Solución:
Esto se reduce a una cuestión de ancho de banda y latencia. Para un sistema simple, supongamos una sonda con un ancho de banda de 100 MHz con una frecuencia de muestreo de 1GS / sy un convertidor A / D de 10 bits (he tenido malas experiencias con los osciloscopios de 8 bits).
Quiero una pantalla en tiempo real en la PC con una ventana de muestreo mínima de, digamos, 10ns – 1 ciclo de una onda sinusoidal de 100MHz y una ventana máxima de (seré generoso contigo en esto) medio segundo. En otras palabras, la configuración de tiempo más baja será algo así como 1ns / div y la más alta es .05s / div. También quiero varios modos de voltaje: rango de 100 mV hasta 20 V, digamos.
¿Qué tipo de velocidades de datos implica esto?
1Gs / s * 10 bits / muestra = 10Gbits / s
Esas no son velocidades USB. Lejos de ahi. Y ni siquiera tomé en cuenta los gastos generales. En primer lugar, simplemente no tienes el ancho de banda. Y tampoco es solo ancho de banda. Para su visualización en tiempo real, debe ser coherente. Necesitas transferir 100 bits a su capa de aplicación cada 10 nano segundos. Ese tipo de consistencia no se puede obtener desde USB. No está diseñado para atender a un dispositivo con demandas extravagantes, está diseñado como un autobús. Y no puede controlar cuándo es dueño del bus, los dispositivos son solo esclavos. Si el anfitrión permite que otro dispositivo hable cuando necesita enviar datos, sus datos se perderán.
Es posible que esté llorando mal: ¿por qué transferir datos en tiempo real a la computadora cuando el ‘tiempo real’ para una persona es 60Hz? Si todo lo que necesita hacer es actualizar la pantalla, ciertamente no necesita tantos datos. Excepto que lo hace, su pantalla es una combinación lineal de todas las muestras que ha recolectado. Interpolación spline cúbica, aproximada de mínimos cuadrados medios, promediada, no importa. Para crear una pantalla bonita y bonita que no sea solo un montón de puntos, necesita más todos esos datos y debe publicarlos. ¿Algún desencadenante? Los cálculos deben realizarse en el host, en la capa de aplicación. No importa de qué manera lo corte, para pantallas en tiempo real a velocidades de 1GS / s para cualquier precisión que valga la pena, debe transferir órdenes de magnitud más de datos de los que USB puede manejar y debe hacerlo de manera más confiable de lo que es. garantizado por USB.
¿Cuáles son las formas de evitar esto? No hagas una visualización en tiempo real. Algunos osciloscopios USB solo ofrecen modos activados. La activación se maneja en el dispositivo y cuando se encuentra una activación, los datos se recopilan en un búfer. Cuando el búfer se llena, el osciloscopio USB lo transfiere lentamente a la aplicación y luego la aplicación lo muestra. Eso es suficiente para una gran cantidad de uso del visor, pero no es en tiempo real. Y la transferencia, eso también lleva un tiempo. Es inconveniente. Y por lo general los conductores apestan. Se nota que he tenido malas experiencias.
Siempre me he preguntado por qué no se usa Firewire para visores. Evita algunos de los dolores de cabeza del USB. Es peer-to-peer, ofrece modos isócronos (sincronización constante) y tiene un ancho de banda relativamente alto. Es posible que pueda hacer un osciloscopio en tiempo real de 10 MHz más o menos con eso.
Para abordar sus puntos después de la edición:
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La usabilidad de un visor aumenta enormemente con el precio. Cuando da el salto de un visor USB de $ 200 a uno independiente de $ 500, obtiene enormes aumentos en las características y la funcionalidad básica. ¿Por qué gastar solo $ 200 cuando por un poco más puedes obtener un alcance real? Ahora que China ha abierto las compuertas de los visores económicos y efectivos, hay pocas razones para querer ahorrar $ 300 que simplemente lo frustrarán más adelante. Los visores ‘elegantes’ que tienen estas características son baratos hoy en día.
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Sí, limitar la transferencia de datos para proporcionar solo un valor aproximado de 60Hz de datos consistentes será más fácil con USB, pero eso no es algo que desee hacer. No se olvide de sus clases de DSP: solo obtener ciertos datos de la transmisión equivale a diezmar. Cuando diezma, debe agregar filtros de suavizado. Cuando haces eso, pierdes ancho de banda. Esto hace que su osciloscopio sea menos útil: limitará su ancho de banda en el visualización en tiempo real (y solo para los modos activados en tiempo real estarían bien) a mucho menos que el ancho de banda de su interfaz analógica. La gestión de los aspectos de procesamiento de señales de un osciloscopio es un asunto complicado.
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¿Pantalla de respuesta clara? ¿La PC? No consistentemente. Independientemente de cómo lo haga, necesita almacenar datos en búfer. Como dije antes, USB no garantiza cuándo pasan sus datos. Lo diré de otra manera: El USB no está diseñado para admitir transferencias de datos en tiempo real. Por supuesto, para cantidades suficientemente pequeñas de datos a grandes intervalos, puede obtener un buen rendimiento, pero no un rendimiento constante. Utilizará el almacenamiento en búfer y, de vez en cuando, perderá la transferencia de su búfer de manera oportuna. Entonces su pantalla salta, los datos están obsoletos, etc. etc. Las pantallas claras y receptivas en tiempo real requieren enlaces de datos en tiempo real, punto.
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Activación simple: nuevamente, volvemos al costo frente a la complejidad frente a la capacidad de respuesta. Para realizar la activación en el dispositivo para detectar transitorios, su dispositivo no puede ser simplemente una tubería de datos tonta que transfiere muestras de manera irresponsable a través de USB. Tienes que almacenar en búfer, búfer, búfer de muestras en el dispositivo hasta que vea su condición desencadenante. Eso significa que necesita memoria e inteligencia en su dispositivo, ya sea un FPGA grande o un microcontrolador grande. Eso se suma al tamaño y al espacio. Si usa un FPGA, debe equilibrar la cantidad de lógica de activación con su necesidad de mucha RAM para el espacio del búfer. Entonces su búfer es más pequeño de lo que le gustaría que fuera. Eso significa que obtienes una cantidad minúscula de datos alrededor de tu punto de activación. A menos que agregue memoria externa, puede hacer más. Sin embargo, eso aumenta el tamaño y el costo de su dispositivo; esto ciertamente no será solo una sonda con un cable USB conectado.
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Tendría suerte de obtener un ancho de banda de 100 MHz; por lo general, 10 veces la frecuencia de muestreo se considera el límite mínimo para el ancho de banda. Entonces, si tiene una frecuencia de muestreo de 1GS / s, apenas obtiene un ancho de banda de 100MHz. No se puede obtener más: una onda cuadrada de 200MHz se verá como una onda sinusoidal de 200MHz. Eso apesta. Eso es tonto, no se acerca al nivel profesional.
Tu otro conjunto de puntos:
- $ 200? ¿Cómo te imaginas? ¿Cuál es la lista de piezas?
- Los buenos osciloscopios para leer señales de alta velocidad no cuestan miles de dólares. Cuestan tal vez mil dólares. 100MHz es un juego de niños en el departamento de alcance y su idea ni siquiera alcanzará ese punto de referencia, así como un alcance de $ 1000
- Sí, por la forma en que lo describe, sería muy limitado. Los aspectos técnicos de incluso los pocos requisitos que tiene significan un dispositivo muy limitado.
- No sería tan útil como el osciloscopio de $ 1100 que compré con un analizador lógico y un ancho de banda analógico de 60MHz. preferiría pagar para mi equipo de prueba que juega con juguetes de niños intencionalmente limitados.
Vives y mueres por tu equipo de prueba como ingeniero. Si no está seguro de poder confiar en él, está perdiendo el tiempo. Dada la falta de experiencia que ha demostrado sobre la comunicación de alta velocidad, el procesamiento de señales y el poder del procesamiento integrado (en FPGA o microcontroladores), no apostaría a que esté preparado para diseñarlo usted mismo y nadie más que haya respondido es nada. que no sea ambivalente.
Si hubiera un conjunto de requisitos mejor orientados que se toparan con una necesidad real en la comunidad que no estaba siendo atendida, que yo pudiera ver como técnicamente factible, estaría a bordo. Pero sus vagos requisitos no parecen investigados. Debe hacer una encuesta de las opciones disponibles para los aficionados: qué visores USB y autónomos usan las personas, cuáles son sus fortalezas y debilidades, y determinar si no se está llenando algún nicho. De lo contrario, esto es solo una fantasía.
No querrá que esté en un formato de sonda portátil, ya que un osciloscopio de un solo canal no es muy útil. El costo adicional de 2 canales (incluso si mezcla el ADC) es un pequeño porcentaje de costo adicional, pero un gran aumento en la utilidad.
A menos que desee extraer más de 500 mA, no hay razón para usar una batería, ya que podría tener un convertidor CC-CC aislado. Sin embargo, conseguir un gran ancho de banda a través de una barrera de aislamiento no es trivial.
Bueno, aquí hay un par de problemas. Si tomamos como nuestro estándar de referencia un osciloscopio analógico de 1GHz (como un buen Tektronix) entonces este osciloscopio propuesto sufrirá de las siguientes formas:
1) el ASD5010 es un convertidor de 8 bits. 8 bits no es suficiente para poder competir con un buen osciloscopio analógico.
2) No confunda la frecuencia de muestreo con el ancho de banda analógico. Para el chip que seleccionó, el ancho de banda analógico equivalente probablemente estaría mucho más cerca de 100 MHz que de 1 GHz.
Esto no quiere decir que no sea posible construir un visor de este tipo, claramente se puede comprar uno que cumpla con estas especificaciones comercialmente. No es trivial lograr un ancho de banda de 1 GHz, y se requeriría una ingeniería especial y mejores partes.
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