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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB Osziloskop selber bauen


Autor: 0undNichtig (Gast)
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Bevor sich einige die Haare raufen, keine Angst, ich bin nicht 
wahnsinnig.
Nein ich habe ja nur mittelmäßig mit qC Erfahrung und komme eher aus der 
Softwareecke denn aus dem Elektroniker-Bereich ;-)

Aber mir ist aufgefallen, dass sich wohl viele ein Speicherosziloskop 
wünschen aber es sich nicht leisten können (bei Preisen um 800Eur kein 
Wunder). Auch wenn ich schon gelesen habe, dass das ganze wegen der 
hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit nicht trivial ist, bin ich der 
Ansicht, dass der Preis def. nicht gerechtfertigt ist. Wie wäre es denn, 
das ganze OpenSource mäßig zusammenzubauen?

Das ganze ist eher gesponnen deswegen habe ich auch nicht vor dafür ein 
Projekt zu eröffnen (zumal ich eher Besucher als wirkliches Mitglied 
bin). Man sieht ja am Logikanalyser, dass das jede Menge Zeit und noch 
mehr Wissen braucht und auch so schon das ganze nicht ganz billig ist.

Aber spinnt mal mit, machbar oder nicht? ^^

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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Hier hast Du etwas zum Lesen:

Beitrag "USB Speicher-Oszilloskop (Anfängerhilfe)"

Gruß

Stefan Salewski

Autor: Thorsten (Gast)
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Ich bin gerade dabei, mir mal mehr Gedanken darüber zu machen. Im Grunde 
genommen müssen bei der Realisierung 4 Punkte abgearbeitet werden:

1) Analogteil: breitbandiger Vorverstärker, skalierbar (def. nicht 
trivial!!)
2) Digitalteil: schneller ADC, Anbindung SRAM etc.
3) Schnittstelle: USB oder Ethernet
4) Software auf PC-Seite

Das nur mal grob umrissen.

Ich arbeite mich in kleinen Schritten voran. Mein Wunsch ist es, ein DSO 
zunächst mit einem Kanal zu haben. Dessen Abtastrate soll max. 40MHz 
oder 80MHz betragen. Als Schnittstelle wünsche ich mir Ethernet, 
Netzwerkkabel reinstecken, Browser öffnen und oszilloskopieren. Der 
Vorteil wäre hier, dass die Softwareentwicklung auf Rechnerseite 
komplett entfallen würde. Ich habe aber keine Ahnung, ob das machbar 
ist. Sollte es eigentlich, die neueren Tektronix-Geräte haben das ja 
auch :)

Zur Zeit arbeite ich an dem ADC und der Speicherung der Samples in einem 
SRAM. Meine ersten Versuche habe ich mit dem TDA8714 von Philips 
gemacht, aber damit erziehlte ich keine braucbaren Ergebnisse. Werde 
jetzt in einem zweiten Schritt den ADS831 verwenden, der mir hier im 
Forum empfohlen wurde. Heute habe ich mal eine erste Testplatine 
gemacht, morgen erfolgt die Bestückung. Bin gespannt, ob das besser 
aussieht als beim TDA8714.

Naja, ist noch ein sehr weiter Weg. Aber ich sage mir, dass es kein 
Hightech-Gerät werden soll. Auf jeden Fall will ich mit diesem Projekt 
mal erste Erfahrungen sammeln.

Aber zu deiner Frage: ja, es ist definitiv machbar wenn die Abtastrate 
in Grenzen gehalten wird. Größer als 500MHz ist denke ich nicht 
realistisch.

Thorsten

Autor: 0undNichtig (Gast)
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Mist, der Link von  Stefan Salewski enthält eigentlich alles. Am besten 
dort weiterposten, damit sich das nicht zu sehr verzweigt.

Autor: 0undNichtig (Gast)
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O.K ich habe mir den o.g. Beitrag mal komplett zu Gemühte geführt und 
muss sagen, dass klingt absolut spannend. Ich will das auch nicht 
abwerten, aber was wäre denn euer Meinung nach machbar, wenn man diue 
Rahmenbedingungen ein wenig lockert? Also vielleicht 100€ Spielraum und 
man sehr viele schlaue Köpfe zusammentut?

Sind dann Parameter wie bei Profi-Geräten realistisch?
Und vor allem was würdet ihr euch wünschen? Ich fang einfach mal an zu 
träumen:
-USB Anschluss aber auch RS232(für old-school Notebooks) und RJ45(Java 
Darstellung, evtl. sogar Mehrbenutzerbetrieb? Wäre für die Ausbildung 
sehr praktisch, wenn der Ausbilder die Grundparameter einstellt und die 
Schüler best. Messparameter kalibrieren müssen)

Klar man könnte auch noch VGA ran packen um dann ein wirklich komplettes 
OSZI zu haben ^^

Aber spinnen wir mal, was müsste die perfekte Mischung sein, die modular 
für jeden Einsatzzweck ist und als OpenSource wirklich den Markt für 
solche Dinger räumen könnte?

Und wo seht ihr die Probleme(bitte kurz und knapp auch für Deppen wie 
mich umschreiben, wieso z.B. Analogteil so kritisch...)

Autor: Aufreger deluxe (Gast)
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> Sind dann Parameter wie bei Profi-Geräten realistisch?

Dir ist schon klar, dass man für Profigeräte Beträge investieren kann, 
für die man locker einen guten Mittelklassewagen bekommt, oder?

> Klar man könnte auch noch VGA ran packen um dann ein wirklich komplettes
> OSZI zu haben ^^

Sicher, mann könnte auch noch einen eMail-Client implementieren, dann 
könnte man direkt auch eMails mit lesen.

Nein aber im ernst, Schlüsselelement eines solchen DSOs (bzw. generell 
eines Oszilloskops) ist der Eingangsverstärker. Damit solltest du 
anfangen denn wenn du den nicht hinkriegst, kannst du den Rest gleich 
sein lassen. Gefordert ist hier hohe Breitbandigkeit (einschließlich 
DC), geringes Rauschen, Linearität, geringe Eingangskapazität, hoher 
Eingsnagswiderstand, Überspannungsfestigkeit...

Alles in allem nicht einfach und nicht umsonst verdoppelt sich nahezu 
der Preis von Profigeräten, wenn man die Anzahl der Eingangskanäle 
verdoppelt.

Naja viel Erfolg!

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Du bist nicht der erste der das versucht. Per google findet man 
mindestens einige dutzend solcher Schaltungen.
Allerdings haben die meisten keine ordentliche Eingangsstufe, da die 
Umschaltung der unterschiedlichen Messbereiche, Offsetverschiebung usw. 
recht aufwendig ist und im Bereich >10MHz schnell die Bauteile teuer und 
schwer erhältlich werden und das Layout ist auch nicht ganz einfach.
Dasselbe gilt für den SRAM: SRAMs sind mittlerweile am Aussterben. Ich 
würde für solch ein Oszi synchrone Cache SRAMs aus alten Pentium 
Mainboards verwenden da ich davon einige da habe (meistens bis 66MHz 
brauchbar, einige (z.B. Cache von einem Pentium 2) auch bis 200MHz). 
Diese neu zu bekommen ist mittlerweile nicht mehr so einfach und auch 
nicht ganz billig.

Das nächste Thema ist die Triggerung. Wenn man diese zeitlich versetzte 
Mehrfachabtastung nutzen möchte, um z.B. trotz 100MHz echter Samplerate 
eine Samplerate von 10GS/s zu bekommen, benötigt man eine verdammt gute 
Triggerung.

Sobald man mal die Daten erstmal im RAM hat, ist die weitere 
Verarbeitung verglichen mit der Abtastung ein Kinderspiel: USB, RS232 
und LAN sind dank Adapter ICs (FT232, ENC28J60) kein Problem.

Autor: Freddy (Gast)
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Moin!

Sicher nicht für hohe Anforderungen geeignet aber für Bastler oder 
Einsteiger vielleicht ganz interessant:

http://www.fak-eit.hs-karlsruhe.de/laborplatine/

Die technischen Daten sind zwar nicht berauschend aber das wurde bewusst 
so gemacht um es möglichst günstig zu halten. Das Ziel der Platine ist 
Studenten zu Hause das Basteln zu ermöglichen ohne sich teuere 
Messgeräte kaufen zu müssen.

Trotzdem ist das Handbuch vielleicht ganz interessant wenn man selbst 
ein Projekt in der Richtung realisieren will.

Gruß, Freddy

Autor: 0undNichtig (Gast)
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Also ICH kann elektronisch so gut wie garnix. Ich kann nur einigermaßen 
gut qC und PC Software.
Ich wollte nur mal anregen, dass sich hier vielleicht mal Leute 
zusammentun, die einzelnen Module könnte man doch ganz gut verteilen und 
auch an Einsteiger ließe sich das ein oder andere doch deligieren. Die 
LABORPLATINE sieht aber wirklich gut von der Aufmachung her aus, gut 
dokumentiert und preiswert!

Autor: 0undNichtig (Gast)
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@benedikt Das meinte ich ja, ab dem RAM kann ich mir das selber so 
einigermaßen zusammenreimen aber davor uff bin halt echt kein 
Elektrofreak ;-) Aber es hetzt ja auch keiner...

Aber per google habe ich da nicht viele gefunden, vielleicht sollte man 
erstmal alle bisherigen Anleitungen/Programme hier sammeln und dann 
jeweils sagen was einem daran gefällt und was nicht...

Autor: 0undNichtig (Gast)
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Autor: 0undNichtig (Gast)
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Mir ist bei der Suche nach Software eingefallen, dass man in die 
Steuersoftware vielleicht eine Art Skin-Funktion einbauen sollte, mit 
der man  bestimmte Oszi-Oberflächen emulieren könnet.

Autor: rrrr (Gast)
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schau mal im elektronik projekt die sind da am erstellen eines solchen 
gerätes  und ahben schon eingangsschaltungen gebaut auf platine und 
gemessen sowie ne behelfsmäßige pc umgebung  also lieber  bündeln als 
10x frickeln

Autor: rrrr (Gast)
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und diesen bunten quark, dafür interessieren sich die wenigsten

Autor: Aufreger deluxe (Gast)
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> Mir ist bei der Suche nach Software eingefallen, dass man in die
> Steuersoftware vielleicht eine Art Skin-Funktion einbauen sollte, mit
> der man  bestimmte Oszi-Oberflächen emulieren könnet.

Nee also das muß doch wirklich nicht sein, oder?

Autor: 0undNichtig (Gast)
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Autor: 0undNichtig (Gast)
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Irgendwie habe ich komischerweise auch keine Software gefunden, die 
anstatt der Soundkarte z.B. ne TV Karte nimmt. Aber warscheinlich kommt 
man da nicht an den ungefiltertden Datenstrom :-/

Autor: gast (Gast)
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> Irgendwie habe ich komischerweise auch keine Software gefunden, die
> anstatt der Soundkarte z.B. ne TV Karte nimmt. Aber warscheinlich kommt
> man da nicht an den ungefiltertden Datenstrom :-/

Mit analogen TV-Karten mit BT878 kommt man auf 896000 Samples/s

http://www.domenech.org/bt878a-adc/index-decimator-e.htm
http://www.comsec.com/wiki?GnuRadioHardware

Autor: 0undNichtig (Gast)
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Nett :-)

Autor: Andi (Gast)
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Zum Bitscope

das ist nicht OpenSource.
Die Schaltung ist zwar veröffentlicht, aber das was da im CPLD und im 
PIC drin ist nicht.
Auch die PC-Software ist nicht OpenSource, aber das 
Schnittstellen-Protokoll ist beschrieben, so dass man eigene Software 
dazu schreiben kann (was auch schon einige getan haben).

Allerdings könnt ihr euch da den Eingangsverstärker abgucken, so 
schwierig sieht das nicht aus.

Gruss Andi

Autor: Aufreger deluxe (Gast)
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Und die Platinenlayouts sind wohl auch nicht veröffentlicht, oder hab 
ich da was übersehen?

Autor: 0undNichtig (Gast)
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Was natürlich noch cooler wäre, wäre sowas wie die LABORPLATINE von oben 
also PC gesteuertes Oszi,Generator,Stromversorgung,... da kann man 
natürlich super Messkurven fahren.

Allerdings würden einige Optionen dadurch automatisch wegfallen z.B. 
-mobil/Handheld(weil sooo klein wirds bestimmt nicht wenns auch für 
Anfänger lötbar sein soll)
-interne Steckkarten Variante

Autor: 0undNichtig (Gast)
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Ob man dafür mal einen Wiki-Artikel anlegen sollte? Mir ginge es erstmal 
nur um Ideen sammeln.

Hätte einer schon nen schönen Namen? OpenScope klingt jetzt net grad so 
doll :-/

Autor: rrrr (Gast)
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ehm ich meinte keinen der links

ich meinte die website elektronik-projekt.de  dort gabs glaube mal 
soetwas.

Autor: 0undNichtig (Gast)
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pardon, hatte ich glattweg übersehen.

Autor: Wiesi (Gast)
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Nach mehr oder weniger langer Überlegung, habe ich beschlossen, dass ich 
doch meinen Senf dazugeben muss.

Einmal abgesehen vom Analogteil, muss der Digitalteil (insbesondere der,
der die ADC Werte ins SRAM schreibt) recht schnell sein, bei z.B.
60MSamples/s muss der Daumen mal Pi 60MHz verarbeiten. Mit normalem
TTL wird das schon eng. Mit ACT/ALS könnte es gehen (ist nur eine
Schätzung).

Auch ist der Logikaufwand nicht zu unterschätzen. An unserer Schule
(HTL f. Elektronik) war sowas mal geplant, aber es wurde festgestellt,
dass man die Logik zwecks Geschwindigkeit und Aufwand am besten in
ein CPLD/FPGA packen sollte.
Das ist dann aber nicht mehr unbedingt "Nachbausicher" (was damals ein 
Projektziel war).

An der Samplerate sollte man aber nicht sparen, denn man kann höchstens
die halbe Samplingfrequenz verarbeiten (Abtasttheorem --> sollte nix 
neues sein).

Soweit die Theorie. Aber: Wenn man mehr als einen (evtl. verzerrten) 
Sinus sehen will, sondern eine Signalform erkennen will, mit der man 
auch noch etwas anfangen kann (bei 1/2 fsample sieht das ja schon nur 
aus wie ein Dreieck, weil Jeder Datenpunkt alternieren die in etwa max. 
pos./neg. Amplitude hat) muss man noch weiter runter gehen. Viel weiter.

Um z.B. ein Rechteck halbwegs gut darzustellen, sollte man schon einige 
Oberwellen berücksichtigen können. Wenn man z.B. 3 Oberwellen von einem
Rechteck berücksichtigt haben will (Rechteck ist ja 
sin(x)+1/3*sin(3x)+1/5*sin(5x)+1/7*sin(7x)+....) dann ist das noch nicht 
wirklich toll, man braucht aber eine Bandbreite, die 7mal! größer ist 
als die Rechtecksfrequenz.
(Wer wissen will wie ein Rechteck mit nur 3 Oberwellen aussieht, kann 
das
ja mal durch seine Lieblingstabellenkalkulation oder gnuplot oder was 
auch immer jagen.)

Daraus Folgt: Hat man z.B. 60MSamples/s, so kann man theoretisch bis 
30MHz darstellen. Davon ist aber in der Praxis wahrscheinlich nur der 
Bereich bis etwa 3MHz überhaupt interessant, weil sonst "sieht man nix 
sinnvolles mehr" (außer man will nur die Frequenz bestimmen.

Fazit: Tektronix weiß schon, warum ihre Oszis mit 100MHz Bandbreite
1GS/s haben.

Fazit 2: Wenn das Eigenbauoszi etwas mehr als nur ein Behelf sein soll,
dann muss man recht schnell enormen Aufwand treiben.

Ich hoffe, ich hab hier die Anforderungen etwas klar machen können.

   Wiesi

PS: Für den Digitalteil braucht man sich ja im Prinzip nur mal im 
Logikanalyzer-Thread umschauen.

Autor: 0undNichtig (Gast)
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Also an CPLD/FPGA scheint auch nach dem was ich im Netz so gesehen habe 
kein Weg dran vorbei zu führen. VHDL tät mich schon interessieren aber 
für Einsteiger ist es natürlich schwer nachzubauen, da die auch die 
CPLD/FPGA Entwicklungskits bräuchten.

Man könnte nur dafür sorgen, dass diese beschriebenen Bausteine dann 
kostengünstig verkauft werden. Nicht so wie bei Elektor, ELV,...

Autor: 0undNichtig (Gast)
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Ich weiß ich ticke langsam aus aber ich glaube das sinvollste wäre 
wirklich so eine "Laborplatine" neu aufzulegen. Dann könnte man soviel 
abdecken:
-Stromversorgung
-Oszilloskop
-Signalgenerator
-Logikanalyser
-Emulator

Und das alles unter einer Software verquicken. Au fein :)
Geplante Entwicklungszeit: 15Jahre ^^

Autor: 0undNichtig (Gast)
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Nur mal so als Frage, wäre es denn erwünscht, wenn ich dafür mal eine 
Projekt Seite im Wiki erstelle? Ich habe schon alternative Projekte 
gesammelt und würde die dort erstmal zur Diskussion stellen.

Autor: Mathias Meißner (0undnichtig)
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Sooo hier geht es nun weiter:
http://www.mikrocontroller.net/articles/USB_Oszilloskop

Bitte die Diskussionsseite des Wikis nutzen!

Autor: Thomas Burkhart (escamoteur)
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Hallo zusammen,

ist das Projekt hier eigentlich tot?

Gruß
Tom

Autor: Dirk J. (dirk-cebu)
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Thomas Burkhart schrieb:
> ist das Projekt hier eigentlich tot?

Hallo Leichenschänder :)
Nach über 3 Jahren Funkstille hat es wohl den Anschein. Schon mal den 
Beitrag über Deinem gelesen, da steht, wo es weitergeht. Wer lesen kann, 
ist deutlich im Vorteil.

Autor: Thomas Burkhart (escamoteur)
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Hallo Dirk,

auf der Seite scheint sich aber auch schon lange nichts mehr getan zu 
haben, daher die Frage im Thread
Gruß
Tom

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