Приветствую всех участников форума!
Купил 2d42. Общее впечатлениe: несколько хуже, чем ожидалось.
На исправление недостатков было потрачено довольно много времени, получены более-менее приемлемые результаты. Ниже попробую изложить результаты своих изысканий и изменения в схеме. Надеюсь, это поможет сэкономить время и усилия тем, кто решится на устранение недостатков. Большое спасибо товарищу kasperjan за составление схем.
1. Шумы.
Можно обозначить два основных источника шумов в каналах осциллографа.
1.1. Импульсные помехи от преобразователей питания +5В (4,9В), -5В(-3,5В). Хорошо заметны при микросекундных и миллисекудных длительностях развёртки. Разброс значений max и min достигал 120mV при 500mV/дел на развёртке 500мкс/дел. Устраняются установкой смд дросселей вместо нулевых перемычек на выходе преобразователей. Установил дроссели 0603 с параметрами 2 мкГн, 0.25 Ом. Преобразователи работают устойчиво, резонансных явлений не наблюдается. Конденсаторы после дросселей не ставил, так-как дальше в аналоговй части схемы они имеются, земля возле преобразователей "грязная", а нужно предотвратить затекание импульсных токов в аналоговую часть схемы. Амплитуда импульсных помех в результате сократилась в два-три раза. Шумы от преобразователей +3.0В (+2.9В) на платах MCU АЦП также имеют некоторое значение. Можно поставить дроссели на линии питания перед пребразователями.
1.2. Помехи от АЦП и ПЛИС. Хорошо заметны на длительност развёртки 500нс и меньше, когда для оцифровки одного канала осциллогафа начинают использоваться оба канала АЦП. Печатная плата прибора имеет всего два слоя меди. Нормальной "земли" нет, вся изрезана мелкими полигонами с кучей переходных отверстий между ними. В результате, при изменении сигналов на выходе АЦП, потенциал земли в районе АЦП прыгает, генерируется импульсная помеха в аналоговюю часть. Чем больше разрядов меняется, тем сильнее помеха. Проявляется это в изменении уровня шумов при изменении положения луча на экране. Кроме того питание аналоговой и цифровой частей микросхемы АЦП не разделено, что тоже может приводить к ошибкам в работе АЦП. Какая-то компенсация шумов происходит во время калибровки, но алгоритм работает не вполне корректно. Борьба с этим видом шумов дело весьма сложное и мутное. Пока могу рекомендовать снижение напряжения +4,9В до 4.5В (о чём ранее писали на форуме), а также изменения в обвязке АЦП конденсаторами (см фотографии и изменения на схеме), установку L24 и L31 (0,22 мкГн, 0,3 Ом), но результат весьма скромный.
2. "Экстремальная" схемотехника и ошибки.
2.1. Цепь включения операцинного усилителя генератора сигналов.
Микросхема U13 EL5166 включается с выхода 61(11) U2. Максимальное напряжение подаваемое на вывод ПЛИС согласно даташиту 3,6В. Здесь же вывод подключен через резистор R89 124 Ом к питанию +5В. Для включениия U13 вывод включается в ноль и через него протекает ток более 30 мА, что за пределами паспортных данных ПЛИС. Переделал эту цепь установив дополнительные резисторы (смотри схему генератора с изменениями). Напряжение на выводе ПЛИС не превышает 3,6В, ток 1мА. Уровни напряжений на выводе 8 микросхемы U13 обеспечивают её включение и отключение. После этого пропали паразитные сигналы переодически возникавшие на экране осциллографа (о 100% связи этих фактов утверждать не берусь, так как дополнительно переделывался преобразователь +3В на плате MCU). Резисторы R7 и R8 обеспечивающие включение канальных усилителей U24 и U27 тоже для порядка заменил на 1кОм (было 22 Ом).
2.2. Выходы U24 и U27 почти и напрямую (через открытые каналы аналоговых комутаторов) подключены ко входам АЦП. Напряжение на АЦП ограничивается встроенными защитными диодами входов и сопротивлением открытого канала мультиплексора. Между выходами операционных усилителей и U12 стоят нулевые перемычки, если их заменить на резисторы 33 Ом возрастают шумы. Оставил как есть.
3. Смещение лучей относительно курсоров.
Цепь калибровки и смещения лучей построена на микросхеме U29. На инвертирующий входы подано постоянное напжение, на неинвертирующие через RC фильтры ШИМ сигнал с частотой около 4 кГц с микросхемы U2. Калибровка поводится при скорости развёртки 1мкс/дел. Микросхема U2 питается от преобразоваталя +2.9В собранного на микросхеме U16 TVL62625. Ток потребляемый от преобразователя меняется при изменении частоты работы АЦП и ПЛИС (при изменении длительности развёртки) примерно от 40 до 140 мА. При изменении тока меняется напряжение на выходе преобразователя. Микросхема TVL62625 при токе нагрузки менее 100 мА (может оличаться на различных образцах микросхем) переходит в экономичный PFM режим (смотри даташит), напряжение на выходе при этом повышается на 0.9% (порядка 30 мВ). Эта нестабильность напряжения влияет на положение лучей в верхней части экрана (смещение лучей по экрану обеспечивается цепью калибровки). Для увеличения стабильности напряжения заменил TVL62625 на NCP1529, дроссель на 4,7мкГн, параллелно резистору 464кОм припаян конденсатор 47пФ. Для дальнейшешего уменьшения влияния цепи калибровки на положение луча в центре экрана, резисторы 390 Ом заменил на 270 Ом (см схему).
Были внесён ряд других изменений, но их эффективность под вопросом. Основные изменения показаны на схемах красным цветом. Если есть вопросы, постараюсь ответитить.
