Любой радиолюбитель знает, что такое осциллограф, и хотел бы его иметь в своей домашней лаборатории. Однако стоимость промышленных приборов далеко не всегда позволяет его приобрести для домашнего использования. Начинающие радиолюбители, покрывая потребность в хоть каком-то осциллографе, используют недорогие наборы или готовые конструкции, например, DSO-138 или DSO-150, собранные на микроконтроллере (МК) STM32F103. Но экран диагональю 2,4″ и очень посредственные характеристики этих изделий не сильно вдохновляют.
Как-то на просторах Интернета я встретил интересное техническое решение вывода на экран изображения [1] также на основе МК STM32F103, и тогда возникла мысль, а что, если это решение «скрестить» с осциллографом?
Развитием этой идеи явилась описываемая ниже приставка к монитору или телевизору с VGA-входом, которую можно использовать как в повседневной радиолюбительской практике, так и в качестве демонстрационного осциллографа в учебных заведениях, подключая её к проектору и выводя изображение на большой экран для всей аудитории. Ещё один вариант применения — совместное использование с приставкой к осциллографу для измерения АЧХ, например, как в [2].
Проверка исправности радиодеталей осциллографом.
Но МК STM32F103 имеет очень ограниченный объём оперативной памяти и не самый быстрый АЦП, необходимый для осциллографа, вследствие чего было принято решение использовать более продвинутый МК STM32F411CE, такой, как на отладочной плате Black Pill V2.0 (рис. 1). Ко всему прочему, он не требует для своего программирования специальных программаторов.
Рис. 1. Отладочная плата Black Pill V2.0
Для осциллографической приставки был выбран режим VGA 640×480 с частотой кадров 60 Гц, что соответствует частоте следования видеоданных 25 МГц. Для вывода изображения на экран использовано удвоение пиксела по горизонтали и вертикали, что соответствует 320×240 точкам графического изображения. Рабочее поле для вывода осциллограмм — 300×200 точек.
Разрешение экрана сильно связано с тактовой частотой МК 100 МГц (100/4 = 25 МГц, частота видеоданных) и с тактовой частотой АЦП, которая в данном случае выбрана 50 МГц. Она хоть и выше максимально заявленной в 36 МГц, спокойно воспринимается самим АЦП. Для увеличения частоты выборок аЦп работает в восьмибитном режиме, что даёт немного менее 5 млн выборок в секунду. У выбранного МК только один АЦП, поэтому для двухканального варианта приставки используется чередование опроса двух каналов. На практике это позволяет спокойно рассматривать сигналы частотой до 500 кГц в одноканальном и до 250 кГц в двухканальном режимах работы, но можно увидеть наличие сигнала и оценить его частоту в два раза выше.
Подключаем осциллограф к телевизору
Рис. 2. Схема приставки
Схема приставки показана на рис. 2. Её питание осуществляется от USB-порта (телевизора) монитора, к которому она подключается, или любого другого источника питания напряжением 5 В и током до 500 мА (ЗУ для сотового телефона). Потребление приставки не превышает 150 мА.
Аналоговая часть собрана на ОУ DA1 (DA2), коммутаторе на микросхеме DD1 (DD2), который обеспечивает переключение чувствительности усилителя вертикального отклонения. Переключение режимов, закрытый (AC) или открытый (DC), осуществляется с помощью оптопары U1 (U2).
Управление приставкой осуществляется с помощью трёх кнопок «˄», «v» и «MODE». Коротким нажатием на кнопку «MODE» можно оперативно перемещаться между основными функциями — «Развёртка времени», «Уровень триггера», «Чувствительность входа 1» и «Чувствительность входа 2». При нажатии и удержании кнопки «MODE» и нажатии на кнопки «˄» и «v» можно перемещаться между всеми доступными функциями, к которым относятся «Тип триггера», «Выход тест», «Тип Входа 1», «Уровень нуля Входа 1», «Тип Входа 2», «Уровень нуля Входа 2». Текущая функция выделяется прямоугольным окном. Внутри функции управление осуществляется кнопками «˄» и «v».
Одновременно может обрабатываться один канал или два канала поочерёдно, синхронизация развёртки возможна от любого канала по фронту или спаду сигнала, в том числе и в режиме ожидания одиночного срабатывания. Имеются настройки уровня срабатывания триггера синхронизации и линии нуля каждого канала. В каждом канале выводится информация о частоте сигнала и, в зависимости от типа входа AC или DC, о размахе сигнала (Vpp) или среднем напряжении (Vavr). Реализована возможность выключить показ каждого канала и «заморозить» экран (режим HOLD).
Основные технические параметры
Разрядность АЦП, бит . 8
Частота дискретизации, миллионов выборок в секунду . 4,5
Входное сопротивление каждого канала, МОм . 1
Развёртка по времени, мкс/дел. 1, 2,5, 5, 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1000, 2500, 5000, 10000 Усилитель вертикального отклонения, В/дел 0,25, 0,5, 1, 2, 4
Частота тестового сигнала, кГц . 0,1, 0,5, 1,5, 10, 100, 250 и выключен
Основным является узел центрального процессора, весь функционал приставки реализован программно. Запрограммировав модуль А2 и подключив к приставке кнопки управления и VGA-монитор, можно проверить работу всей приставки, подавая на вход сигналы в интервале от 0 до 3,3 В. Узлы аналоговой части, его питания и гальванической развязки могут быть видоизменены или даже исключены в соответствии с конкретными требованиями и ограничениями.
Гальваническая развязка нужна для защиты подключённого монитора при проведении измерений в цепях под высоким напряжением. Прототип приставки у меня больше года проработал без неё, и ни один монитор не пострадал. При выборе схемы аналоговой части я исходил из её максимальной простоты, уменьшения числа применяемых номиналов и распространённости элементной базы. Для разрядности АЦП в 8 бит этого достаточно, но при увеличении разрядности до 10 или 12 бит аналоговую часть нужно пересмотреть и выполнить, например, как в [3].
Рис. 3. Топология платы
Рис. 4. Размещение элементов на плате (по клику крупно)
Рис. 5. Р азмещение элементов на плате (по клику крупно)
Конструкция, детали и возможные замены. Для приставки была разработана односторонняя печатная плата размерами 117×72 мм из стеклотекстолита толщиной 1,5. 2 мм, которую можно изготовить методом ЛУТ. Топология платы показана на рис. 3 , а размещение элементов на ней — на рис.
4 и рис. 5. На рис. 6 и рис. 7 показана смонтированная плата приставки. На последнем рисунке можно заметить дополнительные элементы, установленные с помощью навесного мон-тажа, их установка на печатную плату уже предусмотрена в её топологии.
Рис. 6. Смонтированная плата приставки
Рис.7. С монтированная плата приставки
Рекомендуем к данному материалу .
Мнения читателей
- инженер / 04.01.2023 — 18:13 Отлично! А почему чб? Ведь управлять цветами RGB вообще не сложно. Не могли бы сообщить о загрузке ресурсов stm32? Спасибо!
- Юрий- / 19.11.2021 — 12:41 Ждём продолжения .
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:
Источник: www.radioradar.net
ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКАЯ ПРИСТАВКА К ТЕЛЕВИЗОРУ
Описания осциллографических приставок к телевизору уже публиковались на страницах журнала («Радио», 1959, № 1; 1965, № 8 и др.). Однако в отличие от них предлагаемая приставка не требует вмешательства в схему телевизора (она подключается к антенному гнезду телевизора). Совместно с генератором качающейся частоты ее можно использовать для налаживания усилителей ПЧ радиоприемников.
Приставку (рис. 1 и 2) можно рассматривать как миниатюрный телевизионный передатчик.
Несмотря на относительную простоту схемы в этом передатчике формируется полный телевизионный сигнал, который отличается от стандартного сигнала только отсутствием уравнивающих импульсов.
Кадровые синхроимпульсы формируются из переменного синусоидального напряжения усилителем-ограничителем (Т1), дифференцирующей цепью R8C4 и пороговым усилителем (T4). Их длительность около 1,9 мсек.
Блокинг-генератор на транзисторе Гз генерирует строчные синхроимпульсы. Это не основные импульсы блокинг-генератора, а выбросы коллекторного напряжения, возникающие сразу вслед за основными. Между коллекторами транзисторов Т4 и T5 включен разделительный диод Д3.
В момент генерации основного импульса коллектор транзистора Т4 замыкается на шасси через открытый транзистор T5 и диод Д3. Вследствие этого в кадровых синхроимпульсах появляются врезки, которые, как и требуется, предшествуют строчным синхроимпульсам. Обмотки трансформатора Тр1 блокинг-генератора намотаны на тороидальном сердечнике из оксифера (H=1000). Внешний диаметр сердечника 10 мм, а. толщина 2 мм. Обмотки I и III содержат по 100 витков, ll — 30 витков провода ПЭЛШО 0,1.
В начале периода строчной развертки импульс напряжения блокинг-генератора быстро заряжает конденсатор С5 через диод Д2. В течение остальной части периода он медленно разряжается через резистор R6. Возникающее при этом пилообразное напряжение поступает на базу транзистора Т2. Здесь оно складывается с осциллографируемым напряжением.
Трехкаскадный усилитель (Т2, Т3, T6) из-за большого коэффициента усиления (50000-100000) работает практически в релейном режиме, характеризующемся определенным порогом срабатывания. Поскольку на входное пилообразное напряжение усилителя накладывается осциллографируемое напряжение, то переключение выходного напряжения совпадает по времени с моментом, когда суммарное напряжение переходит через порог срабатывания усилителя.
Время нарастания фронта импульсов напряжения на выходе усилителя мало опять-таки из-за высокого коэффициента усиления. Момент появления этих импульсов в течение периода строчной развертки определяется мгновенным значением осциллографируемого напряжения. Параметры приставки выбраны такими, что при отсутствии исследуемого напряжения осевая линия находится в центре экрана. При необходимости изображение на экране можно сдвинуть в ту или другую сторону изменением сопротивления резистора R3.
Для повышения четкости изображения линии на экране телевизора усилитель (T2, Т3, T6) охвачен положительной обратной связью с коллектора транзистора Т3 на базу транзистора Т2 через конденсатор С6. Это значительно повышает усиление в области высоких частот и, следовательно, увеличивает крутизну фронта выходных импульсов. Визуально это проявляется в повышенной резкости перехода от белого к черному.
Кадровые, строчные и видеоимпульсы складываются на входе эмиттерного повторителя (Т7), который является модуляционным усилителем УКВ генератора (Т8). Последний собран по схеме емкостной трехточки. Частота генерации должна быть выбрана равной несущей частоте изображения свободного телевизионного канала.
В противном случае приставка может создавать помехи работе соседних телевизоров. Требуемых частот генерации можно добиться, подбирая число витков катушки L1. При настройке на второй телевизионный канал (59,25 Мгц) катушка L1 содержит 5 витков провода ПЭВ 0,6, диаметр катушки 9 мм.
Модулированное ВЧ напряжение поступает на выход приставки через делитель R18-R19, который понижает напряжение до 3 мв во избежание перегрузки ВЧ — тракта телевизора.
Выход приставки коаксиальным кабелем или скрученным двойным проводом соединяют с антенным входом телевизора.
Конструкция и налаживание. Все детали приставки, за исключением УКВ генератора, можно расположить на монтажной плате в произвольном порядке. Детали, относящиеся к УКВ генератору (С11-C15, L1, T8) должны иметь короткие выводы, соединяться между собой короткими проводниками, и кроме того, их следует сгруппировать в одном месте.
Никакой экранировки приставки не требуется. После ее включения необходимо как обычно настроить телевизор с помощью регулировочных ручек (частота кадров, частота строк, контрастность).
Если частота импульсов, блокинг-генератора приставки не лежит в диапазоне регулировки частоты строк телевизора, необходимо ввести ее в этот диапазон, изменяя в небольших пределах сопротивление резистора R14. Следует отметить, что синхронизация разверток телевизора от приставки обычно получается очень устойчивой, поэтому плохая синхронизация при налаживании приставки указывает на какую-нибудь ошибку в монтаже. Чтобы добиться точной настройки У К В генератора приставки на выбранный телевизионный канал, приходится растягивать или сжимать витки обмотки катушки L1 (то есть менять шаг намотки). При правильной настройке линия на экране резко очерчена.
Параметры приставки подобраны так, что наибольший размах изображения на экране телевизора соответствует входному напряжению около 0,3 в. Чувствительность приставки можно регулировать, изменяя сопротивление резистора R2.
Для проверки чувствительности приставки на ее вход подают переменное напряжение известной величины либо от источника питания напряжением 6 B, частотой 50 гц через делитель, либо от звукового генератора.
Входное сопротивление и чувствительность приставки при желании можно значительно повысить, подключив к ней обычный усилитель НЧ с эмиттерным повторителем на входе.
Инж. В. КРАПИВНИКОВ
Источник: www.mastervintik.ru
nedoPC.org
http://www.radiofiles.ru/news/radioehlektronnye_igrushki/2011-03-01-1367
о которой мы здесь на форуме говорили, так вот попадалась мне схема очень
заманчивая, которую я так никогда сделать и не рискнул.
Я думаю, многие из вас эту схему видели: Осциллограф–приставка к телевизору
Вобще-то уши у этой схемы очень древние, я нашел ссылку ещё на В. Крапивникова
“Осциллографическая приставка к телевизору” — (“Радио”, 1968, ¹ 4, с. 55, 56).
Хотя говорят, что и на лампах аналог этой схемы существовал.
Меня заломало в юности мотать этот хитрый трансформатор на «альсиферовом»
сердечнике, которого у меня к тому же и не было.
Тем более, что у меня ещё тогда возникло подозрение что схема работает, согласно
её же описанию, не так, как на картинке,
а несколько по-другому:
Можно было бы об этом навсегда и забыть, но схема приставки стала назойливо
появляться в разных изданиях даже в комплекте с моим любимым телевизором:
Единственное, что смущало в этой схеме, что я никогда не встречал людей, которые
бы её повторили и отозвались положительно о её работе.
Кто называл схему прямо «гавном», а кто говорил, что она просто не работает.
Я даже на РадиоКоте попытался найти очевидцев работы этой схемы, но практически
безуспешно.
Но «время не ждёт, и если что-то не вышло» хочется всё-же выяснить истину об этом
«зогадошном» конструктиве.
Грешен — я даж в EWB смоделировал эту «феговину», что меня ещё больше укрепило
в мысли, что она работает несколько иначе.
И наконец 20 с лишним лет спустя (от чортовы живучие мушкетёры! ) я неожиданно
образец работы этой схемы нашел!
И оказалось, что работает схема в точности с моим прогнозом и работает
весьма даже неплохо. Лучше, чем я себе когда-либо мог представить.
Впрочем — смотрите сами!
PS. Вспоминается древний анекдот времён военной кафедры:
— При вылете из дульного среза канала ствола, снаряд движется по параболе.
— Это значит — можно стрелять из-за угла?
— Можно. но устав не позволяет класть орудие на бок.
Так вот, чтобы не класть «орудие на бок» со временем предложили коммутировать катушки:
http://patlah.ru/etm/etm-09/izmer%20pribor/oscillograf-tv/oscillograf-tv.htm
Что в принципе не очень хорошо, ибо кадровые и строчные катушки не идентичны.
На западных сайтах рекомендуют развернуть отклоняющую систему, благо телевизор
используется черно-белый.. Но после этого он телевизором быть перестаёт.
Last edited by Lavr on 09 Jan 2012 08:12, edited 1 time in total.
Источник: www.nedopc.org