Prosty ADC - prefiks do PC. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Prosty ADC - przedrostek do PC. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Komputery

Komentarze do artykułu

Obecnie przetworniki analogowo-cyfrowe (ADC) są coraz częściej stosowane w konstrukcjach krótkofalarstwa. Wynika to z pojawienia się przystępnych cenowo chipów ADC i zalet, jakie zapewnia cyfrowe przetwarzanie sygnałów analogowych. Za pomocą przetwornika ADC można łatwo zamienić komputer osobisty (PC) w dowolne wirtualne urządzenie pomiarowe. Co więcej, część elektroniczna takiego urządzenia może być bardzo prosta, a całe przetwarzanie sygnału będzie wykonywane programowo.

Opisane w artykule urządzenie przeznaczone jest do konwersji sygnału analogowego na sześciobitowy kod cyfrowy i może służyć jako prefiks do komputera PC. Obszary jego zastosowania są bardzo różnorodne – od wirtualnych przyrządów pomiarowych po różne systemy rejestracji dźwięku.

Konstrukcje oparte na ADC były wielokrotnie publikowane na łamach magazynu „Radio”. Stosowali jednak głównie mikroukłady z kodem wyjściowym BCD lub kodem dla wskaźników siedmioelementowych [1]. Takie podejście nie jest wygodne do wprowadzania informacji do komputera.

Urządzenie, na które zwrócono uwagę czytelników, wykorzystuje mikroukład KR1107PV1, który jest szybkim równoległym sześciobitowym przetwornikiem ADC [2]. Przeznaczony jest do zamiany napięcia z zakresu -2...0 V na jeden z możliwych kodów odczytu równoległego: kod binarny (bezpośredni i odwrotny) oraz kod dopełnienia do dwóch (bezpośredni i odwrotny). Ten mikroukład został wybrany, ponieważ po pierwsze jest dostępny dla szerokiego grona radioamatorów i jest stosunkowo niedrogi, a po drugie ma dużą prędkość (maksymalna częstotliwość konwersji to 20 MHz, jeden czas konwersji to nie więcej niż 100 ns).

Schemat ideowy urządzenia pokazano na ryc. jeden.

Prosty ADC - przedrostek do PC

Jako podstawę przyjęto zalecany układ przełączający KR1107PV1A [2], który jest znacznie uproszczony bez zauważalnego pogorszenia dokładności konwersji. Przekonwertowany sygnał analogowy poprzez gniazdo 1 gniazda XS1 i rezystor R4 jest podawany na wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego DA1. Zastosowano takie włączenie, ponieważ częściej konieczna jest digitalizacja napięcia o dodatniej polaryzacji, a układ ADC przetwarza napięcie w zakresie od 0 do -2 V. Napięcie polaryzacji zerowej jest usuwane z rezystora strojenia silnika R1. Rezystory R5 i R4 określają wymagane wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego. Wzmocniony sygnał analogowy jest podawany przez rezystory R7-R9 na piny 10, 13, 15 przetwornika ADC.

Praca przetwornika ADC DA2 sterowana jest impulsami zegarowymi dochodzącymi z komputera PC (poprzez pin 8 gniazda XS2) do pinu 4. Kodowanie następuje po upływie impulsu zegarowego, a wynik uzyskany w procesie konwersji przekazywany jest do rejestru wyjściowego jednocześnie ze zboczem następnego impulsu zegarowego. Pozwala to zboczom impulsu zegarowego wytworzyć następną próbkę, tj. w momencie, gdy na wyjściu DA2 pojawi się wynik n-tej próbki, na wejściu wykonywana jest (n + 2)-ta próbka. Kod cyfrowy pobierany jest z wyjść D1 - D6 i wyprowadzany na gniazdo XS2.

Należy zauważyć, że oznaczenie wyjść mikroukładu jest przeciwne do ich wagi: wyjście D1 odpowiada wysokiemu rzędowi, a D6 niskiemu rzędowi. Rodzaj kodu (bezpośredni, odwrotny, dodatkowy) na wyjściach mikroukładu zależy od poziomów sygnału na wejściach C1 i C2 mikroukładu. Ich połączenie z magistralą +5 V odpowiada wysokiemu poziomowi, a wspólnemu przewodowi - niskiemu. Wymagany typ kodu na wyjściu mikroukładu jest ustalany przez kombinację poziomów sygnału na wejściach C1 i C2 zgodnie z tabelą. 1.

Prosty ADC - przedrostek do PC

ADC KR1107PV1A wymaga bipolarnego napięcia zasilania +5 i -6 V. Ponadto wymagane są dwa napięcia odniesienia. Określają one zakres zdigitalizowanych napięć. W tym przypadku jedno z tych napięć (Uobr1) jest równe zeru (pin 16 mikroukładu jest podłączony do wspólnego przewodu), a drugie (Uobr2) jest równe -2 V, co zgodnie z [2 ], określa zakres napięć wejściowych przetwornika ADC 0... -2 V. Przykładowe napięcie -2 V jest usuwane z rezystora trymera R6, zawartego w obwodzie napięcia zasilającego o ujemnej polaryzacji. Kondensatory C1 - C5 służą do eliminacji zakłóceń.

Podczas montażu urządzenia stosuje się rezystory MLT, OMLT, kondensatory tlenkowe i ceramiczne dowolnego typu. Rezystor trymera R1 - również dowolnego typu, R6 - najlepiej drut wieloobrotowy, na przykład SP5-1V, SP5-14, SP5-15, SP5-2 itp. Wzmacniacz operacyjny DA1 - prawie każdy, który może działać w niskie napięcia zasilania, np. KR140UD7. Aby rozszerzyć zakres częstotliwości, możesz użyć wzmacniacza operacyjnego K574UDZ, w którym częstotliwość wzmocnienia jedności wynosi 10 MHz.

Urządzenie zasilane jest ze stabilizowanego źródła bipolarnego, które dostarcza napięć wyjściowych +5 V przy prądzie 35...40 mA oraz -6 V przy prądzie 200 mA

Przed pierwszym włączeniem ADC suwak rezystora R6 jest ustawiony w pozycji środkowej. Włączając zasilanie, zmierz napięcie odniesienia na styku 9 mikroukładu DA2 i ustaw je tak dokładnie, jak to możliwe na -2 V. Wymagane przesunięcie zera uzyskuje się za pomocą rezystora strojenia R1. Pozycję zerową można kontrolować za pomocą wyjściowego kodu cyfrowego lub stałego napięcia na wejściach analogowych ADC (piny 10, 13, 15 DA2). Na tym ustawieniu można uznać za kompletne.

ADC łączy się z komputerem PC poprzez interfejs (rys. 2) zainstalowany w wolnym złączu ISA na płycie głównej.

Prosty ADC - przedrostek do PC

Na płycie interfejsu znajdują się cztery porty wejścia/wyjścia o adresach ZE0N-ZEZN. Elementy DD1.1-DD1.3 i DD2 tworzą dekoder adresu. Na ich wejściach odbierane są sygnały z szyny adresowej PC, a jeśli pojawi się na nich kombinacja ZE0N-ZEZN, to na wyjściu DD2 powstaje niskie napięcie załączające. Sygnały określające numer portu w przestrzeni adresowej portów odpowiadają dwóm najmniej znaczącym bitom szyny adresowej i są podawane do dekodera DD4. Odbiera również sygnały zezwolenia przez magistralę AEN (oznacza to, że w tym cyklu nie ma bezpośredniego dostępu do pamięci) oraz sygnały IOW, IOR, co odpowiada zapisowi i odczytowi z urządzenia zewnętrznego. Sygnał z pinu 15 dekodera jest podawany na wejście E układu kształtowania magistrali DD7 i umożliwia przesyłanie danych z przetwornika ADC na szynę danych.

Sygnał pojawiający się na pinie 14 dekodera DD4 służy do taktowania ADC DA2, na pinie 13 - do resetowania wyzwalacza DD6.1, a na pinie 12 - do umożliwienia podania z niego informacji na szynę danych. Wyzwalacz ma za zadanie zsynchronizować ADC z zewnętrznym urządzeniem, które może generować impulsy zegarowe lub sygnał gotowości. Sygnał zegarowy z urządzenia zewnętrznego podawany jest pinem 1 gniazda XS2 na wejście zegarowe wyzwalacza. Stan tego ostatniego jest odczytywany przez program. Jeśli na pinie 5 DD6.1 zostanie wykryty wysoki poziom, oznacza to, że odebrano impuls synchronizacji z urządzenia zewnętrznego. Po odczytaniu stanu przerzutnika należy go zresetować, aby przygotować się do odbioru następnego impulsu zegarowego.

Kilka słów o przeznaczeniu portów. Port o adresie ZE0H przeznaczony jest do odczytu danych z ADC (bity D0-D5 zawierają wartość sygnału zdigitalizowanego), o adresie ZE1H - do podania impulsu zegarowego do ADC (przy zapisie dowolnego bajtu do tego portu, sygnał analogowy jest konwertowany na cyfrowy). Port ZE2H służy do resetowania wyzwalacza synchronizacji DD6.1 po odczytaniu jego stanu. Reset następuje, gdy dowolny bajt jest zapisywany na tym porcie. Wreszcie port 5ZN jest dedykowany do odczytu stanu wyzwalania, co odzwierciedla bit 5 bajtu odczytanego z tego portu. Wyzwalacz jest potrzebny do naprawienia krótkich impulsów synchronizacji. Jeżeli podczas odczytu z portu ZEZN wykryty zostanie wysoki poziom logiczny na bezpośrednim wyjściu wyzwalacza (bit D1=2), to program przywraca go do stanu pierwotnego poprzez wpisanie dowolnego bajtu do portu ZEXNUMXN.

Program do odczytu danych z przetwornika ADC napisany w Pascalu przedstawia tabela. 2.

(kliknij, aby powiększyć)

Wygodne jest użycie wadliwej karty rozszerzeń dla gniazda ISA jako podstawy projektu. Wszystkie „wysokie” elementy (kondensatory, złącza) są z niego usuwane, a drukowane przewody prowadzące do pól stykowych części wkładanej do gniazda (wtyczka XP1 na ryc. 2) są odcinane. Części są zamontowane na małej płytce drukowanej, która jest przymocowana za pomocą stojaków na karcie rozszerzeń. Zaciski urządzenia łączy się ze stykami wtyczki XP1 za pomocą krótkich odcinków przewodu montażowego. Przypisanie pinów gniazda ISA można znaleźć w [3].

Podsumowując, zauważamy, że w większości przypadków wystarczy sześć bitów, aby przedstawić sygnał analogowy. Jeśli do pomiaru 0 V zostanie użyty przetwornik ADC o zakresie napięć wejściowych 2...2 V, błąd nie przekroczy 0,03 V (lub 1,5%). Podczas pomiaru napięcia 0,2 V błąd wzrośnie do 15%. Aby poprawić dokładność pomiarów, można zastosować przetwornik ADC o większej pojemności lub wzmocnić mierzone napięcie do wartości bliskiej górnej granicy przedziału (np. zmienić stosunek rezystancji rezystorów R5 i R4). Przy wartościach znamionowych wskazanych na schemacie (patrz ryc. 1) urządzenie digitalizuje napięcia wejściowe w zakresie 0 ... 0.5 V i może współpracować z mikrofonem domowym.

Jeśli ze względu na dokładność „cyfryzacji” słabych sygnałów wymagana jest większa głębia bitowa, mikroukład KR1107PV1A można zastąpić ośmiobitowym konwerterem K1107PV2 (oczywiście biorąc pod uwagę różnice w „pinout” i zużyciu energii).

literatura

Biryukov S. Termometr „Dom - ulica”. - Radio, 2000, nr 3, s. 32, 33.
Novachenko I. V., Petukhov V. M., Bludov I. P., Yurovsky A. V. Mikroukłady do domowego sprzętu radiowego. Informator. - M.: KUBK, 1995.
Danilin NS, Ulitenko VP, Kripak AA Przewodnik po rozwiązywaniu problemów i naprawie komputerów IBM PC. - M.: Wydawnictwo norm, 1992.

Autorzy: Yu.Kirillov, D.Sitanov, Ivanovo

Zobacz inne artykuły Sekcja Komputery.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Uszy potrzebują hałasu 13.09.2004

Słuch wymaga ciągłego treningu, aby zachować formę, a ci, którzy żyją w ciągłej ciszy, są tak samo ogłuszeni jak robotnicy w kuźni i prasowni.

Do tego wniosku doszli niemieccy badacze. Grupa fizjologów pod kierunkiem Geralda Fleischera z Uniwersytetu w Giessen (Niemcy) w ciągu kilku lat zmierzyła ostrość słuchu ponad 10 tys. osób na całym świecie. Jednocześnie rejestrowano również poziom hałasu ich otoczenia.

Zgodnie z oczekiwaniami, osoby narażone w pracy na bardzo głośne dźwięki, takie jak pracownicy budowlani, mają osłabiony słuch. Ale mieszkańcy cichej wsi są równie głusi. Okazało się, że na ogół mieszkańcy miast mają lepszy słuch niż mieszkańcy spokojnych wsi. Osoby w zawodach takich jak muzycy orkiestrowi i piloci, mimo ciągłego hałasu w godzinach pracy, mają nadspodziewanie wrażliwy słuch.

Fleischer uważa, że to nie ciągły hałas jest szkodliwy dla delikatnego mechanizmu ucha wewnętrznego, ale obciążenia udarowe - pojedyncze bardzo głośne dźwięki. Wręcz przeciwnie, stały hałas tylko trenuje wytrzymałość ucha. Najgorsze przesłuchanie miało miejsce wśród chińskich chłopów, żyjących w ciszy, którą kilka razy w roku przerywają wybuchy petard i ryk bębnów z okazji lokalnych świąt.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ atrament wydechowy

▪ Karty dźwiękowe Asus Essence STX II i Asus Essence STX II 7.1

▪ Nowa rakieta czeka na ofiarę 6 godzin

▪ Technologia zarządzania koloniami mikrorobotów

▪ Gadżet do ożywienia mózgu w ciągu dnia

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Iluzje wizualne. Wybór artykułów

▪ artykuł Grinevsky Alexander Stepanovich (Alexander Grin). Słynne aforyzmy

▪ artykuł Co powoduje łupież? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Alpinia officinalis. Legendy, uprawa, metody aplikacji