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 / Technologia pomiarowa

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.

Proponowany dwukanałowy przystawka oscyloskopu do komputera PC służy do obserwacji i badania kształtu sygnałów elektrycznych, pomiaru charakterystyk czasowych i amplitudowych procesów elektrycznych. Szerokość pasma każdego kanału wynosi 0...50 MHz, współczynnik ugięcia wiązki 0,1...20 V/działkę, impedancja wejściowa 1 MΩ, pojemność wejściowa 20 pF, czas trwania przemiatania od 0,1 µs do 100 ms/dz Minimalne wymagania PC: 386, VGA, port drukarki, MS DOS 3.3.

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

Bit	kontakt
Port 378H (podstawa)
0	2
1	3
2	4
3	5
4	6
5	7
6	8
7	9
Port 379H (wejście)
0	11 (fakt.)
1	10
2	12
3	13
4	15
Bity 5-7 na złącze nie hodowane	-
Port 37AN (wyjście)
Bity 0-3 na złącze nie hodowane	-
4	17 (fakt.)
5	16
6	14 (fakt.)
7	1 (fakt.)

Schemat ideowy przystawki pokazano na ryc. 1. Badane sygnały poprzez gniazda wejściowe XW1 i XW2 podawane są do dzielników rezystancyjno-pojemnościowych, składających się z przełączników 1SA2, 2SA2, rezystorów 1R1 -1R8, 2R1-2R8 oraz kondensatorów 1C2-1C9,2C2-2C9, które wyznaczają span (przedrostki 1 i 2 poniżej oznaczają przynależność elementów odpowiednio do kanałów 1 i 2). Przełączniki MOS mikroukładu 1DA1 są połączone z wyjściami dzielników przez wzmacniacze na tranzystorach 1VT2, 2VT1 i 2VT2, 1VT1 (dwa jego kierunki są używane w kanale 1, reszta w kanale 2). Klawisze są otwierane impulsami o czasie trwania około 10 ns pochodzącymi z kształtownika na wyzwalaczu DD1.2, a przez nie ładowane są kondensatory 1C10 i 2C10, do których są podłączone nieodwracające wejścia wzmacniacza operacyjnego 1DA2 i 2DA2 połączony. Napięcia na kondensatorach odpowiadające napięciom sygnałów w momencie otwierania klawiszy są wzmacniane przez wzmacniacz operacyjny dziesięciokrotnie. Czas trwania impulsu otwierającego odpowiada minimalnemu czasowi trwania frontu sygnału wejściowego, który będzie wyświetlany bez zniekształceń, tj. określa szerokość pasma przekazywanych częstotliwości.

Pomiar napięć na wyjściach zaimplementowanych w programie wzmacniaczy operacyjnych 1DA2 i 2DA2 metodą kolejnych aproksymacji przebiega następująco. Po pierwsze, numer 378 jest ustawiony na port 2H⁷ (na wyjściu DAC - 2,5 V) oraz sprawdzany jest stan wyjść komparatorów (bit 3 i 4 portu 379H). Jeśli komparator działał, 2 dodaje się do podanej liczby⁶jeśli nie, drugi jest odejmowany od pierwszego. Następnie stan komparatorów jest sprawdzany ponownie, 2 jest dodawane lub odejmowane⁵. Procedurę powtarza się aż do dodania lub odjęcia 2⁰. Otrzymane liczby odpowiadają wartościom napięcia na wyjściach 1DA2 i 2DA2. Dzielnik R20R29 ustala granice zmiany napięcia na wyjściu przetwornika cyfrowo-analogowego od 0,5 do 4,5 V. Aby zapobiec działaniu kształtownika impulsów podczas określania napięć na wyjściach wzmacniacza operacyjnego, do wejścia D stosowany jest dziennik wyzwalacza DD1.2 w tym momencie. 0. Czas konwersji ADC z czasem zapisu portu 2 µs wynosi 2x40 µs.

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

Rys.1. Schemat ideowy dekodera (kliknij, aby powiększyć)

Opóźnienie czasowe od momentu wyzwolenia komparatora DA1 do momentu otwarcia kluczy układu 1DA1 jest ustawiane programowo i sprzętowo w zakresie wysokich częstotliwości oraz programowo przy niskich częstotliwościach. W pierwszym przypadku program, gdy jest gotowy do odbioru 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”). „Zabezpieczony” w ten sposób wyzwalacz jest wyzwalany, gdy komparator DA1 jest przełączany, a tranzystor VT3 zamyka się. W rezultacie jeden z kondensatorów ustawiających czas C2-C8 zaczyna ładować ze źródła prądu wykonanego na elementach VT9, R7, R21. Gdy napięcie na nim osiągnie wartość napięcia na wyjściu przetwornika cyfrowo-analogowego, komparator DA2 jest aktywowany i uruchamia kształtownik impulsów (DD1.2, R11, C22), który steruje kluczami układu 1DA1. Program określa pracę komparatora DA2 przez wartość 0 na pinie 11 złącza drukarki (bit 0 portu 379H). Następnie uruchamiany jest podprogram określający napięcie na wyjściach 1DA2 i 2DA2. Wartości napięć są zapisywane w pamięci, kolejna wartość jest ustawiana w przetworniku cyfrowo-analogowym, wyzwalacz DD1.1 jest ponownie „napinany”, a cykl powtarza się aż do naciśnięcia klawisza.

Na elementach VT1, R5, R6, VD1, C3, C6 zaimplementowany jest węzeł do określania obecności synchronizacji. Gdy komparator DA1 okresowo odpala, na pin 10 złącza XP1 (bit 1 portu 379H) pojawia się logowanie. 1, a po „napięciu” spustu DD1.1 program czeka na działanie komparatora DA2. W przeciwnym razie wyzwalacz ten jest uruchamiany z programu poprzez sekwencyjne ustawienie sygnałów „Reset” i „Set” (bity 4, 7 portu 37A = „10/01”, piny 1, 17 złącza drukarki = „01/10” ).

Wartości od 0 do 255 ustawiane są programowo odpowiednio na wyjściu DAC, 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) określa wzór T \u2d CU / 4,5I, gdzie C jest pojemnością podłączonego kondensatora w faradach; U = 0,001 V - maksymalne napięcie przetwornika DAC; I \u2d XNUMX A - prąd kolektora tranzystora VTXNUMX.

Jeśli kondensator czasowy jest duży, obraz sygnału jest tworzony zbyt wolno. W związku z tym w programie zaimplementowano procedurę określania jego pojemności, która sprawdza, ile razy program może odczytać wartości sygnału podczas jego ładowania. Jeśli ten czas jest długi (ustawiony jest duży czas trwania przemiatania), po przełączeniu komparatora DA1, klawisze przełącznika 1DA2 można otworzyć kilka razy. W takim przypadku na wyjściu DAC ustawiane są wartości pośrednie, a wyzwalacz DD1.1 jest uruchamiany z programu poprzez sekwencyjne ustawienie sygnałów „Reset” i „Set”.

Jeśli wybrany jest czas trwania przemiatania większy niż 5 ms/działkę. (przełącznik SA2 w dolnej - wg schematu - pozycji) opóźnienie po przełączeniu komparatora DA1 generowane jest programowo. Program "wie" o tym po zerowej wartości bitu 2 portu 379H. Wyzwalacz DD1.1 jest uruchamiany z programu poprzez sekwencyjne ustawianie 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 wymagane 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 tętnień nie powinien przekraczać 1 mV. Możesz użyć chińskiego zasilacza (adaptera) dla 3 ... 12 V, 1 A, modyfikując go, jak pokazano na ryc. 2.

Przystawka do dwukanałowego oscyloskopu na PC. Schemat ideowy zasilacza
Rys.2. Schemat ideowy zasilacza

Prefiks jest montowany na konwencjonalnej płytce stykowej. Powtarzając należy zauważyć, że urządzenie jest wrażliwe na zewnętrzne i wewnętrzne przetworniki. Na przykład penetracja sygnału wejściowego w łańcuch taktowania może spowodować zniekształcenie obserwowanego sygnału. Dlatego instalacja musi być wykonana w taki sposób, aby połączenie tych obwodów ze sobą i przenikanie do nich sygnałów zewnętrznych było minimalne. Kondensatory C4, C5 należy przylutować bezpośrednio do zacisków komparatora DA1, elementy 1DA1, 1C10, 2C10, 1DA2, 2DA2 należy umieścić obok siebie. Rezystory 1R1-1R8, 2R1-2R8, kondensatory 1C1-1C9, 2C1-2C9, C7-C21 należy zamontować 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 (KPZOZG-KPZOZE, KP307Zh itp.), 1VT2, 2VT2 - struktury npn wysokiej częstotliwości o współczynniku przewodzenia prądu statycznego p21E równym co najmniej 50 (KT316D, KT325B, KT325V) , VT1, VT2 - wszelkie odpowiednie struktury z p21e nie mniej niż 400, VT3 - z prądem impulsu kolektora co najmniej 300 mA i częstotliwością roboczą co najmniej 200 MHz (KT3117A, 2N2222) .

Prądy wejściowe wzmacniaczy operacyjnych 1DA2 i 2DA2 nie mogą przekraczać 0,1 nA, szybkość narastania napięcia wyjściowego musi wynosić co najmniej 20 V/μs (KR544UD2A, LF356). Komparatory 1DA3, 2DA3, DA2 - o wzmocnieniu napięcia co najmniej 10⁵, prądy wejściowe nie większe niż 0,5 μA i czas przełączania nie większy niż 0,5 μs (KR554SAZ, LM211N, K521SAZ), DA1 - z czasem przełączania nie większym niż 15ns (KR597CA2, AM686).

Jako układ DD1 możesz użyć KR1594TM2 (74ACT74N), KR1533TM2 (74ALS74AN), DD2, DD3 -KR1594LN1 (74ACT04N), KR1554LN1 (74AC04N), KR1564LN1 (74HC04N). Podczas korzystania z KR1594TM2 pasmo częstotliwości wynosi 0 ... 50 MHz (w tym przypadku kondensator C22 nie jest zainstalowany, a R11 jest zastąpiony rezystorem 4,7 kOhm), KR1533TM2 - 0 ... 15 MHz. Zastosowanie mikroukładu KR1564LN1 wymaga zmiany wartości rezystorów R12 - R19, R28 i R21 - R27: rezystancja pierwszego musi wynosić co najmniej 5 kOhm, drugiego - co najmniej 2,5 kOhm (przy czym utrzymanie 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) .

Podczas pracy z przystawką należy brać pod uwagę cechy efektu stroboskopowego, które wyrażają się np. znacznym zniekształceniem przebiegu z modulacją amplitudy, jeśli częstotliwość oscylacji modulujących jest zbliżona do częstotliwości próbkowania. Dodatkowo komparator DA2 wprowadza opóźnienie około 300 ns, co może utrudnić obserwowanie zboczy sygnałów o dużym współczynniku wypełnienia. Przystawka STB może przynieść największe korzyści, gdy jest używana w czasie rzeczywistym - jako oscyloskop pamięciowy, a także z czasem trwania przemiatania mniejszym niż 1 μs / div. - 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; Publikacja: radioradar.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia pomiarowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Brak snu sprawia, że jemy za dużo 01.04.2016

Teraz prawie każda osoba w taki czy inny sposób doświadcza braku snu, a to prowadzi do różnych zaburzeń ciała. Na przykład brak snu może prowadzić do znacznego przyrostu masy ciała.

Ludzie mają tendencję do jedzenia więcej, jeśli nie wyspali się poprzedniej nocy. Teraz naukowcy powiązali to zachowanie z fizjologią człowieka: brak snu zmienia układ endokannabinoidowy, szereg receptorów, które wpływają na regulację hormonów i funkcję odpornościową.

Podczas badania lekarze stale monitorowali ilość snu 14 młodych mężczyzn i kobiet. Przez cztery noce sześciu uczestników spało normalnie, około 7,5 godziny na dobę, podczas gdy pozostałych ośmiu uczestników spało tylko 4 godziny. Otrzymywali taką samą ilość kalorii dziennie. Naukowcy poprosili badanych o ocenę głodu, nastroju, apetytu i niepokoju, a następnie wykonywali co godzinę badania krwi, aby zmierzyć poziom różnych substancji (takich jak kortyzol, hormon, który pomaga organizmowi się obudzić).

Naukowcy byli szczególnie zainteresowani specyficznym endokannabinoidem, o którym wiadomo, że pomaga organizmowi regulować apetyt i poziom energii. Okazało się, że jego poziom w organizmie osób niewystarczająco śpiących zmieniał się znacząco w ciągu dnia. Brak snu sprawia, że układ endokannabinoidowy jest nadaktywny, co powoduje, że ludzie ciągle jedzą. Co więcej, śpiący uczestnicy eksperymentu nie tylko jedli więcej, ale preferowali jedzenie, które było grubsze i bardziej pożywne, mimo że zaledwie kilka godzin wcześniej otrzymywali wystarczającą ilość kalorii.

Badanie było krótkie, było niewielu uczestników, ale naukowcy uważają, że wyniki można zastosować w życiu codziennym. Na przykład 40% Amerykanów śpi mniej niż 7 godzin dziennie. Naukowcy już wiedzą, że brak snu wpływa na ludzkie geny, nastrój i zdolność odbierania sygnałów społecznych, więc może nie być przypadkiem, że 35% Amerykanów jest otyłych. Lepsze zrozumienie mechanizmów łączących brak snu i otyłość może pomóc klinicystom znaleźć sposób na zapobieganie przybieraniu na wadze.

A przydatność snu widać przynajmniej na tych dwóch przykładach: dobry sen poprawia pamięć i pomaga pozbyć się toksyn.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Biopaliwo dla Marynarki Wojennej USA

▪ Naturalnie oświetlony monitor

▪ DNA zamiast dysku twardego

▪ Nowe liniowe regulatory prądu stałego

▪ Światłowód, który działa jak ludzki układ nerwowy

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Sprzęt spawalniczy. Wybór artykułów

▪ Artykuł Cato. Popularne wyrażenie

▪ artykuł W jakim języku słowo miłość oznacza zerowy wynik w secie tenisowym? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Instrukcja ochrony pracy dla operatora na liniach automatycznych i półautomatycznych zajmujących się licowaniem tarcz. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy