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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Generatore di segnali di disegno. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Il segnale in uscita di questo generatore ha una forma che corrisponde alla curva “disegnata” dall'utente su uno schermo LCD grafico con una risoluzione di 128x64 pixel. Un tale generatore è utile per testare vari dispositivi elettronici. Con il suo aiuto puoi, ad esempio, selezionare la forma d'onda del timbro più insolito per gli strumenti musicali elettrici.
La frequenza di ripetizione della curva "disegnata" all'uscita del generatore può essere modificata da 0,2 a 7500 Hz e anche superiore se si disegna non uno, ma diversi periodi sullo schermo. Ad esempio, se si disegnano 64 impulsi, la loro frequenza può essere modificata da circa 12,8 Hz a 470 kHz. Il bordo inferiore dello schermo indicatore corrisponde alla tensione zero alla prima uscita del generatore, mentre il bordo superiore corrisponde alla tensione positiva massima, che può essere modificata da 0 a circa +3,5 V tramite il regolatore disponibile nel generatore. il segnale sulla seconda uscita differisce in quanto non contiene una componente costante. Inoltre, a questa uscita, con un basso tasso di ripetizione della curva, la sua forma potrebbe essere distorta. Il generatore può essere alimentato da qualsiasi fonte di tensione continua stabilizzata di 5 V. Consuma solo 18 mA. Quando si spegne l'alimentazione, la forma della curva sullo schermo viene memorizzata digitalmente nella memoria non volatile del microcontrollore e quando viene accesa viene ripristinata. Il circuito del generatore è mostrato in Fig. 1. Le sue parti principali sono il microcontrollore DD1 (PIC16F873A-I/P) e il display LCD grafico HG1 (MT-12864J-2FLA). Una descrizione dell'indicatore può essere trovata in [1], mentre i dettagli della sua connessione a un microcontrollore possono essere trovati in [2]. La frequenza di clock del microcontrollore di 20 MHz è impostata dal risonatore al quarzo ZQ1. Il circuito R1C1 è progettato per ripristinare il microcontrollore all'accensione e il diodo VD1 garantisce una rapida scarica del condensatore C1 dopo lo spegnimento. I pulsanti SB1-SB3 controllano il generatore. Il microcontrollore invia alle uscite RA0-RA5 i codici binari dei campioni “disegnati” sullo schermo LCD del segnale memorizzato in memoria ad una determinata frequenza. Il resistore R2 funge da carico per l'uscita RA4 che, a differenza di altre uscite del microcontrollore, è progettata secondo un circuito a drain aperto. Un convertitore di codice binario in una tensione proporzionale al suo valore, assemblato dai resistori R0-R5, è collegato alle uscite RA3-RA8. Nota che ciascuno dei resistori qui ha una resistenza che è la metà di quella del precedente. Ciò è necessario per una corretta conversione e deve essere seguito rigorosamente. Tuttavia, la resistenza del resistore R7 è leggermente inferiore a quella calcolata, pari a 6 kOhm, il che compensa parzialmente l'influenza del resistore R2 sulla caratteristica di conversione. I resistori R3-R8 della resistenza indicata nel diagramma devono essere selezionati con la massima precisione possibile tra i valori standard più vicini. La loro resistenza dovrebbe essere misurata durante il processo di selezione con lo stesso dispositivo digitale. Quanto più bassa è la resistenza del resistore richiesta, tanto più accuratamente dovrà essere selezionata. Per facilitare la scelta, ogni resistore può essere composto da due resistori collegati in serie. Uno di questi dovrebbe avere una resistenza vicina a quella richiesta, ma inferiore, e il secondo dovrebbe aggiungere quella rimanente. L'inseguitore di emettitore sul transistor VT1 elimina l'influenza del carico del generatore sul funzionamento del convertitore da codice a tensione. Il resistore R9 imposta il punto di funzionamento del transistor in modo tale che a bassi livelli di tensione contemporaneamente su tutte le uscite RA0-RA5, la tensione sull'emettitore del transistor sia il più vicino possibile allo zero, ma rimane in modalità attiva. Ciò elimina la distorsione della parte inferiore (sullo schermo LCD) del segnale “disegnato”. Il condensatore C5 attenua i passaggi del segnale generato digitalmente. Quando si lavora con segnali a bassa frequenza, potrebbe essere necessario aumentare più volte la sua capacità, mentre con segnali ad alta frequenza potrebbe essere necessario ridurla. Il resistore variabile R10 regola l'ampiezza del segnale di uscita. Il resistore R12 protegge il transistor da danni se l'uscita 1 viene accidentalmente cortocircuitata al filo comune quando il cursore del resistore variabile si trova nella posizione superiore nel circuito. Il condensatore C6 non consente il passaggio della componente continua del segnale generato all'uscita 2. Il condensatore C4 è un condensatore di blocco nel circuito di alimentazione del generatore e, selezionando il resistore R11, si ottiene il miglior contrasto dell'immagine sullo schermo indicatore.
Il generatore è assemblato in un alloggiamento di 80x60x24 mm ed è simile nel design all'oscilloscopio tascabile descritto in [3]. L'aspetto del generatore è mostrato in Fig. 2. Quando si accende il dispositivo per la prima volta con un microcontrollore appena programmato, nella parte inferiore dello schermo LCD verrà visualizzata una linea retta. In futuro, questa è la curva della forma specificata nella sessione precedente. Il lavoro inizia premendo uno dei pulsanti del generatore. Dopo aver premuto il pulsante SB1, alle uscite del generatore appare un segnale della forma mostrata sullo schermo. Premendo SB2 si entra nella modalità di modifica della sua frequenza e premendo il pulsante SB3 si entra nella modalità di inserimento o regolazione della forma della curva sullo schermo. Nella modalità di modifica della frequenza, utilizzare il pulsante SB1 per diminuirne il valore e utilizzare il pulsante SB3 per aumentarlo. La frequenza iniziale è 476 Hz. Ci sono un totale di 511 valori di frequenza fissi, che si trovano nell'intervallo precedentemente specificato. Immediatamente dopo essere entrati nella modalità di input e aver regolato la curva, il cursore condizionale si trova sempre nel primo punto alla sua sinistra. Quando si preme il pulsante SB3, il punto si sposta verso l'alto sullo schermo e quando raggiunge il bordo superiore dello schermo, appare in basso. Quando il pulsante viene rilasciato, il punto si ferma. Dopo aver impostato il primo punto nella posizione desiderata, premere il pulsante SB2 per passare al secondo, dopo averlo impostato spostarsi al terzo e così via. Il punto 128 sul bordo destro dello schermo sarà seguito dal punto 1 sul bordo sinistro. Dopo aver disegnato la forma del segnale desiderata nel modo descritto, accendere il generatore premendo il pulsante SB1. In questo caso la curva inserita verrà scritta nella memoria non volatile (EEPROM) del microcontrollore. Pertanto, dopo aver spento il dispositivo e averlo riacceso, non sarà necessario reinserirlo.
Il segnale può essere ascoltato in cuffia collegandole all'uscita del generatore, oppure visto sullo schermo di un oscilloscopio (Fig. 3). La velocità di scansione dell'oscilloscopio è stata impostata su 0,2 ms/div e la sensibilità del canale di deflessione verticale è stata impostata su 0,5 V/div. Il programma del microcontrollore può essere scaricato da ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/03/genf.zip. Letteratura
Autore: A. Pichugov
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