Osiloskop uchun analog old uchi: 6 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

Uyda menda arzon USB ovoz kartalari bor, ularni Banggood, Aliexpress, Ebay yoki boshqa global onlayn -do'konlarda sotib olish mumkin. Men ularni qanday qiziqarli maqsadda ishlatishim mumkinligi haqida hayron bo'ldim va ulardan biri bilan past chastotali kompyuter ko'lamini yaratishga harakat qildim. Internetda men USB osiloskop va signal generatori sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan yaxshi dasturni topdim. Men kartaning teskari dizaynini qildim (birinchi bosqichda tasvirlangan) va agar men to'liq ishlash imkoniyatiga ega bo'lishni xohlasam - shuningdek, kuchlanishning to'g'ri o'lchovi va o'zgarishi uchun zarur bo'lgan analog panelni ishlab chiqishim kerak deb qaror qildim. ovozli kartaning mikrofon kirishida qo'llaniladigan kirish signali, chunki mikrofon kirishi bir necha o'n millivoltlik tartibda maksimal kirish kuchlanishini kutadi. Bundan tashqari, analog frontendni universal qilishni xohladim - Arduinos, STM32 yoki boshqa mikrokontrolderlar bilan ishlash imkoniyatiga ega bo'lish - kirish signalining diapazoni audio kartaning kirish diapazonidan ancha kengroq. Ushbu ishda analog analogni qanday ishlab chiqarish bo'yicha bosqichma-bosqich ko'rsatmalar berilgan.

1 -qadam: USB audio kartaning dizayni va nodifikatsiyasini o'zgartiradi

USB -kartani ochish juda oson - korpus yopishtirilmagan, faqat bir qismi qisman joylashtirilgan. PCB ikki tomonlama. Ovoz raz'yomlari va boshqaruv tugmalari yuqori tomonda, pastki qismida birikma bilan qoplangan C-media dekoder chipi joylashgan. Mikrofon mono rejimda ulangan - ikkita kanal PCBda qisqa tutashgan. Mikrofon kirishida AC ulanish kondansatörü (C7) ishlatiladi. Bunga qo'shimcha ravishda, tashqi mikrofonni yondirish uchun 3K (R2) rezistor ishlatiladi. Men bu rezistorni joyini ochiq qoldirib olib tashladim. Ovoz chiqishi har ikkala kanal uchun ham AC ulangan.

Signal yo'lida AC ulanishining mavjudligi doimiy va past chastotali signallarning kuzatilishiga to'sqinlik qiladi. Shuning uchun men uni olib tashlashga qaror qildim. Bu qarorning kamchiliklari ham bor. Kondensatordan so'ng, ovozli ADC uchun bir nechta DC ish nuqtasi aniqlanadi va agar analog frontalning har xil DC DC chiqishi bo'lsa, kirish signalining kichik diapazoni tufayli ADC to'yingan bo'lishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, oldingi elektron sxemasining shahar OPsi ADC kirish bosqichiga mos kelishi kerak. DC chiqish voltajining darajasi ADC kirish bosqichiga teng bo'lishi uchun sozlanishi kerak. Ushbu tuzatish qanday amalga oshirilishi keyingi bosqichlarda muhokama qilinadi. Men ADC kirishida taxminan 1,9V shahar kuchlanishini o'lchadim.

Analog old panel uchun men belgilagan yana bir talab qo'shimcha quvvat manbasini talab qilmaslik edi. Men ovoz kartasida mavjud bo'lgan 5V USB kuchlanishidan oldingi elektronlarni etkazib berishga qaror qildim. Shu maqsadda men audio raz'em va halqa kontaktlari orasidagi umumiy aloqani uzib qo'ydim. Men uzukni signal uchun ishlatishga qaror qildim (oxirgi rasmdagi oq sim - ko'priklar, shuningdek, AC kondansatkichi) va rozetkaning uchini quvvat manbai sifatida ishlatishga qaror qildim - shu maqsadda uni USB 5V ga uladim. chiziq (qizil sim). Shu bilan audio kartani o'zgartirish tugallandi. Men uni yana yopdim.

2 -qadam: Frontend dizayni

Mening qarorim osiloskop uchun 3 ish rejimiga ega bo'lish edi:

• Shahar
• AC
• zamin

AC rejimiga ega bo'lish uchun kirish kuchaytirgichining kirish / umumiy rejim voltaji besleme panjarasi ostida cho'zilishini talab qiladi. Bu shuni anglatadiki, kuchaytirgich ikkita manbaga ega bo'lishi kerak - ijobiy va salbiy.

Men kamida 3 kirish voltaj diapazoniga ega bo'lishni xohlardim (susayish nisbati)

• 100:1
• 10:1
• 1:1

Rejimlar va diapazonlar orasidagi barcha almashtirishlar mexanik slaydni 2P3T kalitlari bilan oldindan tayyorlanadi.

Kuchaytirgich uchun manfiy besleme zo'riqishini yaratish uchun men 7660 zaryad nasosli chipdan foydalanardim. Kuchaytirgichning kuchlanish kuchlanishini barqarorlashtirish uchun men TI dual lineer regulyator TPS7A39 dan foydalanardim. Chip kichik paketga ega, lekin uni tenglikka lehimlash unchalik qiyin emas. Kuchaytirgich sifatida men AD822 opampidan foydalanardim. Uning afzalligi - CMOS kiritish (juda kichik kirish oqimlari) va nisbatan yuqori daromadli tarmoqli kengligi mahsuloti. Agar siz kengroq tarmoqli kengligiga ega bo'lishni xohlasangiz, CMOS usuli bilan boshqa opampdan foydalanishingiz mumkin. "Rail to Rail to Input/Out" xususiyatiga ega bo'lish yaxshi; past shovqin, yuqori aylanish tezligi. Ishlatilgan opamp men ikkita +3.8V / -3.8V kuchlanish bilan ta'minlashga qaror qildim. TPS7A39 ma'lumotlar jadvaliga muvofiq hisoblangan teskari aloqa rezistorlari:

R3 22K

R4 10K

R5 10K

R6 33K

Agar siz ushbu frontendni Arduino bilan ishlatmoqchi bo'lsangiz, 5V chiqish kuchlanishiga erishishingiz mumkin. Bunday holda, siz kirish kuchlanishini> 6V va er-xotin regulyatorning chiqish kuchlanishini +5/-5V qilib belgilashingiz kerak.

AD822 - bu ikkita kuchaytirgich - ularning birinchisi bufer sifatida konvertatsiyalanmagan konfiguratsiyani yig'ishda ishlatiladigan ikkinchi kuchaytirgichning umumiy rejim kuchlanishini aniqlash uchun ishlatilgan.

Umumiy rejim kuchlanishini va kirish kuchaytirgichining daromadini sozlash uchun men bunday potansiometrlardan foydalanardim.

Bu erda siz LTSPICE simulyatsiya moslamasini yuklaysiz, unda siz o'zingiz kuchaytirgich konfiguratsiyasini o'rnatishga harakat qilishingiz mumkin.

Ko'rinib turibdiki, PCB ikkinchi BNC ulagichiga ega. Bu ovoz kartasining chiqishi - har ikkala kanal ikkita rezistor orqali qisqa tutashgan - ularning qiymati 30 Ohm - 10 K oralig'ida bo'lishi mumkin, shu tarzda bu ulagich signal generatori sifatida ishlatilishi mumkin. Dizaynimda men BNC ulagichini chiqish sifatida ishlatmadim - men u erga simni lehimladim va uning o'rniga ikkita bananli ulagichdan foydalandim. Qizil - faol chiqish, qora - signalli er.

3 -qadam: PCB va lehim

PCB JLCPCB tomonidan ishlab chiqarilgan.

Shundan so'ng, men qurilmalarni lehimlay boshladim: Avval ta'minot qismi.

PCB ikkita turdagi BNC ulagichlarini qo'llab -quvvatlaydi - qaysi birini ishlatishni tanlashingiz mumkin.

Men Aliexpress -dan sotib olgan kesish kondansatörleri.

Gerber fayllarini bu erda yuklab olish mumkin.

4 -qadam: boks

Men bularning barchasini kichik plastik qutiga solishga qaror qildim. Menda mahalliy do'konda bittasi bor edi. Qurilmani tashqi radio signallariga nisbatan ko'proq immunitetga ega bo'lish uchun men ichki tasma devorlariga yopishtirilgan mis lentani ishlatardim. Audio karta interfeysi sifatida men ikkita audio raz'emdan foydalandim. Men ularni epoksi elim bilan mahkamladim. PCB pastki korpusdan bir oz masofada o'rnatgichlar yordamida o'rnatildi. Qurilmaning to'g'ri ta'minlanganligiga ishonch hosil qilish uchun, men old tomondan quvvat manbaiga ulangan 1K rezistorli ketma-ket LED qo'shdim (mikrofon yon uyasining uchi).

5 -qadam: Qurilma tayyor

Bu erda yig'ilgan qurilmaning ba'zi rasmlari.

6 -qadam: Sinov

Men osiloskopni ushbu signal generatori yordamida sinab ko'rdim, sinovlar davomida bajarilgan ba'zi skrinshotlarni ko'rishingiz mumkin.

Ushbu ko'lamdan foydalanishning asosiy muammosi - oldingi umumiy rejimning chiqish kuchlanishini audio karta bilan bir xil bo'lishini sozlash. Shundan so'ng, qurilma juda muammosiz ishlaydi. Agar siz Arduino-da ushbu oldingi qismdan foydalansangiz, kuchlanishning umumiy rejimini moslashtirish bilan bog'liq muammo bo'lmasligi kerak-uni 0-5V oralig'ida erkin joylashtirish mumkin va shundan so'ng sizning o'lchovingiz uchun maqbul bo'lgan qiymatga aniq sozlash mumkin. Arduino -dan foydalanganda men yana bir kichik o'zgarishni taklif qilardim - kuchaytirgichning kirish qismidagi ikkita parallel parallel himoya diodini ikkita Zenner diodli 4.7V bilan ketma -ket, lekin qarama -qarshi yo'nalishda ulash mumkin. Shu tarzda, kirish voltaji ~ 5.3V ga mahkamlanadi, ortiqcha kuchlanishlarning opamp kirishini himoya qiladi.