Измерительный прибор OSA103 Mini

[Sergey_gh]

Представляю свою новую разработку - универсальный измерительный прибор - USB приставка к компьютеру OSA103 Mini. Прибор совмещает функции осциллографа, генератора, частотомера, анализатора спектра, векторного анализатора цепей, векторного антенного анализатора, измерителя LC, рефлектометра, SDR приёмопередатчика.

Краткое описание.

Осциллограф.
1 аналоговый + 4 цифровых канала + виртуальный аналоговый канал генератора. Входное сопротивление аналогового канала – 50 Ом, полоса пропускания - 1 Гц .. 400 МГц (только закрытый вход). Частота дискретизации аналогового канала в реальном времени - 200 МГц, в стробоскопическом режиме - 10 ГГц. Базовая входная чувствительность - 0.1 В/Дел. Цифровые каналы с настраиваемыми в широких пределах пороговыми уровнями и нетипично высокой для данного класса устройств частотой дискретизации в реальном времени - 1.6 ГГц.


Генератор.
Функциональный генератора 0.001 Гц .. 50(100) МГц (до 50 МГц – с неравномерностью АЧХ менее 0.5 дБ). Отключаемая коррекция sin(x)/x. Модуляция АМ, ЧМ, ФМ, суммирование сигналов и дополнительный встроенный генератор модулирующего сигнала 0.001 Гц .. 100 МГц, качание частоты синхронно с развёрткой осциллографа. Генератор импульсов 5 нс – 5 с, генератор шума и генератор произвольной формы со скриптовым языком описания осциллограмм.


Частотомер.
Электронно-счётный аппаратный частотомер работающий со входа любого канала, а также по условию синхронизации осциллографа. 8 разрядов в режиме измерения частоты. Постоянная относительная точность измерения частоты во всём диапазоне (reciprocal counting). Режим счёта импульсов и измерения периода. Термокомпенсированны й подстраиваемый системный тактовый генератор устройства (VCTCXO) c точностью лучше 1 PPM.


Анализатор спектра.
Принципы работы - БПФ, комбинированное многочастотное БПФ с формируемой спектрограммой до 1 ГГц. Настраиваемый размер, 9 оконных функций, усреднение и масштабирование. Выбор единиц измерения по вертикали для измерений в цепях с разным импедансом. Алгоритм точного измерения частоты и уровня максимума. Чистый собственный спектр (без паразитных внутренних спектральных составляющих). Технология Subtractive Dither.


Векторный анализатор цепей.
Принципы работы - ГКЧ и следящий синхронный цифровой квадратурный приёмник. Измерение коэффициента передачи четырёхполюсников. Амплитудная и фазовая характеристики. Линейный и логарифмический масштаб, настраиваемый диапазон. Калибровка с учётом соединительных кабелей (амплитудная и фазовая нормализация). Возможность работать в качестве анализатора спектра. Диапазон частот 100 Гц .. 100 МГц. Динамический диапазон (10 КГц .. 60 МГц) – >90 дБ.


Векторный антенный анализатор.
Принципы работы – ГКЧ и следящий синхронный цифровой квадратурный приёмник. Измерение комплексного импеданса подключенной цепи по методу shunt-thru. Диапазон частот – 10 КГц .. 100 МГц. OSL калибровка и "математическое вычитание" соединительного кабеля. Измерение (вычисление) КСВ, Return Loss для кабелей (линий) с Zo = 25, 50, 75, 100 Ом. Вычисление и построение графиков КСВ, Return Loss, Q, Rs, Xs, |Z|, Фаза Z, Rp, Xp.


Измеритель LC.
Диапазон измерения ёмкости - 0.5 пФ .. 30000 мкФ
Диапазон измерения ESR (C > 0.5 мкФ) - 50 мОм .. 1 КОм
Диапазон измерения индуктивности - 50 нГн .. 3 Гн


SDR приёмопередатчик.
Прибор может работать в качестве приёмопередатчика (DDC/DUC трансивера) совместно с программами цифрового радио поддерживающими протокол Winrad. Режим передачи реализован в самом приборе и требует подключения внешнего микрофонного усилителя. Тестировалось с HDSDR, SDRuno, SDRSharp ver 1361, Zeus Radio, SDRSharper. Режим передачи полностью поддерживается в HDSDR. Частично (нет автоматического выбора модуляции передачи) в SDRuno и SDRSharp ver 1361. Подробнее в отдельной теме "DDC/DUC трансивер на базе OSA103 Mini."

Обновления программного обеспечения.

Инструкция по установке и обновлению ПО находится на 6 странице описания.


3.08. Следящие маркеры, контекстные меню #49
3.09. Диаграмма Вольперта-Смита #736
3.10. Ввод частоты и уровня генератора цифрами #831
3.11. Уровень в dBm, CSV для АА #1030
3.12. Расширение частотного диапазона #1170
3.13. Настройка смещения частоты приёма и асинхронный Fs режим ИАЧХ #1256
3.14. Отображение мощности и внешние аттенюаторы #1308
3.15. Клавиши быстрого доступа. Внешние пробники, Zo для АА. #1503
3.16. Маркерные измерения БПФ, частотомер, шрифт, цвета. #1731
3.17. Расширение частотного диапазона, подключение ADF4351. #1909
3.18. Управление обзором ИАЧХ, АА. ВЧ частотомер, прибор без перемычек. #2061


Обновления ПО для работы с программами SDR радио (ExtIO_Osa.dll).
3.01. DDC приёмник (стартовая версия) #56


Далее в теме "DDC/DUC трансивер на базе OSA103 Mini."


3.02. Режим передачи. Исправления и улучшения в режиме приёма #57
3.03. Окно управления, компрессор речевого сигнала #86
3.04. Поддержка режима передачи для SDRSharp 1361 #102

Дополнительная информация.

1. Высокоомный пробник #20, #1378
2. Умножитель частоты (расширение частотного диапазона ИАЧХ) #1212
3. Корпус из оргстекла #51, #1367

Во вложениях: описание программы (для версии 3.07), топология печатной платы, сборочный чертёж, принципиальная схема, программа (версия 3.07), драйверы и прошивки (Windows & Linux), описание примеров применения, примеры применения. Выложенное программное обеспечение и прошивки полнофункциональные, но устройство защищено от тиражирования. Желающие самостоятельно собрать для личного использования обращайтесь в личку.

Обновление от 06.02.18
Osa103_v3_18.zip

[Абрамович]

когда у меня на 145 МГц при уровне 100 мВ он начал показывать обы, что, и с дикими тормозами

а что вы хотели, у вашего осциллографа полоса 100 МГц, а вы ему в полтора раза больше даёте. Он на такое не рассчитан. Для таких частот, вам нужен осциллограф с полосой 500-1000 МГц

[iHam]

С помощью осы проводил тест до частоты 0- 800 МГц. Зависаний не заметил. Но как в любых цифровых осциллографах важно правильно установить шкалу время- деление. Ибо можно увидеть модуляцию. Для АМ лучше всего режим пик детектора ( для устойчивой синхронизации). В общем если поиграться с прибором все встает на свои места.

[RU3AEP]

Для ВЧ измерений я использую делитель 1-10 от осциллографа С1-75. Входная емкость меньше 1 пФ. Rвх = 500 Ом. Важно землю от делителя минимальной длины. Оса позволяет 5 мВ на деление. Это даже лучше чем в С1-75. Насколько помню там 10 мВ на дел.

В Осе увеличение чувствительности по отношению к базовой (100 mV/деление) происходит чисто программным образом. И на пределе 5 mV/деление уровень собственных шумов составляет примерно полтора деления (!), что делает измерения в таком режиме почти бессмысленными.

Поэтому совсем по хорошему, есть есть задача сделать полноценный осциллограф на базе Осы, то нужно городить широкополосный Front-End со ступенчатым аттенюатором и усилителем с Ку хотя бы 10 раз. Учитывая полосу самого прибора в 400 Мгц и относительно нормальную работу до гигагерца, это, наверное, очень нетривиальная задача (если, конечно, задаться целью не испортить изначальные параметры).

[iHam]

[quote="RU3AEP;149713 0"]И на пределе 5 mV/деление уровень собственных шумов составляет примерно полтора деления (!), что делает измерения в таком режиме почти бессмысленными.

Не согласен. Работает. Но скорее этот вопрос к разработчику. Кстати я был приятно удивлен тем, что уровень шумов в ОСЕ в режиме осциллографа заметно ниже, чем например в Rigol.

[Абрамович]

уровень шумов в ОСЕ в режиме осциллографа заметно ниже, чем например в Rigol.

это настораживает.
В Rigol тоже 8-битный АЦП но более серьёзный и вся шкала АЦП растягивается на экран по вертикали (за небольшим вычетом на калибровку).
Можете привести конкретные цифры шумов, пусть даже не в вольтах, а хотя-бы пикселах?

[iHam]

Поэтому совсем по хорошему, есть есть задача сделать полноценный осциллограф на базе Осы, то нужно городить широкополосный Front-End со ступенчатым аттенюатором и усилителем с Ку хотя бы 10 раз. Учитывая полосу самого прибора в 400 Мгц и относительно нормальную работу до гигагерца, это, наверное, очень нетривиальная задача (если, конечно, задаться целью не испортить изначальные параметры).

Совсем по хорошему входной электронный аттенюатор на 31 дБ с шагом в 1 дБ. Чувствительности вполне хватает. Но автор сделал наиболее рациональное и правильное решение. Не усложнять прибор. И это разумное решение.

Можете привести конкретные цифры шумов, пусть даже не в вольтах, а хотя-бы пикселах?

По моим просмотрам выйгрыш на порядок.
Сотрудники очень удивились качеству сигнала при демонстрации.

[Абрамович]

По моим просмотрам выйгрыш на порядок.

насколько помню, у Rigol шумы в пределах 1 мВ. Получается у OSA103 шумы не больше 100 мкВ?

[iHam]

Я не измерял. Оценивал визуально картинку синусоиды. Сигнал чистый. Впечатление от 10 разрядного АЦП

[RU3AEP]

Совсем по хорошему входной электронный аттенюатор на 31 дБ с шагом в 1 дБ.

1дБ не надо. В осциллографах общеприняты соотношения коэффициентов усиления соседних ступеней 1-2-5. Насчет электронного аттенюатора - я не знаток современной компонентной базы, но что-то подсказывает мне, что электронного аттенюатора, позволяющего пропустить входной сигнал амплитудой в десятки вольт (что нужно на пределах типа 2-5 V/деление) без искажений, не существует.

[Абрамович]

может это впечатление от того, что в Rigol частота дискретизации в 5 раз выше, а значит и точек на синусоиде в 5 раз больше, а значит видно больше деталей, в том числе и шумов, которые реально присутствуют в сигнале?