Mwisho wa mbele wa Analog kwa Oscilloscope: Hatua 6 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Nyumbani nina kadi za sauti za bei rahisi za USB, ambazo zinaweza kununuliwa Banggood, Aliexpress, Ebay au duka zingine za mkondoni za ulimwengu kwa pesa zingine. Nilikuwa najiuliza ni nini cha kupendeza ninachoweza kuzitumia na nimeamua kujaribu kufanya wigo wa chini wa PC na mmoja wao. Kwenye mtandao nimepata programu nzuri, ambayo inaweza kutumika kama oscilloscope ya USB na jenereta ya ishara. Nilifanya muundo wa nyuma wa kadi (iliyoelezewa katika hatua ya kwanza) na nikaamua kwamba ikiwa ninataka kuwa na wigo kamili wa kufanya kazi - ninahitaji pia kubuni mbele-mwisho wa Analog, ambayo inahitajika kwa upeo sahihi wa voltage na kuhama kwa ishara ya kuingiza inayotumika kwenye uingizaji wa kipaza sauti ya kadi ya sauti, kwa sababu pembejeo za maikrofoni zinatarajia viwango vya juu vya kuingiza kwa mpangilio wa miongo michache ya millivolts. Nilitaka pia kutengeneza mbele ya analogi kwa wote - kuweza kutumiwa na Arduinos, STM32 au wadhibiti wengine wadogo - kuwa na bendi ya ishara ya pembejeo pana zaidi kuliko bendi ya pembejeo ya kadi ya sauti. Maagizo ya hatua kwa hatua jinsi ya kubuni mbele-mwisho wa Analog inawasilishwa katika kazi hii.

Hatua ya 1: Kubuni Kubadilisha Kadi ya Sauti ya USB na Marekebisho

Kadi ya USB ni rahisi sana kufungua - kesi haijawekwa gundi, imeingizwa sehemu tu kwa sehemu. PCB ina pande mbili. Vifurushi vya sauti na vifungo vya kudhibiti viko upande wa juu, chip ya C-media decoder, iliyofunikwa na kiwanja iko upande wa chini. Kipaza sauti imeunganishwa katika hali ya mono - njia mbili zimepunguzwa pamoja kwenye PCB. Kiunganishi cha AC coupling capacitor (C7) hutumiwa kwenye uingizaji wa kipaza sauti. Ziada ya hiyo kipinzani cha 3K (R2) hutumiwa kwa upendeleo wa kipaza sauti ya nje. nimeondoa kipinga hiki na kuacha nafasi yake wazi. Pato la sauti pia AC imeunganishwa kwa njia zote mbili.

Kuwa na kiungo cha AC kwenye njia ya ishara huzuia uchunguzi wa DC na ishara za masafa ya chini. Kwa sababu hiyo ninaamua kuiondoa (fupi). Uamuzi huu pia una hasara. Baada ya capacitor kumefafanuliwa sehemu fulani ya uendeshaji wa DC kwa ADC ya sauti na ikiwa mbele-mbele ya analog ina pato tofauti DC OP, kwa sababu ya anuwai ya ishara ndogo ya kuingiza, ADC inaweza kushiba. Hiyo inamaanisha - DC OP ya mzunguko wa mbele lazima iwe sawa na ile ya hatua ya kuingiza ADC. Kiwango cha voltage ya pato la DC lazima kiweze kubadilika kuweza kuwa sawa na ile ya hatua ya kuingiza ADC. Jinsi marekebisho haya yanatekelezwa yatajadiliwa katika hatua zifuatazo. Nimepima juu ya voltage 1.9V DC kwenye pembejeo ya ADC.

Sharti lingine, ambalo nilifafanua kwa mwisho wa mbele wa analog haikuwa ikihitaji chanzo cha nguvu cha ziada. Niliamua kutumia inapatikana katika kadi ya sauti 5V voltage ya USB kusambaza pia mzunguko wa mbele. Kwa kusudi hilo nilikata muunganisho wa kawaida kati ya ncha ya sauti ya jack na mawasiliano ya pete. Pete niliamua kuitumia kwa ishara (waya mweupe kwenye picha ya mwisho - madaraja pia capacitor ya AC), na ncha ya jack niliamua kutumia kama kituo cha usambazaji wa umeme - kwa kusudi hilo niliiunganisha na USB 5V mstari (waya nyekundu). Kwa kuwa muundo wa kadi ya sauti ulikamilishwa. Nikaifunga tena.

Hatua ya 2: Ubunifu wa mbele

Uamuzi wangu ulikuwa kuwa na njia 3 za kufanya kazi kwa oscilloscope:

• DC
• AC
• ardhi

Kuwa na hali ya AC inahitaji kwamba voltage ya pembejeo / mode ya kawaida ya amplifier ya pembejeo inaendelea chini ya reli ya usambazaji. Hiyo inamaanisha - amplifier lazima iwe na usambazaji wa mbili - chanya na hasi.

Nilitaka kuwa na angalau safu tatu za voltage ya uingizaji (uwiano wa kupunguza)

• 100:1
• 10:1
• 1:1

Mabadiliko yote kati ya modes na masafa ni preformed bu mitambo ya 2P3T swichi.

Ili kuunda voltage hasi kwa kipaza sauti nilitumia chip ya pampu ya kuchaji 7660. Ili kutuliza voltages za usambazaji kwa kipaza sauti nilitumia mdhibiti wa laini mbili wa TI TPS7A39. Chip ina kifurushi kidogo, lakini sio ngumu sana kuiunganisha kwenye PCB. Kama kipaza sauti nilitumia opamp ya AD822. Faida yake - pembejeo ya CMOS (mikondo midogo sana ya kuingiza) na bidhaa ya upana wa kiwango cha juu. Ikiwa unataka kuwa na upana wa upana zaidi, unaweza kutumia opamp nyingine na uingizaji wa CMOS. Nzuri kuwa na Reli ya Kuingiza / Pato la Reli; kelele ya chini, kiwango cha juu cha kuuawa. Opamp iliyotumiwa niliamua kusambaza vifaa viwili + 3.8V / -3.8V. Upinzani wa maoni umehesabiwa kulingana na data ya TPS7A39, ambayo hutoa voltages hizi ni:

R3 22K

R4 10K

R5 10K

R6 33K

Ikiwa unataka kutumia mbele hii na Arduino, unaweza kutaka kufikia voltage ya pato la 5V. Katika kesi hii lazima utumie voltage ya usambazaji wa pembejeo> 6V na kuweka voltages za pato la mdhibiti mbili kuwa + 5 / -5V.

AD822 ni kipaza sauti mbili - ya kwanza ilitumika kama bafa kufafanua hali ya kawaida ya voltage ya kipaza sauti cha pili kinachotumiwa kwa kusanidi usanidi usiobadilika.

Kwa marekebisho ya hali ya kawaida ya voltage na faida ya kipaza sauti cha kuingiza nilitumia nguvu kama hizo.

Hapa unaweza kupakua usanidi wa uigaji wa LTSPICE, ambayo unaweza kujaribu kusanidi usanidi wako wa kipaza sauti.

Inaweza kuonekana kuwa PCB ina kontakt ya pili ya BNC. Hii ndio pato la kadi ya sauti - vituo vyote vimepunguzwa pamoja kupitia vipingamizi viwili - thamani yao inaweza kuwa katika kiwango cha 30 Ohm - 10 K. Kwa njia hii kontakt hii inaweza kutumika kama jenereta ya ishara. Katika muundo wangu sikutumia kiunganishi cha BNC kama pato - niliuza waya tu hapo na badala yake nilitumia viunganishi viwili vya ndizi. Pato nyekundu - pato la kazi, nyeusi - ishara ya ardhi.

Hatua ya 3: PCB na Soldering

PCB ilitengenezwa na JLCPCB.

Baada ya hapo nilianza kuuza vifaa: Kwanza sehemu ya usambazaji.

PCB inasaidia aina mbili za viunganishi vya BNC - unaweza kuchagua ni ipi utumie.

Vipodozi vya kununulia nilinunua kutoka Aliexpress.

Faili za gerber zinapatikana kwa kupakuliwa hapa.

Hatua ya 4: Ndondi

Niliamua kuweka haya yote kwenye sanduku ndogo la plastiki. Nilikuwa na moja kutoka duka la karibu. Ili kufanya kifaa kiwe kinga zaidi kwa ishara za redio za nje, nilitumia mkanda wa shaba, ambao niliunganisha kwenye kuta za kesi za ndani. Kama kiolesura cha kadi ya Sauti nilitumia vifurushi viwili vya sauti. Niliwaweka nguvu na gundi ya epoxy. PCB ilikuwa imewekwa kwa umbali kutoka kesi ya chini na matumizi ya spacers. Ili kuhakikisha kuwa kifaa kinatolewa vizuri, niliongeza mwangaza wa LED na kipikisho cha 1K kilichounganishwa na jack ya usambazaji wa mbele (ncha ya kipaza sauti cha jack)

Hatua ya 5: Kifaa Kiko Tayari

Hapa kuna picha za kifaa kilichokusanyika.

Hatua ya 6: Upimaji

Nimejaribu oscilloscope kutumia jenereta hii ya ishara Unaweza kuona picha za skrini zilizofanywa wakati wa vipimo.

Changamoto kuu kutumia wigo huu ni kurekebisha voltage ya mbele ya hali ya kawaida ili kufanana na ile ya kadi ya sauti. Baada ya hapo kifaa hufanya kazi laini sana. Ikiwa unatumia mwisho huu wa mbele na Arduino, shida ya upangaji wa hali ya kawaida haifai kuwapo - inaweza kuwekwa kwa uhuru katika anuwai ya 0-5V na kurekebishwa kwa usahihi baada ya hapo kuthamini, ambayo ni sawa kwa kipimo chako. Wakati wa kutumia na Arduino ningependekeza pia badiliko lingine dogo - diode mbili za kinga-sambamba kwenye pembejeo ya kipaza sauti zinaweza kubakwa na diode mbili za 4.7V Zenner zilizounganishwa mfululizo, lakini kwa mwelekeo tofauti. Kwa njia hii voltage ya pembejeo itabanwa kwa ~ 5.3V ikilinda pembejeo za opamp za overvoltages.