High Speed Oscilloscope!

[quoc_thaibk]

Các hình mạch trong luồng này mất cả rồi chẳng thấy gì cả.
Đây là 1 sự mất mát lớn đối với nhiều nguời tham gia sau.
Các anh/chị hãy gửi cũng như chỉnh sửa lại các hình.Lỗi này gặp khắp nơi trong.
Nhất là các luồng đã viết rất lâu.
mong admin tìm cách sửa dùm lỗi này.
Cảm ơn.

[hivongxanh_dt7]

Rất hoan nghênh tinh thần của bác phanbobo. Theo quan điểm của tôi thì đây là một đề tài hay nhưng không hề đơn giản. Tôi cũng đã tìm hiểu về vấn đề này khá lâu vì hiện tại là một trong hai module tôi phải thực hiện vừa là đề tài nghiên cứu khoa học của tôi vừa là đồ án tốt nghiệp.
Module thứ nhất về Function Generator tôi đã thực hiện xong cũng đạt được 12Mhz(sin) 12M triange, 8M square. Module này dựa trên họ Max038 quá trình thực hiện cũng mất ba tháng trời và cũng đã có lúc phải thốt lên rằng làm tương tự không dễ một chút nào.
Module thứ hai PC oscillo thì cũng còn nhiều vần đề ngổn ngang như bac phanbobo đã phân tích. Những thành phần về xử lí trên PC tôi không lo nhiều lắm vì cũng đã từng viết soft cho OSC sử dụng card âm thanh trên PC. Module giao tiếp USB trên PIC8F4550 cũng hoàn thành từ lâu. Nhưng cái đau đầu về tốc độ ADC và RAM như vừa phân tích
Tôi cũng đã tham khảo nhiều trang Web nhưng thực sự cũng có rất nhiều điều băn khoăn. Ví dụ các bác có thể tham khảo trên các trang web này để biết thêm chi tiết:

http://www.johann-glaser.at/projects/DSO/ //y tuong ve OSC voi EZUSB va FPGA

http://www.usb-osc.narod.ru/ //trang cua nga

http://www.dsoworld.co.uk/ //trang web hay

http://www.enetsystems.com/~lorenzo/scope/block.asp

http://bitscope.com/design/ // mot san pham thuong mai

Các cách thức thực hiện đều đã được bàn thảo trên các trang web trên. Nói chung cũng chỉ để tham khảo về mặt ý tưởng vì thực tế cũng không có thật nhiều điều kiện để thực tế hóa các module của họ. Tôi thấy trang bitscope.com có cho đầy đủ cả sơ đồ đầy đủ chúng ta có thể tham khảo mạch vào của họ. Và đây là một sản phẩm thương mại. Nhưng có một vấn đề sp này có thể đo được cỡ 20Mhz vậy mà chỉ cần sử dụng PIC6F877A,RS232 và SRAM 32Kbyte. ADC tôi không thấy đề cập thông số. (--> Suprise!!!). Nhưng theo sự tính toán của tôi với các tín hiệu nếu như có dạng tuần hoàn thì không cần số mẫu nhiều ta vẫn có thể nội suy ra dạng tín hiệu dễ dàng. Với tín hiệu khác thì cần tần số lấy mẫu phải cao hơn từ 3-5 lần tần số tín hiệu cần đo. Do vậy OSC của chúng ta 20M thì ADC cần tối thiểu 60Mhz.
Một vấn đề cần đề cập thêm là bạn cần có một mạch vào lí tưởng. Vì nếu bị nhiễu ngay từ đầu vào thì chẳng có gì còn phải đo nữa cả. Khuyếch đại cũng là một vấn đề cần lưu tâm dùng KDTT tích hợp thì có thể khuyếch đại tín hiệu nhỏ cỡ mv lên 10 lần ở tần số cao nhất 10Mhz( OPA4228 BW 32M, Slewrate 1200). Nhưng nếu bạn thử với Vvao= 2V xem dải tần của chúng ta chỉ còn khoảng 800KHz, hệ số khuyếch đại chỉ 1-2 lần ở 800k là tín hiệu chấp nhận được. Cao hơn thì tín hiệu mất đặc tính khuyếch đại hoặc không còn nhận diện ra nhau nữa!!! Nên khuyếch đại dải rộng với điện áp biến thiên là vấn đề không tưởng. Còn làm mạch rời với Trans và FET ư (kinh nghiệm tôi còi lắm!!!).
Bạn 3T khuyến cáo với Phanbobo rất đúng. Không được dùng Relay cho chuyển mạch các thang đo, hoặc đầu vào. Vì các ảnh hưởng nhiễu với các con Relay này là cực lớn nhất là với tần số cao đấy ( điện trường, Tụ kí sinh, Độ tiếp xúc...)--> không cần thử đâu tôi đã trả giá rồi.
Tôi có thói quen làm cái gì cũng phải thực tế và được kiểm chứng không nghe theo quảng cáo quá nhiều. Phải động tay vào thì mới biết cái gì khó được. Vậy nên tôi rất thích những tư tưởng táo bạo dám nghĩ dám làm. Mong bác Qmk có tinh thần xây dựng đừng nên nói những câu khiêu khích làm chi.
Tôi nghĩ tôi sẽ chọn giải pháp sử dụng ARM7 để đảm bảo khâu giao tiếp với ADC(làm quen với vi điều khiển hơn, FPGA cũng đã từng được động đến nhưng chỉ làm với kit có sẵn --> không tự tin cho việc tự thiết kế). Theo quan điểm của tôi ARM sẽ dung hòa được yếu tố về tốc độ, Xử lí, và RAM (có thể sử dụng bên trong hoặc bên ngoài nếu cần giao tiếp).
Tôi hi vọng có thêm sự trao đổi với các bác trong diễn đàn về vấn đề này

[phanbobo]

Hôm nay tôi quyết định quay lại chủ đề này. Bắt đầu từ hôm nay tôi sẽ hướng dẫn thiết kế đầy đủ từng phần của Oscilloscope số! Các phần ở trên tôi đã nói sơ qua về cấu tạo , yêu cầu, và phương hướng thiết kế một oscilloscope số. Vậy cho phép tôi từ bài viết này không bàn đến cấu trúc tổng thể của một oscilloscope số mà đi vào chi tiết của nó.
Như các bạn đã biết, khối quan trọng nhất trong một Oscilloscope số là khối đầu vào (tức phần analog in). Vậy dù là bất cứ loại Oscilloscope số , tương tự hay lai giữa số và tương tự) thì phần analog in này là không thể thiếu. Yêu cầu đặt ra cho khối này là rất ngặt nghèo vì chất lượng của oscilloscope phụ thuộc rất nhiều vào phần này. Tôi sẽ đi thiết kế Oscilloscope theo chiều đi của tín hiệu từ đầu vào đến đầu ra (phần hiển thị). Vì vậy các phần sẽ liên kết với nhau đúng theo mối liên kết vật lý của tín hiệu.

[phanbobo]

Phần I: Dây đo!
Cái này chúng ta phải mua!.Tại sao tôi lại mở đầu về thiết kế Oscilloscope trong khi dây đo chúng ta không làm được bởi lý do rất đơn giản là chất lượng Oscilloscope phụ thuộc phần lớn vào nó! Sau đây chúng ta đi vào phân tích bản chất của một dây đo là gì? và cấu tạo của nó như thế nào? hoạt động ra sao? và tại làm sao hiện tại chúng ta chưa thể tự làm nó được?
- Dây đo là thiết bị đầu vào (nhận tín hiệu) của oscilloscope và nó có cấu tạo đặc biệt để làm cho sự suy hao hay méo dạng của tín hiệu đo là nhỏ nhất. Tác dụng chính của dây đo là để dẫn tín hiệu đo vào bên trong cho các hệ thống mạch điện xử lý. Vậy dây đo là vật để dẫn tín hiệu vào bên trong Oscilloscope. Mà như chúng ta đã biết vật để dấn tín hiệu có nhiều loại: Tụ điện , điện trở , cảm, ống dẫn sóng, mặt dẫn sóng v.v. Nhưng chúng ta phải chọn một trong các linh kiện này để làm vật dẫn thích hợp với các yêu cầu đặt ra. Chúng ta chọn điện trở bởi nó có đặc tính tốt về mặt một chiều và không thay đổi với cả dòng xoay chiều (về mặt lý thuyết). Để tín hiệu đo không bị suy hao thì trở kháng vào của dây đo và cả trở kháng trong của mạch là phải vô cùng lớn. Đồng thời để tín hiệu không bị di pha hay méo dạng thì bản thân dây đo phải có điện cảm và điện dung tạp tán nhỏ! Chính vì vậy mà dây đo Oscilloscope có cấu tạo rất đặc biệt. Nó là một sợi kim loại cực mảnh để giảm thiểu điện dung và điện cảm, đồng thời có độ dẫn điện cực tốt(để giảm suy hao) và có bọc kim để ngăn nhiễu bên ngoài tác động vào. Ngoài ra thì đầu đo (đầu chạm vào điểm đo) có bọc kim (thường là vàng) để tăng độ dẫn diện và tiếp xúc.
Trên đây là cấu tạo cơ bản của một đầu đo oscilloscope ngoài ra thì còn có nhiều loại đầu đo cho các loại oscilloscope đặc biệt khác! Trên thực tế thì đầu đo còn có bộ phối hợp trở kháng với mạch vào bên trong hay có các chuyển mạch suy hao tín hiệu đi 10 lần v.v. Với các loại Oscilloscope cao tần thì dây đo lại có cấu tạo hoàn toàn khác (chỉ đơn giản là một đoạn ống dẫn sóng). Nhưng với thiết kế oscillo của chúng ta thì đơn giản chúng ta sử dụng loại phổ dụng sẵn có trên thị trường với đáp tuyến tần số vào nhỏ hơn 100Mhz. Trong thiết kế của chung ta thì vẫn phải coi dây đo là một hệ thống gồm điện cảm, điện trở và điện dung.

[nguyendinhvan]

Đây là nguyên tắc một mạch xử lý đầu vào ADC . Mạch này có dải thông tần số không cao nhưng cơ bản để các bạn tham khảo .
Mạch chía làm 2 phần :
Phần 1 gồm có các mức KD là : x1 X1/2 và X1/2
Phần 2 nối tiếp theo sẽ có các mức KD là : X1 X10 và X10

Phần 1 khi một trong hai công tắc A hoặc B đóng thì mạch sẽ có hệ số KD bằng 1/2
Hai công tắc cùng đóng liền lúc thì mạch có hệ số KD bằng 1/4
Hai công tắc cùng hở thì mạch có hệ số KD bằng 1
Tổng trở đầu vào của mạch luôn ở trị số 1 Mom trên tất cả các mức KD

(còn nữa )

[Tmoon]

Vấn đề thiết kế một PC Oscilloscope thất là thú vị và khó. Nhưng rất mong mọi người cùng nhau xây dựng từng phần tôi nghi chắc sẽ thành công.

[nguyendinhvan]

Tương tự như vậy phần thứ 2 của mạch khuyếch đại có các mức kd là :
X1 X10 và x10
Khi hai khóa C và D đều hở thì hệ số KDD của mạch bằng 1
Khi 1 trong hai khóa C hoặc D đóng , hệ số KD của mạch bằng 10
Khi cả hai khóa C và D đóng , mạch sẽ có hệ số KD bằng 100

Vì hai bộ kD 1 và 2 đều là mạch có cực tính đảo ( đảo pha 2 lần ) nên tín hiệu đầu ra được đống pha với tín hiệu cần khảo sát

Để điều khiển các khóa A B C D thì có thể sử dụng các IC chuyển mạch Analog như CD4053 hay CD4066 . Chúng được tích hợp 4 chuyển mạch trong cùng 1 IC

( còn nữa )

[induoc]

Mạch như của bác văn thì chỉ mô phỏng được thôi, nó không có chống nhiễu và theo em nghĩ cả tính ổn định nữa.Đây là một vấn đề rất hay và rất khó nữa.

[induoc]

Trong một mạch khuyếch đại (kể cả âm tần) thì chất lượng phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng điện trở và tụ. Bác Văn làm việc lâu năm về âm thanh cho em hỏi mua điện trở chất lượng cao ở đâu vậy.
Em làm mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng điện trở ngoài trợ Trời chán lắm

[lkt1827]

Cho mình hỏi cái dự án Oscilo này tới đâu rồi? Khi ra thành phẩm để thương mại thì giá nó khoảng bao nhiêu?

[induoc]

Các bạn đâu rồi vậy, sao không tiếp tục nhỉ. Bắt đầu bằng khối nhận tín hiệu đi. Mạch khuyếch đại vào mạch chia áp nữa. Theo em mạch chia áp có thể học được từ đồng hồ vạn năng. Nhưng vấn đề là điện trở của họ tốt còn của mình thì em tìm chưa ra. Còn khuyếch đại thì khó hơn với dải rộng nhưng người ta làm được thì tại sao ta lại không nhỉ. Các bác cố lên nhé

[huyentrang91]

em dang tìm mạch dao động kí hiện đại.Tên tiếng anh mạch này là gì?Anh(chị) có web nào có mạch này ko cho em với.

[phucthinhel]

Đây là địa chỉ cái osc số tần số 20Mhz , hiển thị trực tiếp ra lcd 240x128 lun ! . Tác giả cho free cả nhưng một số linh kiện không chắc là vn không có ! Ai trên diễn đàn có thể thì nhập cho anh em . Mổi người làm một cái thì hay lắm .

http://www.eosystems.ro/eoscope/eoscope_en.htm

2. Features

Maximum sample frequency: 40MSPS
Maximum input frequency: 5MHz
Maximum displayed frequency without aliasing: 10MHz
Input circuit bandwidth: 20MHz
Display resolution: 240x128 total, trace resolution 200x125
Sensitivity: 40mV/div
Coupling: DC
Input impedance: 10K
Power supply: single DC source 8V..10V, 1A
No incremental mode
Time base: 1s/div, 500ms/div, 200ms/div, 100ms/div, 50ms/div/, 20ms/div, 10ms/div, 5ms/div, 2ms/div, 1ms/div, 500us/div, 200us/div, 100us/div, 50us/div, 20us/div, 10us/div, 5us/div, 2us/div, 1us/div, 500ns/div
Trigger: digitally adjustable
Trace offset: digitally adjustable

[quoc_thaibk]

Đây là địa chỉ cái osc số tần số 20Mhz , hiển thị trực tiếp ra lcd 240x128 lun ! . Tác giả cho free cả nhưng một số linh kiện không chắc là vn không có ! Ai trên diễn đàn có thể thì nhập cho anh em . Mổi người làm một cái thì hay lắm .

http://www.eosystems.ro/eoscope/eoscope_en.htm

2. Features

Maximum sample frequency: 40MSPS
Maximum input frequency: 5MHz

Chỉ chơi thôi.

Làm bằng viđiều khiển thì giới hạn lắm

[phucthinhel]

Nhưng với tính năng như vậy cho free là còn gì bằng chứ muốn đồ free mà tính năng như một cái osc thật sự thì khó mà là vừa lòng ! he he !

Có một cái như mọng muốn đang ở ngoài chợ Nhật Tảo kía cái thường có hiển thị lcd 60Mhz kìa giá 9 chai he he !