полосой частот, обязательно прочитаю. Жаль, что в России таких книг не печатают :(

 

Да, Вы поняли правильно- эта величина так и называется, кроме токо мы на последующих ОУ ее усиливаем, а переключая умножители сигнала, меняем и это усилиние. Так что для каждого диапазоно поправка будет разной. Выходов из этой ситуации пара: установка "0" каждый раз при смене пределов или держать табличку коррекции в энергонезависимой памяти МК и автоматом подставляя нужное значение.

Еще обратите внимание на

Сохранить в памяти МК эту табличку,а затем подставлять нужные смещения вроде бы не проблема Больше меня интересует тот текст, на который Вы обращаете внимание, прочитал несколько раз, но так и не понял, что же там содержится важного :unsure:

В общем-то меня интересует следующее вопросы (по большему счету из-за того, что хочу наконец лично для себя это уяснить)

1) Можно ли вместо резистивно-емкостного делителя поставить делитель на ОУ? Если нет, то почему? Допустим, что ОУ Rail-to-Rail, скорость нарастания сигнала (с учетом комментария vvs157) на порядки больше, чем скорость изменения сигнала на входе. В принципе, мне не сложно поставить этот пассивный делитель, но просто хочется лично для себя этот момент прояснить, на будущее

2) Дейстивительно ли нужен тот буфер с FET-входами? Во-первых, на входе уже есть сопротивление делителя почти в один Мегаом (догадываюсь, что при увеличении частоты из-за паразитных емкостей что-то нехорошее будет :huh: ), ну и еще там имеется минимум два ОУ с высокими входными сопротивлениями...

Всем Огромное Спасибо :a14:

[Abakt 0]

я не нашел там есть прошивки и прога для ПК ? что нужно для изготовлния ?

[exelero 0]

я не нашел там есть прошивки и прога для ПК ? что нужно для изготовлния ?

Прошивка и прога для ПК- дело второстепенное :) Наибольший интерес представляет именно аналоговая часть, т.е. то, что стоит между входом и АЦП. Работа с EZ-USB описана очень и очень подробно, с программированием FPGA тоже проблем особых быть не должно. Но а написание дров (тем более проги для просмотра графиков, FFT и прочее)- совсем уж выходит за рамки электроники :)