oscyloskopowy rejestrator 2.pdf

Oscyloskopowy rejestrator

P R O J E K T Y

Oscyloskopowy

rejestrator, część 2

AVT−268

W†tej czÍúci artyku³u

znajdziecie dalszy ci¹g opisu

konstrukcji karty

oscyloskopowej oraz nieco

praktycznych uwag na temat

jej montaøu i†uruchomienia.

WnÍtrze uk³adu US3 zapro-

jektowa³em za pomoc¹ systemu

projektowego Max+Plus II firmy

Altera. Liczniki dziesiÍtne ( licz4

z†rys. 5) oraz 8-wejúciowy multi-

plekser ( mux8_1 , rys. 5) opisa³em

w†jÍzyku AHDL (Altera Hardware

Description Language) i†po skom-

pilowaniu do postaci makrofunkcji

wykorzysta³em do narysowania

schematu identycznego ze schema-

tem z†rys. 5. Na list. 2 i† 3 znajduj¹

siÍ pliki ürÛd³owe w†AHDL, ktÛre

opisuj¹ obydwa wykorzystane mo-

du³y. Na rys. 6 jest widoczne

rozmieszczenie wyprowadzeÒ za-

projektowanego uk³adu.

Sygna³ mierzony podawany jest

na wejúciowy t³umik o†ustalanym

wspÛ³czynniku podzia³u 1:1 lub

1:10. Moøliwe jest stosowanie

w†miejsce R12 i†R13 rezystorÛw

o†wartoúciach innych niø podane,

pod warunkiem zachowania wspÛ³-

czynnika podzia³u. WybÛr wspÛ³-

czynnika t³umienia moøliwy jest

dziÍki przekaünikowi Prz1, ktÛrego

cewka jest zasilana z†wyjúcia Q6

rejestru US5. Kondensator C14 se-

paruje sk³adow¹ sta³¹ sygna³u we-

júciowego od spolaryzowanego

przez dzielnik R12, R13 wejúcia

wzmacniacza operacyjnego US9. Za-

daniem tego uk³adu jest odseparo-

wanie ürÛd³a mierzonego sygna³u

od wejúcia przetwornika A/C.

Zastosowany w†urz¹dzeniu

przetwornik A/C ma rozdzielczoúÊ

6†bitÛw i†maksymaln¹ czÍstotli-

woúÊ prÛbkowania 10 lub 15MHz,

w†zaleønoúci od wersji. W†przy-

padku stosowania taÒszej wersji

US1, oznaczonej CA3306C, nie

montujemy generatora kwarcowego

G2, poniewaø czÍstotliwoúÊ takto-

wania 15MHz jest dla tego uk³adu

zbyt wysoka. W†przypadku stoso-

wania szybkich wersji CA3306A

lub B†naleøy wlutowaÊ w†p³ytkÍ

obydwa przewidziane generatory.

DziÍki wyprowadzeniu na ze-

wn¹trz wejúcia napiÍcia odniesie-

nia, w†prosty sposÛb moøna dobie-

raÊ napiÍciowe zakresy przetwa-

rzania. W†kaødym przypadku mak-

symalne napiÍcie wejúciowe nie

powinno byÊ wiÍksze od ustalo-

nego napiÍcia referencyjnego.

Uk³ad US10 wraz z†elementami

P1, P2, T1, T2, R3, R4 i†R5 spe³nia

rolÍ programowanego ürÛd³a na-

piÍcia referencyjnego. W†zaleønoú-

ci od stanÛw logicznych na wy-

júciach REF2 i † REF1 rejestru US5,

w†punkcie oznaczonym V ref moøna

uzyskaÊ jedno z†czterech wczeúniej

ustalonych napiÍÊ. Wraz z†dwoma

nastawami dzielnika wejúciowego

umoøliwia to uzyskanie 8†zakre-

sÛw pomiarowych.

Karta jest wyposaøona w†pros-

ty system monitorowania pracy,

ktÛry opar³em na trzech diodach

LED (D2..4). Diody LED s¹ ste-

rowane przez inwertery-bufory

US7A, C†i†D. Czwarty przerzutnik

(US7B) formuje krÛtki impuls ini-

cjuj¹cy pomiar poprzez ustawie-

nie przerzutnika bramkuj¹cego

w†US3.

Elektronika Praktyczna 10/99

Oscyloskopowy rejestrator

Od tego momentu system gro-

madzenia danych pracuje aø do

chwili zape³nienia FIFO. Jeøeli

dane bÍd¹ nieustannie odczytywa-

ne z†wyjúÊ FIFO (odczyt rejestru

o†adresie 314h), to czas zape³nie-

nia FIFO moøe byÊ bardzo d³ugi,

a†nawet przepe³nienie moøe

w†ogÛle nie wyst¹piÊ. Øeby siÍ

zabezpieczyÊ przed moøliwoúci¹

b³Ídnego odczytu warto kontrolo-

waÊ bit D0 rejestru kontrolnego

313h. Pojawienie siÍ na nim

logicznego ì0î oznacza samoczyn-

ne zatrzymanie cyklu pomiarowe-

go, co wi¹øe siÍ takøe z†zape³nie-

niem FIFO. Reinicjalizacja przed

kolejnym pomiarem polega na

wpisaniu logicznego ì0î i†nastÍp-

nie ì1î na bit D3 rejestru 315h.

Rys. 6. Funkcje wyprowadzeń układu EPM7032 po zaprogramowaniu.

Montaø i†uruchomienie

P³ytka drukowana karty jest

dwustronna z†metalizacj¹ otwo-

rÛw. Widok mozaiki úcieøek znaj-

duje siÍ na wk³adce wewn¹trz

numeru, a†schemat montaøowy na

rys. 7 .

Ze wzglÍdu na stosunkowo

cienkie úcieøki i ma³e punkty

lutownicze na p³ytce, do mon-

taøu zalecam wykorzystanie dob-

rej jakoúci tradycyjnej lutownicy

z†grza³k¹ ceramiczn¹. Stosowa-

Cykl pracy

W†modelowym urz¹dzeniu za-

stosowa³em pamiÍÊ FIFO o†pojem-

noúci 512 s³Ûw 9-bitowych, bÍd¹c¹

úcis³ym odpowiednikiem uk³adu

Am7201 firmy AMD. Jej stosunko-

wo ma³a pojemnoúÊ nie zapewnia

duøego komfortu pracy programiú-

cie, poniewaø przy maksymalnej

czÍstotliwoúci prÛbkowania doúÊ

szybko siÍ przepe³nia. Jeøeli w†do-

celowej aplikacji bardzo istotny

jest duøy rozmiar bufora, naleøy

stosowaÊ pamiÍci o†wiÍkszej po-

jemnoúci, np.: Am7202 (1024 s³o-

wa), Am7203 (2048 s³Ûw), Am7204

(4096 s³Ûw) lub Am7205 (aø 8192

s³owa). Wszystkie te uk³ady s¹

wzajemnie wymienne, co pozwala

unikn¹Ê jakichkolwiek przerÛbek

p³ytki drukowanej.

Niezaleønie od rozmiaru pa-

miÍci, cykl pracy wygl¹da nastÍ-

puj¹co:

- program steruj¹cy wypisuje na

bity D7, D6 rejestru 315h stany

logiczne ustalaj¹ce wartoúÊ na-

piÍcia referencyjnego, co deter-

minuje takøe zakres pomiaru

napiÍcia,

- na bity D2..0 rejestru 315h

wpisywana jest kombinacja sta-

nÛw, okreúlaj¹ca czÍstotliwoúÊ

prÛbkowania przebiegu wejúcio-

wego,

- w†zaleønoúci od planowanego

poziomu napiÍcia wejúciowego

naleøy ustaliÊ wspÛ³czynnik je-

go podzia³u, co wymaga odpo-

wiedniego wpisu na bit D5

rejestru 315h,

- ostatnim krokiem inicjalizacji

jest uruchomienie pracy uk³adu

taktuj¹cego, co wymaga wpisa-

nia na bit D3 rejestru 315h

logicznej ì1î.

List. 2.

SUBDESIGN licz4

(

clk, res, ci

:INPUT;

q[3..0]

:OUTPUT;

)

VARIABLE

ss: MACHINE OF BITS (q[3..0])

WITH STATES (

s0 = B”0000",

s1 = B”0001",

s2 = B”0010",

s3 = B”0011",

s4 = B”0100",

s5 = B”0101",

s6 = B”0110",

s7 = B”0111",

s8 = B”1000",

s9 = B”1001");

BEGIN

ss.clk = clk;

ss.reset = res;

TABLE

ss, ci

ss,

co;

s0, 1

s1,

s0, 0 =>

s0, 0;

s1, 1

s2,

s1, 0 =>

s1, 0;

s2, 1

s3,

s2, 0 =>

s2, 0;

s3, 1

s4,

s3, 0 =>

s3, 0;

s4, 1

s5,

s4, 0 =>

s4, 0;

s5, 1

s6,

s5, 0 =>

s5, 0;

s6, 1

s7,

s6, 0 =>

s6, 0;

s7, 1

s8,

s7, 0 =>

s7, 0;

s8, 1

s9,

s8, 0 =>

s8, 0;

s9, 1

s0,

s9, 0 =>

s9, 0;

END TABLE;

END;

Elektronika Praktyczna 10/99

Oscyloskopowy rejestrator

Rys. 7. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

Podczas wykonywania pomia-

rÛw naleøy pamiÍtaÊ o†ogranicze-

niu wartoúci mierzonego napiÍcia

do maks. 50VDC wzglÍdem masy

karty. Poniewaø karta nie jest

izolowana od ìzeraî zasilacza

komputera, ca³y zestaw pomiaro-

wy musi byÊ uziemiony! Uwaga

ta dotyczy oczywiúcie takøe ürÛd-

³o mierzonego sygna³u.

Pomiary napiÍÊ zmiennych (lub

z†izolowan¹ przez C14 sk³adow¹

sta³¹) nie wymagaj¹ øadnych mo-

dyfikacji karty. W†przypadku po-

miarÛw napiÍcia sta³ego naleøy

zewrzeÊ za pomoc¹ JP1 kondensa-

tor separuj¹cy. Powstaje jednak

problem polegaj¹cy na rÛwnoleg-

³ym po³¹czeniu rezystorÛw R13

i†R15, co zmienia wspÛ³czynnik

podzia³u wejúciowego dzielnika na-

piÍcia oraz dzielnika napiÍcia od-

niesienia bufora US9. Jest to cena,

jak¹ -niestety - trzeba by³o zap³aciÊ

za prostotÍ konstrukcji urz¹dzenia.

Piotr Zbysiński, AVT

nie lutownic transformatorowych

moøe doprowadziÊ do uszkodze-

nia úcieøek i†punktÛw lutowni-

czych, a†takøe lutowanych ele-

mentÛw.

Pod wszystkie uk³ady scalone

warto zastosowaÊ podstawki (dla

US3 podstawka jest niezbÍdna!),

pozosta³e elementy moøna wlu-

towaÊ bezpoúrednio w†p³ytkÍ

drukowan¹. KolejnoúÊ montaøu

jest w†zasadzie dowolna, lecz

wygodnie jest zacz¹Ê od ele-

mentÛw najmniejszych, monto-

wanych rÛwnolegle do powierz-

chni p³ytki.

Przed w³oøeniem karty do

komputera warto upewniÊ siÍ,

czy montaø zosta³ wykonany po-

prawnie, tzn. czy elementy zna-

jduj¹ siÍ we w³aúciwych miejs-

cach i†czy úcieøki lub punkty

lutownicze nie s¹ pozwierane.

Jeøeli wszystko jest w†porz¹dku,

moøemy przejúÊ do uruchomienia

rejestratora.

Po w³oøeniu karty do wolnego

slotu ISA w³¹czamy zasilanie

komputera. Za pomoc¹ programu

PTEST.EXE (dostÍpny w†Interne-

cie pod adresem http://

www.ep.com.pl/ftp/tools.htm) na-

leøy wpisaÊ pod adres 315h bajt

o†wartoúci 0. W†odpowiedzi na to

dioda D2 bÍdzie migaÊ z†czÍstot-

liwoúci¹ 1Hz. Kolejne wpisy pod

adres 315h, zgodne z†tab. 2, umoø-

liwiaj¹ sprawdzenie poprawnoúci

dzia³ania programowanego dziel-

nika czÍstotliwoúci. W†przypadku

wyøszych czÍstotliwoúci taktowa-

nia sygna³ na wyprowadzeniu 37

US3 moøna obserwowaÊ za pomo-

c¹ oscyloskopu lub miernika czÍs-

totliwoúci.

Podobnemu testowi (takøe

z†wykorzystaniem PTEST.EXE ) na-

leøy poddaÊ ürÛd³o programowa-

nego napiÍcia odniesienia. Tym

razem do weryfikacji poprawnoúci

pracy korzystamy z†tab. 1†(oby-

dwie tabele znajduj¹ siÍ w†pier-

wszej czÍúci artyku³u, EP9/99). Na

tym etapie uruchomienia naleøy,

w†zaleønoúci od potrzeb, ustaliÊ

napiÍcia referencyjne.

Na koniec, podczas wstÍpnego

uruchamiania, sprawdzamy prze-

kaünik Prz1. Jego prac¹ (zgodnie

z†rys.3) steruje bit D4 rejestru

315h.

Jeøeli podczas testowania karty

wyst¹pi¹ jakiekolwiek problemy

z†jej prac¹, moøna wyj¹Ê z†pod-

stawki pamiÍÊ FIFO US2, co

pozwoli na przynajmniej czÍúcio-

we uruchomienie urz¹dzenia.

Programy wynikowe dla oby-

dwu uk³adÛw programowalnych

stosowanych w†AVT-268 s¹ do-

stÍpne w†Internecie pod adresem:

http://www.ep.com.pl/pro-

gramy.html.

F/16V. Na schemacie

(rys. 2, EP9/99) znalaz³y siÍ takøe

dwa drobne b³Ídy:

- wyprowadzenie CENTER US1

ma numer 16, a†nie 18;

- kondensator C5 jest do³aczony

pomiedzy plus i†masÍ zasila-

nia, a†nie pomiÍdzy masÍ

i†wyjúcie generatora G2.

Za pomy³ki przepraszam.

Eksploatacja

Aby w†pe³ni wykorzystaÊ moø-

liwoúci karty niezbÍdne jest oczy-

wiúcie oprogramowanie. KartÍ

przetestowa³em korzystaj¹c z†pro-

gramu PTEST.EXE , ktÛry pomimo

swojej ogromnej prostoty dosko-

nale spe³ni³ to zadanie. Ze wzglÍ-

du na ogromn¹ prostotÍ obs³ugi

interfejsu karty, Czytelnicy mog¹,

korzystaj¹c z†opisu opublikowane-

go w†pierwszej czÍúci artyku³u,

samodzielnie napisaÊ oprogramo-

wanie steruj¹ce.

List. 3.

SUBDESIGN mux8_1

(

wy :OUTPUT;

we7, we6, we5, we4, we3, we2, we1, we0

:INPUT;

a2, a1, a0

:INPUT;

)

BEGIN

wy = a2 & a1 & a0 & we7

# a2 & a1 & !a0 & we6

# a2 & !a1 & a0 & we5

# a2 & !a1& !a0 & we4

# !a2 & a1 & a0 & we3

# !a2 & a1 & !a0 & we2

# !a2 & !a1 & a0 & we1

# !a2 & !a1 & !a0 & we0;

END;

Elektronika Praktyczna 10/99

Uwaga! Z†winy mojego prze-

oczenia, w†wykazie elementÛw

i†na schemacie elektrycznym

(EP9/9) zosta³y pominiÍte konden-

satory blokuj¹ce zasilanie. Tak

wiÍc C15..21, C25 maj¹ wartoúÊ

100nF, kondensatory C22..24

i†C26 - 10

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: