간단한 ADC - PC 접두사. 계획, 설명

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현재 아날로그-디지털 변환기(ADC)는 아마추어 무선 설계에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이는 저렴한 ADC 칩의 출현과 아날로그 신호의 디지털 처리가 제공하는 이점 때문입니다. ADC를 사용하면 개인용 컴퓨터(PC)를 가상 측정 장비로 쉽게 전환할 수 있습니다. 게다가 이러한 장치의 전자 부품은 매우 간단할 수 있으며 모든 신호 처리는 소프트웨어에서 수행됩니다.

기사에 설명된 장치는 아날로그 신호를 디지털 XNUMX비트 코드로 변환하도록 설계되었으며 PC에 연결하는 역할을 할 수 있습니다. 적용 분야는 가상 측정 장비부터 다양한 녹음 시스템까지 매우 다양합니다.

ADC 기반 설계는 Radio 잡지 페이지에 반복적으로 게재되었습니다. 그러나 그들은 주로 이진수 십진수 출력 코드나 1개 요소 표시에 대한 코드를 가진 칩을 사용했습니다[XNUMX]. 이 접근 방식은 PC에 정보를 입력하는 데 편리하지 않습니다.

독자들에게 제시된 장치는 고속 병렬 1107비트 ADC인 KR1PV2 마이크로 회로를 사용합니다[2]. 이는 -0...20 V 범위의 전압을 잠재적인 병렬 판독 코드 중 하나로 변환하도록 설계되었습니다: 바이너리 코드(정방향 및 역방향) 및 100의 보수 코드(정방향 및 역방향). 이 초소형 회로는 첫째, 광범위한 무선 아마추어가 사용할 수 있고 상대적으로 저렴하며, 둘째, 고성능(최대 변환 주파수 - XNUMXMHz, XNUMX회 변환 시간 - XNUMXns 이하)을 갖기 때문에 선택되었습니다.

장치의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 하나.

단순 ADC - PC 접두사

권장 연결 회로 KR1107PV1A [2]가 기본으로 사용되며 변환 정확도가 눈에 띄게 저하되지 않고 크게 단순화되었습니다. 소켓 XS1의 소켓 1과 저항 R4를 통해 변환된 아날로그 신호는 연산 증폭기 DA1의 반전 입력으로 공급됩니다. 이 연결은 양극성 전압을 디지털화하는 것이 더 자주 필요하고 ADC 칩이 0에서 -2V 범위의 전압을 변환하기 때문에 사용되었습니다. 제로 오프셋 전압은 트리머 저항 R1에서 제거됩니다. 저항 R5 및 R4는 연산 증폭기에 필요한 이득을 결정합니다. 증폭된 아날로그 신호는 저항 R7-R9를 통해 ADC의 핀 10, 13, 15에 공급됩니다.

DA2 ADC의 작동은 PC(XS8 소켓의 핀 2을 통해)에서 핀 4로 들어오는 클럭 펄스에 의해 제어됩니다. 인코딩은 클럭 펄스가 차단된 후 수행되며 변환 프로세스 중에 얻은 결과는 다음과 같습니다. 다음 클럭 펄스의 에지와 동시에 출력 레지스터로 전송됩니다. 이를 통해 클럭 펄스의 에지가 다음 샘플을 생성할 수 있습니다. 즉, n번째 샘플의 결과가 DA2의 출력에 있는 순간 (n+2)번째 샘플이 입력에서 사용됩니다. 디지털 코드는 출력 D1 - D6에서 가져와 소켓 XS2로 출력됩니다.

마이크로 회로의 출력 지정은 무게와 반대라는 점에 유의해야 합니다. 출력 D1은 최상위 숫자에 해당하고 D6은 최하위 숫자에 해당합니다. 마이크로 회로 출력의 코드 유형(직접, 역, 추가)은 마이크로 회로 입력 C1 및 C2의 신호 레벨에 따라 결정됩니다. +5V 버스에 대한 연결은 높은 수준의 공급에 해당하고 공통 와이어에 대한 연결은 낮은 수준에 해당합니다. 마이크로 회로 출력에 필요한 코드 유형은 표에 따라 입력 C1 및 C2의 신호 레벨 조합에 의해 설정됩니다. 1.

단순 ADC - PC 접두사

KR1107PV1A ADC에는 +5V 및 -6V 전압의 바이폴라 전원 공급 장치가 필요합니다. 또한 두 개의 기준 전압이 필요합니다. 디지털화할 전압 범위를 결정합니다. 이 경우 이러한 전압 중 하나 (Uobp1)는 16과 같고 (마이크로 회로의 핀 2은 공통 와이어에 연결됨) 두 번째 (Uobp2)는 -2V와 같습니다. 이는 [0 ]는 ADC 입력 전압 범위 2...-2V를 결정합니다. -6V의 기준 전압은 음극의 공급 전압 회로에 연결된 트리밍 저항 R1의 슬라이더에서 제거됩니다. 커패시터 C5 - CXNUMX는 간섭을 제거하는 데 사용됩니다.

장치를 조립할 때 모든 유형의 MLT, OMLT 저항기, 산화물 및 세라믹 커패시터가 사용됩니다. 트리머 저항 R1 - 모든 유형의 R6 - 바람직하게는 다중 회전 권선(예: SP5-1V, SP5-14, SP5-15, SP5-2 등) Op-amp DA1 - 거의 모든 작동 가능 낮은 공급 전압에서(예: KR140UD7) 주파수 범위를 확장하려면 단위 이득 주파수가 574MHz인 K10UDZ 연산 증폭기를 사용할 수 있습니다.

이 장치는 양극성 안정화 소스에서 전원을 공급받으며 5...35mA 전류에서 +40V, 6mA 전류에서 -200V의 출력 전압을 제공합니다.

ADC를 처음 켜기 전에 저항 R6의 슬라이더는 중간 위치로 설정됩니다. 전원을 켠 후 DA9 마이크로 회로의 핀 2에서 기준 전압을 측정하고 가능한 정확하게 -2V로 설정합니다. 필요한 제로 오프셋은 트리밍 저항 R1을 사용하여 달성됩니다. ADC의 아날로그 입력(핀 10, 13, 15 DA2)에서 출력 디지털 코드 또는 정전압을 사용하여 영점 위치를 제어할 수 있습니다. 이 시점에서 설정이 완료된 것으로 간주될 수 있습니다.

ADC는 시스템 보드의 비어 있는 ISA 커넥터에 설치된 인터페이스(그림 2)를 통해 PC에 연결됩니다.

단순 ADC - PC 접두사

인터페이스 보드에는 주소가 ZE0N-ZEZN인 1.1개의 입력/출력 포트가 있습니다. 요소 DD1.3-DD2 및 DD0는 주소 디코더를 형성합니다. 해당 입력은 PC 주소 버스로부터 신호를 수신하고 ZE2N-ZEZN 조합이 나타나면 DD4 출력에서 낮은 레벨의 활성화 전압이 생성됩니다. 포트 주소 공간에서 포트 번호를 결정하는 신호는 주소 버스의 최하위 15비트에 해당하며 DD7 디코더에 공급됩니다. 또한 AEN 버스(이 사이클에는 직접적인 메모리 액세스가 없음을 의미)를 통해 활성화 신호와 외부 장치에 대한 쓰기 및 읽기에 해당하는 IOW, IOR 신호를 수신합니다. 디코더 핀 XNUMX의 신호는 버스 드라이버 DDXNUMX의 입력 E에 공급되며 ADC에서 데이터 버스로 데이터를 전송할 수 있습니다.

DD14 디코더의 핀 4에 나타나는 신호는 DA2 ADC를 클록하는 데 사용되며 핀 13에서는 DD6.1 트리거를 재설정하고 핀 12에서는 정보가 데이터 버스로 공급될 수 있도록 합니다. 트리거는 클럭 펄스 또는 준비 신호를 생성할 수 있는 외부 장치와 ADC를 동기화하도록 설계되었습니다. 외부 장치의 클럭 신호는 XS1 소켓의 핀 2을 통해 트리거의 클럭 입력으로 공급됩니다. 후자의 상태는 프로그램에 의해 읽혀집니다. DD5의 핀 6.1에서 하이 레벨이 감지되면 이는 외부 장치로부터 동기화 펄스가 수신되었음을 의미합니다. 플립플롭 상태를 읽은 후에는 다음 클록 펄스 수신을 준비하기 위해 재설정해야 합니다.

포트의 목적에 대한 몇 마디. 주소 ZE0H가 있는 포트는 ADC에서 데이터를 읽기 위한 것이며(비트 D0-D5에는 디지털화된 신호의 값이 포함됨), 주소 ZE1H는 ADC에 클럭 펄스를 공급하기 위한 것입니다(이 포트에 바이트를 쓸 때, 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 것이 시작됩니다). ZE2H 포트는 상태를 읽은 후 DD6.1 동기화 트리거를 재설정하는 데 사용됩니다. 이 포트에 바이트가 기록되면 재설정이 발생합니다. 마지막으로 WEZN 포트는 플립플롭 상태를 읽기 위한 것이며, 이는 이 포트에서 읽은 바이트의 비트 5에 반영됩니다. 짧은 기간의 동기화 펄스를 캡처하려면 트리거가 필요합니다. ZEZN 포트에서 읽을 때 트리거의 직접 출력(비트 D5 = 1)에서 높은 논리 레벨이 감지되면 프로그램은 ZE2H 포트에 바이트를 써서 원래 상태로 되돌립니다.

Pascal로 작성된 ADC로부터 데이터를 읽는 프로그램은 Table과 같다. 2.

(확대하려면 클릭하십시오)

ISA 슬롯에 결함이 있는 확장 카드를 설계의 기초로 사용하는 것이 편리합니다. 모든 "높은" 요소(커패시터, 커넥터)가 제거되고 슬롯에 삽입된 부품의 접촉 패드로 가는 인쇄 도체가 절단됩니다(그림 1의 플러그 XP2). 부품은 작은 인쇄 회로 기판에 장착되며 확장 보드의 랙을 사용하여 고정됩니다. 장치의 단자는 짧은 장착 와이어 조각을 사용하여 XP1 플러그의 접점에 연결됩니다. ISA 슬롯 핀 할당은 [3]에서 확인할 수 있습니다.

결론적으로, 대부분의 경우 아날로그 신호를 표현하는 데는 0비트이면 충분합니다. 입력 전압 범위가 2~2V인 ADC를 사용하여 0,03V의 전압을 측정하는 경우 오류는 1,5V(또는 0,2%)를 초과하지 않습니다. 15V의 전압을 측정하면 오류가 5%로 증가합니다. 측정 정확도를 높이려면 더 높은 용량의 ADC를 사용하거나 측정된 전압을 간격의 상한에 가까운 값으로 늘릴 수 있습니다(예: 저항 R4 및 R1의 저항 비율 변경). 다이어그램에 표시된 등급(그림 0 참조)을 사용하여 장치는 0.5...XNUMXV 범위의 입력 전압을 디지털화하고 가정용 마이크와 함께 작동할 수 있습니다.

약한 신호의 "디지털화" 정확도로 인해 더 높은 비트 깊이가 필요한 경우 KR1107PV1A 마이크로 회로를 1107비트 K2PVXNUMX 변환기로 교체할 수 있습니다(당연히 핀아웃 및 전력 소비의 차이를 고려).

문학

Biryukov S. 온도계 "집 - 거리". - 라디오, 2000, 3번, p. 32, 33.
Novachenko I.V., Petukhov V.M., Bludov I.P., Yurovsky A.V. 가정용 무선 장비용 마이크로 회로. 예배 규칙서. -M .: KUBK, 1995.
Danilin N. S., Ulitenko V. P., Kripak A. A. IBM PC 컴퓨터 문제 해결 및 수리 안내. - M .: 표준 출판사, 1992.

저자: Yu.Kirillov, D.Sitanov, Ivanovo

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