Digilent Analog Discovery – wszechstronne pomiary jak na dłoni

 

 

W czasach, gdy na biurkach konstruktorów dominowały oscyloskopy stacjonarne, korzystanie z wszelkiego rodzaju oscyloskopowych przystawek pomiarowych mogło budzić pewną wątpliwość. Do użycia małego na ogół urządzenia konieczne było uruchamianie wielkiego na pół biurka komputera. Dzisiaj, w dobie laptopów, sytuacja wygląda zdecydowanie inaczej.

Elementy elektroniczne Analog Devices można znaleźć w wielu urządzeniach elektronicznych profesjonalnego zastosowania, takich jak: aparatura pomiarowa, urządzenia automatyki, systemy telekomunikacyjne, aparatura kosmiczna itp. Są to elementy gwarantujące uzyskanie doskonałych parametrów urządzeń końcowych, odznaczają się dużą niezawodnością, mają bardzo dobrą dokumentację techniczną, do wielu z nich zaprojektowano zestawy ewaluacyjne.

Prezentowane urządzenie jest dystrybuowane przez KAMAMI.pl.

Doskonałe parametry techniczne układów Analog Devices wykorzystano w bardzo oryginalnej aplikacji firmy Digilent. Jest to małe, mieszczące się na dłoni urządzenie, będące uniwersalnym systemem pomiarowym o sporych możliwościach. Jego własności użytkowe wynikają z perfekcyjnie zaprojektowanej części sprzętowej oraz bardzo udanego, oryginalnego oprogramowania. W efekcie użytkownik dostaje do ręki dwie grupy urządzeń, które umownie podzielono na analogowe i cyfrowe. Do grupy analogowej należą: oscyloskop, generator arbitralny, zasilacz napięciowy. Grupę cyfrową tworzą natomiast: analizator stanów logicznych, generator cyfrowych przebiegów wzorcowych (patterns) oraz rejestr statycznych wejść/wyjść. W uzupełnieniu dodano analizator pasma i woltomierz. Program podaje także bieżącą informację o stanie elektroniki przystawki, w tym: napięcie zasilające, prąd pobierany z gniazda USB oraz temperaturę wewnątrz obudowy.

Przyrządy wchodzące w skład zestawu Analog Discovery trudno porównać pod względem parametrów technicznych z urządzeniami klasycznymi, ale też nie o to chodzi. Zamysłem konstruktorów było stworzenie prostego w obsłudze, taniego, ale wszechstronnego stanowiska pomiarowego z dużymi walorami edukacyjnymi, przeznaczonego dla amatorów i profesjonalistów. Urządzenie jest wykonane w minimalnej postaci, bez żadnych gniazd i mechanicznych elementów regulacyjnych. Wszystkie wejścia i wyjścia sygnałowe są wyprowadzone wiązką przewodów zakończonych łączówkami do złączy szpilkowych (fot. 1). W celu ułatwienia połączeń, do zestawu dodano pięć 6-pinowych łączówek szpilkowych. Wszystkie przewody są opisane na obudowie, a orientację w ich gąszczu ułatwiają też nieprzypadkowe kolory poszczególnych kabelków.

Fot. 1. Kabelki pomiarowe przyrządów zestawu Analog Discovery

Fot. 1. Kabelki pomiarowe przyrządów zestawu Analog Discovery

 

Oscyloskop cyfrowy

Oscyloskop zestawu Analog Discovery może być wykorzystywany do pomiarów sygnałów analogowych w paśmie do 5 MHz. Układ akwizycji próbkuje z szybkością do 100 MSa/s. Dostępne są dwa analogowe kanały pomiarowe, ale w oknie oscyloskopu może być też uruchomione okno analizatora stanów logicznych. Otrzymujemy zatem namiastkę oscyloskopu MSO (rys. 2).

Rys. 2. Okno oscyloskopu z dołączonym oknem analizatora stanów logicznych

Rys. 2. Okno oscyloskopu z dołączonym oknem analizatora stanów logicznych

 

W oscyloskopie Analog Discovery zastosowano uproszczone układy wejściowe. Nie są to rozwiązania spotykane w typowych oscyloskopach cyfrowych. Sygnały są doprowadzane do wejść zwykłymi przewodami, bez oscyloskopowych sond pomiarowych. Konsekwencją tego może być występowanie pewnych zniekształceń sygnału, wynikających z dość dalekich od ideału parametrów takich połączeń. Porównanie pomiarów tego samego sygnału zmierzonego oscyloskopem Analog Discovery i klasycznym oscyloskopem cyfrowym przedstawiono no na rys. 3. Dla lepszej czytelności wykresu zastosowano kreślenie przebiegów najgrubszą możliwą linią. Jest to wygodna opcja przy tworzeniu prezentacji i przygotowywaniu materiałów do publikacji drukowanych. Większą precyzję uzyskuje się natomiast po wybraniu najcieńszej linii kreślenia oscylogramów. Na wizualną postać oscylogramu ma również wpływ sposób kreślenia wykresów. W opcjach programu przewidziano parametr „Plot style”, który przyjmuje wartości: Curve, Lines lub Dots. W oknie Options znajdziemy szereg innych bardzo oryginalnych opcji, nie spotykanych w oscyloskopach stacjonarnych, a nawet w przystawkach USB. Są w nich ustawiane parametry związane m.in. ze sposobem wyświetlania wykresów, ich kolorystyki, czcionki ekranowej (w tym, wielkości fontów), parametry poświaty ekranowej, liczby buforów, timeoutów wyzwalania, filtrów wyzwalania itp. Ze względu na liczbę kombinacji nastaw zachowano możliwość zapisywania własnych konfiguracji na dysku oraz przywracania ustawień fabrycznych. Użycie przycisku AutoSet powoduje dobranie optymalnych, wstępnych trybów pracy oscyloskopu dla nieznanego sygnału. Później nastawy te można oczywiście modyfikować według własnych potrzeb.

Rys. 3a. Porównanie pomiarów przebiegu prostokątnego przeprowadzonych oscyloskopem Analog Discovery

Rys. 3a. Porównanie pomiarów przebiegu prostokątnego przeprowadzonych oscyloskopem Analog Discovery

 

Rys. 3b. Porównanie pomiarów przebiegu prostokątnego przeprowadzonych klasycznym oscyloskopem cyfrowym

Rys. 3b. Porównanie pomiarów przebiegu prostokątnego przeprowadzonych klasycznym oscyloskopem cyfrowym

 

O autorze

Jarosław Doliński
Jarosław Doliński jest absolwentem Wydziału Elektroniki na Politechnice Warszawskiej. Pracował w Przemysłowymi Instytucie Telekomunikacji oraz Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, gdzie zajmował się konstruowaniem urządzeń transmisji danych. Współpracował z Zakładem Urządzeń Teatralnych m.in. w zakresie konstrukcji interkomów teatralnych i urządzeń dla inspicjentów. Brał także udział w pracach projektowych rejestratorów urządzeń wiertniczych i elektroniki montowanej na żurawiach mobilnych. Obecnie prowadzi firmę zajmująca się konstruowaniem i produkcją urządzeń elektronicznych dla rehabilitacji i wspomagania treningu sportowego. Jest autorem czterech książek poświęconych elektronice i mikrokontrolerom, współpracuje ponadto z miesięcznikami „Elektronika Praktyczna”, „Elektronik” oraz „Świat Radio”.