Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Najprostszy analogowy analizator widma z lampą oscyloskopową

17 Wrz 2008 16:15 2611 12
  • Poziom 21  
    Cześć

    Jak w temacie chciałbym złożyć prosty analizator widma z wyświetlaczem jako lampa oscyloskopowa (dokładniej podam sygnał na wejścia x i y w oscyloskopie mini4), ale nie bardzo wiem jak podłączyć do tego lampę oscyloskopową. Widziałem analizatowy widma sygnału audio 10 kanałowe na linijkach LED i coś takiego chciałbym zrealizować z udziałem lampy. Na poczatek chciałbym zacząć od 3 filtrów, tylko nie wiem jak to podłaczyć do lampy.
    Pomożecie?

    Pozdro
  • Pomocny post
    Poziom 38  
    Żeby takie coś działało musiało by być tak, oś X to częstotliwość z lewej początkowa z prawej końcowa mierzonego zakresu, oś Y poziom sygnału (napięcie). Załóżmy że chcesz zrobić "n" filtrów pasmowych (kanałów) o częstotliwościach f1, f2, f3, f4... fn. Im więcej filtrów tym większa rozdzielczość (dokładność) analizatora, ale i węższe filtry o bardziej stromych zboczach. Bez względu na ilość kanałów, musiał byś zrobić selekcję kanału w zależności od położenia plamki na osi X i tak sterować napięciem odchylania X, aby w momencie włączenia kolejnego kanału plamka odchyliła się na osi Y dokładnie na częstotliwości f danego kanału. Pozostałe filtry musiały by być odłączone. To jeszcze nie wszystko ponieważ napięcie m.cz. kanału trzeba jeszcze poddać prostowaniu na prostowniku szczytowym, dodać filtr dolnoprzepustowy (całkujący) o odpowiedniej stałej czasowej dobranej do częstotliwości środkowej f danego filtru i dopiero to napięcie przełączać i podać na wejście Y. Inaczej mówiąc musisz synchronicznie próbkować napięcie kolejnych częstotliwości, próbki wyświetlać na ekranie sterując napięciem odchylania pionowego Y, w miejscu odpowiadającym częstotliwości na osi X, sterując napięciem odchylania poziomego X. Zatem musiał byś zrobić cyfrowy generator napięcia schodkowego dla osi X, o ilości schodków odpowiadającej liczbie n kanałów +2 czyli nk+2, pierwszy najniższy schodek i ostatni najwyższy opuścić (marginesy po lewej i prawej stronie), drugi przyporządkować dla napięcia kanału f1, trzeci dla f2 itd, aż do przedostatniego schodka dla fn. Kolejna sprawa to dobranie częstotliwości przemiatania pasma, ponieważ jest to podstawa czasu odchylania X i wiąże się z czasem przemieszczania się plamki po osi X. Czyli jest to czas od początku pierwszego schodka, przy którym plamka jest na początku po lewej stronie osi X, do końca ostatniego schodka po którym plamka wraca na początek osi X. Częstotliwość ta musi być tak dobrana aby plamka kreśliła na ekranie wyraźną linię, wiec nie może przemieszczać sie zbyt wolno i plamka bedzie rozmazywać się drgając pionowo, ale i nie za szybko aby nie przekroczyć częstotliwości granicznej odchylania poziomego Mini-4. Zrobienie cyfrowego generatora napięcia schodkowego i układu przełączającego nie stanowi problemu. Natomiast policzenie wszystkich filtrów kanałowych, układów całkujacych dla prostowników szczytowych i ich stałych czasowych, dobranie napięcia i czasu odchylania i sprawdzenie jak w praktycznie jest to wyświetlane, z pewnością zajmie trochę czasu i pewnie na jednej próbie się nie skończy.
  • Pomocny post
    Poziom 28  
    A gdybyś chciał to zrobić analogowo to zbuduj jeden detektor szczytowy z ukladem całkującym ze stałą czasową powiedzmy 0.005s co da możliwość uśredniania wyników gdzieś od 200Hz. A przed detektorem daj filtr pasmowo przepustowy przestrajany rezystancjami.
    Trzeba będzie trochę poszukać, ale są pewne realizacje robiące coś takiego. Oczywiście lepiej żeby tych rezystancji za dużo nie było. Zmiany rezystancji proponuję na dwa możliwe sposoby:
    1. rezystory cyfrowe - zmieniają rezystancję stosownie do ilości impulsów na wejściach up i dn. (trochę kosztują)
    2. fotorezystory sterowane razem żarówką, zmiany jasności współbieżnie zmieniają rezystancję.

    No i oczywiście sygnał cyfrowy przełożony na napięcie stałe na wejście X, lub napięcie sterujące żarówką.

    Jeszcze jest możliwa inna realizacja.
    Są rodziny układów z przełączanymi pojemnościami.
    Można w tym zrealizować filtr pasmowo-przepustowy którego częstotliwość środkowa zależeć będzie liniowo od częstotliwości sterującej przełączaniem kondensatorów.
    wtedy potrzebny będzie generator przestrajany napięciem, albo generator przestrajany cyfrowo z przetwarzaniem zadanej częstotliwości na stałe napięcie (dla wejścia X).
  • Poziom 21  
    Cześć

    Liczenie filtrów i zabawa z dobieraniem ich nie stanowi problemu, gorzej jest z tym generatorem... Ma ktoś prosty schemat "gotowca"?

    Pozdro
  • Poziom 28  
    Generator sterowany cyfrowo to prawie dowolny DDS.
    Aplikacji jest mnóstwo, nawet są chyba jakieś kity.
    A przestrajany napięciem to w zasadzie klasyka, coś się w książkach znajdzie. Albo wymodeluj coś sam; ładowanie kondensatorka do momentu osiągnięcia progowego napięcia (komparator) po czym rozładowanie i przerzucenie na drugi człon ładujący (identyczny) i z powrotem.
    A napięcie progowe z zewnątrz.
    Albo prąd ładowania zależny od napięcia.
    Można się pobawić, szczególnie że oscyloskop już jest.
  • Poziom 21  
    Cześć

    Nie za bardzo rozumiem o czym piszesz... Jaki ma być przebieg generatora zasilającego blaszki x? Piłokształtny?

    Mógłbyś jeszcze raz wyjaśnić jak rozwiazć kwestię odchylania pionowego?

    Pozdro
  • Pomocny post
    Poziom 28  
    Na wejście Y możesz podać: albo przefiltrowany sygnał z detektora szczytowego (dostaniesz na ekranie liniowy wykres funkcji mocy widmowej), albo bezpośrednio sygnał z filtra przestrajanego dostaniesz wtedy wypełniony obszar ograniczony z dołu i z góry wykresem mocy widmowej (u dołu odwróconym).

    Na wejście X podajesz napięcie zmienne które zmienia się w tym samym rytmie co częstotliwość środkowa filtru.
    Dla filtru z przełączanymi pojemnościami wystarczy że częstotliwość taktująca przełączanie będzie miała zależność f(t)=k*Ux(t). Czy będzie to piła, czy sinus, czy powiedzmy trapez nie jest aż tak istotne; z piłą (albo trójkątem) masz szansę uzyskania równomiernego świecenia na całej długości "wykresu".
    Jest jeszcze drobny problem czasu, jedno przelecenie zakresu nieco trwa, więc metoda będzie dobra dla sygnałów stacjonarnych, no i będzie potrzebny nieco dłuższy czas trwania poświaty aby widzieć cały "wykres" na ekranie.

    Trochę to zależy od tego co chcesz oglądać, jakiego typu sygnał.
  • Poziom 21  
    Cześć

    Co chcę oglądać? Na poczatek sprubujemy sinus 1kHz. Może uda się zaobserwować 1 i 2 harmoniczną :D Prostownik szczytowy to inaczej jednopołówkowy? Pytam dla pewności.

    Jednak nie bradzo kumam jak taki obraz powstaje... Jak dokłądnie podać sygnały z 3 filtrów do blaszek Y?

    Pozdro
  • Poziom 28  
    Sorry, a skąd 3?
    W idei prezentowanej przeze mnie widmo przeszukiwane jest sekwencyjnie przez jeden filtr i w odp miescu na ekranie jest wyświetlana amplituda przefiltrowanego sygnału.
    Wszystko to dlatego że mamy do czynienia z oscyloskopem którego obraz jest tworzony również sekwencyjnie przez kreślenie go wiazką elektronów.

    Filtr strojony rezystorkami to np. UAF42 Burr-Browna.
    A ten z przełączanymi pojemnościami to np. MF10 National Semiconductorsa.
  • Poziom 21  
    Cześć

    Czyli będę miał zwykły miernik amplitury?

    Pozdro
  • Pomocny post
    Poziom 28  
    W zasadzie tak, ale strojony i działający w swoistym podziale czasu. Regularnie bądzie powtarzał pomiary amplitudy kolejnych składowych częstotliwościowych i wyświetlał je poprzesuwane względem siebie. Dla jednej wartości X będzie to pomiar amplitudy składowej o pewnej częstotliwości, ale całościowo otrzymasz wyświetlacz widma.
  • Poziom 21  
    Cześć

    Czyli podać sygnał na filtr, prostownik, potem na blaszki Y. Tylko cały czas nie kapuję, jak powstaje obraz. Mógłbyś bardziej szczegułowo to opisać?

    Pozdro
  • Pomocny post
    Poziom 28  
    Startujemy od Vx=0 -> X=0
    filtr dla tego napięcia przepuszcza ok. 200Hz
    na wyjściu wychodzi sama składowa 0-400Hz
    detektor szczytowy wystawia amplitudę W(200)
    Na X idzie 0V, na Y idzie W(200)
    Na ekranie pojawia się plamka

    Po pewnym czasie (dłuższym niż 1/100 s) napięcie Vx wzrasta do 1 V
    filtr dla tego napięcia przepuszcza ok. 2000Hz
    na wyjściu wychodzi sama składowa 1800-2200Hz
    detektor szczytowy wystawia amplitudę W(2000)
    Na X idzie 1V, na Y idzie W(2000)
    Na ekranie jest już fragment krzywej od poprzedniej opisanej plamki do obecnych współrzędnych.

    Po kolejnym odstępie czasu napięcie Vx wzrasta do 2 V
    filtr dla tego napięcia przepuszcza ok. 4000Hz
    na wyjściu wychodzi sama składowa 3800-4200Hz
    detektor szczytowy wystawia amplitudę W(4000)
    Na X idzie 2V, na Y idzie W(4000)
    Na ekranie jest już dłuższy fragment krzywej od poprzednich współrzędnych obecnych.

    ...

    Po kolejnym odstępie czasu napięcie Vx wzrasta do 10 V
    filtr dla tego napięcia przepuszcza ok. 20000Hz
    na wyjściu wychodzi sama składowa 19800-20200Hz
    detektor szczytowy wystawia amplitudę W(20000)
    Na X idzie 10V, na Y idzie W(20000)
    Na ekranie pojawia się kompletne widmo [W(f)].

    Po tym sygnał Vx jest znów ustawiany na 0.
    (Oczywiście tu była opisana piła na X, ale może być też sinus czy co innego, tylko obrazek na oscylu może mieć nierówną gęstość)