Простий АЦП – приставка до ПК. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Простий АЦП – приставка до ПК. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Комп'ютери

Коментарі до статті

В даний час аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) знаходять все більше застосування в радіоаматорських конструкціях. Це з появою доступних мікросхем АЦП і перевагами, які дає цифрова обробка аналогових сигналів. За допомогою АЦП можна легко перетворити персональний комп'ютер (ПК) на будь-який віртуальний вимірювальний прилад. Причому електронна частина такого приладу може бути дуже простою, а вся обробка сигналу проводитиметься програмно.

Цей пристрій призначений для перетворення аналогового сигналу в цифровий шестирозрядний код і може бути приставкою до ПК. Області її застосування найрізноманітніші – від віртуальних вимірювальних приладів до різних систем запису звуку.

На сторінках журналу Радіо неодноразово публікувалися конструкції на базі АЦП. Однак у них переважно використовувалися мікросхеми з двійково-десятковим вихідним кодом чи кодом для семиэлементных індикаторів [1]. Цей підхід не є зручним для введення інформації в ПК.

У запропонованому увазі читачів пристрої використана мікросхема КР1107ПВ1, що є швидкодіючим паралельним шестирозрядним АЦП [2]. Вона призначена для перетворення напруги в інтервалі -2...0 В один з потенційних кодів паралельного зчитування: двійковий код (прямий та зворотний) та код з доповненням до двох (прямий та зворотний). Ця мікросхема обрана тому, що, по-перше, вона доступна широкому колу радіоаматорів і коштує відносно недорого, а по-друге, має високу швидкодію (максимальна частота перетворення – 20 МГц, час одного перетворення – не більше 100 нc).

Принципова схема пристрою наведено на рис. 1.

Простий АЦП – приставка до ПК

За основу взято рекомендовану схему включення КР1107ПВ1А [2], яка суттєво спрощена без помітного погіршення точності перетворення. Перетворюваний аналоговий сигнал через гніздо розетки 1 XS1 і резистор R4 надходить на інвертуючий вхід ОУ DA1. Подібне включення використано тому, що частіше доводиться оцифровувати напругу позитивної полярності, а мікросхема АЦП перетворює напругу в інтервалі від 0 до -2 В. З двигуна підстроювального резистора R1 знімається напруга зміщення нуля. Резистори R5 та R4 визначають необхідний коефіцієнт посилення ОУ. Посилений аналоговий сигнал надходить через резистори R7-R9 на висновки 10, 13, 15 АЦП.

Роботою АЦП DA2 управляють тактові імпульси, що надходять з ПК (через контакт 8 розетки XS2) на висновок 4. Кодування проводиться після проходження зрізу тактового імпульсу, а результат, отриманий у процесі перетворення, передається у вихідний регістр одночасно з фронтом тактового чергового імпульсу. Це дозволяє фронтам тактового імпульсу проводити наступну вибірку, тобто в той момент, коли на виході DA2 є результат n-ї вибірки, на вході проводиться (п+2)-я вибірка. Цифровий код знімається з виходів D1 – D6 та виводиться на розетку XS2.

Необхідно звернути увагу, що позначення виходів мікросхеми протилежне їхній вазі: вихід D1 відповідає старшому розряду, а D6 - молодшому. Вид коду (прямий, інверсний, додатковий) на виходах мікросхеми визначається рівнями сигналів на входах С1 та С2 мікросхеми. Їх підключення до шини +5 відповідає подачі високого рівня, а до загального проводу - низького. Необхідний вид коду на виході мікросхеми задають комбінацією рівнів сигналів на входах С1 та С2 відповідно до табл. 1.

Простий АЦП – приставка до ПК

АЦП КР1107ПВ1А вимагає двополярного живлення напругою +5 і -6 В. Крім того, необхідні дві зразкові напруги. Вони визначають діапазон напруг, що оцифровуються. В даному випадку одна з цих напруг (Uoбp1) прийнята рівним нулю (висновок 16 мікросхеми з'єднаний із загальним проводом), а друге (Uoбp2) - рівним -2, що відповідно до [2] визначає діапазон вхідних напруг АЦП 0... -2 В. Зразкова напруга -2 знімається з движка підстроювального резистора R6, включеного в ланцюг напруги живлення негативної полярності. Конденсатори С1 - С5 служать усунення перешкод.

При складанні пристрою використовують резистори МЛТ, ОМЛТ, оксидні та керамічні конденсатори будь-якого типу. Підстроювальний резистор R1 - також будь-якого типу, R6 - бажано дротяний багатооборотний, наприклад, СП5-1В, СП5-14, СП5-15, СП5-2 і т. п. ОУ DA1 - практично будь-який, здатний працювати при знижених напругах живлення, наприклад , КР140УД7. Для розширення частотного діапазону можна застосувати операційний підсилювач К574УДЗ, у якого частота одиничного посилення дорівнює 10 МГц.

Живлять пристрій від двополярного стабілізованого джерела, що забезпечує вихідну напругу +5 В при струмі 35...40 мА і -6 В при струмі 200 мА

Перед першим включенням АЦП двигун резистора R6 встановлюють у середнє положення. Включивши живлення, вимірюють зразкову напругу на виведенні мікросхеми 9 DA2 і можливо точніше встановлюють його рівним -2 В. Необхідного зміщення нуля домагаються підстроювальним резистором R1. Контролювати положення нуля можна за вихідним цифровим кодом або постійною напругою на аналогових входах АЦП (висновки 10, 13, 15 DA2). На цьому налаштування можна вважати закінченим.

До ПК АЦП підключають через інтерфейс (рис. 2) роз'єм системної плати, що встановлюється у вільний ISA.

Простий АЦП – приставка до ПК

На платі інтерфейсу зібрано чотири порти вводу/виводу з адресами ЗЕ0Н-ЗЕЗН. Елементи DD1.1-DD1.3 та DD2 утворюють дешифратор адреси. На їх входи надходять сигнали з шини адреси ПК, і якщо на ній з'являється комбінація ЗЕ0Н-ЗЕЗН, на виході DD2 формується напруга низького рівня. Сигнали, що визначають номер порту в адресному просторі портів, відповідають двом молодшим бітам адреси шини і подаються на дешифратор DD4. На нього ж надходять роздільні сигнали по шині AEN (це означає, що в даному циклі відсутня прямий доступ до пам'яті) і сигнали IOW, IOR, що відповідає запису зовнішнього пристрою і читання з нього. Сигнал з виведення 15 дешифратора надходить на вхід Е шинного формувача DD7 і дозволяє передачу даних АЦП на шину даних.

Сигнал, що з'являється на виведенні 14 дешифратора DD4, служить для тактування АЦП DA2, на виведенні 13 - для скидання тригера DD6.1, а на виведенні 12 - для дозволу подачі інформації з нього на шину даних. Тригер призначений для синхронізації АЦП із зовнішнім пристроєм, який може виробляти синхроімпульси або сигнал про готовність. Синхросигнал від зовнішнього пристрою надходить через контакт розетки 1 XS2 на тактовий вхід тригера. Стан останнього зчитується програмою. Якщо виявляється високий рівень на виведенні DD5, то це означає, що від зовнішнього пристрою надійшов імпульс синхронізації. Як тільки стан тригера прочитано, його необхідно скинути, щоб підготуватись до прийому наступного тактового імпульсу.

Декілька слів про призначення портів. Порт з адресою ЗЕ0Н призначений для читання даних з АЦП (у бітах D0-D5 міститься значення оцифрованого сигналу), з адресою ЗЕ1Н - для подачі тактового імпульсу на АЦП (при записі цього порту будь-якого байта відбувається запуск перетворення аналогового сигналу в цифровий). Порт ЗЕ2Н служить скидання тригера синхронізації DD6.1 після прочитання його стану. Скидання відбувається при записі будь-якого байта до цього порту. Нарешті, порт ЗЕЗН призначений для читання стану тригера, яке відбивається бітом 5 байта, прочитаного з цього порту. Тригер потрібний для того, щоб зафіксувати синхроімпульси малої тривалості. Якщо під час читання з порту ЗЕЗН виявлено високий логічний рівень прямому виході тригера (біт D5=1), то програма повертає їх у вихідний стан, записавши у порт ЗЕ2Н будь-який байт.

Програму для читання даних з АЦП, написану на Паскалі, наведено в табл. 2.

(Натисніть для збільшення)

Як основа конструкції зручно використовувати несправну плату розширення для ISA слота. З неї видаляють всі "високі" елементи (конденсатори, роз'єми) і перерізають друковані провідники, що йдуть до контактних майданчиків частини, що вставляється в слот (вилка ХР1 на рис. 2). Деталі монтують на невеликій платі, яку закріплюють за допомогою стійок на платі розширення. Виводи пристрою з'єднують із контактами вилки ХР1 короткими відрізками монтажного дроту. Призначення контактів ISA слота можна знайти в [3].

На закінчення відзначимо, що у більшості випадків шести розрядів для подання аналогового сигналу цілком достатньо. Якщо АЦП з інтервалом вхідної напруги 0...2 В використовується для вимірювання напруги 2 В, похибка не перевищить 0,03 (або 1,5%). При вимірі напруги 0,2 похибка зросте до 15%. Для підвищення точності вимірювань можна використовувати АЦП більшої розрядності або посилити напругу вимірювання до значення, близького до верхньої межі інтервалу (наприклад, змінити співвідношення опорів резисторів R5 і R4). При номіналах, зазначених на схемі (див. рис. 1), пристрій оцифровує вхідні напруги в інтервалі 0 ... 0.5 і здатне працювати з побутовим мікрофоном.

Якщо з міркувань точності "оцифрування" слабких сигналів необхідна більш висока розрядність, мікросхему КР1107ПВ1А можна замінити восьмирозрядним перетворювачем К1107ПВ2 (природно, з урахуванням відмінностей в "цоколівці" та енергоспоживання).

література

Бірюков С. Термометр "Будинок - вулиця". - Радіо, 2000 №3, с. 32, 33.
Новаченко І. В., Пєтухов В. М., Блудов І. П., Юровський А. В. Мікросхеми для побутової радіоапаратури. Довідник - М: КУбК, 1995.
Данилін Н. С, Улітенко В. П., Крипак А. А. Посібник з пошуку несправностей та ремонту комп'ютерів IBM PC - М: Видавництво стандартів, 1992.

Автори: Ю.Кириллов, Д.Ситанов, м.Іванове

Дивіться інші статті розділу Комп'ютери.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву

Розблокування гаджета за допомогою вуха 01.02.2022

Компанія Apple Inc. отримала патент на нову технологію, яка буде реалізована у бездротових навушниках AirPods.

У патентній заявці технологія фігурує під назвою "Система ідентифікації користувача за допомогою навушників". Її суть зводиться до ідентифікації власників iPhone за індивідуальними особливостями вушної раковини. Справа в тому, що кожен вух має унікальну імпульсну характеристику. Саме по ній бездротові навушники і "впізнаватимуть" свого власника.

Інженери "яблучного" гіганта хочуть використати технологію для розблокування смартфона. Теоретично вона може змінитися біометричному чи дактилоскопическому сенсору. Як один із варіантів, технологія може працювати з ними в тандемі.

Отримано новий патент Apple, пов'язаний з бездротовими навушниками AirPods. У документі йдеться про технологію активного шумоподавлення, здатну реагувати на конкретних людей. При зверненні до користувача родичів функція шумоподавлення автоматично деактивуватиметься. Для цього останнім достатньо назвати ключове слово.

Інші цікаві новини:

▪ Бездротовий PIR-датчик 868 МГц на новому радіо CC1310

▪ Голосове керування кондиціонерами LG

▪ Супер-клей закриє рани у шлунку та зупинить витік кислот на заводі

▪ Нова серія операційних підсилювачів TSH80-81-82

▪ Захистити сніг Кіліманджаро

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Заземлення та занулення. Добірка статей

▪ стаття Патологічна фізіологія. Шпаргалка

▪ статья Які птахи можуть піснею керувати розвитком пташенят у яйцях? Детальна відповідь

▪ стаття Сити довга. Легенди, вирощування, способи застосування