シンプルな ADC - PC のプレフィックス。スキーム、説明

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シンプルな ADC - PC 用のセットトップボックス。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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現在、アマチュア無線の設計ではアナログデジタルコンバータ (ADC) が使用されることが増えています。これは、手頃な価格の ADC チップの出現と、アナログ信号のデジタル処理がもたらす利点によるものです。 ADC を使用すると、パーソナルコンピュータ (PC) を仮想測定器に簡単に変えることができます。さらに、このようなデバイスの電子部分は非常に単純であり、すべての信号処理はソフトウェアで行われます。

この記事で説明されているデバイスは、アナログ信号をデジタル XNUMX ビットコードに変換するように設計されており、PC の付属品として機能します。その応用分野は、仮想測定器からさまざまな録音システムに至るまで、非常に多岐にわたります。

ADC に基づく設計は、Radio 誌のページに繰り返し掲載されてきました。ただし、主に 1 進 XNUMX 進出力コードまたは XNUMX 要素インジケーターのコードを備えたチップが使用されました [XNUMX]。この方法は、PC に情報を入力する場合には不便です。

読者に紹介されたデバイスは、高速並列 1107 ビット ADC である KR1PV2 マイクロ回路を使用しています [2]。これは、-0...20 V の範囲の電圧を、潜在的な並列読み取りコードの 100 つに変換するように設計されています。バイナリコード (直接および逆) および XNUMX の補数コード (直接および逆)。この超小型回路が選ばれた理由は、第一に、幅広いアマチュア無線家が利用でき、比較的安価であること、第二に、高性能 (最大変換周波数 - XNUMX MHz、XNUMX 回の変換時間 - XNUMX ns 以下) であることです。

デバイスの概略図を図1に示します。 XNUMX。

シンプルADC-PCのプレフィックス

推奨接続回路 KR1107PV1A [2] をベースとしており、変換精度を大幅に低下させることなく大幅に簡素化されています。変換されたアナログ信号は、ソケット XS1 のソケット 1 と抵抗 R4 を介してオペアンプ DA1 の反転入力に供給されます。この接続が使用されるのは、正極性の電圧をデジタル化する必要が多く、ADC チップが電圧を 0 ～ -2 V の範囲で変換するためです。ゼロオフセット電圧はトリマ抵抗 R1 から除去されます。抵抗 R5 と R4 はオペアンプの必要なゲインを決定します。増幅されたアナログ信号は、抵抗 R7 ～ R9 を介して ADC のピン 10、13、15 に供給されます。

DA2 ADC の動作は、PC (XS8 ソケットのピン 2 経由) からピン 4 に来るクロックパルスによって制御されます。エンコードはクロックパルスのカットオフが経過した後に実行され、変換プロセス中に得られる結果は次のようになります。次のクロックパルスのエッジと同時に出力レジスタに送信されます。これにより、クロックパルスのエッジが次のサンプルを生成できるようになります。つまり、n 番目のサンプルの結果が DA2 の出力に存在する瞬間に、(n+2) 番目のサンプルが入力で取得されます。デジタルコードは出力 D1 ～ D6 から取得され、ソケット XS2 に出力されます。

マイクロ回路の出力の指定はその重みと逆であることに注意する必要があります。出力 D1 は最上位桁に対応し、D6 は最下位桁に対応します。マイクロ回路の出力におけるコードのタイプ (直接、逆、追加) は、マイクロ回路の入力 C1 および C2 における信号レベルによって決まります。 +5 V バスへの接続は高レベル電源に対応し、共通ワイヤへの接続は低レベルに対応します。マイクロ回路の出力で必要なコードのタイプは、表に従って入力 C1 と C2 での信号レベルの組み合わせによって設定されます。 1.

シンプルADC-PCのプレフィックス

KR1107PV1A ADC には、電圧 +5 および -6 V のバイポーラ電源が必要です。さらに、1 つの基準電圧が必要です。デジタル化する電圧の範囲を決定します。この場合、これらの電圧の 16 つ (Uobp2) はゼロに等しく (マイクロ回路のピン 2 は共通線に接続されています)、2 番目の電圧 (Uobp0) は -2 V に等しくなります。これは、[2 ]、ADC 入力電圧範囲 6...-1 V を決定します。-5 V の基準電圧が、負極性の電源電圧回路に接続されているトリミング抵抗 RXNUMX のスライダーから除去されます。コンデンサ CXNUMX ～ CXNUMX は干渉を除去するために使用されます。

デバイスを組み立てる際には、あらゆる種類の MLT、OMLT 抵抗、酸化物およびセラミックコンデンサが使用されます。トリマー抵抗器 R1 - これも任意のタイプ、R6 - できれば多巻き巻線、たとえば SP5-1V、SP5-14、SP5-15、SP5-2 など。オペアンプ DA1 - 動作可能なほぼすべての抵抗器低電源電圧の場合（KR140UD7 など）。周波数範囲を拡張するには、ユニティゲイン周波数が 574 MHz の K10UDZ オペアンプを使用できます。

このデバイスはバイポーラ安定化電源から電力を供給され、5 ～ 35 mA の電流で +40 V、6 mA の電流で -200 V の出力電圧を提供します。

初めて ADC をオンにする前に、抵抗 R6 のスライダーは中央の位置に設定されます。電源をオンにしたら、DA9 マイクロ回路のピン 2 で基準電圧を測定し、それをできるだけ正確に -2 V に設定します。必要なゼロオフセットはトリミング抵抗 R1 で達成されます。ゼロ位置は、出力デジタルコードまたは ADC のアナログ入力 (ピン 10、13、15 DA2) の定電圧を使用して制御できます。この時点で、セットアップは完了したと見なされます。

ADC は、システムボード上の空き ISA コネクタに取り付けられたインターフェイス (図 2) を介して PC に接続されます。

シンプルADC-PCのプレフィックス

インターフェイスボードには、アドレス ZE0N ～ ZEZN を持つ 1.1 つの入出力ポートが含まれています。要素 DD1.3 ～ DD2 および DD0 はアドレスデコーダを形成します。これらの入力は PC アドレスバスから信号を受け取り、ZE2N-ZEZN の組み合わせがそこに現れると、低レベルのイネーブル電圧が DD4 出力で生成されます。ポートアドレス空間のポート番号を決定する信号は、アドレスバスの下位 15 ビットに対応し、DD7 デコーダに供給されます。また、AEN バスを介してイネーブル信号 (このサイクルでは直接メモリアクセスがないことを意味します) と、外部デバイスへの書き込みおよび外部デバイスからの読み取りに対応する IOW、IOR 信号も受け取ります。デコーダのピン XNUMX からの信号はバスドライバ DDXNUMX の入力 E に供給され、ADC からデータバスへのデータ転送を可能にします。

DD14 デコーダのピン 4 に現れる信号は DA2 ADC をクロックするために使用され、ピン 13 は DD6.1 トリガをリセットするために使用され、ピン 12 はそこからデータバスに情報を供給できるようにするために使用されます。トリガーは、クロックパルスまたは準備完了信号を生成できる外部デバイスと ADC を同期するように設計されています。外部デバイスからのクロック信号は、XS1 ソケットのピン 2 を介してトリガーのクロック入力に供給されます。後者の状態はプログラムによって読み取られます。 DD5 のピン 6.1 で High レベルが検出された場合、これは外部デバイスから同期パルスを受信したことを意味します。フリップフロップの状態を読み取ったら、次のクロックパルスを受信する準備をするためにリセットする必要があります。

ポートの目的について少し説明します。アドレス ZE0H のポートは ADC からデータを読み取るためのものであり (ビット D0 ～ D5 にはデジタル化された信号の値が含まれます)、アドレス ZE1H のポートは ADC にクロックパルスを供給するためのものです (このポートにバイトを書き込むとき、アナログ信号からデジタル信号への変換が始まります）。 ZE2H ポートは、状態を読み取った後に DD6.1 同期トリガーをリセットするために使用されます。このポートにバイトが書き込まれるとリセットが発生します。最後に、WEZN ポートはフリップフロップの状態を読み取るためのもので、このポートから読み取られたバイトのビット 5 に反映されます。短期間の同期パルスを捕捉するにはトリガーが必要です。 ZEZN ポートからの読み取り時に、トリガの直接出力で High 論理レベルが検出された場合 (ビット D5 = 1)、プログラムは ZE2H ポートに任意のバイトを書き込むことによって元の状態に戻します。

Pascalで書かれたADCからデータを読み取るためのプログラムを表に示します。 2.

（クリックして拡大）

ISA スロットの故障した拡張カードを設計のベースとして使用すると便利です。すべての「高」要素 (コンデンサ、コネクタ) がそこから取り外され、スロットに挿入された部品の接触パッドにつながるプリント導体が切断されます (図 1 のプラグ XP2)。部品は小さなプリント基板に実装されており、拡張基板上のラックを使用して固定されています。デバイスの端子は、短い取り付けワイヤを使用して XP1 プラグの接点に接続されます。 ISA スロットのピン割り当ては [3] にあります。

結論として、ほとんどの場合、アナログ信号を表すには 0 ビットで十分であることがわかります。入力電圧範囲が 2 ～ 2 V の ADC を使用して 0,03 V の電圧を測定する場合、誤差は 1,5 V (または 0,2%) を超えません。 15 V の電圧を測定すると、誤差は 5% に増加します。測定の精度を高めるには、より高容量の ADC を使用するか、測定電圧を間隔の上限に近い値まで増加します (たとえば、抵抗 R4 と R1 の抵抗比を変更します)。図に示されている定格 (図 0 を参照) により、このデバイスは 0.5 ～ XNUMX V の範囲の入力電圧をデジタル化し、家庭用マイクで動作することができます。

微弱な信号の「デジタル化」の精度を理由に、より高いビット深度が必要な場合は、KR1107PV1Aマイクロ回路を1107ビットのK2PVXNUMXコンバータに置き換えることができます（当然、ピン配置と消費電力の違いを考慮して）。

文学

Biryukov S. 温度計「家 - 通り」。 - ラジオ、2000 年、第 3 号、p. 32、33。
Novachenko I.V.、Petukhov V.M.、Bludov I.P.、Yurovsky A.V. 家庭用無線機器用の超小型回路。ディレクトリ。 - M.: KUBK、1995 年。
Danilin N. S.、Ulitenko VP、Kripak A. A. IBM PC コンピューターのトラブルシューティングと修復に関するガイド。 - M.: Standards Publishing House、1992 年。

著者: Yu.Kirillov、D.Sitanov、Ivanovo

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