Come realizzare un oscilloscopio digitale da un computer con le tue mani? Come realizzare il tuo oscilloscopio da un laptop Oscilloscopio digitale fatto in casa.

Quando si realizzano circuiti elettronici assemblati, soprattutto digitali, possono essere necessarie diverse misurazioni. Per fare ciò si possono utilizzare varie sonde, ad esempio una sonda logica, quella più semplice, composta da un LED, un resistore limitatore di corrente e fili che terminano con una sonda da un lato e un coccodrillo dall'altro. Con il suo aiuto possiamo verificare se abbiamo un uno o uno zero logico, ad esempio, sul pin MK o sul pin Arduino. Ho deciso di andare oltre, di assemblare qualcosa che penso interesserà molti principianti per la sua facilità di assemblaggio, consentirà loro di acquisire conoscenze utili dalla teoria, guardare la forma d'onda, ad esempio, come appare quando lo stesso LED lampeggia, e ovviamente potranno verificare la presenza di uno zero logico o di unità, sullo stelo del MK. In generale, ho deciso di assemblare una semplice sonda per oscilloscopio, collegata a un computer tramite una porta USB.

Questo schema è uno sviluppo straniero, da dove è successivamente migrato sulla Runet e si è diffuso in molti siti. Alla ricerca di informazioni dettagliate durante il montaggio ho visitato molti siti, almeno 10-12. Tutti avevano solo una breve descrizione, tradotta e copiata da un sito straniero, e un firmware da scaricare, con un esempio di impostazione dei fusibili. Di seguito è riportato un diagramma di questa sonda dell'oscilloscopio:

Non lo chiamo deliberatamente un oscilloscopio puro, perché non è all'altezza di questo titolo. Diamo uno sguardo più da vicino a cosa si tratta. Il budget del dispositivo è di soli 250, massimo 300 rubli, e qualsiasi scolaro o studente può permettersi di assemblarlo. Come aiuto visivo per esercitarsi nelle abilità di saldatura, flashing MK, in generale, per esercitarsi in tutte le abilità necessarie per la progettazione indipendente di dispositivi digitali. Se qualcuno ha subito preso fuoco e stava per correre immediatamente al negozio per acquistare componenti radio, aspetta, questa sonda per oscilloscopio presenta diversi svantaggi significativi. Ha un software molto scomodo, una shell in cui osserveremo effettivamente il nostro segnale. La foto seguente mostra come prendo momeha dal mio dito:

Dire che la shell è rozza è non dire nulla... Anche le shell da utilizzare come oscilloscopio a bassa frequenza su una scheda audio lo superano significativamente nelle loro capacità. Nella foto successiva tocco brevemente i terminali della batteria con le sonde:

Per cominciare, le nostre letture sono visualizzate in millivolt e semplicemente non esiste una scala di tensione corrispondente ai valori reali. Ma non è tutto. Lo schema elettrico del dispositivo, come possiamo vedere guardando la figura con il circuito, è basato sul Tiny 45 MK.

Questo dispositivo non utilizza un ADC esterno ad alta velocità e questo è il suo svantaggio significativo. Ciò significa che quando misuriamo un segnale con una frequenza per la quale la sonda del nostro oscilloscopio non è progettata, otterremo solo una linea retta sullo schermo... Recentemente ho dovuto riparare un telecomando, la diagnostica ha mostrato che entrava corrente, e le piste erano tutte intatte, e i contatti della scheda, insieme ai pulsanti in gomma, sono stati puliti, tutto inutilmente, il telecomando non dava segni di vita. In un forum radiofonico locale mi è stato offerto di sostituire il risuonatore ceramico, che, tra l'altro, non presentava crepe o altri segni esterni che indicassero che la parte era difettosa. Ho deciso di ascoltare il consiglio, sono andato al negozio e ho acquistato un nuovo risuonatore ceramico da 455 kHz, che costava solo 5 rubli, l'ho risaldato e il telecomando immediatamente “ha preso vita”.

Perché lo sto dicendo? Inoltre, dopo aver assemblato questa sonda, mi è venuta l'idea di verificare la generazione di un segnale di clock sul telecomando. Non così. La sonda dell'oscilloscopio ha mostrato un livello condizionatamente basso su una gamba del risonatore, un livello alto sull'altra e ha tracciato una linea retta. Nemmeno in grado di sopportare la frequenza di 455 kHz... Ora che sei stato avvertito dei suoi svantaggi, puoi decidere tu stesso se hai bisogno di una sonda di questo tipo per oscilloscopio. Se sì, continua a leggere)... L'impedenza di ingresso di entrambi i canali dell'oscilloscopio è 1 MOhm.

A questo scopo dovremo acquistare e saldare resistori di trimming da 1 MOhm e un divisore di segnale da 1/10. Di conseguenza, le resistenze del divisore dovrebbero essere 900 e 100 KiloOhm. Ho deciso di utilizzare 2 canali dell'oscilloscopio, poiché c'era un connettore disponibile: prese saldate sulla scheda, due tulipani, e la differenza nel costo delle parti per me era, in effetti, solo il costo del resistore di trimming. Un'altra cosa è che entrambi i canali si sono rivelati non identici nelle loro letture. Come vediamo nel diagramma, un canale è stato progettato per funzionare con un divisore e l'altro no. Bene, non importa, se abbiamo bisogno che questo canale funzioni senza un divisore, dobbiamo solo svitare la posizione del cursore del resistore del trimmer su zero, inviando così un segnale dall'uscita direttamente alla gamba MK. Ciò può essere utile quando si misurano segnali su due linee con ampiezza ridotta. La foto seguente mostra come rimuovo il segnale dal multivibratore:

Possiamo anche, ruotando la manopola del trimmer resistore, impostare quale divisore ci occorre, 1\10, 1\25, 1\50, 1\100, o qualsiasi altro, misurando la resistenza con un multimetro tra il terminale centrale e il terminali esterni del resistore di regolazione. Ciò potrebbe essere necessario per misurare forme d'onda con ampiezze di tensione elevate. Per fare ciò, dovrai solo calcolare i rapporti risultanti delle resistenze del divisore. C'è un'altra sfumatura importante: sul sito web straniero dell'autore del circuito, quando si selezionano i fusibili, è indicato che è necessario impostare il fusibile - il bit Disabilita ripristino in posizione attiva. Come ricordiamo, lo spegnimento di questo fusibile interrompe la possibilità di programmazione sequenziale. I fusibili da sostituire sono mostrati nella figura seguente:

In questo circuito, il Pin 1 Reset non viene utilizzato come Pin, quindi non è necessario modificare questo bit del fusibile. Ma su uno dei forum, per un funzionamento più stabile della sonda dell'oscilloscopio, hanno consigliato di collegare il Pin Reset tramite un resistore da 10 kiloOhm al positivo dell'alimentatore, che è quello che ho fatto. Inoltre, mentre cercavo informazioni a riguardo, su nessuno dei siti ho trovato una spiegazione chiara e accessibile riguardo la fonte di clock del Tiny 45 MK. Quindi, in questo circuito, il MK non viene sincronizzato dall'oscillatore RC interno , non da un risuonatore al quarzo, ma dal segnale di clock esterno fornito al MK dalla porta USB. È logico supporre che selezionando questa sorgente di clock, il MK non sarà più visibile per noi nella shell lampeggiante quando è disconnesso dalla porta USB, quindi prima carica il firmware, quindi imposta attentamente i bit del fusibile.

Consideriamo più in dettaglio il circuito dell'oscilloscopio: sulle linee di segnale delle porte USB D+ e D- sono installate resistenze di adattamento da 68 Ohm. Non consiglio di cambiare la loro denominazione. Si consiglia di installare condensatori ceramici da 100 nanoFarad tra i conduttori del segnale e la terra per ridurre le interferenze. Lo stesso condensatore da 100 nanoFarad deve essere installato in parallelo con il condensatore elettrolitico, da 47 microFarad, installato lungo i circuiti di alimentazione a +5 volt e di terra. Tra la terra e le linee di segnale devono essere installati diodi Zener da 3,6 Volt. L'ho davvero impostato su 3,3 volt, tutto funziona bene. C'è un'indicazione di accensione su un LED collegato in serie con un resistore da 220-470 Ohm.

La valutazione in questo caso non è critica e da essa dipende solo la luminosità del LED. L'ho impostato su 330 Ohm, la luminosità è sufficiente. Nel circuito è installata una resistenza da 1,5-2,2 kiloOhm per rilevare il dispositivo da parte del sistema operativo.

Saldare i fili del cavo USB alla scheda, concentrandosi sulla piedinatura del cavo e non sulla posizione sullo schema dell'oscilloscopio. Nel diagramma, l'ordine dei nuclei è indicato arbitrariamente. Inoltre, tra gli inconvenienti minori, secondo le recensioni degli utenti, dopo aver riavviato Windows, dovremo ricollegare l'oscilloscopio alla porta USB. Non dimenticare di rimuovere il bit del fusibile: il divisore dell'orologio per 8 CKDIV 8. Questo oscilloscopio non richiede driver di terze parti per il suo funzionamento ed è definito come un dispositivo Hid, simile a un mouse o una tastiera. Quando ti connetti per la prima volta, il dispositivo verrà rilevato come Easylogger. La figura seguente mostra un elenco delle parti necessarie per il montaggio.

Esistono 6 versioni del programma Usbscope, la shell in cui osserviamo effettivamente il grafico. Le prime tre versioni non supportano i sistemi operativi Windows a 64 bit. A partire dalla quarta versione di Usbscope viene fornito il supporto. Perché il programma funzioni, Netframework deve essere installato sul tuo computer. I codici sorgente del firmware e i codici sorgente del programma shell sono stati pubblicati sul sito web dell'autore, quindi forse ci saranno degli artigiani che potranno integrare il software. Qual è l'uso pratico di questo oscilloscopio, è davvero solo un giocattolo? No, questo dispositivo viene utilizzato nell'industria automobilistica dagli artigiani domestici, come sostituto economico di un costoso oscilloscopio, per l'impostazione dei sistemi di accensione delle automobili, del consumo di carburante e di esigenze simili.

Apparentemente la frequenza del lavoro nell'industria automobilistica è piuttosto bassa e questa sonda è minimamente sufficiente, almeno per un lavoro una tantum. Per collegarmi al circuito in misura ho saldato due sonde, utilizzando, per ridurre il livello di interferenza, un filo schermato, dei tulipani o un connettore RCA. Ciò semplifica la connessione e la disconnessione delle sonde dall'oscilloscopio.

1. Uno dei fili, le sonde dell'oscilloscopio, termina per la misurazione con una sonda multimetro per il nucleo del segnale e con una pinza a coccodrillo per il collegamento a terra.
2. La seconda sonda termina con coccodrilli di diversi colori, sia per il nucleo del segnale che per la terra.

Conclusione: il montaggio di questa sonda è consigliabile, piuttosto che come ausilio visivo, per studiare la forma dei segnali a bassa frequenza. Per scopi pratici, ad esempio per testare e regolare gli alimentatori a commutazione, in particolare per il funzionamento dei controller PWM, questa sonda non è assolutamente adatta, poiché non può fornire la velocità richiesta. Pertanto, non può sostituire nemmeno il più semplice oscilloscopio sovietico o anche i semplici oscilloscopi di Ali Express.

È possibile scaricare l'archivio con lo schema elettrico, il firmware, la schermata dei fusibili e il guscio della sonda dell'oscilloscopio utilizzando il collegamento. Buona fortuna a tutti, soprattutto a... AKV.

Discuti l'articolo SONDA PER OSCILLOSCOPIO USB

In questo articolo verrà discussa un'opzione per un oscilloscopio a due canali economico, o meglio molto economico, su un processore STM32F103C8T6. Vorrei prenotare subito che si tratta di un set-top box per computer che si collega alla porta USB del PC. Ecco alcune caratteristiche dell'oscilloscopio STM32:

• Frequenza di campionamento (campionamento) - 461 kSps
• Voltaggio in ingresso - 6,6 V.
• Impedenza di ingresso: 20 kOhm.

Come puoi vedere, l'oscilloscopio ha una resistenza di ingresso non standard, quindi le sonde standard dell'oscilloscopio non funzioneranno con esso e per misurare tensioni superiori a 6,6 V dovrai creare un divisore corrispondente esattamente a 20 kOhm. Un'altra piccola spiegazione sulla frequenza di campionamento. Molte persone credono erroneamente che questa sia la larghezza di banda. In realtà non è affatto così. 461 kSps significa che l'oscilloscopio effettua 461mila misurazioni in un secondo. Se si applica un segnale al suo ingresso, ad esempio, 1 kHz (periodo T=1/F; T=1 millisecondo). Nell'arco di 1 millisecondo, l'oscilloscopio effettuerà 461000*0,001=461 misurazioni. Diremo che ci sono 461 punti per periodo. Questo numero di punti è più che sufficiente per tracciare chiaramente il segnale. Ma se applichiamo all'ingresso un segnale da 200 kHz, il cui periodo è di 5 microsecondi, per questo periodo otterremo 2,3 punti. È impossibile costruire un segnale da 2 punti e valutarne i parametri. Il numero minimo richiesto di punti per periodo deve essere almeno 20. Pertanto, la frequenza massima alla quale questo oscilloscopio può esaminare il segnale sarà 461/20 = 23,5 kHz. È abbastanza adatto per la gamma audio. E non dimenticare che questo dispositivo non dispone di isolamento galvanico!!! Fai attenzione se ripari gli alimentatori switching!

Il circuito dell'oscilloscopio è mostrato di seguito. È possibile scaricare lo schema elettrico originale, il circuito stampato e il firmware alla fine dell'articolo.

Come puoi vedere, il circuito è costituito da un processore e dal suo cablaggio. Non c'è molto da spiegare qui. Lasciatemi solo dire che la scheda ha solo un'interfaccia UART per eseguire il flashing del firmware del processore. Consiglio comunque di collegare l'interfaccia SWD e di eseguirne il flashing utilizzando il programmatore STLINK. È più facile e veloce. Ma è anche possibile sulla scheda tramite UART. Descriverò brevemente entrambe le opzioni. Per eseguire il flashing del firmware tramite UART, abbiamo bisogno di un qualsiasi adattatore da USB a UART, ce ne sono molti in vendita e non sono costosi. Colleghiamo l'adattatore alla scheda tramite un bus a 3 fili RX, TX, GND. Quindi scaricare e installare il programma STM Flash Loader Demo. Mettiamo la scheda in modalità Boot. Per fare ciò, tieni premuto il pulsante di avvio mentre premi il pulsante di ripristino. Quindi entriamo nel programma ed eseguiamo azioni passo passo: seleziona il numero della porta COM, attendi una connessione alla scheda, seleziona il file del firmware, attendi il completamento del processo del firmware, chiudi il programma, spegni l'UART e togliere l'alimentazione alla scheda. Ora un'opzione con SWD. Colleghiamo il programmatore tramite 4 fili: POWER, SWCLK, SWDIO, GND. (In questo caso l'alimentazione alla scheda viene fornita dal programmatore). Scaricare e installare il programma STM32 ST-Link Utility. Quando avvii il programma, rileverà il controller stesso, tutto ciò che devi fare è selezionare il file del firmware e avviare il processo del firmware.

E un'altra nota importante. Prima di assemblare il dispositivo, installare il guscio dell'oscilloscopio per STM32 sul PC. Assicurati che il programma venga effettivamente avviato. Ci sono stati casi in cui il programma semplicemente non voleva essere eseguito su alcuni PC e laptop. A cosa sia collegato non è chiaro.

Dedicato ai radioamatori principianti!

Come assemblare l'adattatore più semplice per un oscilloscopio virtuale software, adatto per l'uso nella riparazione e configurazione di apparecchiature audio. https://sito/

L'articolo spiega anche come misurare l'impedenza di ingresso e di uscita e come calcolare un attenuatore per un oscilloscopio virtuale.

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Informazioni sugli oscilloscopi virtuali.

Una volta ho avuto un'idea fissa: vendere un oscilloscopio analogico e acquistare un oscilloscopio USB digitale per sostituirlo. Ma, dopo aver girovagato per il mercato, ho scoperto che gli oscilloscopi più economici “iniziano” da $ 250 e le recensioni su di loro non sono molto buone. I dispositivi più seri costano molte volte di più.

Quindi, ho deciso di limitarmi a un oscilloscopio analogico e, per creare qualche diagramma per il sito, utilizzare un oscilloscopio virtuale.

Ho scaricato diversi oscilloscopi software dalla rete e ho provato a misurare qualcosa, ma non ne è venuto fuori nulla di buono, poiché o non era possibile calibrare il dispositivo o l'interfaccia non era adatta per gli screenshot.

Avevo già abbandonato questa questione, ma mentre cercavo un programma per misurare la risposta in frequenza, mi sono imbattuto nel pacchetto software “AudioTester”. L'analizzatore di questo kit non mi è piaciuto, ma l'oscilloscopio Osci (di seguito lo chiamerò "AudioTester") si è rivelato perfetto.

Questo dispositivo ha un'interfaccia simile a un oscilloscopio analogico convenzionale e lo schermo ha una griglia standard che consente di misurare l'ampiezza e la durata. https://sito/

Gli svantaggi includono una certa instabilità del lavoro. Il programma a volte si blocca e per ripristinarlo è necessario ricorrere all'aiuto di Task Manager. Ma tutto questo è compensato dall'interfaccia familiare, dalla facilità d'uso e da alcune funzioni molto utili che non ho visto in nessun altro programma di questo tipo.

Attenzione! Il pacchetto software AudioTester include un generatore di bassa frequenza. Non consiglio di usarlo perché tenta di controllare il driver della scheda audio stessa, il che può comportare la disattivazione permanente dell'audio. Se decidi di utilizzarlo, occupati di un punto di ripristino o di un backup del sistema operativo. Ma è meglio scaricare un normale generatore da "Materiali aggiuntivi".

Un altro programma interessante per l'oscilloscopio virtuale Avangard è stato scritto dal nostro connazionale O.L. Zapisnykh.

Questo programma non ha la solita griglia di misurazione e lo schermo è troppo grande per catturare screenshot, ma ha un voltmetro di ampiezza e un frequenzimetro integrati, che compensano parzialmente lo svantaggio di cui sopra.

In parte perché a bassi livelli di segnale sia il voltmetro che il frequenzimetro iniziano a mentire molto.

Tuttavia, per un radioamatore alle prime armi che non è abituato a percepire i diagrammi in volt e millisecondi per divisione, questo oscilloscopio potrebbe essere abbastanza adatto. Un'altra proprietà utile dell'oscilloscopio Avangard è la capacità di calibrare in modo indipendente le due scale disponibili del voltmetro integrato.

Quindi parlerò di come costruire un oscilloscopio di misura basato sui programmi AudioTester e Avangard. Naturalmente, oltre a questi programmi, avrai bisogno anche di qualsiasi scheda audio integrata o separata, la maggior parte economica.

In realtà, tutto il lavoro si riduce alla realizzazione di un partitore di tensione (attenuatore) che copra un'ampia gamma di tensioni misurate. Un'altra funzione dell'adattatore proposto è quella di proteggere l'ingresso della scheda audio da danni quando l'alta tensione entra in contatto con l'ingresso.

Dati tecnici e portata.

Poiché nei circuiti di ingresso della scheda audio è presente un condensatore di isolamento, l'oscilloscopio può essere utilizzato solo con “ingresso chiuso”. Cioè, sul suo schermo è possibile osservare solo la componente variabile del segnale. Tuttavia, con una certa abilità, utilizzando l'oscilloscopio AudioTester è possibile misurare anche il livello della componente continua. Ciò può essere utile, ad esempio, quando il tempo di lettura del multimetro non consente di registrare il valore di ampiezza della tensione su un condensatore che si carica attraverso un grosso resistore.

Il limite inferiore della tensione misurata è limitato dal livello di rumore e dal livello di fondo ed è di circa 1 mV. Il limite superiore è limitato solo dai parametri del divisore e può raggiungere centinaia di volt.

La gamma di frequenza è limitata dalle capacità della scheda audio e per le schede audio economiche è: 0,1 Hz... 20 kHz (per un segnale a onda sinusoidale).

Naturalmente stiamo parlando di un dispositivo piuttosto primitivo, ma in assenza di un dispositivo più avanzato, questo potrebbe benissimo andare bene.

Il dispositivo può aiutare nella riparazione di apparecchiature audio o essere utilizzato per scopi didattici, soprattutto se integrato con un generatore virtuale di basse frequenze. Inoltre, utilizzando un oscilloscopio virtuale è facile salvare un diagramma per illustrare qualsiasi materiale o per pubblicarlo su Internet.

Schema elettrico dell'hardware dell'oscilloscopio.

Il disegno mostra la parte hardware dell'oscilloscopio - "Adattatore".

Per costruire un oscilloscopio a due canali, dovrai duplicare questo circuito. Il secondo canale può essere utile per confrontare due segnali o per collegare una sincronizzazione esterna. Quest'ultimo è fornito in AudioTester.

Resistori R1, R2, R3 e Rin. – partitore di tensione (attenuatore).

I valori dei resistori R2 e R3 dipendono dall'oscilloscopio virtuale utilizzato, o più precisamente dalle scale che utilizza. Ma poiché l’“AudioTester” ha un prezzo di divisione multiplo di 1, 2 e 5, e l’”Avangard” ha un voltmetro incorporato con solo due scale collegate tra loro in un rapporto di 1:20, quindi utilizzando un adattatore assemblato secondo quanto sopra il circuito non dovrebbe causare inconvenienti in entrambi i casi.

L'impedenza di ingresso dell'attenuatore è di circa 1 megaohm. In un buon senso, questo valore dovrebbe essere costante, ma la progettazione del divisore sarebbe seriamente complicata.

I condensatori C1, C2 e C3 equalizzano la risposta in ampiezza-frequenza dell'adattatore.

I diodi Zener VD1 e VD2, insieme ai resistori R1, proteggono l'ingresso lineare della scheda audio da danni in caso di ingresso accidentale di alta tensione nell'ingresso dell'adattatore quando l'interruttore è nella posizione 1:1.

Sono d'accordo che lo schema presentato non è elegante. Questa soluzione circuitale consente tuttavia di ottenere nel modo più semplice un'ampia gamma di tensioni misurate utilizzando solo pochi componenti radio. Un attenuatore costruito secondo lo schema classico richiederebbe l'uso di resistori da elevati megaohm e la sua impedenza di ingresso cambierebbe in modo troppo significativo quando si cambiano i campi, il che limiterebbe l'uso di cavi per oscilloscopio standard progettati per un'impedenza di ingresso di 1 MOhm.

Protezione dallo "sciocco".

Per proteggere l'ingresso lineare della scheda audio da alta tensione accidentale, i diodi zener VD1 e VD2 sono installati parallelamente all'ingresso.

Il resistore R1 limita la corrente dei diodi Zener a 1 mA, con una tensione di 1000 Volt all'ingresso 1:1.

Se intendi davvero utilizzare un oscilloscopio per misurare tensioni fino a 1000 Volt, allora come resistore R1 puoi installare MLT-2 (due watt) o due resistori MLT-1 (un watt) in serie, poiché i resistori non differiscono tra loro solo in potenza, ma anche in base alla tensione massima consentita.

Anche il condensatore C1 deve avere una tensione massima consentita di 1000 Volt.

Un piccolo chiarimento su quanto sopra. A volte si desidera osservare una componente variabile di ampiezza relativamente piccola, che tuttavia ha una grande componente costante. In questi casi è necessario tenere presente che sullo schermo di un oscilloscopio con ingresso chiuso è possibile vedere solo la componente di tensione alternata.

Dalla figura si vede che con una componente costante di 1000 Volt ed un'oscillazione della componente variabile di 500 Volt, la tensione massima applicata all'ingresso sarà di 1500 Volt. Tuttavia, sullo schermo dell'oscilloscopio vedremo solo un'onda sinusoidale con un'ampiezza di 500 Volt.

Come misurare l'impedenza di uscita di un'uscita di linea?

Puoi saltare questo paragrafo. È pensato per gli amanti dei piccoli dettagli.

L'impedenza di uscita (impedenza di uscita) di un'uscita di linea destinata al collegamento di telefoni (cuffie) è troppo bassa per avere un impatto significativo sulla precisione delle misurazioni che eseguiremo nel paragrafo successivo.

Allora perché misurare l'impedenza di uscita?

Poiché utilizzeremo un generatore di segnale virtuale a bassa frequenza per calibrare l'oscilloscopio, la sua impedenza di uscita sarà uguale all'impedenza di uscita della Line Out della scheda audio.

Assicurandoci che l'impedenza di uscita sia bassa, possiamo prevenire errori grossolani durante la misurazione dell'impedenza di ingresso. Anche se, anche nelle circostanze peggiori, è improbabile che questo errore superi il 3...5%. Francamente, questo è addirittura inferiore al possibile errore di misurazione. Ma si sa che gli errori hanno l'abitudine di “rincorrere”.

Quando si utilizza un generatore per riparare e sintonizzare apparecchiature audio, è consigliabile conoscere anche la sua resistenza interna. Ciò può essere utile, ad esempio, quando si misura l'ESR (resistenza in serie equivalente) o semplicemente la reattanza dei condensatori.

Grazie a questa misurazione ho potuto identificare l'uscita con l'impedenza più bassa nella mia scheda audio.

Se la scheda audio ha un solo jack di uscita, tutto è chiaro. È sia un'uscita di linea che un'uscita per telefoni (cuffie). La sua impedenza è solitamente piccola e non necessita di essere misurata. Queste sono le uscite audio utilizzate nei laptop.

Quando sono presenti fino a sei prese e ce ne sono un paio in più sul pannello frontale dell'unità di sistema e a ciascuna presa può essere assegnata una funzione specifica, l'impedenza di uscita delle prese può differire in modo significativo.

In genere, l'impedenza più bassa corrisponde al jack verde chiaro, che per impostazione predefinita è l'uscita di linea.

Un esempio di misurazione dell'impedenza di diverse uscite di schede audio impostate sulle modalità “Telefoni” e “Line Out”.

Come si può vedere dalla formula, i valori assoluti della tensione misurata non hanno alcun ruolo, quindi queste misurazioni possono essere effettuate molto prima di calibrare l'oscilloscopio.

Esempio di calcolo.

U1 = 6 divisioni.

U2 = 7 divisioni.

Rx = 30(7 – 6) / 6 = 5(Ohm).

Come misurare l'impedenza di ingresso di un ingresso lineare?

Per calcolare l'attenuatore per l'ingresso lineare di una scheda audio, è necessario conoscere l'impedenza di ingresso dell'ingresso lineare. Sfortunatamente, è impossibile misurare la resistenza di ingresso utilizzando un multimetro convenzionale. Ciò è dovuto al fatto che nei circuiti di ingresso delle schede audio sono presenti condensatori di isolamento.

Le impedenze di ingresso delle diverse schede audio possono variare notevolmente. Quindi, questa misurazione dovrà ancora essere effettuata.

Per misurare l'impedenza di ingresso di una scheda audio utilizzando corrente alternata, è necessario applicare un segnale sinusoidale con una frequenza di 50 Hz all'ingresso attraverso un resistore di zavorra (aggiuntivo) e calcolare la resistenza utilizzando la formula fornita.

Un segnale sinusoidale può essere generato in un generatore software a bassa frequenza, il cui collegamento si trova nei "Materiali aggiuntivi". I valori di ampiezza possono anche essere misurati utilizzando un oscilloscopio software.

L'immagine mostra lo schema di collegamento.

Le tensioni U1 e U2 devono essere misurate con un oscilloscopio virtuale nelle posizioni corrispondenti dell'interruttore SA. Non è necessario conoscere i valori assoluti della tensione, quindi i calcoli sono validi fino alla calibrazione del dispositivo.

Esempio di calcolo.

Rx = 50 * 100 / (540 – 100) ≈ 11,4(kOhm).

Ecco i risultati delle misurazioni dell'impedenza di vari ingressi di linea.

Come puoi vedere, le resistenze di ingresso differiscono in modo significativo e, in un caso, quasi un ordine di grandezza.

Come calcolare un partitore di tensione (attenuatore)?

L'ampiezza massima illimitata della tensione di ingresso della scheda audio, al massimo livello di registrazione, è di circa 250 mV. Un partitore di tensione, o come viene anche chiamato attenuatore, consente di espandere la gamma di tensioni misurate di un oscilloscopio.

L'attenuatore può essere realizzato utilizzando circuiti diversi, a seconda del coefficiente di divisione e della resistenza di ingresso richiesta.

Ecco una delle opzioni del divisore che ti consente di rendere la resistenza di ingresso un multiplo di dieci. Grazie alla resistenza aggiuntiva Rext. è possibile regolare la resistenza del braccio inferiore del divisore su un valore tondo, ad esempio 100 kOhm. Lo svantaggio di questo circuito è che la sensibilità dell'oscilloscopio dipenderà troppo dall'impedenza di ingresso della scheda audio.

Pertanto, se l'impedenza di ingresso è 10 kOhm, il rapporto di divisione del divisore aumenterà di dieci volte. Non è consigliabile ridurre la resistenza del braccio superiore del partitore, poiché determina la resistenza di ingresso del dispositivo, ed è l'elemento principale nella protezione del dispositivo dall'alta tensione.

Quindi ti suggerisco di calcolare tu stesso il divisore in base all'impedenza di ingresso della tua scheda audio.

Non c'è nessun errore nell'immagine; il divisore inizia a dividere la tensione in ingresso già quando la scala è 1:1. I calcoli, ovviamente, devono essere eseguiti in base al rapporto effettivo dei bracci divisori.

Secondo me, questo è il circuito divisore più semplice e allo stesso tempo più universale.

Un esempio di calcolo del divisore.

Valori iniziali.

R1 – 1007 kOhm (risultato della misurazione di una resistenza da 1 mOhm).

Rin. – 50 kOhm (ho scelto l'ingresso con impedenza maggiore tra i due disponibili sul pannello frontale dell'unità di sistema).

Calcolo del divisore nella posizione dell'interruttore 1:20.

Innanzitutto, utilizzando la formula (1), calcoliamo il coefficiente di divisione del divisore, determinato dai resistori R1 e Rin.

(1007 + 50)/ 50 = 21,14 (una volta)

Ciò significa che il rapporto di divisione totale nella posizione dell'interruttore 1:20 dovrebbe essere:

21,14*20 = 422,8 (una volta)

Calcoliamo il valore del resistore per il divisore.

1007*50 /(50*422,8 –50 –1007) ≈ 2,507 (kOhm)

Calcolo del divisore nella posizione dell'interruttore 1:100.

Determiniamo il rapporto di divisione complessivo nella posizione dell'interruttore di 1:100.

21,14*100 = 2114 (una volta)

Calcoliamo il valore del resistore per il divisore.

1007*50 / (50*2114 –50 –1007) ≈ 0,481 (kOhm)

Per semplificare i calcoli, consulta questo link:

Se si intende utilizzare solo l'oscilloscopio Avangard e solo nelle gamme 1:1 e 1:20, la precisione della selezione del resistore potrebbe essere bassa, poiché l'Avangard può essere calibrato indipendentemente in ciascuna delle due gamme disponibili. In tutti gli altri casi, dovrai selezionare i resistori con la massima precisione. Come farlo è scritto nel paragrafo successivo.

Se dubiti della precisione del tuo tester, puoi regolare qualsiasi resistore con la massima precisione confrontando le letture dell'ohmmetro.

A tale scopo al posto della resistenza permanente R2 viene installata temporaneamente una resistenza di sintonizzazione R*. La resistenza del resistore di regolazione viene scelta in modo da ottenere l'errore minimo nel corrispondente intervallo di divisione.

Quindi viene misurata la resistenza del resistore di regolazione e il resistore costante è già adattato alla resistenza misurata da un ohmmetro. Poiché entrambi i resistori vengono misurati con lo stesso dispositivo, l'errore dell'ohmmetro non influisce sulla precisione della misurazione.

E queste sono un paio di formule per calcolare il divisore classico. Un divisore classico può essere utile quando è richiesta un'elevata impedenza di ingresso del dispositivo (mOhm/V), ma non si vuole utilizzare un divisore aggiuntivo.

Come selezionare o regolare i resistori del partitore di tensione?

Poiché i radioamatori spesso hanno difficoltà a trovare resistori di precisione, parlerò di come regolare i comuni resistori per un'ampia gamma di applicazioni con elevata precisione.

I resistori ad alta precisione sono solo molte volte più costosi di quelli convenzionali, ma sul nostro mercato radiofonico vengono venduti per 100 pezzi, il che rende il loro acquisto poco consigliabile.

Utilizzo di resistori di trim.

Come puoi vedere, ciascun braccio del divisore è costituito da due resistori: uno costante e uno trimmer.

Svantaggio: ingombrante. La precisione è limitata solo dalla precisione disponibile dello strumento di misura.

Selezione dei resistori.

Un altro modo è selezionare coppie di resistori. La precisione è garantita selezionando coppie di resistori da due set di resistori con un ampio intervallo. Innanzitutto vengono misurati tutti i resistori, quindi vengono selezionate le coppie la cui somma di resistenze corrisponde maggiormente al circuito.

Fu così che, su scala industriale, furono adattati i resistori divisori del leggendario tester TL-4.

Lo svantaggio di questo metodo è che richiede molta manodopera e un gran numero di resistori.

Più lungo è l'elenco dei resistori, maggiore è la precisione della selezione.

Regolazione delle resistenze utilizzando carta vetrata.

Anche l'industria non esita a regolare i resistori rimuovendo parte della pellicola resistiva.

Tuttavia, quando si regolano resistori ad alta resistenza, non è consentito tagliare la pellicola resistiva. Per i resistori a film ad alta resistenza MLT, il film viene applicato su una superficie cilindrica sotto forma di spirale. Tali resistori devono essere archiviati con estrema attenzione per non interrompere il circuito.

La regolazione precisa dei resistori in condizioni amatoriali può essere eseguita utilizzando la carta vetrata più fine - "carta vetrata nulla".

Per prima cosa si rimuove accuratamente lo strato protettivo di vernice dal resistore MLT, che ovviamente ha una resistenza inferiore, utilizzando un bisturi.

Il resistore viene quindi saldato alle “estremità” che sono collegate al multimetro. Con movimenti attenti della pelle "zero", la resistenza del resistore viene portata alla normalità. Quando il resistore viene regolato, l'area tagliata viene ricoperta da uno strato di vernice protettiva o colla.

Che cos'è la pelle "zero" è scritto.

Secondo me, questo è il modo più rapido e semplice, che tuttavia dà ottimi risultati.

Costruzione e dettagli.

Gli elementi del circuito adattatore sono alloggiati in un alloggiamento rettangolare in duralluminio.

Il rapporto di divisione dell'attenuatore viene commutato utilizzando un interruttore a levetta con la posizione centrale.

Il connettore standard CP-50 viene utilizzato come jack di ingresso, che consente l'uso di cavi e sonde standard. Invece, puoi utilizzare un normale jack audio Jack da 3,5 mm.

Connettore di uscita: jack audio standard da 3,5 mm. L'adattatore si collega all'ingresso lineare della scheda audio tramite un cavo con due jack da 3,5 mm alle estremità.

L'assemblaggio è stato eseguito utilizzando il metodo di montaggio a cerniera.

Per utilizzare l'oscilloscopio avrai bisogno di un altro cavo con una sonda all'estremità.

Di seguito è riportato un progetto di un oscilloscopio USB che puoi assemblare con le tue mani. Le capacità dell'oscilloscopio USB sono minime, ma per molte attività radioamatoriali andrà benissimo. Inoltre, il circuito di questo oscilloscopio USB può essere utilizzato come base per costruire circuiti più seri. Il circuito è basato su un microcontrollore Atmel Tiny45.

L'oscilloscopio ha due ingressi analogici ed è alimentato tramite un'interfaccia USB. Un ingresso viene attivato tramite un potenziometro, che consente di ridurre il livello del segnale di ingresso.

Il software per il microcontrollore tiny45 è scritto in C e compilato utilizzando V-USB sviluppato da Obdev, che implementa dispositivi HID sul lato microcontrollore.
Il circuito non utilizza quarzo esterno, ma utilizza nel software la frequenza USB di 16,5 MHz. Naturalmente non dovreste aspettarvi un campionamento di 1 Gs/s da questo schema.

L'oscilloscopio funziona tramite USB tramite modalità HID, che non richiede l'installazione di driver speciali. Il software Windows è scritto utilizzando .NET C#. Utilizzando il codice sorgente del mio programma come base, puoi espandere il software di cui hai bisogno.

Lo schema elettrico di un oscilloscopio USB è molto semplice!

Elenco dei radioelementi utilizzati:
1 LED (qualsiasi)
1 resistenza LED, da 220 a 470 ohm
2 resistori da 68 Ohm per linee USB D+ e D
1 resistenza da 1,5 K per il rilevamento del dispositivo USB
2 diodi Zener da 3,6 V per l'equalizzazione del livello USB
2 condensatori da 100nF e 47uF
2 condensatori di filtro sugli ingressi analogici (da 10nF a 470nF), è possibile senza di essi
1 o 2 potenziometri sugli ingressi analogici, per ridurre il livello di tensione in ingresso (se necessario)
1 porta USB
1 microcontrollore Atmel Tiny45-20.

Elenco dei radioelementi

Gli oscilloscopi USB sono progettati per monitorare un segnale elettrico in un circuito. I modelli sono utilizzati in vari campi. Se consideriamo le modifiche a canale singolo, vengono spesso utilizzate per testare le apparecchiature. Non sono adatti per il monitoraggio della frequenza gigahertz.

Circuito di un semplice oscilloscopio

Un tipico oscilloscopio USB (circuito mostrato di seguito) include un tubo elettromagnetico e un modulatore. L'espansore viene spesso utilizzato come tipo di transizione. I condensatori nei dispositivi vengono utilizzati senza transistor. Se consideriamo le modifiche con i modulatori, hanno un pentodo. Per abbassare la tensione di soglia, viene utilizzato un raddrizzatore. I filtri nei dispositivi sono installati con dinistori. La sensibilità di un oscilloscopio dipende in gran parte dal tipo di ricetrasmettitore.

Modello a canale singolo

Un oscilloscopio USB a canale singolo è abbastanza semplice da realizzare. In questo caso viene installato un tubo a raggi catodici insieme ad un modulatore d'onda. Molti esperti affermano che la portata dell'elemento non deve essere superiore a 10 micron. È anche importante utilizzare un tetrodo per ridurre la sensibilità del dispositivo. Per il tipo di uscita viene selezionato l'espansore per l'oscilloscopio. Il parametro della tensione di soglia dell'elemento deve essere 20 V.

La frequenza massima di questo tipo di espansore non supera i 130 Hz. Per installare i filtri dovrai utilizzare un saldatore. Gli stabilizzatori vengono utilizzati abbastanza raramente nei modelli. Per risolvere problemi con maggiore resistenza sulla piastra, è possibile utilizzare un convertitore. Il circuito standard di un oscilloscopio a canale singolo non può fare a meno di un raddrizzatore.

Schema di un dispositivo a due canali

Utilizzando un modulatore dipolare, puoi creare un oscilloscopio USB a due canali con le tue mani. Il circuito del dispositivo include anche un amplificatore. Se consideriamo la modifica standard, non è necessario un raddrizzatore. Il vantaggio principale del modello è l’elevata precisione delle misurazioni.

Per collegare il triodo, è installato un ricetrasmettitore. Inoltre, il circuito di un oscilloscopio USB a due canali include convertitori. Sono selezionati per 20 o 25 V. Se consideriamo la prima opzione, è possibile utilizzare condensatori aperti. Per installare un convertitore da 25 V, sarà necessario un filtro operativo di alta qualità. Alla fine del lavoro, il controller è collegato. I pin di uscita alla porta USB sono collegati tramite un ricetrasmettitore.

Recensioni di modifiche a tre canali

L'oscilloscopio USB a tre canali ottiene buone recensioni da parte degli esperti. Prima di tutto, è importante notare che tali dispositivi sono estremamente precisi. Usano sensori con diverse conduttività. Un tubo a raggi catodici viene solitamente installato con un amplificatore. In molte modifiche, i condensatori vengono utilizzati senza filtri. Per risolvere i problemi con i picchi di tensione, viene utilizzato un raddrizzatore convenzionale.

Secondo gli esperti, la resistenza negativa di un oscilloscopio non dovrebbe superare i 30 ohm. Inoltre, prima di attivare la modifica, viene controllato il parametro della tensione di soglia. Per un modello semplice, non deve essere superiore a 35 V. Per installare un triodo, sul modello viene saldato un contattore. Molti dispositivi lo utilizzano senza regolatore.

Assemblare un dispositivo a 5 V

Con un espansore di contatti tutto diventa più semplice: il circuito del dispositivo comprende un tubo a raggi catodici e un modulatore. I filtri vengono utilizzati per risolvere i problemi di congestione della rete. I controller vengono spesso selezionati come tipo cablato. Per il normale funzionamento dei condensatori è necessario un tiristore. Per installarlo dovrai utilizzare un saldatore.

Se credi alle recensioni degli esperti, in questo caso è meglio non utilizzare gli analoghi delle cassette. È anche importante notare che i tetrodi non possono essere installati in un oscilloscopio USB. Ciò è dovuto principalmente a un forte aumento della resistenza negativa. Inoltre, i modelli con questi elementi consumano molta elettricità. Le modifiche basate sui raddrizzatori a banda larga sono rare. Alla fine del lavoro, è importante fissare i contatti di uscita. Una porta USB per la connessione viene spesso installata tramite un modulatore.

Oscilloscopi da 10 V

Il circuito dell'oscilloscopio da 10 V comprende due condensatori a filo. Per assemblare il modello è innanzitutto importante installare il tubo a raggi catodici. Per il normale funzionamento del sensore, viene utilizzato un modulatore transitorio. Viene installato in un oscilloscopio USB tramite una bobina. Alcune modifiche hanno un tiristore. Se credi alle recensioni degli esperti, questi modelli non differiscono per l'elevata precisione delle letture. In questo caso, è più consigliabile selezionare comparatori di alta qualità.

La conduttività attuale degli elementi deve essere di almeno 6,2 micron. Il parametro della sensibilità di soglia degli oscilloscopi da 10 W oscilla intorno a 30 Ohm. In media, la frequenza operativa non è superiore a 130 Hz. Se credi alle recensioni degli esperti, non è possibile utilizzare i filtri pass-through. Prima di tutto, mettono un grande carico sui condensatori. È anche importante notare che non sono in grado di far fronte completamente alle vibrazioni elettromagnetiche.

Come realizzare un modello da 15 V?

Realizzare un oscilloscopio USB da 15 V per un computer è abbastanza semplice. Per assemblare il modello, viene utilizzato un tubo a raggi catodici convenzionale. Tuttavia, è importante notare che è più consigliabile selezionare un modulatore con un adattatore. I dispositivi sul mercato sono presentati a 10 e 15 micron. Se consideriamo la prima opzione, i condensatori vengono utilizzati con un tiristore.

L'indicatore di resistenza negativa massima per gli oscilloscopi è di 25 M. Se consideriamo le modifiche con un adattatore da 15 μm, i condensatori possono essere utilizzati solo di tipo aperto. Le placcature vengono utilizzate per combattere le interferenze elettromagnetiche. In dispositivi di questo tipo vengono utilizzati convertitori e per aumentare la precisione delle letture di misurazione vengono utilizzati raddrizzatori.

Utilizzando resistori della serie PPR1

Gli oscilloscopi con questi resistori sono molto richiesti. Queste modifiche sono classificate come dispositivi a canale singolo. Gli oscilloscopi sono i più adatti per testare apparecchiature elettriche. È anche importante notare che sono altamente sensibili. Per realizzare un modello da solo, avrai bisogno di un tubo a raggi catodici.

In questo caso il modulatore è del tipo ad impulsi. Se credi alle recensioni dei consumatori, è più consigliabile selezionare i contattori con una copertura. Tuttavia, prima di installarli, viene installato un raddrizzatore. Per visualizzare correttamente le letture, viene utilizzato un kenotron. Oggi questo dispositivo è disponibile nei tipi operativo e ondulato.

Se consideriamo la prima opzione, per assemblare l'oscilloscopio sarà necessario un controller. Le modifiche con i kenotron d'onda sono molto rare. Il parametro di resistenza dell'apparecchiatura non supera i 33 Ohm. L'indicatore di conduttività del segnale dei modelli oscilla intorno a 4,5 micron. È inoltre importante notare che la porta USB può essere collegata tramite un modulatore.