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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Attacco oscilloscopio a due canali per PC. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Компьютеры È noto che è molto problematico configurare bene alcuni dispositivi senza un oscilloscopio. Tuttavia, gli oscilloscopi sono piuttosto costosi, quindi se si dispone di un computer compatibile con IBM, è molto più economico costruire un set-top box relativamente semplice, come quello descritto nell'articolo seguente. Il proposto collegamento dell'oscilloscopio a due canali a un PC è progettato per osservare e studiare la forma dei segnali elettrici, misurare le caratteristiche temporali e di ampiezza dei processi elettrici. La larghezza di banda di ciascun canale è 0...50 MHz, il fattore di deflessione del raggio è 0,1...20 V/div., l'impedenza di ingresso è 1 MΩ, la capacità di ingresso è 20 pF, la durata dello sweep è di 0,1 ms/ div Requisiti minimi del PC: 100, VGA, porta stampante, MS DOS 386. Sulle bande ad alta frequenza, il dispositivo funziona secondo il principio stroboscopico, sulle bande a bassa frequenza - in tempo reale. Il software consente il funzionamento in modalità analizzatore di spettro. Il numero di campioni del segnale visualizzato sullo schermo in modalità normale è 256, in modalità analizzatore di spettro - 128. Il programma utilizza la porta LPT1 (vedi tabella): la porta base è 378H. porta del segnale di stato della stampante (ingresso) 379H, porta del segnale di controllo (uscita) 37AH. Il programma presuppone che lo stato dei bit della porta sia standard e corrisponda agli stati dei segnali sui pin del connettore della stampante [1].
Lo schema schematico dell'allegato è mostrato in fig. uno.
I segnali studiati attraverso le prese di ingresso XW1 e XW2 vengono inviati a divisori resistivo-capacitivi, costituiti da interruttori 1SA2, 2SA2, resistori 1R1-1R8, 2R1-2R8 e condensatori 1C2-1C9, 2C2-2C9, che determinano la massima estensione verticale ( i prefissi 1 e 2 qui e sotto denotano l'appartenenza degli elementi rispettivamente ai canali 1 e 2). Gli interruttori MOS del microcircuito 1DA1 sono collegati alle uscite dei divisori tramite ripetitori sui transistor 1VT2, 2VT1 e 2VT2, 1VT1 (due delle sue direzioni sono utilizzate nel canale 1, il resto nel canale 2). I tasti vengono aperti da impulsi con una durata di circa 10 non provenienti dallo shaper sul trigger DD1.2, e attraverso di essi vengono caricati i condensatori 1C10 e 2C10, a cui sono collegati gli ingressi non invertenti dell'amplificatore operazionale 1DA2 e 2DA2 collegato. Le tensioni sui condensatori, corrispondenti alle tensioni dei segnali al momento dell'apertura dei tasti, vengono amplificate dall'amplificatore operazionale di 10 volte. La durata dell'impulso di apertura corrisponde alla durata minima del fronte del segnale di ingresso, che verrà visualizzato senza distorsioni, ovvero determina la larghezza di banda delle frequenze passate Un doppio ADC ad approssimazione successiva è collegato alle uscite dell'amplificatore operazionale. Contiene i comparatori 1DA3, 2DA3 e un DAC, assemblati sugli elementi dei microcircuiti DD2, DD3 e una matrice R-2R, costituita dai resistori R12-R19, R21 - R28. Le uscite dei comparatori sono collegate ai pin 13 e 15 del connettore della stampante XP1. I valori del segnale su questi pin corrispondono ai bit 3 e 4 della porta 379H. Gli ingressi DAC sono collegati ai pin 2-9 di XP1, quindi il valore del segnale di uscita DAC può essere impostato scrivendo un numero da 378 a 0 (entro 255...0,5 V) nella porta 4,5H. La misurazione delle tensioni alle uscite degli amplificatori operazionali 1DA2 e 2DA2 implementati nel programma per approssimazione successiva viene eseguita come segue. Innanzitutto, viene impostato il numero 378' sulla porta 2H (2,5 V all'uscita del DAC) e viene controllato lo stato delle uscite del comparatore (bit 3 e 4 della porta 379H). Se il comparatore ha funzionato, 26 viene aggiunto al numero specificato, in caso contrario, il secondo viene sottratto dal primo. Quindi si controlla nuovamente lo stato dei comparatori, si somma o si sottrae 25. La procedura si ripete fino a quando non si aggiunge o si sottrae 2r. I numeri risultanti corrispondono ai valori di tensione alle uscite 1DA2 e 2DA2. Il divisore R20R29 imposta i limiti per la modifica della tensione all'uscita del DAC da 0,5 a 4,5 V. Per evitare che il formatore di impulsi si attivi durante la determinazione delle tensioni alle uscite dell'amplificatore operazionale, viene applicato un log di 1,2 al l'ingresso D del trigger DD0 in questo momento la scrittura su una porta pari a 2 µs è 2x40 µs. La sincronizzazione viene eseguita nel canale 1 utilizzando il comparatore DA1, il cui ingresso invertente è collegato tramite i condensatori C1 e C2 all'uscita del ripetitore sui transistor 1VT1 e 1VT2. Per aumentare l'immunità al rumore, vengono introdotti i resistori R2 e R3, che impostano il comparatore su un'isteresi di 20 mV. Il livello di sincronizzazione è regolato da un resistore variabile R4 Il ritardo dal momento in cui viene attivato il comparatore DA1 al momento in cui vengono aperti i tasti del chip 1DA1 è impostato dal software e dall'hardware nelle gamme ad alta frequenza e dal software in quelle a bassa frequenza. Nel primo caso il programma, quando è pronto a ricevere il successivo valore dei segnali di ingresso, imposta e poi toglie il segnale di "Reset" dal trigger DD1.1 (bit 7 della porta 37A = "1/0", pin 1 del connettore della stampante = '0/1 '). Il grilletto "armato" in questo modo viene attivato quando il comparatore DA1 viene commutato e il transistor VT3 si chiude, di conseguenza uno dei condensatori di impostazione dell'ora C2-C8 inizia a caricarsi dalla sorgente di corrente realizzata sugli elementi VT9. R7, R21 Quando la tensione su di esso raggiunge il valore di tensione sull'uscita del DAC, il comparatore DA2 viene attivato e avvia il formatore di impulsi (001.2, R11, C22), che controlla i tasti del chip 1DA1 uscite 2DA0 e 11DA0 .I valori di tensione vengono registrati in memoria, il valore successivo viene impostato nel DAC, il grilletto DD379 viene nuovamente "armato" e il ciclo si ripete fino a quando non viene premuto un tasto Sugli elementi VT1, R5, R6, VD1, C3, C6 è implementato un nodo per determinare la presenza della sincronizzazione. 1, e dopo aver "armato" il trigger DD10, il programma attende l'attivazione del comparatore DA1.In caso contrario, questo trigger viene avviato dal programma impostando in sequenza i segnali "Reset" e "Set" (bit 1, 379 di porta 1A - "1.1/2", pin 4, 7 del connettore della stampante = "37/10"). I valori da 0 a 255 sono impostati a livello di codice all'uscita del DAC, rispettivamente, il ritardo dal momento della sincronizzazione al momento dell'apertura dei tasti cambia dal valore minimo al massimo e si forma l'immagine del segnale. Il periodo di sweep T (in secondi per divisione) è determinato dalla formula T \u2d CU / 4,5I, dove C è la capacità del condensatore collegato in farad; U - 0 V - tensione massima del DAC I 001 2 A - corrente di collettore del transistor VTXNUMX Con una grande capacità del condensatore di impostazione dell'ora, l'immagine del segnale si forma troppo lentamente, pertanto il programma implementa una procedura per determinare la sua capacità, che controlla quante volte il programma può leggere i valori del segnale durante la sua carica. essere aperto più volte, in questo caso vengono impostati valori intermedi all'uscita del DAC e il trigger DD1 viene lanciato dal programma impostando in sequenza i segnali "Reset" e "Set". Se viene selezionata una durata della scansione maggiore di 5 ms/div. (commuta SA2 nella posizione inferiore - secondo lo schema -), il ritardo dopo la commutazione del comparatore DA1 è generato dal software. Il programma "lo sa" dal valore zero del bit 2 della porta 379H. Il trigger DD1.1 viene lanciato dal programma impostando in sequenza i segnali "Reset" e "Set" a intervalli specificati. Il tempo di scansione viene impostato dalla tastiera utilizzando i tasti "0" - "9". Lo spostamento verticale del raggio viene modificato dai resistori variabili 1R13 e 2R13, la durata dello sweep (senza intoppi) dal resistore R28. Programma scritto in Turbo Pascal. Implementa una veloce trasformata di Fourier (analizzatore di spettro). Il segnale visualizzato sullo schermo viene convertito. Affinché lo spettro venga visualizzato correttamente, è necessario che un numero intero di periodi di segnale si adatti allo schermo. Ciò può essere ottenuto selezionando la durata della scansione con un resistore variabile R8. La subroutine per la conversione veloce in Fortran è data in [2]. Lì puoi anche trovare una spiegazione del metodo per determinare lo spettro del segnale attraverso la trasformata di Fourier. Per alimentare il set-top box è necessaria una sorgente di tensioni stabilizzate +12, +5 e -6 V. Il consumo di corrente nei circuiti +12 e -6 V non supera 50, nel circuito +5 V - 150 mA. Il livello di ondulazione non deve superare 1 mV. È possibile utilizzare un alimentatore (adattatore) di fabbricazione cinese per 3 ... 12 V, 1 A, modificandolo, come mostrato in fig. 2.
Il prefisso è montato su una normale breadboard. Quando si ripete, va notato che il dispositivo è sensibile ai pickup esterni e interni. Ad esempio, la penetrazione del segnale di ingresso nella catena di temporizzazione può causare la distorsione del segnale osservato. Pertanto, l'installazione deve essere eseguita in modo tale che la connessione di questi circuiti set-top box tra loro e la penetrazione di segnali esterni in essi sia minima. I condensatori C4, C5 devono essere saldati direttamente ai terminali del comparatore DA1, gli elementi 1DA1,1C10, 2C10, 1DA2, 2DA2 devono essere affiancati. I resistori 1R1-1R8, 2R1-2R8, i condensatori 1C1-1C9, 2C1-2C9, C7-C21 devono essere montati sugli interruttori corrispondenti. Le seguenti parti possono essere utilizzate nell'allegato. Resistori R12-R19, R21-R28 - con una deviazione consentita dal valore nominale non superiore a ± 0,25%, ad esempio C2-29. Il valore dei resistori R12-R19, R28 è 1 ... 10 kOhm, R21-R27 - 0,5 ... 5 kOhm e la resistenza di quest'ultimo dovrebbe essere esattamente due volte inferiore al primo (questo può essere ottenuto da collegamento in parallelo di resistori con un primo nominale). Le restanti resistenze sono di qualsiasi tipo con una tolleranza di ± 5%. Come impostazione dell'ora (C7-C21, 1C1 -1C8, 2C1-2C8) è preferibile utilizzare condensatori con la minima deviazione possibile dai valori nominali e un TKE piccolo. Transistor 1VT1, 2VT1 - transistor di campo ad alta frequenza con una tensione di interruzione di almeno 5 V (KP303G-KP303E, KP307Zh, ecc.), 1VT2, 2VT2 - strutture npn ad alta frequenza con un coefficiente di trasferimento di corrente statico h21e di a almeno 50 (KT316D, KT325B, KT325V) , VT1, VT2 - eventuali strutture pertinenti con h21e non inferiore a 400, VT3 - con una corrente di impulso del collettore di almeno 300 mA e una frequenza operativa di almeno 200 MHz (KT3117A, 2N2222) . Le correnti di ingresso degli amplificatori operazionali 1DA2 e 2DA2 non devono essere superiori a 0,1 nA, la velocità di variazione della tensione di uscita deve essere di almeno 20 V / μs (KR544UD2A, LF356). Comparatori 1DA3, 2DA3, DA2 - con un guadagno di tensione di almeno 105, correnti di ingresso non superiori a 0,5 μA e un tempo di commutazione non superiore a 0,5 μs (KR554SAZ, LM211N, K521SAZ), DA1 - con un tempo di commutazione non più di 15 ns ( KR597CA2, AM686). Come chip DD1, puoi utilizzare KR1594TM2 (74ACT74N), KR1533TM2 (74ALS74AN), DD2, DD3 -KR1594LN1 (74ACT04N), KR1554LN1 (74AC04N), KR1564LN1 (74HC04N). Quando si utilizza KR1594TM2, la banda di frequenza è 0 ... 50 MHz (in questo caso, il condensatore C22 non è installato e R11 viene sostituito con un resistore con una resistenza di 4,7 kOhm), KR1533TM2 - 0 ... 15 MHz. L'uso del microcircuito KR1564LN1 richiede una modifica dei valori dei resistori R12 - R19, R28nR21 - R27: la resistenza del primo deve essere di almeno 5 kOhm, la seconda - almeno 2,5 kOhm (pur mantenendo il rapporto 2R/R). La resistenza dei tasti MOS a canale aperto 1DA1 non dovrebbe essere superiore a 100 Ohm, il tempo di accensione / spegnimento - non più di 10 non (KR590KN8, SD5002). La configurazione del set-top box inizia con il controllo delle modalità del ripetitore di ingresso. Se le tensioni sugli emettitori 1VT1, 2VT1 vanno oltre 1,5 ... 2,5 V, vengono selezionate le resistenze 1R9 o 2R9. Quindi, utilizzando una sorgente di segnale con frequenza calibrata, selezionando i condensatori C7-C21 e il resistore R9, i valori richiesti della frequenza di scansione vengono impostati nelle gamme delle alte frequenze (è impostato programmaticamente in quelle delle basse frequenze) . Quando si lavora con un accessorio, si dovrebbe tener conto delle caratteristiche dell'effetto stroboscopico, che si esprimono, ad esempio, in una significativa distorsione della forma d'onda con modulazione di ampiezza, se la frequenza dell'oscillazione modulante è vicina alla frequenza di campionamento. Inoltre, il comparatore DA2 introduce un ritardo di circa 300 ns, che può rendere difficile l'osservazione dei fronti dei segnali con un duty cycle elevato. Il set-top box può offrire il massimo vantaggio se utilizzato in tempo reale, come oscilloscopio di archiviazione, nonché con una durata dello sweep inferiore a 1 μs / div. - in alternativa ai costosi dispositivi ad alta frequenza. Letteratura
Autore: A.Khabarov, Kovrov, regione di Vladimir
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