Một ADC đơn giản - hộp giải mã tín hiệu cho PC. Sơ đồ, mô tả

Thư viện kỹ thuật miễn phí

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Sơ đồ của các thiết bị vô tuyến-điện tử và điện

Một ADC đơn giản - hộp giải mã tín hiệu cho PC. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Máy tính

Bình luận bài viết

Hiện nay, bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) ngày càng được sử dụng nhiều trong các thiết kế vô tuyến nghiệp dư. Điều này là do sự ra đời của chip ADC giá cả phải chăng và những lợi thế mà việc xử lý tín hiệu tương tự kỹ thuật số mang lại. Sử dụng ADC, bạn có thể dễ dàng biến máy tính cá nhân (PC) thành bất kỳ dụng cụ đo ảo nào. Hơn nữa, phần điện tử của một thiết bị như vậy có thể rất đơn giản và mọi quá trình xử lý tín hiệu sẽ được thực hiện trong phần mềm.

Thiết bị được mô tả trong bài viết được thiết kế để chuyển đổi tín hiệu tương tự thành mã sáu bit kỹ thuật số và có thể đóng vai trò là thiết bị đính kèm với PC. Các lĩnh vực ứng dụng của nó rất đa dạng - từ các dụng cụ đo ảo đến các hệ thống ghi âm khác nhau.

Các thiết kế dựa trên ADC đã được đăng tải nhiều lần trên các trang tạp chí Radio. Tuy nhiên, họ chủ yếu sử dụng chip có mã đầu ra thập phân nhị phân hoặc mã cho các chỉ báo bảy phần tử [1]. Cách tiếp cận này không thuận tiện cho việc nhập thông tin vào PC.

Thiết bị được giới thiệu tới độc giả của chúng tôi sử dụng vi mạch KR1107PV1, đây là bộ ADC sáu bit song song tốc độ cao [2]. Nó được thiết kế để chuyển đổi điện áp trong phạm vi -2...0 V thành một trong các mã đọc song song tiềm năng: mã nhị phân (trực tiếp và đảo ngược) và mã bổ sung hai (trực tiếp và đảo ngược). Vi mạch này được chọn vì thứ nhất, nó có sẵn cho nhiều người vô tuyến nghiệp dư và tương đối rẻ tiền, thứ hai, nó có hiệu suất cao (tần số chuyển đổi tối đa - 20 MHz, thời gian của một lần chuyển đổi - không quá 100 ns).

Sơ đồ của thiết bị được hiển thị trong hình. 1.

ADC đơn giản - tiền tố cho PC

Mạch kết nối được đề xuất KR1107PV1A [2] được lấy làm cơ sở, được đơn giản hóa đáng kể mà không làm giảm đáng kể độ chính xác của chuyển đổi. Tín hiệu tương tự được chuyển đổi qua ổ cắm 1 của ổ cắm XS1 và điện trở R4 được cung cấp cho đầu vào đảo ngược của op-amp DA1. Kết nối này được sử dụng vì thường cần số hóa điện áp có cực dương và chip ADC chuyển đổi điện áp trong phạm vi từ 0 đến -2 V. Điện áp bù 1 được loại bỏ khỏi điện trở tông đơ R5. Điện trở R4 và R7 xác định mức tăng cần thiết của op-amp. Tín hiệu analog được khuếch đại được cung cấp qua điện trở R9-R10 tới các chân 13, 15, XNUMX của ADC.

Hoạt động của DA2 ADC được điều khiển bởi các xung đồng hồ đến từ PC (thông qua chân 8 của ổ cắm XS2) đến chân 4. Việc mã hóa được thực hiện sau khi xung đồng hồ đã hết điểm cắt và kết quả thu được trong quá trình chuyển đổi là được truyền đến thanh ghi đầu ra đồng thời với cạnh của xung đồng hồ tiếp theo. Điều này cho phép các cạnh của xung đồng hồ tạo ra mẫu tiếp theo, tức là tại thời điểm có kết quả của mẫu thứ n ở đầu ra của DA2, mẫu thứ n (n+2) được lấy ở đầu vào. Mã số được lấy từ đầu ra D1 - D6 và xuất ra socket XS2.

Cần lưu ý rằng việc chỉ định các đầu ra của vi mạch trái ngược với trọng lượng của chúng: đầu ra D1 tương ứng với chữ số có nghĩa nhất và D6 tương ứng với chữ số có nghĩa nhỏ nhất. Loại mã (trực tiếp, nghịch đảo, bổ sung) ở đầu ra của vi mạch được xác định bởi mức tín hiệu ở đầu vào C1 và C2 của vi mạch. Kết nối của chúng với bus +5 V tương ứng với nguồn cung cấp mức cao và với dây chung - mức thấp. Loại mã yêu cầu ở đầu ra của vi mạch được thiết lập bằng cách kết hợp các mức tín hiệu ở đầu vào C1 và C2 theo Bảng. 1.

ADC đơn giản - tiền tố cho PC

ADC KR1107PV1A yêu cầu nguồn điện lưỡng cực có điện áp +5 và -6 V. Ngoài ra, cần có hai điện áp tham chiếu. Họ xác định phạm vi điện áp được số hóa. Trong trường hợp này, một trong các điện áp này (Uobp1) được lấy bằng 16 (chân 2 của vi mạch được nối với dây chung) và điện áp thứ hai (Uobp2) bằng -2 V, theo [0 ], xác định dải điện áp đầu vào ADC 2... -2 V. Điện áp tham chiếu -6 V được loại bỏ khỏi thanh trượt của điện trở cắt R1, được kết nối với mạch điện áp cung cấp có cực âm. Tụ điện C5 - CXNUMX được sử dụng để loại bỏ nhiễu.

Khi lắp ráp thiết bị, điện trở MLT, OMLT, tụ điện oxit và gốm thuộc bất kỳ loại nào đều được sử dụng. Điện trở tông đơ R1 - cũng thuộc bất kỳ loại nào, R6 - tốt nhất là loại dây quấn nhiều vòng, ví dụ: SP5-1V, SP5-14, SP5-15, SP5-2, v.v. Op-amp DA1 - hầu hết mọi loại, có khả năng hoạt động ở điện áp cung cấp thấp, ví dụ KR140UD7. Để mở rộng dải tần, bạn có thể sử dụng bộ khuếch đại hoạt động K574UDZ, có tần số đạt được sự thống nhất là 10 MHz.

Thiết bị được cấp nguồn từ nguồn ổn định lưỡng cực, cung cấp điện áp đầu ra +5 V ở dòng điện 35...40 mA và -6 V ở dòng điện 200 mA

Trước khi bật ADC lần đầu tiên, thanh trượt của điện trở R6 được đặt ở vị trí chính giữa. Sau khi bật nguồn, đo điện áp tham chiếu ở chân 9 của vi mạch DA2 và đặt nó bằng -2 V một cách chính xác nhất có thể. Độ lệch 1 cần thiết đạt được bằng điện trở cắt R10. Bạn có thể điều khiển vị trí 13 bằng cách sử dụng mã kỹ thuật số đầu ra hoặc điện áp không đổi ở đầu vào tương tự của ADC (chân 15, 2, XNUMX DAXNUMX). Tại thời điểm này, việc thiết lập có thể được coi là hoàn tất.

ADC được kết nối với PC thông qua giao diện (Hình 2) được cài đặt trong đầu nối ISA miễn phí trên bo mạch hệ thống.

ADC đơn giản - tiền tố cho PC

Bảng giao diện chứa bốn cổng đầu vào/đầu ra có địa chỉ ZE0N-ZEZN. Các phần tử DD1.1-DD1.3 và DD2 tạo thành bộ giải mã địa chỉ. Đầu vào của chúng nhận tín hiệu từ bus địa chỉ PC và nếu tổ hợp ZE0N-ZEZN xuất hiện trên đó, điện áp cho phép mức thấp sẽ được tạo ra ở đầu ra DD2. Các tín hiệu xác định số cổng trong không gian địa chỉ cổng tương ứng với hai bit có trọng số nhỏ nhất của bus địa chỉ và được cung cấp cho bộ giải mã DD4. Nó cũng nhận các tín hiệu kích hoạt qua bus AEN (điều này có nghĩa là không có quyền truy cập bộ nhớ trực tiếp trong chu trình này) và tín hiệu IOW, IOR, tương ứng với việc ghi và đọc từ thiết bị bên ngoài. Tín hiệu từ chân 15 của bộ giải mã được cung cấp đến đầu vào E của trình điều khiển bus DD7 và cho phép truyền dữ liệu từ ADC sang bus dữ liệu.

Tín hiệu xuất hiện ở chân 14 của bộ giải mã DD4 được sử dụng để tạo xung nhịp cho DA2 ADC, ở chân 13 để đặt lại bộ kích hoạt DD6.1 và ở chân 12 để cho phép cung cấp thông tin từ nó đến bus dữ liệu. Bộ kích hoạt được thiết kế để đồng bộ hóa ADC với thiết bị bên ngoài có thể tạo xung đồng hồ hoặc tín hiệu sẵn sàng. Tín hiệu đồng hồ từ thiết bị bên ngoài được cung cấp qua chân 1 của ổ cắm XS2 đến đầu vào đồng hồ của bộ kích hoạt. Trạng thái sau này được chương trình đọc. Nếu phát hiện mức cao ở chân 5 của DD6.1, điều này có nghĩa là đã nhận được xung đồng bộ hóa từ thiết bị bên ngoài. Khi trạng thái flip-flop được đọc, nó phải được đặt lại để chuẩn bị nhận xung đồng hồ tiếp theo.

Một vài lời về mục đích của cổng. Cổng có địa chỉ ZE0H được dùng để đọc dữ liệu từ ADC (bit D0-D5 chứa giá trị của tín hiệu số hóa), với địa chỉ ZE1H - để cung cấp xung đồng hồ cho ADC (khi ghi bất kỳ byte nào vào cổng này, việc chuyển đổi tín hiệu tương tự sang bắt đầu kỹ thuật số). Cổng ZE2H được sử dụng để đặt lại trình kích hoạt đồng bộ hóa DD6.1 sau khi đọc trạng thái của nó. Việc thiết lập lại xảy ra khi bất kỳ byte nào được ghi vào cổng này. Cuối cùng, cổng WEZN dùng để đọc trạng thái flip-flop, trạng thái này được phản ánh bằng bit thứ 5 của byte được đọc từ cổng này. Cần có bộ kích hoạt để thu các xung đồng bộ hóa trong thời gian ngắn. Nếu khi đọc từ cổng ZEZN, mức logic cao được phát hiện ở đầu ra trực tiếp của bộ kích hoạt (bit D5 = 1), thì chương trình sẽ trả nó về trạng thái ban đầu bằng cách ghi bất kỳ byte nào vào cổng ZE2H.

Chương trình đọc dữ liệu từ ADC, viết bằng Pascal, được đưa ra trong Bảng. 2.

(bấm vào để phóng to)

Thật thuận tiện khi sử dụng card mở rộng bị lỗi cho khe cắm ISA làm cơ sở cho thiết kế. Tất cả các phần tử “cao” (tụ điện, đầu nối) đều bị loại bỏ khỏi nó và các dây dẫn in đi đến các miếng tiếp xúc của bộ phận được lắp vào khe sẽ bị cắt (phích cắm XP1 trong Hình 2). Các bộ phận được gắn trên một bảng mạch in nhỏ, được cố định bằng các giá đỡ trên bảng mở rộng. Các đầu cuối của thiết bị được kết nối với các tiếp điểm của phích cắm XP1 bằng các đoạn dây lắp ngắn. Việc gán chân khe cắm ISA có thể được tìm thấy trong [3].

Tóm lại, chúng tôi lưu ý rằng trong hầu hết các trường hợp, sáu bit là đủ để biểu diễn tín hiệu tương tự. Nếu sử dụng ADC có dải điện áp đầu vào 0...2 V để đo điện áp 2 V thì sai số sẽ không vượt quá 0,03 V (hoặc 1,5%). Khi đo điện áp 0,2 V, sai số sẽ tăng lên 15%. Để tăng độ chính xác của phép đo, bạn có thể sử dụng ADC có công suất cao hơn hoặc tăng điện áp đo được lên giá trị gần với giới hạn trên của khoảng (ví dụ: thay đổi tỷ số điện trở của điện trở R5 và R4). Với xếp hạng được chỉ ra trong sơ đồ (xem Hình 1), thiết bị số hóa điện áp đầu vào trong phạm vi 0...0.5 V và có khả năng hoạt động với micrô gia đình.

Nếu vì lý do chính xác trong việc "số hóa" các tín hiệu yếu, cần có độ sâu bit cao hơn, thì vi mạch KR1107PV1A có thể được thay thế bằng bộ chuyển đổi K1107PV2 tám bit (đương nhiên, có tính đến sự khác biệt về sơ đồ chân và mức tiêu thụ điện năng).

Văn chương

Biryukov S. Nhiệt kế "Nhà - phố". - Đài phát thanh, 2000, số 3, tr. 32, 33.
Novachenko I.V., Petukhov V.M., Bludov I.P., Yurovsky A.V. Vi mạch cho thiết bị vô tuyến gia dụng. Danh mục. - M.: KUBK, 1995.
Danilin N. S., Ulitenko V. P., Kripak A. A. Hướng dẫn khắc phục sự cố và sửa chữa máy tính IBM PC. - M.: Nhà xuất bản Tiêu chuẩn, 1992.

Tác giả: Yu Kirillov, D. Sitanov, Ivanovo

Xem các bài viết khác razdela Máy tính.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới 04.05.2024

Khám phá không gian và những bí ẩn của nó là nhiệm vụ thu hút sự chú ý của các nhà thiên văn học từ khắp nơi trên thế giới. Trong bầu không khí trong lành của vùng núi cao, cách xa ô nhiễm ánh sáng thành phố, các ngôi sao và hành tinh tiết lộ bí mật của chúng một cách rõ ràng hơn. Một trang mới đang mở ra trong lịch sử thiên văn học với việc khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới - Đài thiên văn Atacama của Đại học Tokyo. Đài quan sát Atacama nằm ở độ cao 5640 mét so với mực nước biển mở ra cơ hội mới cho các nhà thiên văn học trong việc nghiên cứu không gian. Địa điểm này đã trở thành vị trí cao nhất cho kính viễn vọng trên mặt đất, cung cấp cho các nhà nghiên cứu một công cụ độc đáo để nghiên cứu sóng hồng ngoại trong Vũ trụ. Mặc dù vị trí ở độ cao mang lại bầu trời trong xanh hơn và ít bị nhiễu từ khí quyển hơn, việc xây dựng đài quan sát trên núi cao đặt ra những khó khăn và thách thức to lớn. Tuy nhiên, bất chấp những khó khăn, đài quan sát mới mở ra triển vọng nghiên cứu rộng lớn cho các nhà thiên văn học. ... >>

Điều khiển vật thể bằng dòng không khí 04.05.2024

Sự phát triển của robot tiếp tục mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong lĩnh vực tự động hóa và điều khiển các vật thể khác nhau. Gần đây, các nhà khoa học Phần Lan đã trình bày một cách tiếp cận sáng tạo để điều khiển robot hình người bằng dòng không khí. Phương pháp này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa cách thức thao tác các vật thể và mở ra những chân trời mới trong lĩnh vực robot. Ý tưởng điều khiển vật thể bằng dòng không khí không phải là mới, nhưng cho đến gần đây, việc thực hiện những khái niệm như vậy vẫn là một thách thức. Các nhà nghiên cứu Phần Lan đã phát triển một phương pháp cải tiến cho phép robot điều khiển vật thể bằng cách sử dụng các tia khí đặc biệt làm "ngón tay không khí". Thuật toán kiểm soát luồng không khí được phát triển bởi một nhóm chuyên gia dựa trên nghiên cứu kỹ lưỡng về chuyển động của các vật thể trong luồng không khí. Hệ thống điều khiển máy bay phản lực, được thực hiện bằng động cơ đặc biệt, cho phép bạn điều khiển các vật thể mà không cần dùng đến vật lý ... >>

Chó thuần chủng ít bị bệnh hơn chó thuần chủng 03.05.2024

Chăm sóc sức khỏe cho thú cưng của chúng ta là một khía cạnh quan trọng trong cuộc sống của mỗi người nuôi chó. Tuy nhiên, có một nhận định chung cho rằng chó thuần chủng dễ mắc bệnh hơn so với chó lai. Nghiên cứu mới do các nhà nghiên cứu tại Trường Khoa học Y sinh và Thú y Texas dẫn đầu mang lại góc nhìn mới cho câu hỏi này. Một nghiên cứu được thực hiện bởi Dự án lão hóa chó (DAP) trên hơn 27 con chó đồng hành cho thấy chó thuần chủng và chó lai thường có khả năng mắc các bệnh khác nhau như nhau. Mặc dù một số giống chó có thể dễ mắc một số bệnh nhất định nhưng tỷ lệ chẩn đoán tổng thể gần như giống nhau giữa cả hai nhóm. Bác sĩ thú y trưởng của Dự án Lão hóa Chó, Tiến sĩ Keith Creevy, lưu ý rằng có một số bệnh phổ biến phổ biến hơn ở một số giống chó nhất định, điều này ủng hộ quan điểm cho rằng chó thuần chủng dễ mắc bệnh hơn. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Quản lý robot hình người qua mạng 5G 30.11.2018

NTT DoCoMo và Toyota Motor thông báo đã thử nghiệm thành công hệ thống điều khiển từ xa cho một robot hình người thông qua mạng di động.

Chúng ta đang nói về robot T-HR3, được giới thiệu vào cuối năm ngoái. Máy này có thể lặp lại chính xác các chuyển động của người vận hành do nền tảng đặc biệt của Hệ thống thao tác tổng thể (MMS). Nó bao gồm 16 động cơ servo trên ghế và các cảm biến ghi lại các chuyển động của bàn tay con người, cũng như 29 động cơ servo trong các khớp di động T-HR3, để truyền tất cả các tín hiệu này.

Cho đến nay, việc điều khiển robot từ xa được thực hiện thông qua mạng dữ liệu có dây với độ trễ nhỏ. Giờ đây, NTT DoCoMo và Toyota đã có thể chứng minh khả năng đồng bộ hóa các chuyển động của con người và máy móc qua mạng di động.

Điều này trở nên khả thi nhờ vào sự phát triển của công nghệ thông tin di động thế hệ thứ năm (5G). Thực tế là các mạng như vậy không chỉ cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao mà còn có độ trễ cực thấp, điều này rất quan trọng trong trường hợp điều khiển robot T-HR3.

Thử nghiệm cho thấy trong tương lai, mạng 5G sẽ có thể giới thiệu các hệ thống tương tác mới về mặt chất lượng giữa người và máy. Điều khiển từ xa như vậy có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng, từ giải trí đến y học.

Tin tức thú vị khác:

▪ Âm thanh mới từ DENON

▪ Thông minh Pan Pantelligent

▪ Máy tính bảng sẽ có thể điều khiển một chiếc xe tải không người lái

▪ Graphene một lớp thể hiện từ điện trở khổng lồ

▪ Thông tin hạn chế thúc đẩy trẻ học

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần trang web Bộ điều chỉnh dòng điện, điện áp, nguồn. Lựa chọn bài viết

▪ bài viết Bên trái, bên phải đâu là bên? biểu hiện phổ biến

▪ bài viết Tại sao chim hót? đáp án chi tiết

▪ bài báo Thẩm định viên sở hữu trí tuệ. Mô tả công việc