PC için iki kanallı osiloskop eklentisi. Şema, açıklama

Ücretsiz teknik kütüphane

RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ
Ücretsiz kütüphane / Radyo-elektronik ve elektrikli cihazların şemaları

PC için iki kanallı osiloskop eklentisi. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Ücretsiz teknik kütüphane

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Ölçüm teknolojisi

makale yorumları

Bazı cihazların osiloskop olmadan iyi bir şekilde kurulmasının oldukça sorunlu olduğu bilinmektedir. Bununla birlikte, osiloskoplar oldukça pahalıdır, bu nedenle IBM uyumlu bir bilgisayarınız varsa, bunun için örneğin aşağıda yayınlanan makalede açıklanan gibi nispeten basit bir eklenti oluşturmak çok daha ucuzdur.

Предлагаемая двухканальная осциллографическая приставка к ПК предназначена для наблюдения и исследования формы электрических сигналов, измерения временных и амплитудных характеристик электрических процессов. Полоса пропускания каждого из каналов - 0...50 МГц, коэффициент отклонения луча - 0,1...20 В/дел., входное сопротивление - 1 МОм, входная емкость - 20 пФ, длительность развертки - от 0,1 мкс до 100 мс/дел. Минимальные требования к ПК: 386, VGA, принтерный порт, MS DOS 3.3.

На высокочастотных диапазонах устройство работает по стробоскопическому принципу, на низкочастотных - в реальном времени. Программное обеспечение допускает работу в режиме спектроанализатора. Число отсчетов сигнала, изображаемого на экране, в обычном режиме - 256, в режиме спектроанализатора - 128. Программа использует порт LPT1 (см. таблицу): базовый порт 378Н, порт сигналов состояния принтера (входной) 379Н, порт управляющих сигналов (выходной) 37АН. В программе принято, что состояние бит портов стандартно и соответствует состояниям сигналов на контактах принтерного разъема [1].

Bit	temas
Порт 378Н (базовый)
0	2
1	3
2	4
3	5
4	6
5	7
6	8
7	9
Порт 379Н (ввод)
0	11 (инв.)
1	10
2	12
3	13
4	15
Биты 5-7 на разъем не выведены	-
Порт 37АН (вывод)
Биты 0-3 на разъем не выведены	-
4	17 (инв.)
5	16
6	14 (инв.)
7	1 (инв.)

Принципиальная схема приставки изображена на рис. 1. Исследуемые сигналы через входные гнезда XW1 и XW2 поступают на резистивно-емкостные делители, состоящие из переключателей 1SA2, 2SA2, резисторов 1R1 -1R8, 2R1-2R8 и конденсаторов 1С2-1С9,2С2-2С9, которые определяют максимальный размах по вертикали (префиксы 1 и 2 здесь и далее обозначают принадлежность элементов соответственно к каналам 1 и 2). К выходам делителей через повторители на транзисторах 1VT1, 1VT2 и 2VT1, 2VT2 подключены МОП-ключи микросхемы 1DA1 (два из ее направлений использованы в канале 1, остальные - в канале 2). Ключи открываются импульсами длительностью около 10 нc, поступающими от формирователя на триггере DD1.2, и через них заряжаются конденсаторы 1С10 и 2С10, к которым подключены неинвертирующие входы ОУ 1DA2 и 2DA2. Напряжения на конденсаторах, соответствующие напряжениям сигналов в момент открывания ключей, усиливаются ОУ в 10 раз. Длительность открывающего импульса соответствует минимальной длительности фронта входного сигнала, который отобразится без искажений, т. е. определяет полосу пропускаемых частот.

Реализованное в программе измерение напряжений на выходах ОУ 1DA2 и 2DA2 путем последовательного приближения осуществляется следующим образом. Сначала в порт 378Н выставляется число 2⁷ (на выходе ЦАП - 2,5 В) и проверяется состояние выходов компараторов (бит 3 и 4 порта 379Н). Если компаратор сработал, к указанному числу прибавляется 2⁶, если нет - из первого вычитается второе. Затем еще раз проверяется состояние компараторов, прибавляется или вычитается 2⁵. Процедура повторяется до прибавления или вычитания 2⁰. Полученные в результате числа соответствуют значениям напряжения на выходах 1DA2 и 2DA2. Делитель R20R29 устанавливает пределы изменения напряжения на выходе ЦАП от 0,5 до 4,5 В. Чтобы формирователь импульсов не срабатывал при определении напряжений на выходах ОУ, на вход D триггера DD1.2 в это время подается лог. 0. Время преобразования АЦП при времени записи в порт, равном 2 мкс, составляет 2x40 мкс.

Синхронизация осуществляется в канале 1 с помощью компаратора DA1, инвертирующий вход которого через конденсаторы С1 и С2 подключен к выходу повторителя на транзисторах 1VT1 и 1VT2. Для повышения помехоустойчивости введены резисторы R2 и R3, задающие компаратору гистерезис 20 мВ. Уровень синхронизации регулируют переменным резистором R4.

Рис.1. Принципиальная схема приставки (нажмите для увеличения)

Задержка времени от момента срабатывания компаратора DA1 до момента открывания ключей микросхемы 1DA1 устанавливается программно-аппаратно на высокочастотных диапазонах и программно - на низкочастотных. В первом случае программа, когда она готова к приему очередного значения входных сигналов, устанавливает, а затем убирает сигнал "Reset" с триггера DD1.1 (бит 7 порта 37А = "1/0", контакт 1 принтерного разъема = "0/1"). "Взведенный" таким образом триггер срабатывает при переключении компаратора DA1, и транзистор VT3 закрывается. В результате от источника тока, выполненного на элементах VT2, R8, R9,начинает заряжаться один из времязадающих конденсаторов С7-С21. Когда напряжение на нем достигает значения напряжения на выходе ЦАП, срабатывает компаратор DA2 и запускает формирователь импульса (DD1.2, R11, С22), управляющий ключами микросхемы 1DA1. Срабатывание компаратора DA2 программа определяет по значению 0 на контакте 11 принтерного разъема (бит 0 порта 379Н). После этого запускается подпрограмма определения напряжения на выходах 1DA2 и 2DA2. Величины напряжений записываются в память, в ЦАП устанавливается следующее значение, триггер DD1.1 снова "взводится", и цикл повторяется до момента, когда будет нажата какая-либо клавиша.

На элементах VT1, R5, R6, VD1, C3, С6 реализован узел определения наличия синхронизации. Когда компаратор DA1 периодически срабатывает, на контакте 10 разъема ХР1 (бит 1 порта 379Н) присутствует лог. 1, и после "взведения" триггера DD1.1 программа дожидается срабатывания компаратора DA2. В противном случае этот триггер запускается из программы путем последовательной установки сигналов "Reset" и "Set"(биты 4, 7 порта 37А = "10/01", контакты 1, 17 принтерного разъема = "01/10").

На выходе ЦАП программно устанавливаются значения от 0 до 255, соответственно задержка от момента синхронизации до момента открывания ключей изменяется от минимального значения до максимального, и формируется изображение сигнала. Период развертки Т (в секундах на деление) определяется по формуле Т = CU/2I, где С - емкость подключенного конденсатора в фарадах; U = 4,5 В - максимальное напряжение ЦАП; I = 0,001 А - ток коллектора транзистора VT2.

При большой емкости времязадающего конденсатора изображение сигнала формируется слишком медленно. Поэтому в программе реализована процедура определения его емкости, проверяющая, сколько раз программа может считать значения сигналов за время его зарядки. Если это время велико (задана большая длительность развертки), после переключения компаратора DA1 ключи коммутатора 1DA2 могут открываться несколько раз. При этом на выходе ЦАП устанавливаются промежуточные значения, а триггер DD1.1 запускается из программы путем последовательной установки сигналов "Reset" и "Set".

Если выбрана длительность развертки больше 5 мс/дел. (переключатель SA2 в нижнем - по схеме - положении), задержка после переключения компаратора DA1 формируется программно. Программа "узнает" об этом по нулевому значению бита 2 порта 379Н. Триггер DD1.1 запускается из программы путем последовательной установки сигналов "Reset" и "Set" через заданные промежутки времени. Время развертки задают с клавиатуры клавишами "0"-"9".

Işının dikey yer değiştirmesi değişken dirençler 1R13 ve 2R13 tarafından değiştirilir, tarama süresi (düzgün bir şekilde) direnç R28 tarafından değiştirilir.

Program Turbo Pascal'da yazılmıştır. Hızlı Fourier dönüşümünü (spektrum analizörü) uygular. Ekranda gösterilen sinyal dönüştürülür. Spektrumun doğru görüntülenmesi için tam sayıda sinyal periyodunun ekrana sığması gerekir. Bu, değişken direnç R8 ile tarama süresinin seçilmesiyle elde edilebilir. Fortran'da hızlı bir dönüşüm rutini [2]'de verilmiştir. Burada ayrıca Fourier dönüşümü yoluyla sinyal spektrumunu belirleme yönteminin bir açıklamasını da bulabilirsiniz.

Для питания приставки необходим источник стабилизированных напряжений +12, +5, и -6 В. Потребляемый ток по цепям +12 и -6 В не превышает 50, по цепи +5 В - 150 мА. Уровень пульсаций не должен превышать 1 мВ. Можно использовать блок питания (адаптер) китайского производства на 3...12 В, 1А, доработав его, как показано на рис. 2.

Двухканальная осциллографическая приставка к ПК. Принципиальная схема блока питания
Рис.2. Принципиальная схема блока питания

Приставка смонтирована на обычной макетной плате. При повторении следует учесть, что устройство чувствительно к внешним и внутренним наводкам. Например, проникание входного сигнала во времязадающую цепь может вызвать искажение формы наблюдаемого сигнала. Поэтому монтаж необходимо выполнить таким образом, чтобы связь этих цепей приставки между собой и проникание в них внешних сигналов были минимальными. Конденсаторы С4, С5 следует припаять непосредственно к выводам компаратора DA1, элементы 1DA1, 1С10, 2С10, 1DA2, 2DA2 расположить рядом. Резисторы 1R1-1R8, 2R1-2R8, конденсаторы 1С1-1С9, 2С1-2С9, С7-С21 целесообразно смонтировать на соответствующих переключателях.

Ataşmanda aşağıdaki parçalar kullanılabilir. Dirençler R12-R19, R21-R28 - nominal değerden izin verilen sapma ±% 0,25'ten fazla değildir, örneğin C2-29. R12-R19, R28 dirençlerinin değeri 1...10 kOhm, R21-R27 0,5...5 kOhm'dur ve ikincinin direnci birincinin tam yarısı kadar olmalıdır (bu paralel bağlantıyla elde edilebilir) Nominal değeri birinci olan dirençlerin sayısı). Geriye kalan dirençler, izin verilen ±%5 sapmaya sahip herhangi bir tiptedir. Zaman ayarlayıcılar olarak (C7-C21, 1C1 -1C8, 2C1-2C8), nominal değerlerden mümkün olan en küçük sapmaya ve küçük TKE'ye sahip kapasitörlerin kullanılması tavsiye edilir.

Транзисторы 1VT1, 2VT1 - высокочастотные полевые с напряжением отсечки не менее 5 В (КПЗОЗГ-КПЗОЗЕ, КП307Ж и т. п.), 1VT2, 2VT2 - высокочастотные структуры n-p-n со статическим коэффициентом передачи тока п21Э не менее 50 (КТ316Д, КТ325Б, КТ325В), VT1, VT2 - любые соответствующей структуры с п21э не менее 400, VT3 - с импульсным током коллектора не менее 300 мА и рабочей частотой не менее 200 МГц (КТ3117А, 2N2222).

Входные токи ОУ 1DA2 и 2DA2 должны быть не более 0,1 нА, скорость нарастания выходного напряжения - не менее 20 В/мкс (КР544УД2А, LF356). Компараторы 1DA3, 2DA3, DA2 - с коэффициентом усиления напряжения не менее 10⁵, входными токами не более 0,5 мкА и временем переключения не более 0,5 мкс (КР554САЗ, LM211N, К521САЗ), DA1 - с временем переключения не более 15нс(КР597СА2, АМ686).

В качестве микросхемы DD1 можно применить КР1594ТМ2 (74ACT74N), КР1533ТМ2 (74ALS74AN), DD2, DD3 -КР1594ЛН1 (74ACT04N), КР1554ЛН1 (74AC04N), КР1564ЛН1 (74HC04N). При использовании КР1594ТМ2 полоса частот - 0...50 МГц (в этом случае конденсатор С22 не устанавливают, a R11 заменяют резистором сопротивлением 4,7 кОм), КР1533ТМ2 - 0... 15 МГц. Применение микросхемы КР1564ЛН1 требует изменения номиналов резисторов R12 - R19, R28 и R21 - R27: сопротивление первых должно быть не менее 5 кОм, вторых - не менее 2,5 кОм (при сохранении отношений 2R/R).

MOS anahtarları 1DA1'in açık kanal direnci 100 Ohm'dan fazla olmamalı, açma/kapama süresi 10 dakikadan fazla olmamalıdır (KR590KN8, SD5002).

Set üstü kutunun kurulumu, giriş tekrarlayıcıların modlarının kontrol edilmesiyle başlar. 1VT1, 2VT1 emitörlerindeki gerilimler 1,5...2,5 V'un üzerine çıkarsa, 1R9 veya 2R9 dirençlerini seçin. Daha sonra, kalibre edilmiş frekansa sahip bir sinyal kaynağı kullanarak, C7-C21 kapasitörlerini ve R9 direncini seçerek, tarama frekansının gerekli değerlerini yüksek frekans aralıklarında ayarlayın (düşük frekans aralıklarında yazılım tarafından ayarlanır).

При работе с приставкой следует учитывать особенности стробоскопического эффекта, выражающиеся, например, в значительном искажении формы сигнала с амплитудной модуляцией, если частота модулирующего колебания близка к частоте выборки. Кроме того, компаратор DA2 вносит задержку около 300 нc, это может создать трудности при наблюдении фронтов сигналов с большой скважностью. Наибольшую пользу приставка может принести при использовании в режиме реального времени - как запоминающий осциллограф, а также при длительности развертки менее 1 мкс/дел. - как альтернатива дорогим высокочастотным приборам.

Edebiyat

Гук М. Интерфейсы ПК: справочник. -СПб.: Питер Ком, 1999.
Gonorovsky I. S. Radyo mühendisliği devreleri ve sinyalleri: üniversiteler için bir ders kitabı. - M .: Radyo ve iletişim, 1986.

Автор: А.Хабаров, г. Ковров; Публикация: radioradar.net

Diğer makalelere bakın bölüm Ölçüm teknolojisi.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi açıldı 04.05.2024

Uzayı ve onun gizemlerini keşfetmek, dünyanın her yerindeki gökbilimcilerin dikkatini çeken bir görevdir. Şehrin ışık kirliliğinden uzak, yüksek dağların temiz havasında yıldızlar ve gezegenler sırlarını daha net bir şekilde açığa çıkarıyor. Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi olan Tokyo Üniversitesi Atacama Gözlemevi'nin açılışıyla astronomi tarihinde yeni bir sayfa açılıyor. Deniz seviyesinden 5640 metre yükseklikte bulunan Atacama Gözlemevi, uzay araştırmalarında gökbilimcilere yeni fırsatlar sunuyor. Bu site, yer tabanlı bir teleskop için en yüksek konum haline geldi ve araştırmacılara Evrendeki kızılötesi dalgaları incelemek için benzersiz bir araç sağladı. Yüksek rakımlı konum daha açık gökyüzü ve atmosferden daha az müdahale sağlasa da, yüksek bir dağa gözlemevi inşa etmek çok büyük zorluklar ve zorluklar doğurur. Ancak zorluklara rağmen yeni gözlemevi gökbilimcilere geniş araştırma olanakları sunuyor. ... >>

Hava akımlarını kullanarak nesneleri kontrol etme 04.05.2024

Robotiğin gelişimi, çeşitli nesnelerin otomasyonu ve kontrolü alanında bize yeni ufuklar açmaya devam ediyor. Son zamanlarda Finlandiyalı bilim adamları, insansı robotları hava akımlarını kullanarak kontrol etmeye yönelik yenilikçi bir yaklaşım sundular. Bu yöntem, nesnelerin manipüle edilme biçiminde devrim yaratmayı ve robotik alanında yeni ufuklar açmayı vaat ediyor. Nesneleri hava akımlarını kullanarak kontrol etme fikri yeni değil, ancak yakın zamana kadar bu tür kavramların uygulanması zordu. Finli araştırmacılar, robotların "hava parmakları" gibi özel hava jetleri kullanarak nesneleri manipüle etmesine olanak tanıyan yenilikçi bir yöntem geliştirdiler. Uzmanlardan oluşan bir ekip tarafından geliştirilen hava akışı kontrol algoritması, hava akışındaki nesnelerin hareketinin kapsamlı bir çalışmasına dayanmaktadır. Özel motorlar kullanılarak gerçekleştirilen hava jeti kontrol sistemi, fiziksel müdahaleye gerek kalmadan nesneleri yönlendirmenize olanak sağlar. ... >>

Safkan köpekler safkan köpeklerden daha sık hastalanmaz 03.05.2024

Evcil hayvanlarımızın sağlığına özen göstermek, her köpek sahibinin hayatının önemli bir yönüdür. Ancak safkan köpeklerin, karma köpeklere göre hastalıklara daha duyarlı olduğu yönünde yaygın bir kanı vardır. Texas Veterinerlik ve Biyomedikal Bilimler Okulu'ndaki araştırmacılar tarafından yürütülen yeni araştırma, bu soruya yeni bir bakış açısı getiriyor. Dog Aging Project (DAP) tarafından 27'den fazla refakatçi köpek üzerinde yürütülen bir araştırma, safkan ve melez köpeklerin çeşitli hastalıklara yakalanma olasılığının genellikle eşit olduğunu ortaya çıkardı. Bazı ırklar belirli hastalıklara karşı daha duyarlı olsa da genel teşhis oranı her iki grup arasında hemen hemen aynıdır. Köpek Yaşlandırma Projesi'nin baş veterineri Dr. Keith Creevy, bazı köpek türlerinde daha yaygın olan, iyi bilinen bazı hastalıkların bulunduğunu ve bunun da safkan köpeklerin hastalıklara karşı daha duyarlı olduğu fikrini desteklediğini belirtiyor. ... >>

Arşivden rastgele haberler

saat içinde radyo 05.04.2005

Monako merkezli ITT, yerleşik telsizli bir saati piyasaya sürdü.

Radyo, 22 megahertz aralığında 446 kanalda çalışıyor, kentsel koşullarda aralık 200-300 metre, açık alanda - 2,5 kilometreye kadar. Bu saatler çiftler halinde yaklaşık yüz Euro'ya satılmaktadır.

Diğer ilginç haberler:

▪ MAX20343/MAX20344 dönüştürücüler

▪ Okyanus tabanının doğru haritası

▪ Nakliye için konteyner tasarımında otonom hidrojen enerji kaynağı

▪ Çimento karbondioksiti iyi emer

▪ Sanal gerçeklik kaskı için koku üreteci

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ Videotechnique sitesinin bölümü. Makale seçimi

▪ makale Mini çiftlik. Ev ustası için ipuçları

▪ makale Spor dalışı kaç yaşında? ayrıntılı cevap

▪ makale Devedikeni. Efsaneler, yetiştirme, uygulama yöntemleri