Yüksek çözünürlüklü osiloskop

[HexfeT]

Çok düşük çıkış gerilimine sahip sensör v.b. elemanların çıkışları ile sinyali değerlendirecek kısım arasında zaten genelde "instrumentation amplifier" denilen ön yükselteçler olur. Sinyal osiloskopla incelenecekse bu aşamadan sonra bakılsa olmaz mı?

 

[taydin]

Rigol yeni seri osiloskoplarında kendi tasarımı front end çiplerini kullanmış. İşi yüzüne gözüne bulaştırmış olma ihtimalleri akla geliyor. Uzun süredir çözüm üretememesi yazılımla giderilemeyecek donanımsal tasarım hatası mı var diye düşündürüyor. MSO5074 modelini almayı düşünüyorum ama sorunlarının ortadan kalktığını görene kadar erteledim. Bu arada doların alıp başını gitmemesini umuyorum.

Rigol'ün yeni MSO5000 serisini Dave Jones inceledi. Hakikaten dediğin gibi dünyanın bug'ı var. Şu anda alınabilecek bir osiloskop değil. Birkaç senelik geçmişi olan bir cihazı almak lazım. Hem yazılımı oturmuş oluyor hem de bütün kötü huyları da ortaya çıkmış oluyor.

 

[HexfeT]

Bu arada osiloskopların en düşük dikey kademesinde hile denilebilecek bir durum olabiliyor. Mesela MSO5000 lerin 500uV, 1mV, 2mV kademeleri "double pixel" denilen ekrana basılan pikselleri katlama olayıdan ibaret. Dave Jones incelemesinde 27:10 da bunu gösteriyor. Gerçekte en düşük dikey hassasiyet 5mV dan başlıyor.

 

[taydin]

Çok düşük çıkış gerilimine sahip sensör v.b. elemanların çıkışları ile sinyali değerlendirecek kısım arasında zaten genelde "instrumentation amplifier" denilen ön yükselteçler olur. Sinyal osiloskopla incelenecekse bu aşamadan sonra bakılsa olmaz mı?

Nihai tasarımda mutlaka yükseltici olması gerekir tabi. Ama ARGE aşamasında, özellikle de gürültü konusu çok kritik ise (EKG cihazı vs), o ön yükseltecin de performansının değerlendirilip geliştirilmesi gerekebilir. Bu durumda sensör çıkışı ile ön yükseltici çıkışında gene ölçüm gerekli.

 

[taydin]

Bu arada osiloskopların en düşük dikey kademesinde hile denilebilecek bir durum olabiliyor. Mesela MSO5000 lerin 500uV, 1mV, 2mV kademeleri "double pixel" denilen ekrana basılan pikselleri katlama olayıdan ibaret. Dave Jones'un incelemesinde var. Gerçekte en düşük dikey hassasiyet 5mV dan başlıyor.

Evet sanki hatırlıyorum öyle birşeyi Dave'in incelemesinde Zaten 500 µV olayına girdin mi artık en az 12 bit ADC li bir cihaz almak lazım.

Veya Tektronix'in 2225 analog osiloskobu olacak Ah bundan bir tane bulsam. Bakıp duruyorum sahibinden.com'a ama yok. 2225, bildiğim kadarıyla 500 µV kademesi olan tek analog skop.

 

[BetülCan]

Şirkette kullandığımız osiloskop lecroy wavsurfer 3000z. Pille çalışma özelliği yok.
Sensör şu anda kendi evaluation board üzerinde ve BNC konnektör var. Osiloskop ile doğrudan BNC koaksiyel kablo ile bağlı. En kötü durumda 10 kiloherz sinyal olacak o yüzden empedans uyumu olayı sözkonusu değil.
Yanlış hatırlamıyorsam 1 megaohm olarak ve 50 ohm olarak denedik. DC ve AC coupling de denedik.
Her durumda aşırı gürültü var.

Ön yükseltici olayını araştırıyorum, ipucu için teşekkür edeirm!

 

[taydin]

Olayın çözümü, yukarıda bahsedildiği gibi bir şekilde sinyali yükseltmek. Ya bir ön yükseltici devre ile, veya alphalabs'in LNA10'u ile. Ama öğrenmek için deneyler yapmak istiyorsan, istersen sensör EVK sini pille çalıştır. Bakalım gürültü durumu nasıl oluyor.

 

[taydin]

Ben de bu arada şöyle bir deneme yaptım. 3 mVpp sinüs verdim benim osiloskoba (sarı renkli sinyal). Sonra da "math" özelliği kullanarak bu sinyali 100 kHz low pass filtreden geçirdim. Böyle yapınca o 200 kHz'deki iğne palsler tamamen gitti ve gayet temiz bir sinyal kaldı (turuncu)

 

[taydin]

Bir de yeri gelmişken, cihazlar da açıkken balanslı sinyal iletiminin nasıl bir fark yarattığını görelim.

Audio analizörün 1. kanalından gene 3 mVpp sinüs gönderiyorum. 2. kanalından ise gene 3 mVpp sinüs gönderiyorum, ama bu sinüs 1. kanala göre tam olarak 180° faz farklı.

 

[taydin]

Audio analizör 1. kanalını osiloskobun 1. kanalına bağlıyorum (sarı)
Audio analizör 2. kanalını osiloskobun 2. kanalına bağlıyorum (yeşil. Ama 180° invert edilecek şekilde yapılandırıyorum).
Sonra da gene math fonksiyonunu kullanarak osiloskobun 1. kanalı ile 2. kanalını toplattırıyorum (turuncu).

Neticede şunu net bir şekilde görüyoruz. Sinyal genliği iki katına çıkıyor, gürültü ise bariz bir şekilde azalıyor. İşte buradan, mikrofonlarda neden balanslı sinyal iletimi kullanıldığını da görmüş oluyoruz

 

[BetülCan]

Olayın çözümü, yukarıda bahsedildiği gibi bir şekilde sinyali yükseltmek. Ya bir ön yükseltici devre ile, veya alphalabs'in LNA10'u ile. Ama öğrenmek için deneyler yapmak istiyorsan, istersen sensör EVK sini pille çalıştır. Bakalım gürültü durumu nasıl oluyor.

Kart 12V ile çalışıyor.Pille çalıştırmayı deneyebilirim.

 

[tsahin]

Sensörün modeli ve kullanılacağı uygulama nedir?

Bir de ön yükseltme ve low pass filtreleme her durumda mutlaka yapılması gereken birşey gibi görünüyor. Bunları yapıp işi bitirmek varken niye ölçmek için bir çözüm bulmaya çalışıyorsunuz?

 

[BetülCan]

Sensörün modeli ve kullanılacağı uygulama nedir?

İnanın sensörün, geliştirme kartının resimlerini eklemeyi ve böylece konu ile ilgili başka sorunlar hakkında buradaki yardımsever üyelerden yardım almayı isterdim. Ama ne yazık ki sensörü Alman menşeli bir firmadan NDA ile aldık.

 

[taydin]

@taydin abi.
Senin osiloskoplarda pil ile çalışabilme özelliği olan bir cihazın var mı?
Konu harici bazı testler yaparak bir döküman hazırlayabiliriz.

Pille çalışan osiloskobum yok malesef. Ama benim osiloskop nispeten gürültülü olmasına rağmen, gene de piyasadaki birçok pilli osiloskoba göre daha sessizdir diye tahmin ediyorum. O ground deneylerini başka bir şekilde yapmamız lazım.

 

[taydin]

Bir de ön yükseltme ve low pass filtreleme her durumda mutlaka yapılması gereken birşey gibi görünüyor. Bunları yapıp işi bitirmek varken niye ölçmek için bir çözüm bulmaya çalışıyorsunuz?

Evet bu iki şeyin kesin olarak yapılması gerekiyor. Ama gerçekte olan gürültü durumunu bilmeden yaparsan, belki de kullandığın yükseltici tasarımında sorun var ve yükselticinin kendisi bir gürültü kaynağı. Birde bu uygulamada kesim bölgesi oldukça dik olan yüksek dereceli LPF kullanmak lazım. Böyle filtreler de aktif filtrelerdir. Peki, kullandığın aktif filtre tasarımı bir gürültü kaynağı ise ne yapacaksın?

Belki de 10 kHz den daha düşük frekanslı gürültü kaynağı da vardır yakında. Mesela bu sensörün yakınında 1000 devirle dönen fırçalı bir DC motorun komütatörünün yaratacağı ark gürültüsü 10 kHz'in altında olacaktır. İşte o yüzden önce bir durum tespiti yapılmalı. Tespit edilen olası senaryolara göre de çözüm üretilmeli.

 

[taydin]

Evet common mode gürültüyü izole etmek çok zor. Benim laboratuvarda kapatamayacağım cihazlar var. Hadi diyelim bir şekilde kapattım, komşunun cihazları hala açık. Onu ancak bahçede yapabilirim. En yakın ev biraz mesafede ve tüm cihazların kapalı olduğundan emin olabilirim.

Cihazların şebekeye bağlantısı şu şekilde: 3 KVA UPS odadaki prize bağlı. Bu UPS'in çıkışına bütün cihazlar bağlı. UPS'in çıkışına izolasyon trafosu da bağlı. Test ettiğim veya üzerinde çalıştığım cihaz izolasyon trafosunun çıkışına takıyorum. Yani bu şekliyle izolasyon trafosunun, iki cihaz arasındaki gürültü izolasyonunda hiçbir faydası olmuyor. Yukarıdaki testleri yaparken audio analizör ve osiloskop UPS çıkışına bağlı ve toprakları ortak.

 

[taydin]

Uygun boyutta buhar makinası ve jeneratör bulursam UPS'i emekli ederim abi

 

[HexfeT]

Prob uçlarını 15-20cm bir kablo ile anten misali birleştirdiğimde havadan gelen gürültü. Masamın altındaki tunçmatik online ups i kapatınca susuyor. UPS e yaklaştırdıkça coşuyor. Prizde onca smps cihaz varken bu kadar baskın gürültü üreten sadece ups.

 

[taydin]

Prob uçlarını 15-20cm bir kablo ile anten misali birleştirdiğimde havadan gelen gürültü. Masamın altındaki tunçmatik online ups i kapatınca susuyor. UPS e yaklaştırdıkça coşuyor. Prizde onca smps cihaz varken bu kadar baskın gürültü üreten sadece ups.

Evet UPS'den geliyor. Bir de benim UPS'in kapağı da açık o da yardımcı olmuyor

Senin UPS'te de frekans gene 200 kHz gibi. Tunçmatik'ler iyi UPS hakkaten. Benim önceki UPS de 3 kVA lık Tunçmatik idi. Ama bozulunca onu tamire aldım ve yerine Inform 3 kVA aldım. Tunçmatik tamir oldu ve şu anda bahçeye tayin oldu

 

[ercanersoy]

Herkese merhaba, belki konuyu hortlatmış olacağım, ancak birşeyler eklemek istiyorum.

Öncelikle topraklamanın çok iyi olması gerekir ve osiloskopun elektrik bağlantısında toprak bağlantısı olup topraklı prize takılması gerekir. Birçok binada topraklama iyi olmayabiliyor. Bazı binalarda ise topraksız prizler veya toprak hattı bağlanmamış topraklı prizler bulunuyor.

Söz edildiği gibi, söz konusu çalışma yapılırken manyetik alan oluşturacak araçlardan uzak durmak gerekir. Topraksız fişte çalışan araçlar daha çok manyetik alan yayabilir.

Osiloskopun problarının ve soketlerinin çok iyi olması gerekir.

Ölçüm sırasında probların sabitlenmesi daha iyi olur.