Цифровий USB осцилограф з комп'ютера. Схема і опис

1. Основні характеристики USB осцилографа:

Наши партнеры ArtmMisto

У наш час використання різних вимірювальних пристроїв, побудованих на базі взаємодії з персональним комп'ютером, досить багато. Значною перевагою їх використання є можливість збереження отриманих значень досить великого обсягу в пам'яті пристрою, з подальшим їх аналізом.

Цифровий USB осцилограф з комп'ютера, опис якого ми наводимо в цій статті, є одним з варіантів подібних вимірювальних інструментів радіоаматора. Його можна застосувати в якості осцилографа і пристрої записуючого електричні сигнали в оперативну пам'ять і на жорсткий диск комп'ютера.

Схема нескладна і містить мінімум компонентів, в результаті чого вдалося домогтися гарної компактності пристрою.

Основні характеристики USB осцилографа:

• АЦП: 12 розрядів.
• Тимчасова розгортка (осцилограф): 3 ... 10 мсек / поділ.
• Тимчасової масштаб (рекордер): 1 ... 50 сек / вибірка.
• Чутливість (без дільника): 0,3 Вольт / поділ.
• Синхронізація: зовнішня, внутрішня.
• Запис даних (формат): ASCII, текстовий.
• Максимальна вхідна опір: 1 МОм паралельно до ємності 30 пФ.

Опис роботи осцилографа з комп'ютера

Для здійснення обміну даними, між USB осциллографом і персональним комп'ютером, застосований інтерфейс Universal Serial Bus (USB). Даний інтерфейс функціонує на базі мікросхеми FT232BM (DD2) фірми Future Technology Devices. Вона являє собою перетворювач інтерфейсу USB - COM . Мікросхема FT232BM може функціонувати як в режимі прямого управління битами BitBang (при використанні драйвера D2XX), так і в режимі віртуального COM-порту (при застосуванні драйвера VCP).

У ролі АЦП застосована інтегральна мікросхема AD7495 (DD3) фірми Analog Devices. Це не що інше, як аналого-цифровий перетворювач з 12 розрядами, з внутрішнім джерелом опорного напруги і послідовним інтерфейсом.

Цифровий осцилограф Hantek DSO5102P Usb 1Gsa / s 100 МГц 2 каналу

Безкоштовна доставка.

Ціна: 16300.00 руб.

У мікросхемі AD7495 також є синтезатор частот, який визначає, з якою швидкістю буде відбуватися обмін інформацією між FT232BM і AD7495. Для створення необхідного протоколу обміну даними, програма USB осцилографа наповнює вихідний буфер USB окремими значеннями бітів для сигналів SCLK і CS так, як вказано на рисунку нижче:

Вимірювання одного циклу визначається серією з дев'ятсот шістдесят послідовних перетворень. Мікросхема FT232BM з частотою, яка визначається вбудованим синтезатором частот, відправляє електричні сигнали SCLK і CS, паралельно з передачею даних перетворення по лінії SDATA. Період 1-го повного перетворення АЦП FT232BM, що встановлює частоту вибірки, відповідає тривалості періоду відправки 34 байтів даних, які видаються мікросхемою DD2 (16 біт даних + імпульс лінії CS). Оскільки швидкість передачі даних FT232BM обумовлюється частотою внутрішнього синтезатора частот, то для модифікації значень розгортки потрібно всього лише міняти значення синтезатора частот мікросхеми FT232BM.

Дані, отримані персональним комп'ютером, після певної переробки (зміна масштабу, коригування нуля) виводяться на екран монітора в графічному вигляді.

Досліджуваний сигнал надходить на роз'єм XS2. Операційний підсилювач OP747 призначений для узгодження вхідних сигналів з іншою схемою USB осцилографа.

На модулях DA1.2 і DA1.3 побудована схема зсуву двополярного вхідного сигналу в зону позитивної напруги. Оскільки внутрішнє джерело опорного напруги мікросхеми DD3 має напругу 2,5 вольт, то без використання подільників охоплення вхідних напруг дорівнює -1,25 .. + 1,25 В.

Щоб була можливість досліджувати сигнали, які мають негативну полярність, при фактично однополярний харчуванні від роз'єму USB ( терморегулятори USB роз'єм а), використаний перетворювач напруги DD1, який для харчування ОУ OP747 виробляє напругу негативної полярності. Для захисту від перешкод аналогової частини осцилографа застосовані компоненти R5, L1, L2, C3, C7-C11.

Для виведення інформації на екран монітора комп'ютера призначена програма uScpoe. За допомогою даної програми з'являється можливість візуально оцінювати величину досліджуваного сигналу, а так само його форму у вигляді осцилограми.

Для управління розгорткою осцилографа призначені кнопки ms / div. У програмі можна зберігати осцилограму і дані в файл за допомогою відповідних пунктів меню. Для віртуального включення і виключення осцилографа використовуються кнопки Power ON / OF. При від'єднанні схеми осцилографа від комп'ютера, програма uScpoe автоматично переводиться в режим OFF.

У режимі запису електричного сигналу (recorder), програма створює текстовий файл, ім'я якого можна задати за наступним шляхом: File-> Choice data file. спочатку формується файл data.txt. Далі файли можна імпортувати в інші програми (Excel, MathCAD) для подальшої обробки.

Завантажити програму і драйвер (3,0 Mb, завантажено: 5 557)

Джерело: Радіо, 5/2005