Cuando estos prototipos de dispositivos se comercializan/producen, ¿cómo se integra el aspecto de procesamiento de señales del osciloscopio en el dispositivo? [cerrado]

Leí muchos trabajos de investigación que utilizan equipos grandes y costosos, como osciloscopios, para procesar la señal. Los osciloscopios ofrecen una alta tasa de muestreo y ancho de banda, lo que los hace buenos para aplicaciones de procesamiento de señales. Además, casi todos estos trabajos de investigación implican trabajo en un laboratorio (trabajo de banco), por lo que el beneficio de conveniencia de usar un osciloscopio, en lugar de diseñar y fabricar una PCB personalizada, es claro. Sin embargo, cuando se trata de dispositivos comercializados/de producción, a menudo requerimos que se realice un procesamiento de señal serio (es decir, procesamiento de señal que requiere una tasa de muestreo y un ancho de banda significativos) y, sin embargo, estos dispositivos obviamente no tienen osciloscopios de laboratorio integrados (y tal cosa no sería económica, de todos modos). Entonces, cuando estos prototipos de dispositivos se comercialicen/produzcan, ¿Cómo se integra este aspecto de procesamiento de señales del osciloscopio en el dispositivo? ElDigilent Analog Discovery parece un dispositivo más modular, pero incluso parece demasiado costoso (y demasiado grande) para incluirlo en muchos dispositivos comerciales que requieren un procesamiento de señal serio. Todo mi estudio se ha centrado en el aspecto de laboratorio/prototipo/investigación, así que estoy tratando de entender cómo funcionan las cosas en el lado de la producción/comercialización.

Para piezas de menor volumen, normalmente compran un digitalizador de PC comercial, generalmente a través de PCIe. Para grandes volúmenes, usted mismo diseña uno para evitar pagar recargos.
@ user1850479 ¿Qué es un "digitalizador de PC"?
Un convertidor de analógico a digital, algo de memoria, una interfaz para algún tipo de bus de PC como PCIe y un controlador para Windows/Linux.
@ user1850479 Mmmm interesante. Entonces, ¿son estas las cosas que requieren un "diseño de circuito de RF" para construir?
Si desea muestrear frecuencias de RF, entonces sí, necesitaría algún diseño de RF. Para frecuencias más bajas, no tanto. Más desafiante suele ser el diseño digital de la interfaz entre la PC y el convertidor A/D. ¿Es toda tu pregunta? ¿Debería escribir una respuesta?
@ user1850479 Si estos "digitalizadores de PC" son cómo se realiza el trabajo de procesamiento de señales del osciloscopio en dispositivos comerciales/de producción, entonces sí, esa era más o menos mi pregunta. Me gustaría aprender a construir un dispositivo de este tipo para mi propio trabajo, así que de ahí viene esta pregunta. Tendría que ser tan "alto rendimiento" (alta frecuencia de muestreo y ancho de banda) como sea posible (ahí es donde escuché sobre el "diseño de circuito de RF"), pero limitado a un costo razonable. El Digilent Analog Discovery parecía relevante, por eso lo mencioné.
¿Qué frecuencia de muestreo y cuántos bits necesita? Esto tendrá un profundo impacto en lo que debe hacer. Edite esta información en su pregunta.
@ user1850479 Todavía no conozco detalles tan precisos. Por el momento, solo estoy tratando de aprender esto de manera más general, y luego optimizaré en función de los detalles precisos más adelante cuando sepa más. Pero diría que las especificaciones del dispositivo Digilent que vinculé parecen un buen punto de partida.
Voy a votar para cerrar esto hasta que llegue a un estado en el que esté lo suficientemente enfocado como para ser responsable. Mientras tanto, sugiero leer varias preguntas relacionadas. Obtener datos analógicos en un sistema digital es un problema bastante común, revisar el trabajo anterior puede ayudarlo a reducir su problema a algo más manejable.
@ user1850479 ¿hay alguna referencia específica que recomendaría? ¿Quizás debería comenzar con un libro de texto de diseño de circuitos de RF? Me gustaría comenzar construyendo un dispositivo como el de Digilent (es decir, con las mismas especificaciones).
¿Qué tiene de malo usar ADC y FPGA o DSP? Los osciloscopios se construyen sabiendo que pueden medir muchas cosas. Un dispositivo de producción solo hará una cosa, por lo que se puede hacer mucho más pequeño y no necesita una pantalla, perillas o incluso entradas o sondas de propósito general. No creo que se piense realmente en "construir un osciloscopio en el dispositivo" tanto como en construir un front-end analógico y un back-end de procesamiento digital.
@DKNguyen Sí, ese es mi punto. No estoy interesado en construir otro osciloscopio; más bien, quiero construir electrónica de "bajo costo", "alto rendimiento" (para mi aplicación) que sea específica para mi aplicación; solo tiene que hacer lo mismo que hace el osciloscopio (basado en la respuesta de rfdave, creo que "cosa" es un "digitalizador de señal"). Como mencioné, me gustaría comenzar construyendo una versión personalizada de menor costo del dispositivo Digilent que vinculé en mi pregunta.
Así que parece que quieres esto: analog.com/en/education/education-library/… y este analog.com/en/education/education-library/… . Buena suerte bebiendo de la manguera contra incendios.
@DKNguyen Hmm, sí, parece que podría ser eso. Parece que tengo mucho trabajo por hacer. :) ¡Gracias!
Acondicionamiento de señal (filtros, amplificadores, etc.) -> ADC -> MCU/FPGA/DSP -> (?) Math Voodoo (?) -> Resultado
Una vez desarmé un alcance tek, tienen algunos FPGA y ASIC personalizados, entre otras cosas. Este también es un buen video: youtube.com/watch?v=VFX47ZGOn_o Sin embargo, esta pregunta está fuera de tema porque no está lo suficientemente enfocada.

Respuestas (1)

En general, un osciloscopio no hace mucho en cuanto al procesamiento de señales, sino que probablemente sirve como un digitalizador de señales, con la señal digitalizada alimentando una aplicación de procesamiento de señales que se ejecuta en una computadora. Lo que use para implementar esto en "producción" dependerá significativamente de la "tasa de muestreo y ancho de banda significativos" y los algoritmos de procesamiento de señales que necesita ejecutar. si necesita muestrear a velocidades de varios GHz, con un ancho de banda significativo, también tendrá requisitos computacionales significativos impulsados ​​por velocidades de datos de Gbit/seg. En general, los sistemas como ese requerirían un FPGA grande y rápido para ingerir los datos y ejecutar la aplicación de procesamiento de señales necesaria.

Los sistemas como 5GNR (extensión mmWave de 5G celular) comenzarían con algo así y luego, a medida que los requisitos se reafirmaran, el diseño se implementaría en un puñado de ASIC (Circuitos integrados específicos de la aplicación) para lograr un tamaño/costo/potencia mínimos. .

Si necesita operar por debajo de 6 GHz, entonces las radios definidas por software como la Ettus N310 podrían funcionar bien, junto con GNURadio para los bits de procesamiento de señales.

En otras palabras, está obteniendo la respuesta de ingeniería canónica a una pregunta "Depende de los detalles"

Gracias por la respuesta. ¿Qué pasa si quiero construir algo con las especificaciones del dispositivo Digilent? ¿Por dónde empezaría a aprender sobre esto?
Un punto de partida sería buscar un desmontaje del dispositivo Digilent y comenzar a investigar qué componentes usa. Eso utiliza un dispositivo analógico AD9648 como ADC, por lo que debe comenzar leyendo la hoja de datos y las notas de la aplicación que están disponibles. Esto lo ayudará a comprender lo que sucede dentro del Analog Discovery 2. Con eso, puede comenzar a ampliar su conocimiento y hacer preguntas más enfocadas.
Sí, voy a empezar a investigar eso. DKNguyen recomendó analog.com/en/education/education-library/… y analog.com/en/education/education-library/… en su comentario, así que también comenzaré a estudiarlos. ¡Gracias por la ayuda!
Y para la parte de la "lógica", está esta: dangerprototypes.com/docs/Open_Bench_Logic_Sniffer
Cuando estos prototipos de dispositivos se comercializan/producen, ¿cómo se integra el aspecto de procesamiento de señales del osciloscopio en el dispositivo? [cerrado]
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