Przystawka do dwukanałowego oscyloskopu na PC. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

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

Przystawka oscyloskopu dwukanałowego do komputera PC. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Komputery

Komentarze do artykułu

Wiadomo, że dobre ustawienie niektórych urządzeń bez oscyloskopu jest bardzo problematyczne. Jednak oscyloskopy są dość drogie, więc jeśli masz komputer kompatybilny z IBM, znacznie taniej jest zbudować dla niego stosunkowo prosty dekoder, taki jak ten opisany w poniższym artykule.

Proponowana dwukanałowa przystawka oscyloskopowa do komputera PC przeznaczona jest do obserwacji i badania kształtu sygnałów elektrycznych, pomiaru charakterystyk czasowych i amplitudowych procesów elektrycznych. Szerokość pasma każdego kanału wynosi 0...50 MHz, współczynnik odchylenia wiązki 0,1...20 V/dz., rezystancja wejściowa 1 MOhm, pojemność wejściowa 20 pF, czas przemiatania wynosi od 0,1 μs do 100 ms/dz. Minimalne wymagania komputera: 386, VGA, port drukarki, MS DOS 3.3.

W zakresach wysokich częstotliwości urządzenie działa na zasadzie stroboskopowej, w zakresach niskich częstotliwości - w czasie rzeczywistym. Oprogramowanie umożliwia pracę w trybie analizatora widma. Liczba próbek sygnału wyświetlanych na ekranie w trybie normalnym wynosi 256, w trybie analizatora widma - 128. Program wykorzystuje port LPT1 (patrz tabela): port bazowy 378H. port sygnału stanu drukarki (wejście) 379H, port sygnału sterującego (wyjście) 37AN. Program zakłada, że stan bitów portu jest standardowy i odpowiada stanom sygnałów na pinach złącza drukarki [1].

Podłączenie oscyloskopu dwukanałowego do komputera PC

Schemat ideowy przystawki pokazano na ryc. jeden.

(kliknij, aby powiększyć)

Badane sygnały podawane są przez gniazda wejściowe XW1 i XW2 do dzielników rezystancyjno-pojemnościowych składających się z przełączników 1SA2, 2SA2, rezystorów 1R1-1R8, 2R1-2R8 i kondensatorów 1С2-1С9, 2С2-2С9, które określają maksymalną rozpiętość pionową (przedrostki 1 i 2 tutaj i poniżej wskazują, że elementy należą odpowiednio do kanałów 1 i 2). Przełączniki MOS mikroukładu 1DA1 są podłączone do wyjść dzielników poprzez wzmacniacze na tranzystorach 1VT2, 2VT1 i 2VT2, 1VT1 (dwa jego kierunki są używane w kanale 1, reszta w kanale 2). Klawisze są otwierane za pomocą impulsów o czasie trwania około 10 ns, pochodzących ze sterownika na wyzwalaczu DD1.2, a za ich pośrednictwem ładowane są kondensatory 1C10 i 2C10, do których nieodwracające wejścia wzmacniacza operacyjnego 1DA2 i 2DA2 są podłączone. Napięcia na kondensatorach odpowiadające napięciom sygnału w momencie otwarcia kluczy są wzmacniane przez wzmacniacz operacyjny 10 razy. Czas trwania impulsu otwierającego odpowiada minimalnemu czasowi trwania czoła sygnału wejściowego, który będzie wyświetlany bez zniekształceń, czyli określa szerokość pasma transmitowanych częstotliwości

Podwójny, kolejny przetwornik ADC z przybliżeniem jest podłączony do wyjść wzmacniacza operacyjnego. Zawiera komparatory 1DA3, 2DA3 i przetwornik cyfrowo-analogowy zamontowany na elementach mikroukładów DD2, DD3 i matrycy R-2R składającej się z rezystorów R12-R19, R21 - R28. Wyjścia komparatorów podłączone są do pinów 13 i 15 złącza drukarki XP1. Wartości sygnałów na tych pinach odpowiadają bitom 3 i 4 portu 379H. Wejścia przetwornika DAC podłączone są do pinów 2-9 XP1, zatem wartość sygnału wyjściowego DAC-a można ustawić wpisując liczbę od 378 do 0 (w zakresie 255...0,5 V) do portu 4,5H.

Pomiar napięć na wyjściach wzmacniaczy operacyjnych 1DA2 i 2DA2 zaimplementowanych w programie metodą kolejnego przybliżenia przeprowadza się w następujący sposób. Najpierw ustawia się liczbę 378' na port 2H (na wyjściu DAC-a - 2,5 V) i sprawdza stan wyjść komparatora (bity 3 i 4 portu 379H). Jeśli komparator zadziałał, do wskazanej liczby dodaje się 26, jeśli nie, drugą odejmuje się od pierwszej. Następnie ponownie sprawdza się stan komparatorów, dodaje się lub odejmuje 25. Procedurę powtarza się aż do dodania lub odjęcia 2g. Otrzymane liczby odpowiadają wartościom napięć na wyjściach 1DA2 i 2DA2. Dzielnik R20R29 ustawia granice zmiany napięcia na wyjściu przetwornika DAC od 0,5 do 4,5 V. Aby zapobiec wyzwalaniu modułu kształtującego impulsy podczas określania napięć na wyjściach wzmacniacza operacyjnego, log 1,2 jest przykładany do wejścia D przetwornika wyzwolić w tym momencie DD0.Czas konwersji ADC z czasem zapisu do portu 2 µs wynosi 2x40 µs.

Synchronizacja odbywa się na kanale 1 za pomocą komparatora DA1, którego wejście odwracające jest połączone przez kondensatory C1 i C2 z wyjściem wzmacniacza na tranzystorach 1VT1 i 1VT2. Aby zwiększyć odporność na zakłócenia, wprowadzono rezystory R2 i R3, które ustawiają komparator na histerezę 20 mV. Poziom synchronizacji jest kontrolowany przez zmienny rezystor R4

Opóźnienie czasowe od momentu wyzwolenia komparatora DA1 do momentu otwarcia kluczy mikroukładu 1DA1 jest ustawiane programowo i sprzętowo w zakresach wysokich częstotliwości oraz w oprogramowaniu w zakresach niskich częstotliwości. W pierwszym przypadku program, gdy będzie gotowy do przyjęcia kolejnej wartości sygnałów wejściowych, ustawia, a następnie usuwa sygnał „Reset” z wyzwalacza DD1.1 (bit 7 portu 37A = „1/0”, pin 1 złącza drukarki = „0/1”). Wyzwalacz „naładowany” w ten sposób jest wyzwalany po włączeniu komparatora DA1 i zamknięciu tranzystora VT3. W rezultacie ze źródła prądu wykonanego na elementach VT2.R8, R9 rozpoczyna się jeden z kondensatorów czasowych C7-C21 do ładowania.Kiedy napięcie na nim osiągnie wartość napięcia na wyjściu przetwornika DAC, następuje wyzwolenie komparatora DA2 i uruchomienie układu kształtującego impulsy (001.2, R11, C22), który steruje klawiszami układu 1DA1.Program określa wyzwalanie komparatora DA2 o wartość 0 na pinie 11 złącza drukarki (bit 0 portu 379H).Następnie następuje podprogram określający napięcie na wyjściach 1DA2 i 2DA2.Wartości napięć są zapisywane do pamięci, następnie wartość jest ustawiana w przetworniku DAC, spust DD1.1 jest ponownie „napinany” i cykl się powtarza, aż do naciśnięcia dowolnego klawisza

Węzeł do określania obecności synchronizacji jest zaimplementowany na elementach VT1, R5, R6, VD1, C3, C6. Gdy komparator DA1 jest okresowo wyzwalany na pinie 10 złącza XP1 (bit 1 portu 379H), sygnał logiczny jest obecny. 1 i po „naciągnięciu” wyzwalacza DD1.1 program oczekuje na zadziałanie komparatora DA2. W przeciwnym razie wyzwalanie to jest uruchamiane z programu poprzez sekwencyjne ustawienie sygnałów „Reset” i „Set” (bity 4, 7 port 37A - „10/01”, piny 1, 17 złącza drukarki = „01/10”).

Na wyjściu przetwornika cyfrowo-analogowego programowane są wartości od 0 do 255, odpowiednio opóźnienie od momentu synchronizacji do momentu otwarcia klawiszy zmienia się od wartości minimalnej do maksymalnej i powstaje obraz sygnału . Okres przemiatania T (w sekundach na działkę) jest określony wzorem T = CU/2I, gdzie C jest pojemnością podłączonego kondensatora w faradach; U - 4,5 V - maksymalne napięcie DAC I 0 001 A - prąd kolektora tranzystora VT2

Jeżeli pojemność kondensatora taktującego jest duża, obraz sygnału powstaje zbyt wolno, dlatego w programie wdrażana jest procedura wyznaczania jego pojemności, która sprawdza, ile razy program może odczytać wartości sygnału podczas jego ładowania. Jeśli ten czas jest długi (ustawiony jest długi czas przemiatania), po przełączeniu komparatora DA1 klawisze przełącznika 1DA2 mogą się otworzyć kilka razy.W tym przypadku wartości pośrednie są ustawiane na wyjściu przetwornika DAC, a wyzwalacz DD1.1 .XNUMX uruchamia się z programu poprzez sekwencyjne ustawienie sygnałów „Reset” i „Set”.

Gdy wybrano czas trwania przemiatania większy niż 5 ms/dz. (przełącznik SA2 zgodnie ze schematem znajduje się w dolnym położeniu), opóźnienie po przełączeniu komparatora DA1 generowane jest programowo. Program „uczy się” tego poprzez zerową wartość bitu 2 portu 379H. Wyzwalanie DD1.1 uruchamiane jest z programu poprzez sekwencyjne ustawienie sygnałów „Reset” i „Set” w określonych odstępach czasu. Czas przemiatania ustawia się z klawiatury za pomocą klawiszy „0” – „9”.

Pionowe przesunięcie wiązki jest zmieniane przez rezystory zmienne 1R13 i 2R13, czas trwania przemiatania (płynnie) - przez rezystor R28.

Program napisany w Turbo Pascalu. Implementuje szybką transformację Fouriera (analizator widma). Sygnał wyświetlany na ekranie jest konwertowany. Aby widmo było wyświetlane poprawnie, konieczne jest, aby na ekranie zmieściła się całkowita liczba okresów sygnału. Można to osiągnąć, wybierając czas trwania przemiatania za pomocą rezystora zmiennego R8. Podprogram szybkiej konwersji w Fortranie podano w [2]. Można tam również znaleźć wyjaśnienie metody wyznaczania widma sygnału za pomocą transformaty Fouriera.

Do zasilania dekodera potrzebne jest źródło stabilizowanych napięć +12, +5 i -6 V. Pobór prądu w obwodach +12 i -6 V nie przekracza 50, w obwodzie +5 V - 150 mA. Poziom tętnienia nie powinien przekraczać 1 mV. Można zastosować zasilacz (adapter) produkcji chińskiej o napięciu 3...12 V, 1A, modyfikując go w sposób pokazany na rys. 2.

Podłączenie oscyloskopu dwukanałowego do komputera PC

Przystawka montowana jest na zwykłej płycie stykowej. Przy powtarzaniu należy wziąć pod uwagę, że urządzenie jest wrażliwe na zakłócenia zewnętrzne i wewnętrzne. Przykładowo penetracja sygnału wejściowego do obwodu taktowania może spowodować zniekształcenie kształtu obserwowanego sygnału. Dlatego instalację należy wykonać w taki sposób, aby połączenie tych obwodów dekodera ze sobą i przenikanie do nich sygnałów zewnętrznych było minimalne. Kondensatory C4, C5 należy przylutować bezpośrednio do zacisków komparatora DA1, w pobliżu należy umieścić elementy 1DA1,1, 10C2, 10C1, 2DA2, 2DA1. Wskazane jest zamontowanie rezystorów 1R1-8R2, 1R2-8R1, kondensatorów 1С1-9С2, 1С2-9С7, С21-СXNUMX na odpowiednich przełącznikach.

W załączniku można użyć następujących części. Rezystory R12-R19, R21-R28 - z dopuszczalnym odchyleniem od wartości nominalnej nie większym niż ± 0,25%, na przykład C2-29. Wartość rezystorów R12-R19, R28 wynosi 1 ... 10 kOhm, R21-R27 - 0,5 ... 5 kOhm, a rezystancja tego ostatniego powinna być dokładnie dwa razy mniejsza niż pierwsza (można to osiągnąć przez równoległe połączenie rezystorów z pierwszym nominalnym). Pozostałe rezystory są dowolnego typu z tolerancją ± 5%. Jako ustawienie czasu (C7-C21, 1C1 -1C8, 2C1-2C8) pożądane jest stosowanie kondensatorów o najmniejszym możliwym odchyleniu od wartości nominalnych i małym TKE.

Tranzystory 1VT1, 2VT1 - tranzystory polowe wysokiej częstotliwości o napięciu odcięcia co najmniej 5 V (KP303G-KP303E, KP307Zh itp.), 1VT2, 2VT2 - struktury npn wysokiej częstotliwości ze statycznym współczynnikiem przenikania prądu h21e co najmniej 50 (KT316D, KT325B, KT325V) , VT1, VT2 - dowolna odpowiednia konstrukcja z h21e co najmniej 400, VT3 - z prądem kolektora impulsów co najmniej 300 mA i częstotliwością roboczą co najmniej 200 MHz (KT3117A, 2N2222).

Prądy wejściowe wzmacniaczy operacyjnych 1DA2 i 2DA2 nie powinny przekraczać 0,1 nA, szybkość narastania napięcia wyjściowego nie powinna być mniejsza niż 20 V/µs (KR544UD2A, LF356). Komparatory 1DA3, 2DA3, DA2 - o wzmocnieniu napięcia co najmniej 105, prądach wejściowych nie większych niż 0,5 μA i czasie przełączania nie większym niż 0,5 μs (KR554SAZ, LM211N, K521SAZ), DA1 - o czasie przełączania nie większym niż 15 (KR597CA2, AM686).

Jako mikroukład DD1 można zastosować KR1594TM2 (74ACT74N), KR1533TM2 (74ALS74AN), DD2, DD3 -KR1594LN1 (74ACT04N), KR1554LN1 (74AC04N), KR1564LN1 (74HC04N). Przy zastosowaniu KR1594TM2 pasmo częstotliwości wynosi 0...50 MHz (w tym przypadku kondensator C22 nie jest instalowany, a R11 zastępuje się rezystorem o rezystancji 4,7 kOhm), KR1533TM2 - 0...15 MHz. Zastosowanie mikroukładu KR1564LN1 wymaga zmiany wartości rezystorów R12 - R19, R28nR21 - R27: rezystancja pierwszego musi wynosić co najmniej 5 kOhm, drugiego co najmniej 2,5 kOhm (przy zachowaniu stosunku 2R/R) .

Rezystancja kluczy MOS 1DA1 otwartego kanału powinna wynosić nie więcej niż 100 omów, czas włączania / wyłączania - nie więcej niż 10 (KR590KN8, SD5002).

Konfiguracja dekodera rozpoczyna się od sprawdzenia trybów wzmacniacza sygnału wejściowego. Jeżeli napięcia na emiterach 1VT1, 2VT1 przekraczają 1,5 ... 2,5 V, wybierane są rezystory 1R9 lub 2R9. Następnie, korzystając ze źródła sygnału o skalibrowanej częstotliwości, wybierając kondensatory C7-C21 i rezystor R9, wymagane wartości częstotliwości przemiatania są ustawiane w zakresach wysokich częstotliwości (ustawia się programowo w zakresie niskich częstotliwości) .

Pracując z przystawką należy wziąć pod uwagę cechy efektu stroboskopowego, które wyrażają się np. znacznym zniekształceniem kształtu sygnału modulacji amplitudy, jeśli częstotliwość oscylacji modulujących jest bliska częstotliwości próbkowania. Dodatkowo komparator DA2 wprowadza opóźnienie rzędu 300 ns, co może powodować trudności przy obserwacji zboczy sygnałów przy dużym wypełnieniu. Dekoder może być najbardziej przydatny, gdy jest używany w czasie rzeczywistym - jako oscyloskop z pamięcią, a także przy czasie trwania przemiatania mniejszym niż 1 µs/dz. - jako alternatywa dla drogich urządzeń wysokiej częstotliwości.

literatura

Interfejsy Guk M. PC: podręcznik. - Petersburg: Peter Kom, 1999.
Gonorovsky I. S. Obwody i sygnały inżynierii radiowej: podręcznik dla uniwersytetów. - M.: Radio i komunikacja, 1986.

Autor: A.Chabarow, Kowrow, obwód włodzimierski

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

Nowe moduły zasilania Infineon Eco Block 09.01.2018

Infineon rozszerzył swoją rodzinę modułów zasilania Eco Line o drugą generację modułów o szerokości podstawy 34 mm. Urządzenia dostępne są dla napięć do 1600 V z prądami roboczymi do 190 A. Moduły zasilające przeznaczone są do stosowania w zasilaczach, bezprzerwowych UPS, spawarkach i napędach elektrycznych.

Moduły należą do rodziny Solder Bond, w której połączenia wewnętrzne wykonuje się za pomocą przewodów aluminiowych. W przeciwieństwie do standardowych izolowanych uchwytów bazowych, nie mają one urządzenia mocującego, co czyni je bardziej konkurencyjnymi cenowo. Jakość lutowania jest w pełni kontrolowana przez promieniowanie rentgenowskie, co zapewnia wysoką jakość produktu i dłuższy czas pracy bez przestojów. Inżynierowie Infineon przeprojektowali również przewody zasilające, aby uzyskać bardziej symetryczny rozkład prądu.

Urządzenia z rodziny Eco Line to podwójne moduły o topologii tyrystor/tyrystor, tyrystor/dioda i dioda/dioda. Napięcia robocze sięgają 1600 V, prądy robocze od 60 do 130 A dla obudów 20 mm, od 160 do 190 A dla obudów 34 mm i od 280 do 330 A dla obudów 50 mm. Dostępne są również moduły tyrystorowe 34 i 50 mm oraz moduły tyrystorowo-diodowe o klasie napięcia 1800 V, moduły diodowe o napięciu roboczym 2000 i 2200 V.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ MusicDNA - następca MP3

▪ Stworzył materiał, który po podgrzaniu emituje wąskie spektrum światła

▪ Optymalny czas na jogging

▪ Namiot antytlenowy

▪ Znaleziono odporne na suszę geny ryżu

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Cywilna komunikacja radiowa. Wybór artykułów

▪ artykuł Silnik łodzi. Historia wynalazku i produkcji

▪ Jak wysoko krokodyle mogą wspinać się na drzewa? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Uniwersalna miniwiertarka. warsztat domowy