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ScopeFun – Instrumentación de código abierto todo en uno – Calendae

Hola, un placer verte por aquí. Soy Jordi Oriol y esta vez vamos a hablar sobre ScopeFun – Instrumentación de código abierto todo en uno – Calendae

Cinco instrumentos de sobremesa en un dispositivo de código abierto.

AlcanceDiversión en una plataforma de instrumentación todo en uno de código abierto. Incluye un archivo osciloscopio, generador de forma de onda arbitraria, analizador de espectro, analizador lógico, es generador de patrones digitales.

Hardware

El hardware se basa en Xilinx Artix-7 FPGA con una RAM integrada disponible para almacenar muestras en búfer (512 MB de DDR3 SDRAM). Todas las configuraciones de hardware se controlan a través de la GUI del software. La conectividad USB se proporciona a través del chip FX3 USB 3.1 Gen1 de Cypress. El hardware funciona con USB, lo que elimina la necesidad de energía adicional. Puede encontrar más información sobre los componentes de hardware individuales a continuación.

Osciloscopio

Hay dos canales analógicos disponibles como entradas de osciloscopio. Ambos canales del osciloscopio están protegidos contra sobretensiones de hasta +/- 50 V. La selección de acoplamiento de entrada está disponible (CC, CA, GND) y se controla a través de la GUI del programa. Las señales de entrada se almacenan en búfer a través del extremo frontal analógico para ajustes de impedancia, nivel (ganancia) y compensación. Cada canal analógico se muestrea a 250 Msps con un convertidor de analógico a digital (ADC) de 10 bits. Se pueden configurar dos ADC para muestreo intercalado que proporciona un frecuencia de muestreo de un solo canal de 500 msps. Las muestras digitales son procesadas por FPGA, que también contiene la lógica de disparo. Cuando se cumple la condición de activación, las muestras se transfieren a la SDRAM DDR3 integrada que proporciona búfer de 128 mega muestras por canal. El hardware también admite ETS (muestreo de tiempo equivalente). Para este propósito, se muestrea una señal de disparo analógica dentro de la línea de retardo de FPGA LUT para determinar la hora exacta del evento de disparo en relación con el reloj de muestra del ADC. Esto proporciona una frecuencia de muestreo de 2 GSps para señales repetitivas.

Generador de forma de onda

Hay dos salidas de generador con las que es posible generar tensiones de hasta 4 Vpp. Ambos canales AWG están protegidos contra cortocircuitos y sobretensiones (+/- 25 V). Los canales del generador tienen Impedancia de salida de 50 ohmios lo que permite la conexión a varios equipos. El usuario puede seleccionar la forma de onda, la frecuencia, el nivel y el desplazamiento a través de la GUI del programa y la configuración se refleja inmediatamente en los registros de control de FPGA. Las muestras digitales se generan dentro de la FPGA en 200 Msps por canal y transferido al convertidor dual digital a analógico (DAC). Las señales simples se derivan de contadores. La salida sinusoidal se genera con la ayuda del algoritmo CORDIC, de modo que es posible obtener salidas de frecuencia arbitraria. El usuario también puede proporcionar una muestra de datos de forma de onda personalizada y cargarla en la memoria FPGA (BRAM) interna.

Analizador lógico / generador de patrones

12 bits la interfaz digital se muestrea en 250 Mhz y está lógicamente dividido en dos grupos de canales de 6 bits. Cada grupo de canales se puede seleccionar de forma independiente como entrada (analizador lógico) o salida (generador de patrones). El voltaje de la interfaz digital se puede ajustar, de 1,25 V a 3,3 V, pero las entradas también están diseñadas para aceptar 5 V. El voltaje de la interfaz seleccionado también está disponible en los pines de salida dedicados y se puede utilizar como fuente de alimentación. Las muestras digitales personalizadas para el generador de patrones se pueden cargar en FPGA y hay un divisor de reloj interno disponible para controlar la frecuencia de salida. También es posible excluir las salidas individuales con una lógica «BAJA» o «ALTA» en cualquier momento.

Características y especificaciones

  • Osciloscopio
    • Canales: 2
    • Frecuencia de muestreo en tiempo real: 250 Msps de doble canal / 500 Msps de un solo canal
    • Muestreo de tiempo equivalente (ETS): 2,0 Gsps
    • Resolución: 10 bits
    • Rangos de voltaje (con 1 × sonda): 10 mV a 2 V por división
    • Profundidad de memoria: 128.000.000 de muestras por canal
  • Generador de formas de onda arbitrarias
    • Canales: 2
    • Frecuencia de actualización: 200 Msps
    • Resolución: 12 bits
    • Voltaje de salida: 4 Vpp
    • Longitud de forma de onda personalizada: 32,768 muestras por canal
  • Analizador de espectro
    • Canales: 2
    • Rango de frecuencia: CC a 125 MHz
  • Analizador lógico
    • Canales: 12 (seis entradas + seis salidas; o 12 entradas; o 12 salidas) *
    • Frecuencia de muestreo máxima: 250 Msps
    • Profundidad de memoria: 128.000.000 de muestras por canal
  • Generador de modelos digitales
    • Canales: 12 (seis entradas + seis salidas; o 12 entradas; o 12 salidas) *
    • Frecuencia de muestreo máxima: 250 Msps
    • Longitud de forma de onda personalizada: 32,768 muestras por canal
  • Componentes primarios
    • FPGA: Xilinx Artix-7
    • Memoria: 512 MB de DDR3 SDRAM
    • Conectividad: Cypress FX3 USB 3.0
  • Software
    • Modo servidor: conexión remota al hardware ScopeFun a través de una red IP
    • API de Python: lea muestras y controle el hardware de ScopeFun directamente desde Python
    • Representación avanzada de señales: historial de cuadros 3D y persistencia virtual

* El analizador lógico y el generador de forma de onda digital comparten los mismos 12 canales.

Software

El software del osciloscopio está diseñado para ejecutarse en los principales sistemas operativos de escritorio. 32 bits y 64 bits. Esto incluye Windows 7, 8 y 10, todos los sistemas Linux y sistemas operativos Mac OSX.

Video introductorio

Video de presentación

El proyecto ya está financiado Crowdsupply y se puede encontrar más información sobre el proyecto página de inicio.

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