ডিজিটাল অসিলোস্কোপ কাজের নীতি এবং কাঠামো

ডিজিটাল অসিলোস্কোপ কাজের নীতি এবং কাঠামো

ইলেকট্রনিক প্রযুক্তি এবং পরিবর্তনের বিকাশের সাথে, সার্কিট পরিমাপের প্রয়োজনীয়তাগুলি উচ্চতর হয়ে উঠেছে, ইলেকট্রনিক উত্পাদনে অনেকগুলি পরামিতি পরিমাপ করা যায় না যে একটি মাল্টিমিটার সক্ষম হতে পারে, যেমন আউটপুট তরঙ্গের একটি মাইক্রোকন্ট্রোলার I / O পোর্ট বা পরিবর্ধক উত্পাদন তার ফ্রিকোয়েন্সি প্রতিক্রিয়া পরিমাপ এবং তাই. অতএব, অসিলোস্কোপগুলি স্বাভাবিকভাবেই মাল্টিমিটারের মতোই, এবং ইলেকট্রনিক প্রকৌশলী এবং উত্সাহীদের জন্য একটি প্রয়োজনীয় হাতিয়ার হয়ে উঠেছে।

কাজের নীতি এবং গঠন ভূমিকা
ডিজিটাল অসিলোস্কোপ সিস্টেমের হার্ডওয়্যার অংশটি একটি উচ্চ-গতির ডেটা অধিগ্রহণ বোর্ড। এটি ডুয়াল-চ্যানেল ডেটা ইনপুট অর্জন করতে পারে, প্রতিটি স্যাম্পলিং ফ্রিকোয়েন্সি 60Mbit/s পৌঁছতে পারে। কার্যকরীভাবে, হার্ডওয়্যার সিস্টেমকে ভাগ করা যেতে পারে: সিগন্যাল ফ্রন্ট-এন্ড অ্যামপ্লিফিকেশন (এফইটি ইনপুট এমপ্লিফায়ার) এবং কন্ডিশনিং মডিউল (ভেরিয়েবল গেইন এমপ্লিফায়ার), হাই-স্পিড অ্যানালগ-টু-ডিজিটাল কনভার্টার মডিউল (ADC ড্রাইভার, ADC), FPGA লজিক কন্ট্রোল মডিউল। , ঘড়ি বিতরণ, উচ্চ গতির তুলনাকারী, MCU কন্ট্রোল মডিউল (DSP), ডেটা কমিউনিকেশন মডিউল, লিকুইড ক্রিস্টাল ডিসপ্লে (LCD)। ), ডেটা কমিউনিকেশন মডিউল, এলসিডি ডিসপ্লে, টাচ স্ক্রিন কন্ট্রোল, পাওয়ার সাপ্লাই এবং ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট এবং কীবোর্ড কন্ট্রোল এবং অন্যান্য অনেক অংশ।

ইনপুট সিগন্যাল প্রিমপ্লিফায়ার দ্বারা রূপান্তরিত হয় এবং একটি ইনপুট ভোল্টেজে সামঞ্জস্যযোগ্য সার্কিট লাভ করে যা A/D কনভার্টারের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। A/D কনভার্টার দ্বারা রূপান্তরিত ডিজিটাল সংকেত FPGA বা অধিগ্রহণ মেমরি FIFO দ্বারা ক্যাশে করা হয়, এবং তারপরে পরবর্তী ডেটা প্রক্রিয়াকরণের জন্য যোগাযোগ ইন্টারফেসের মাধ্যমে কম্পিউটারে প্রেরণ করা হয়, অথবা মাইক্রোকন্ট্রোলার দ্বারা সরাসরি নিয়ন্ত্রিত হয়, যা সংগ্রহ করা হবে এবং LCD-তে প্রদর্শিত হবে। পর্দা

রেফারেন্স ডিভাইস নিম্নরূপ
এই অংশগুলিতে, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ হল প্রোগ্রামড এমপ্লিফিকেশন (এটেন্যুয়েশন) সার্কিট এবং A/D কনভার্সন সার্কিট, কারণ এই দুটি সার্কিট হল ডিজিটাল অসিলোস্কোপের গলা, প্রোগ্রাম করা অ্যামপ্লিফিকেশন (এটেন্যুয়েশন) সার্কিট অসিলোস্কোপের ইনপুট ব্যান্ডউইথ এবং উল্লম্ব রেজোলিউশন নির্ধারণ করে। , A/D রূপান্তর সার্কিট অসিলোস্কোপের অনুভূমিক রেজোলিউশন নির্ধারণ করে, যা সরাসরি দুটি রেজোলিউশনের অসিলোস্কোপের কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে। সার্কিটের এই দুটি অংশ ডেটা সিগন্যালের জন্য প্রয়োজনীয় প্রসেসিং সার্কিটের পিছনে সংকেত পরিমাপ করা হবে, সার্কিটের এই অংশটি উচ্চ-কর্মক্ষমতা সমন্বিত সার্কিটে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং অল্প সংখ্যক পেরিফেরাল ডিভাইস একটি সাধারণ সার্কিট ডিজাইন গঠন করে, ডিবাগিংও খুব সহজ। অসিলোস্কোপের সবচেয়ে কঠিন অংশটি হওয়া উচিত পদ্ধতি, অর্থাৎ সফ্টওয়্যার। সফ্টওয়্যারটি ডিজিটাল অসিলোস্কোপের সমস্ত ডেটা প্রক্রিয়াকরণ এবং নিয়ন্ত্রণের কাজ বহন করে, যার মধ্যে A/D স্যাম্পলিং নিয়ন্ত্রণ, অনুভূমিক সুইপ গতি নিয়ন্ত্রণ, উল্লম্ব সংবেদনশীলতা নিয়ন্ত্রণ, প্রদর্শন প্রক্রিয়াকরণ, পিক-টু-পিক পরিমাপ, ফ্রিকোয়েন্সি পরিমাপ এবং অন্যান্য কাজ রয়েছে। আজকাল বাজারে একটি খুব সাধারণ মাইক্রোকন্ট্রোলারকে মাইক্রোপ্রসেসর হিসাবে ব্যবহার করে এবং সি ভাষায় প্রোগ্রামিং করে এটি উপলব্ধি করা যায়।

প্রোগ্রামড এমপ্লিফিকেশন (এটেন্যুয়েশন) সার্কিট এবং পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিট
সংকেতটি একটি সাধারণ X10X1 অসিলোস্কোপ প্রোব থেকে পরিবর্ধন (এটেন্যুয়েশন) সার্কিটে ইনপুট। প্রোগ্রামড এমপ্লিফিকেশন (এটেন্যুয়েশন) সার্কিটের ভূমিকা হল সামঞ্জস্য করার জন্য ইনপুট সিগন্যালকে প্রশস্ত করা বা কমানো, যাতে A/D কনভার্টারের ইনপুট ভোল্টেজের প্রয়োজনীয়তার মধ্যে আউটপুট সিগন্যাল ভোল্টেজ সর্বোত্তম পরিমাপ এবং পর্যবেক্ষণের সীমার মধ্যে থাকে, তাই প্রোগ্রাম করা পরিবর্ধক সার্কিট নির্দিষ্ট ব্যান্ডউইথ লাভ সমতল হতে হবে. যেহেতু অসিলোস্কোপ সার্কিটে ডিজিটাল এবং অ্যানালগ দুটি অংশ রয়েছে, যাতে পারস্পরিক হস্তক্ষেপ এড়ানো যায়, তাই বিদ্যুৎ সরবরাহের ডিজিটাল অংশ এবং পাওয়ার সাপ্লাইয়ের অ্যানালগ অংশ আলাদাভাবে, যথাক্রমে, ± 5V ডিসি পাওয়ার সাপ্লাই, এবং ইন্ডাকট্যান্সের একটি সেট প্রদান করতে। এবং ফিল্টার বিচ্ছিন্নতা তৈরি ক্যাপাসিট্যান্স

ফ্ল্যাশ মেমরি এবং ক্লক সার্কিট
যেহেতু A/D কনভার্টারটি প্রচুর পরিমাণে সিগন্যাল ডেটা ক্যাপচার করে, মাইক্রোকন্ট্রোলারের অভ্যন্তরীণ ফ্ল্যাশ মেমরি ব্যবহার করার জন্য যথেষ্ট নয়, তাই সার্কিট ব্যবহার করার জন্য কিছু বাহ্যিক মেমরি বেছে নিতে পারে, তবে LCD লেখার উপায় হিসাবেও। ফ্ল্যাশ মেমরি LCD লেখার জন্য ক্যাশে হিসাবেও ব্যবহৃত হয়। রেফারেন্স ক্লক সিগন্যাল পাওয়ার জন্য, মাইক্রোকন্ট্রোলারটি একটি ক্রিস্টালের সাথেও সংযুক্ত থাকে, যা বাহ্যিক তরঙ্গরূপ সংকেতের প্রকৃত ফ্রিকোয়েন্সি গণনা করতে ব্যবহৃত হয়।

FPGA কন্ট্রোল ইউনিট
FPGA হল আধা-কাস্টম ASIC যা সার্কিট ডিজাইনারদের তাদের নিজস্ব অ্যাপ্লিকেশন-নির্দিষ্ট ফাংশন প্রোগ্রাম করতে দেয়। নকশা দুটি ভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করে: পরিকল্পিত ইনপুট এবং VHDL ইনপুট। কন্ট্রোল ইউনিট বেশিরভাগ কন্ট্রোল টাস্ক বহন করে, পুরো সিস্টেমের সঠিক অপারেশন নিশ্চিত করতে প্রতিটি কার্যকরী মডিউলের জন্য উপযুক্ত নিয়ন্ত্রণ সংকেত প্রদান করে। নির্দিষ্টভাবে নিম্নলিখিত ফাংশনগুলি অর্জন করুন: ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইডার সার্কিট এবং A/D কনভার্টার কন্ট্রোল সিগন্যাল জেনারেট করুন ডেটা অধিগ্রহণ সিস্টেমের একটি বিস্তৃত পরিমাপ পরিসীমা রয়েছে, একটি ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইডার সার্কিট FPGA এর ভিতরে ডিজাইন করা হয়েছে যাতে পরিমাপ করা সংকেতগুলির বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সিগুলির জন্য বিভিন্ন নমুনা ফ্রিকোয়েন্সি অর্জন করা যায়। যে সংগৃহীত তথ্য আরো সঠিক। ফ্রিকোয়েন্সি ডিভিশন ইউনিট গ্রাফিকাল ইনপুট পদ্ধতি ব্যবহার করে প্রয়োগ করা হয় এবং এর অভ্যন্তরীণ গঠন চিত্র 4 এ দেখানো হয়েছে। চিত্র 4-এ, ইনপুটে টি-ট্রিগারের ব্যবহার 1, প্রতিটি ঘড়ির প্রান্ত যখন আউটপুট ফ্রিকোয়েন্সি বিভাগ অর্জন করতে লাফ দেবে . একই সময়ে, আমরা দেখতে পাচ্ছি যে টি-ফ্লিপ-ফ্লপের ইনপুট কিছু যৌক্তিক সমন্বয় দ্বারা গঠিত, যা গেটেড ঘড়ি গঠন করে। গেটেড ঘড়ির জন্য, burrs প্রভাব এড়াতে ঘড়ি ফাংশন সাবধানে বিশ্লেষণ করা হয়. যদিও গেট করা ঘড়িটি ক্লক সিগন্যালে বিপজ্জনক burrs থেকে মুক্ত হওয়ার গ্যারান্টি দেওয়া হয় যখন নিম্নলিখিত দুটি শর্ত পূরণ করা হয়, গেটেড ঘড়ি বিশ্বব্যাপী ঘড়ির মতো নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করতে পারে।

A/D রূপান্তরকারীর ডিজাইনের জন্য, এর নিয়ন্ত্রণ সংকেত মাত্র দুটি: ঘড়ি ইনপুট সংকেত CLK এবং আউটপুট সংকেত OE সক্ষম করুন। সক্রিয় ক্রিস্টাল ইনপুট 60M সিগন্যালের মাধ্যমে সরাসরি CLK সিগন্যাল, যখন OE সিগন্যাল FPGA অভ্যন্তরীণ এবং CLK একই ফ্রিকোয়েন্সি এবং ঘড়ি সিগন্যালের একই ফেজ উল্টে দেয়, যাতে শুধুমাত্র A/D কনভার্টার টাইমিংয়ের রূপান্তর মেটাতে পারে। সম্পর্ক

উচ্চ গতির A/D রূপান্তর; সার্কিট
সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সার্কিটে ডিজিটাল অসিলোস্কোপ হল A/D রূপান্তর সার্কিট, এর ভূমিকা হল সিগন্যাল স্যাম্পলিং পরিমাপ করা এবং ডিজিটাল সিগন্যালকে মেমরিতে রূপান্তর করা, বলেছেন এটি একটি ডিজিটাল অসিলোস্কোপ গলা খুব বেশি নয়, কারণ এটি সরাসরি ডিজিটাল অসিলোস্কোপ নির্ধারণ করে। সর্বোচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে পরিমাপ করা যেতে পারে, Nyquist থিওরেম অনুযায়ী, পরিমাপ করা সংকেত পুনরুত্পাদন করার জন্য সংকেতের সর্বোচ্চ কম্পাঙ্কের কমপক্ষে 2 গুণের স্যাম্পলিং ফ্রিকোয়েন্সি। ডিজিটাল অসিলোস্কোপে, স্যাম্পলিং ফ্রিকোয়েন্সি পরীক্ষার অধীনে সংকেতের কম্পাঙ্কের কমপক্ষে 5 থেকে 8 গুণ হওয়া উচিত, অন্যথায় সংকেত তরঙ্গরূপ পর্যবেক্ষণ করা যাবে না।