ACS-2602 - 100MS/s Digitális Tárolós Oszcilloszkóp

Ezt a műszert egy barátommal együtt csináltuk. Az alapötlet az övé volt, bár engem is régóta izgatott egy szkóp építése. Azt mondtam a cimborámnak, ha megcsinálja az analóg részt, én a többit megoldom. Nos, Feri előállt pár analóg kapcsolással. Ezek a kapcsolások működtek, tartottam magam a szavamhoz, és elkezdődött a tervezés.

Először egyszerűbb készülék volt a cél, de abban maradtunk, ha csináljuk, akkor csináljuk meg rendesen. Ide illik egy rövid idézet a Wikipedia.org-ról:

"Digital scopes rely on effective use of the installed memory and trigger functions: not enough memory and the user will miss the events they want to examine; if the scope has a large memory but does not trigger as desired, the user will have difficulty finding the event..."

Hosszas tanakodás után kialakultak a sarokparaméterek:

• 2 csatorna + EXT trig.
• 100 MS/s mindkét csatornán
• 1 MB memória csatornánként
• Speciális triggerfunkciók
• Peak-detect (min-max) tárolási mód
• 5mV...5V / DIV bemenetek (AC/DC)
• 320x240 monokróm LCD
• SD/MMC kártya kezelés
• Forgatógombos kezelőszervek

Szerintem egy szkóp akkor használható jól, ha a trigger áramköre többre képes, mint a sima Edge trigger. Ez főleg digitális áramkörök mérésénél fontos. Ezért a triggerre nagy hangsúlyt fektettem. A megvalósult módok elég sokrétű triggerelést tesznek lehetővé.

Edge és dropout módoknál a pos és neg mellett az any slope is választható. Edge módnál a Holdoff idővel vagy a kihagyni kívánt események számával adható meg. Pulse és Interval módoknál négy időfeltétel közül választhatunk.

Video módban a triggerelés a megadott sornál történik. PAL videójel esetén megadható, hogy melyik félkép hányadik soránál legyen a trigger. Nem szabványos videójel esetén (pl. régebbi számítógépek) is lehetőség van sor megadására, de ilyenkor félkép megadás nem lehetséges.

A műszerben mindkét csatornának saját A/D konvertere, tároló áramköre és memóriája van. Az A/D konverterek mindig 100 MS/s sebességgel működnek.

A 100 MS/s sebesség az 1 megabyte memória mellett 10ms letárolását teszi lehetővé. Ha ennél hosszabb idejű mintát akarunk tárolni, alacsonyabb mintavételi sebesség kell. Ilyen esetben a tárolás kétféleképpen történhet. Az egyik, amikor egyszerűen egy alacsonyabb mintavételi sebességgel tárolja a mintákat a műszer. Ezt úgy csinálja, hogy pl. 1MS/s sebesség eléréséhez a 100MS/s mintavevő minden századik mintát tárolja csak le, a köztes mintákat figyelmen kívül hagyja, szakzsargonnal élve: eldobálja őket. Ez a teljes memóriát kihasználja, de esetleges rövid tüskék eltűnhetnek a szemünk elől. Ez ellen van a másik tárolási mód, a min-max (peak-detect) üzemmód. Az A/D konverter ilyenkor is a teljes, 100 MS/s sebességgel megy, viszont a tároló áramkör az előző móddal ellentétben a beérkező mintákat nem dobálja el, hanem megkeresi bennük a legkisebb és legnagyobb értéket, és ezt tárolja le az adott időre vonatkozóan. Az előbbi példánál maradva (1MS/s) 100 beérkező A/D értékben megkeresi a min és max értéket, és ezt tárolja le két byte-on. Ennek eredményeképpen kevesebb a minták száma, viszont az 1MS/s sebesség mellett is megláthatunk akár egy 10 ns hosszúságú tüskét.

A vertikális beállításokra a következő menü szolgál:

Itt lehetőség van különböző osztású mérőfejek kiválasztására, hogy a kiírt feszültségértékek a valóságnak megfeleljenek. Az előredefiniált beállításokkal gyorsan tudunk sűrűn használt érzékenység / offset párokat választani. Természetesen a bemeneti csatolást, offsetet és érzékenységet külön kezelőszervekkel lehet állítani, ezért nem kell a menübe menni.

A mérési eredmény semmit sem ér, ha nem tudjuk azt vizsgálni. Ezért a gyors és sokrétű görbemegjelenítés szintén fontos. Az 1Mpont adatot a 250 pixel széles kijelzőre HW rajzolja ki. Kb. 20..30 görbe/sec sebességgel. A képernyőn megjeleníthető egy vagy két görbe nem feltétlenül a két csatorna mérését mutatja. Éppen ezért a megjelenített görbék A és B jelzést kaptak. Mindkettőhöz megadható, hogy mit jelenítsen meg. Ez lehet bármelyik csatorna, vagy azok inverze, vagy a két csatorna különbsége. Ez utóbbi pl. differenciál jelek mérésénél nagyon hasznos. További paraméter, hogy az adott görbén a zoom funkció be van-e kapcsolva vagy nincs.

A két görbe kerülhet egy vagy két rácsra. Ha egy rácson van a két görbe, akkor a választható különböző fényerő segít a görbéket elválasztani egymástól.

A letárolt mintán lehetőségünk van idő vagy feszültség kurzorok használatára. Mindkettő lehet relatív vagy abszolút. Relatív kurzor esetén két kurzor van a képernyőn, és a kettő közötti idő vagy feszültség értékét kapjuk meg. Abszolút időkurzornál a triggerpont és a kurzor közötti időt láthatjuk. Abszolút feszültségkurzor a GND ponthoz viszonyított feszültséget adja meg. Az időkurzorok külön érdekessége, hogy az idő és frekvencia adatok mellett a kurzor pontjában a tárolt minta feszültségét is láthatjuk.

A utility menüben sok hasznos dolgot találunk. Többek között itt állíthatjuk a rács fényerőt három fokozatban, vagy az egész kijelzőt inverz megjelenítésűre.

Lehetőség van a kalibráló kimenet jelének kismértékű változtatására. A frekvencia 2Hz és 1MHz között állítható, a kitöltési tényező 10 és 90 százalék között. A kalibráló kimenetre a trigger is kivezethető, amivel másik oszcilloszkópot tudunk indítani.

A Waveform store segítségével SD/MMC kártyára menthetjük a mért adatokat. Ez lehet bináris vagy ASCII formátumú.

A weblapon látható képek egy a menüktől független ScreenDump funkció használatával készültek. Ez a funkció az SD/MMC kártyára írja bmp formátumban a képernyő tartalmát.