חיבור אוסילוסקופ דו-ערוצי למחשב. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

חיבור אוסילוסקופ דו-ערוצי למחשב. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / טכנולוגיית מדידה

ידוע שמאוד בעייתי להגדיר חלק מהמכשירים בצורה טובה ללא אוסילוסקופ. עם זאת, אוסילוסקופים הם די יקרים, כך שאם יש לכם מחשב תואם IBM, הרבה יותר זול לבנות עבורו ממיר פשוט יחסית, כמו זה שמתואר במאמר למטה.

חיבור האוסילוסקופ הדו-ערוצי המוצע למחשב נועד לצפות וללמוד את צורת האותות החשמליים, למדוד את מאפייני הזמני והמשרעת של תהליכים חשמליים. רוחב הפס של כל ערוץ הוא 0...50 מגה-הרץ, מקדם הסטת האלומה הוא 0,1...20 V/div, עכבת הכניסה היא 1 MΩ, קיבול הכניסה הוא 20 pF, משך הסוויפ הוא מ-0,1 ms/div דרישות מינימום למחשב: 100, VGA, יציאת מדפסת, MS DOS 386.

על פסי התדרים הגבוהים, המכשיר פועל על פי העיקרון הסטרובוסקופי, על פסי התדרים הנמוכים - בזמן אמת. התוכנה מאפשרת הפעלה במצב מנתח ספקטרום. מספר הדגימות של האות המוצג על המסך במצב רגיל הוא 256, במצב מנתח ספקטרום - 128. התוכנית משתמשת ביציאת LPT1 (ראה טבלה): יציאת בסיס 378H, יציאת אות מצב מדפסת (קלט) 379H, יציאת אות בקרה (פלט) 37AH . התוכנית מניחה שמצב סיביות היציאה הוא סטנדרטי ומתאים למצבי האותות על הפינים של מחבר המדפסת [1].

ביט	קשר
יציאה 378H (בסיס)
0	2
1	3
2	4
3	5
4	6
5	7
6	8
7	9
יציאה 379H (קלט)
0	11 (אוסף)
1	10
2	12
3	13
4	15
סיביות 5-7 לכל מחבר לא גדל	-
יציאה 37AN (פלט)
סיביות 0-3 לכל מחבר לא גדל	-
4	17 (אוסף)
5	16
6	14 (אוסף)
7	1 (אוסף)

התרשים הסכמטי של הקובץ המצורף מוצג באיור. 1. האותות הנחקרים דרך שקעי הכניסה XW1 ו-XW2 מוזנים למחלקים התנגדות-קיבוליים, המורכבים ממתגים 1SA2, 2SA2, נגדים 1R1 -1R8, 2R1-2R8 וקבלים 1C2-1C9,2C2-2C9, הקובעים את האנכי המקסימלי. span (קידומות 1 ו-2 להלן מציינות את השתייכות האלמנטים לערוצים 1 ו-2, בהתאמה). מתגי ה-MOS של המיקרו-מעגל 1DA1 מחוברים ליציאות המחלקים דרך מחזרים בטרנזיסטורים 1VT2, 2VT1 ו-2VT2, 1VT1 (שני הכיוונים שלו משמשים בערוץ 1, השאר בערוץ 2). המפתחות נפתחים על ידי פולסים באורך של כ-10 ns המגיעים מהמעצב על הדק DD1.2, ודרכם נטענים קבלים 1C10 ו-2C10, שאליהם הכניסות הלא-הפוכות של מגבר ההפעלה 1DA2 ו-2DA2 מְחוּבָּר. המתחים על הקבלים, התואמים למתחים של האותות בזמן פתיחת המקשים, מוגברים על ידי המגבר בפי 10. משך פעימת הפתיחה תואם את משך הזמן המינימלי של החלק הקדמי של אות הכניסה, שיוצג ללא עיוות, כלומר, קובע את רוחב הפס של התדרים המועברים.

מדידת המתחים ביציאות של מגברים ההפעלה 1DA2 ו-2DA2 המיושמים בתוכנית בקירוב עוקב מתבצעת כדלקמן. ראשית, המספר 378 מוגדר ליציאה 2H⁷ (ביציאה של ה-DAC - 2,5 V) ומצב היציאות של המשווים נבדק (ביט 3 ו-4 של יציאת 379H). אם המשווה עבד, 2 מתווסף למספר שצוין⁶אם לא, השני מופחת מהראשון. לאחר מכן בודקים שוב את מצב המשווים, מוסיפים או מחסירים 2⁵. ההליך חוזר על עצמו עד לחיבור או חיסור של 2⁰. המספרים המתקבלים תואמים לערכי המתח ביציאות 1DA2 ו-2DA2. המחיצה R20R29 קובעת את הגבולות לשינוי המתח במוצא ה-DAC מ-0,5 ל-4,5 V. כדי למנוע ממעצב הפולסים לפעול בעת קביעת המתחים ביציאות המגבר, מופעל יומן על כניסת D של הדק DD1.2 בשלב זה. 0. זמן המרה של ADC עם זמן כתיבה של יציאה של 2 µs הוא 2x40 µs.

הסנכרון מתבצע בערוץ 1 באמצעות המשווה DA1, שהכניסה ההפוכה שלו מחוברת דרך הקבלים C1 ו-C2 ליציאה של החזר בטרנזיסטורים 1VT1 ו-1VT2. כדי להגביר את חסינות הרעש, מוצגים נגדים R2 ו-R3, שמגדירים את המשווה להיסטרזה של 20 mV. רמת הסנכרון מווסתת על ידי נגד משתנה R4.

איור.1. תרשים סכמטי של הממיר (לחץ להגדלה)

עיכוב הזמן מרגע הפעלת המשווה DA1 ועד לרגע פתיחת המפתחות של שבב 1DA1 נקבע על ידי תוכנה וחומרה בטווחי תדרים גבוהים ועל ידי תוכנה בתדרים נמוכים. במקרה הראשון, התוכנית, כשהיא מוכנה לקבל את הערך הבא של אותות הקלט, מגדירה ולאחר מכן מסירה את האות "איפוס" מהדק DD1.1 (ביט 7 של יציאה 37A = "1/0", פין 1 של מחבר המדפסת = "0/1 "). "מופעל" בצורה זו, ההדק מופעל כאשר מחליפים את המשווה DA1, והטרנזיסטור VT3 נסגר. כתוצאה מכך, אחד מקבלי הגדרת הזמן C2-C8 מתחיל להיטען ממקור זרם שנעשה על האלמנטים VT9, R7, R21. כאשר המתח עליו מגיע לערך המתח במוצא ה-DAC, המשווה DA2 מופעל ומתחיל את מעצב הפולסים (DD1.2, R11, C22), השולט על המקשים של שבב 1DA1. התוכנית קובעת את פעולת המשווה DA2 לפי הערך 0 בפין 11 של מחבר המדפסת (סיביות 0 של יציאה 379H). לאחר מכן, תת-השגרה לקביעת המתח ביציאות 1DA2 ו- 2DA2 מופעלת. ערכי המתח נרשמים בזיכרון, הערך הבא נקבע ב-DAC, הדק DD1.1 "מתופף" שוב, והמחזור חוזר על עצמו עד ללחיצה על מקש.

על האלמנטים VT1, R5, R6, VD1, C3, C6, מיושם צומת לקביעת נוכחות הסנכרון. כאשר המשווה DA1 נדלק מעת לעת, יש רישום על פין 10 של מחבר XP1 (סיביות 1 של יציאת 379H). 1, ולאחר "הנעה" של ההדק DD1.1 התוכנית ממתינה לפעולת המשווה DA2. אחרת, טריגר זה מופעל מהתוכנית על ידי הגדרה ברצף של האותות "איפוס" ו"הגדר" (סיביות 4, 7 של יציאה 37A = "10/01", פינים 1, 17 של מחבר המדפסת = "01/10" ).

הערכים מ-0 עד 255 נקבעים באופן פרוגרמטי ביציאת ה-DAC, בהתאמה, ההשהיה מרגע הסנכרון לרגע פתיחת המקשים משתנה מהערך המינימלי למקסימום, ותמונת האות נוצרת. תקופת הסוויפ T (בשניות לכל חלוקה) נקבעת על ידי הנוסחה T \u2d CU / 4,5I, כאשר C הוא הקיבול של הקבל המחובר בפאראדים; U = 0,001 V - מתח מרבי של ה-DAC; I \u2d XNUMX A - זרם האספן של הטרנזיסטור VTXNUMX.

אם קבל התזמון גדול, תמונת האות נוצרת לאט מדי. לכן, התוכנית מיישמת נוהל לקביעת הקיבולת שלה, שבודק כמה פעמים התוכנית יכולה לקרוא ערכי אות במהלך הטעינה שלה. אם זמן זה ארוך (מוגדר משך סוויפ גדול), לאחר החלפת המשווה DA1, ניתן לפתוח את המקשים של המתג 1DA2 מספר פעמים. במקרה זה, ערכי ביניים מוגדרים בפלט ה-DAC, והדק DD1.1 מופעל מהתוכנית על ידי הגדרה ברצף של האותות "איפוס" ו"הגדר".

אם נבחר משך סריקה של יותר מ-5 ms/div. (מתג SA2 במיקום התחתון - לפי הסכמה), ההשהיה לאחר החלפת המשווה DA1 נוצר על ידי תוכנה. התוכנית "יודעת" על זה לפי הערך האפס של סיביות 2 של יציאה 379H. טריגר DD1.1 מופעל מהתוכנית על ידי הגדרה ברצף של האותות "איפוס" ו"הגדר" במרווחי זמן מוגדרים. זמן הסריקה נקבע מהמקלדת באמצעות המקשים "0" - "9".

הסטת האלומה האנכית משתנה על ידי נגדים משתנים 1R13 ו-2R13, משך הסוויף (באופן חלק) - על ידי הנגד R28.

תכנית כתוב בטורבו פסקל. הוא מיישם טרנספורמציה פורייה מהירה (נתח ספקטרום). האות המוצג על המסך מומר. על מנת שהספקטרום יוצג בצורה נכונה, יש צורך שמספר שלם של תקופות אות יתאים על המסך. ניתן להשיג זאת על ידי בחירת משך הסוויפ עם נגד משתנה R8. תת-השגרה להמרה מהירה בפורטרן ניתנת ב-[2]. שם ניתן למצוא גם הסבר על השיטה לקביעת ספקטרום האותות באמצעות טרנספורמציה של פורייה.

כדי להפעיל את הממיר, נדרש מקור מתחים מיוצב +12, +5 ו-6 V. צריכת הזרם במעגלי +12 ו-6 V אינה עולה על 50, במעגל +5 V - 150 mA. רמת האדוות לא תעלה על 1 mV. אתה יכול להשתמש בספק כוח מתוצרת סינית (מתאם) עבור 3 ... 12 V, 1A, לשנות אותו, כפי שמוצג באיור. 2.

חיבור אוסילוסקופ דו-ערוצי למחשב. תרשים סכמטי של ספק הכוח
איור 2. תרשים סכמטי של ספק הכוח

הקידומת מותקנת על לוח לחם רגיל. בעת החזרה, יש לשים לב שהמכשיר רגיש לפיקאפים חיצוניים ופנימיים. לדוגמה, חדירת אות הכניסה לשרשרת התזמון עלולה לגרום לעיוות של האות הנצפה. לכן, ההתקנה חייבת להתבצע בצורה כזו שחיבור מעגלי הממירים הללו זה עם זה וחדירת אותות חיצוניים לתוכם תהיה מינימלית. קבלים C4, C5 צריכים להיות מולחמים ישירות למסופים של המשווה DA1, יש למקם את האלמנטים 1DA1, 1C10, 2C10, 1DA2, 2DA2 זה לצד זה. יש להתקין נגדים 1R1-1R8, 2R1-2R8, קבלים 1C1-1C9, 2C1-2C9, C7-C21 על המתגים המתאימים.

ניתן להשתמש בחלקים הבאים בקובץ המצורף. נגדים R12-R19, R21-R28 - עם סטייה מותרת מהערך הנומינלי של לא יותר מ ± 0,25%, למשל, C2-29. הערך של הנגדים R12-R19, R28 הוא 1 ... 10 קילו אוהם, R21-R27 - 0,5 ... 5 קילו אוהם, וההתנגדות של האחרונים צריכה להיות פחותה בדיוק פי שניים מהראשון (ניתן להשיג זאת על ידי חיבור מקבילי של נגדים עם דירוג ראשון). הנגדים הנותרים הם מכל סוג עם סובלנות של ± 5%. כהגדרת זמן (C7-C21, 1C1 -1C8, 2C1-2C8) רצוי להשתמש בקבלים עם הסטייה הקטנה ביותר האפשרית מהערכים הנומינליים \uXNUMXb\uXNUMXband TKE קטן.

טרנזיסטורים 1VT1, 2VT1 - טרנזיסטורי שדה בתדר גבוה עם מתח ניתוק של לפחות 5 V (KPZOZG-KPZOZE, KP307Zh וכו'), 1VT2, 2VT2 - מבני npn בתדר גבוה עם מקדם העברת זרם סטטי במקדם p21E לפחות 50 (KT316D, KT325B, KT325V) , VT1, VT2 - כל מבנים תואמים עם p21e לא פחות מ-400, VT3 - עם זרם דופק אספן של לפחות 300 mA ותדר פעולה של לפחות 200 MHz (KT3117A, KT2A) .

זרמי הכניסה של מגברים ההפעלה 1DA2 ו-2DA2 חייבים להיות לא יותר מ-0,1 nA, קצב הסלמה של מתח המוצא חייב להיות לפחות 20 V / μs (KR544UD2A, LF356). משווים 1DA3, 2DA3, DA2 - עם רווח מתח של לפחות 10⁵, זרמי כניסה של לא יותר מ-0,5 μA וזמן מיתוג של לא יותר מ-0,5 מיקרון (KR554SAZ, LM211N, K521SAZ), DA1 - עם זמן מיתוג של לא יותר מ-15ns (KR597CA2, AM686).

כשבב DD1, אתה יכול להשתמש ב-KR1594TM2 (74ACT74N), KR1533TM2 (74ALS74AN), DD2, DD3 -KR1594LN1 (74ACT04N), KR1554LN1 (74AC04N), KR1564LN1N (74HC04N). בעת שימוש ב-KR1594TM2, פס התדרים הוא 0 ... 50 מגה-הרץ (במקרה זה, הקבל C22 אינו מותקן, ו-R11 מוחלף בנגד 4,7 קילו אוהם), KR1533TM2 - 0 ... 15 מגה-הרץ. השימוש במעגל המיקרו KR1564LN1 מצריך שינוי בערכי הנגדים R12 - R19, R28 ו-R21 - R27: ההתנגדות של הראשון חייבת להיות לפחות 5 קילו אוהם, השני - לפחות 2,5 קילו אוהם (בעוד שמירה על היחס 2R / R).

ההתנגדות של מקשי MOS 1DA1 בערוץ הפתוח צריכה להיות לא יותר מ-100 אוהם, זמן ההפעלה/כיבוי - לא יותר מ-10 (KR590KN8, SD5002).

הגדרת הממיר מתחילה בבדיקת מצבי מחזר הקלט. אם המתחים בפולטים 1VT1, 2VT1 חורגים מ-1,5 ... 2,5 V, נבחרים נגדים 1R9 או 2R9. לאחר מכן, באמצעות מקור אות עם תדר מכויל, על ידי בחירת הקבלים C7-C21 והנגד R9, הערכים הנדרשים של תדר הסוויפ נקבעים בטווחי תדרים גבוהים (הוא מוגדר באופן פרוגרמטי בתדר נמוך) .

כאשר עובדים עם קובץ מצורף, יש לקחת בחשבון את התכונות של האפקט הסטרובוסקופי, המתבטאות, למשל, בעיוות משמעותי של צורת הגל עם אפנון משרעת, אם תדירות התנודה המאפנן קרובה לתדר הדגימה. בנוסף, המשווה DA2 מציג השהייה של כ-300 ns, מה שעלול להקשות על צפייה בקצוות של אותות עם מחזור עבודה גדול. הממיר יכול להביא את התועלת הגדולה ביותר בשימוש בזמן אמת - כאוסילוסקופ אחסון, כמו גם עם משך סוויפ של פחות מ-1 μs/div. - כחלופה למכשירים יקרים בתדר גבוה.

ספרות

Guk M. ממשקי מחשב: ספר עיון. - סנט פטרסבורג: פיטר קום, 1999.
גונורובסקי I. S. מעגלים ואותות הנדסת רדיו: ספר לימוד לאוניברסיטאות. - מ.: רדיו ותקשורת, 1986.

מחבר: א.חברוב, קוברוב; פרסום: radioradar.net

ראה מאמרים אחרים סעיף טכנולוגיית מדידה.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

עיקור בזריקה אחת 12.10.2015

צוות חוקרים במכון הטכנולוגי של קליפורניה גילה שיטה שיכולה לעקר בעלי חיים בזריקה אחת.

גנטיקאים חיפשו מזה זמן רב דרך למנוע צמיחת יתר של אוכלוסיות בעלי חיים מסוימות, אבל לפני כן, כל השיטות היו יקרות מאוד או עמלניות. הטכנולוגיה החדשה מספקת גישה חדשה לחלוטין לבעיה זו.

לבני אדם ויונקים אחרים יש הורמונים גונדוטרופיים מיוחדים הממריצים את התפתחות הביציות והזרע. גנטיקאים בדקו זריקה המכילה כמות קטנה של DNA שגורמת לתאי שריר לייצר נוגדנים שתוקפים את ההורמונים הללו. במהלך המחקר, מדענים נתנו זריקה כזו לעכברים; חודשיים לאחר מכן, לאחר שגופם של הנבדקים ייצר מספיק נוגדנים, העכברים הפכו לסטריליים לחלוטין. ובניגוד לשיטות דומות אחרות, הזרקה זו פועלת במשך 10 שנים או יותר, ואין צורך בהזרקות נוספות, שכן תאי שריר הם התאים בעלי החיים הארוכים ביותר בגוף כולו.

אם השיטה החדשה תתברר כיעילה במינים אחרים, אזי חתולים וכלבים לא יצטרכו לעבור סירוס כירורגי בעתיד. כמו כן, זריקות כאלה יכולות להיות שימושיות להדברת מיני מזיקים, למשל, אוכלוסיות גידול יתר של צבאים (כיום הם מקבלים זריקות חוסמות הורמונים כל שנתיים) או מכרסמים, כולל עכברים.

כפי שמציין מגזין Science, בעתיד, זריקות כאלה עשויות להפוך גם לאמצעי למניעת הריון בבני אדם, אך בעתיד הקרוב, ניתן להשתמש בשיטה זו כדי להילחם באוכלוסיית חתולי הבר, צבאים שהתרבו בשל היעדר טורפים טבעיים, וכן, למשל, ארנבות באוסטרליה, הורסים את הצמחייה המקומית.

עוד חדשות מעניינות:

▪ חוש המישוש של רובוט רגיש פי 100 מזה של אדם.

▪ שיא צפיפות קלטות חדש

▪ אושרה מטענים סטנדרטיים בודדים לכל הגאדג'טים

▪ ADC חדש של delta-sigma

▪ אופנועי שלג Taiga Motors

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע באתר Art of Audio. מבחר מאמרים

▪ מאמר אתיקה. הערות הרצאה

▪ מאמר שמו של איזה תאגיד מפורסם בעולם קם עקב טעות כתיב? תשובה מפורטת

▪ מאמר סוללות ומצברים. מַדרִיך