Jenereta ya Kazi: Hatua 12 (na Picha)

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

Hii inaelezewa inaelezea muundo wa jenereta ya kazi kulingana na Analog ya Maxims Analog jumuishi MAX038

Jenereta ya kazi ni zana muhimu sana kwa vituko vya elektroniki. Inahitajika kwa kurekebisha mizunguko ya sauti, kupima vifaa vya sauti na video, kubuni vichungi vya analog na kwa madhumuni mengine mengi.

Leo kuna aina kuu mbili za jenereta za kazi; dijiti, (DSP msingi, DDS…) ambazo hutumiwa zaidi na mara nyingi na analog, ambazo zilikuwa asili.

Aina zote mbili zina faida na hasara zao. Jenereta za dijiti zinaweza kutoa ishara na masafa thabiti sana, lakini zina shida na kutengeneza ishara safi kabisa za sine (ambayo sio shida kwa analog moja). Pia jenereta za kazi zinazoenea kwa msingi wa njia ya DDS hazina anuwai kubwa ya kizazi.

Tangu muda mrefu nilitaka kubuni jenereta ya kazi inayofaa, ambayo inaweza kwa namna fulani kuchanganya faida zingine za jenereta za aina zote (analog na dijiti). Niliamua kuweka muundo kwenye chip ya Maxim MAX038 *

* Sema - Chip hii haizalishwi tena na inauzwa na Maxim. Ni kizamani. Bado inawezekana kuipata kwenye eBay, Aliexpress na tovuti zingine za vifaa vya elektroniki.

Pia kuna chips zingine za jenereta za kazi ya analog (XR2206 kutoka Exar, icl8038 kutoka Intersil), lakini nilikuwa na

MAX038 moja inapatikana, na niliitumia. Vipengele vya dijiti vya jenereta ya kazi vilifanywa na chip moja ya Atmega328. Kazi zake ni zifuatazo:

• hudhibiti uteuzi wa masafa
• inadhibiti aina ya ishara (sine, mstatili, pembetatu, msumeno)
• hupima amplitude ya ishara
• hupima kukabiliana na DC
• hupima mzunguko wa ishara
• hupima THD ya ishara ya sine katika anuwai ya sauti (hii bado inapaswa kutekelezwa)
• inaonyesha habari hii yote kwenye onyesho la 16x2 LCD.

Hatua ya 1: MAX038 Maelezo

Nimeambatanisha lahajedwali la MAX038. Kunaweza kuonekana vigezo muhimu vya chip:

♦ 0.1Hz hadi 20MHz Uendeshaji masafa ya masafa

♦ Pembetatu, Sawtooth, Sine, Mraba, na Aina za Wimbi za Pulse

Frequency Frequency na Marekebisho ya Mzunguko wa Ushuru

♦ 350 hadi 1 Masafa ya Kufagia

♦ 15% hadi 85% Mzunguko wa Ushuru wa Kutofautiana

Buff Bafu ya Pato la Impedance ya Chini: 0.1Ω

Dr Chini 200ppm / ° C Drift ya joto

Mahitaji mengine muhimu ni hitaji la usambazaji mara mbili (± 5V). Amplitude ya pato imewekwa (~ 2 VP-P na 0 V DC kukabiliana).

Kwenye ukurasa wa 8 wa la datasheet kunaweza kuonekana mchoro wa block wa chip. Kwenye ukurasa wa 11 inaweza kuonekana mzunguko rahisi, ambao unaweza kutumika kutengeneza ishara ya mawimbi ya sine. Mzunguko huu ulichukuliwa kama msingi wa muundo wa jenereta ya kazi.

Hatua ya 2: Mzunguko…

Kwenye picha imewasilishwa mzunguko wa jenereta ya kazi nilifanya picha hii na azimio kubwa zaidi kuhakikisha kwamba kila thamani ya kifaa inaweza kusomwa vizuri. Skimu zinaonekana kuwa ngumu sana na kueleweka vizuri nitaelezea sehemu zake kuu kando. Wasomaji wengi wangeweza kunilaumu kuwa mzunguko ni mwingi sana. Hiyo ni kweli. Mara ya kwanza unaweza kuona kuwa ina vidonge viwili MAX038. Sababu ni kwamba PCB inasaidia aina zote mbili za vifurushi SO na DIP. Upungufu unaweza kuonekana pia katika kazi zingine -

1) LED zinaonyesha anuwai ya sasa ya kazi, lakini pia inaonyeshwa kwenye LCD;

2) LED hutumiwa pia kuonyesha aina ya ishara, lakini pia LCD inaonyesha habari hii

Ubunifu unafanywa kwa njia hii ili kuruhusu kubadilika zaidi kwa mtumiaji - chini ya hamu hakuweza kutumia LCD, au anaweza kuacha kuuuza kwa LED. Nimeziuza ili kuweza kurekebisha utendakazi wakati wa awamu za muundo.

Inaweza kuzingatiwa pia kwamba ninatumia opamp nyingi. Baadhi yao yanaweza kuachwa bila shida - haswa bafa. Kwa wakati wa sasa opamps kwa ubinafsi wao hutoa upunguzaji mkubwa - katika kifurushi kimoja unaweza kupata 2, 4 hata viboreshaji tofauti 8, na hii kwa bei ya chini. Kwa nini usizitumie?

Redundant pia ni capacitors ya kuchuja - kila chip ya analog inayotumika ina benki yake ya capacitor (tantalum + kauri capacitors kwa vifaa vyote viwili). Baadhi yao yanaweza pia kuachwa.

Hatua ya 3: Ufafanuzi wa Mzunguko - Ugavi wa Umeme (1)

Kama nilivyosema jenereta hii inahitaji usambazaji mara mbili. Voltage chanya imeundwa na matumizi ya mdhibiti wa voltage ya 7805. Ugavi hasi hutengenezwa na chip 7905. Sehemu ya bomba la kati ya 2x6V transformer imeunganishwa na uwanja wa kawaida wa bodi. Ugavi wa umeme unaozalishwa - chanya na hasi hutenganishwa na analog na dijiti na choki. LED mbili zinaonyesha uwepo wa kila usambazaji.

Hatua ya 4: Ufafanuzi wa Mzunguko - Udhibiti wa Masafa ya Mzunguko (2)

Kufunika masafa makubwa benki nyingi za capacitor hutumiwa. Wafanyabiashara wana maadili tofauti na wanafafanua safu ndogo za masafa. Ni moja tu ya hizi capacitors hutumiwa wakati wa kazi - sahani yake ya chini imewekwa na swichi ya MOS transistor. Ambayo sahani ya chini ya capacitors inayotiliwa chini inadhibitiwa na Atmega328 kwa matumizi ya demultiplexer chip 74HC238. Wakati MOS inabadilisha nilitumia transistors za BSS123. Mahitaji makuu ya ubadilishaji huu ni kuwa na Ron ya chini na uwezo wa kukimbia wa chini kabisa. Udhibiti wa dijiti wa benki ya capacitor inaweza kuachwa - PCB ina mashimo ya kuuzia waya kwa ubadilishaji wa mitambo.

Hatua ya 5: Ufafanuzi wa Mzunguko - Marekebisho ya Mzunguko (3)

Kwenye picha kunaonyeshwa mzunguko wa mzunguko na ushuru wa mzunguko wa ushuru. Hapo nilitumia opamp ya kawaida ya LM358 (amplifier mbili katika kifurushi kimoja). Nilitumia pia nguvu mbili za 10K.

Chip MAX038 hutoa kumbukumbu ya voltage ya ndani 2.5V, ambayo hutumiwa kawaida kama kumbukumbu ya marekebisho yote.

Voltage hii hutumiwa kwa kuingiza pembejeo ya IC8a na inazalisha kumbukumbu hasi ya voltage inayotumika kwa DADJ (marekebisho ya mzunguko wa ushuru). Voltages zote mbili hutumiwa kwenye potentiometer ya DADJ, ambayo bomba la kati limepigwa na kutumika kwa pini ya DADJ ya chip MAX038. JP5 ya kuruka inaweza kutumika kulemaza kazi ya DADJ, wakati imeunganishwa ardhini. Udhibiti wa masafa ya "Kozi" umetangulizwa kwa kubadilisha kipengee cha sasa kilichozama / kilichopatikana kwenye pini ya MAX038 "IIN". Sasa hii inaelezewa na mpinzani R41 na voltage ya pato la opamp inayobomoa bomba la kati la potentiometer ya kudhibiti masafa ya kozi. Hizi zote zinaweza kubadilishwa na potentiometer moja (katika unganisho la reostat) kati ya pini za REF na IIN MAX038.

Hatua ya 6: Ufafanuzi wa Mzunguko - Udhibiti wa Amani, Kizazi cha Ishara cha SYNC… (4)

Kama ilivyoandikwa kwenye lahajedwali ishara ya pato pf MAX038 ina amplitude ~ 1 V na voltage ya DC sawa na uwezo wa ardhini.

Nilitaka kuwa na uwezekano wa kudhibiti amplitude ya ishara na kuweza kufafanua DC kukabiliana na mimi mwenyewe. Kama kipengele cha ziada nilitaka kuwa na ishara ya SYNC na viwango vya CMOS sambamba na ishara ya pato. Kwa chaguo-msingi chip MAX038 hutoa ishara kama hiyo, lakini kwenye lahajedwali nilisoma kwamba ikiwa huduma hii imewezeshwa (nini maana - pini ya DV + iliyounganishwa na 5V), kilele fulani (kelele) kinaweza kuzingatiwa katika ishara ya pato ya analog. ni safi iwezekanavyo na kwa sababu hiyo nilizalisha ishara ya SYNC nje. PCB inafanywa kwa njia ambayo pini ya DV + inaweza kushikamana kwa urahisi kwa usambazaji kuu. Pini ya SYNC hupelekwa kwa kontakt ya BNC - kontena la 50 Ohm tu lazima liuzwe. Katika kesi hii, mizunguko ya kizazi cha ishara ya SYNC inaweza kuachwa. Hapa unavyoona ninatumia pia potentiometers mbili, lakini hazijaunganishwa kwa sambamba. Sababu ya hiyo ni - mimi hupima amplitude kiasi. Voltage katikati ya potentiometer moja inahisiwa na Atmega328 ADC na ukubwa wa ishara huhesabiwa kulingana na thamani hii. Kwa kweli njia hii sio sahihi sana (inategemea kulinganisha kwa sehemu zote mbili za potentiometer, ambayo haionekani kila wakati), lakini ni sawa kwa matumizi yangu. Katika mzunguko huu IC2A inafanya kazi kama bafa ya voltage. IC4A pia. Opamp ya IC2B inafanya kazi kama muhtasari wa kipaza sauti - inaunda ishara ya pato la jenereta inayofanya kazi kama jumla ya voltage iliyokamilishwa na ishara kuu na amplitude iliyobadilishwa. Mgawanyiko wa voltage R15. R17 hutengeneza ishara ya voltage inayofaa kupima kipimo cha ishara kuu cha DC. Inajulikana na Atmega328 ADC. Opamp ya IC4B inafanya kazi kama kulinganisha - inadhibiti inverter ya kizazi cha SYNC inayotambuliwa na transistors mbili za MOS (BSS123 na BSS84). U6 (THS4281 - Texas Instruments) hubadilisha ishara ya pato inayozalishwa na MAX038 DC na 2.5 V na kuiongezea mara 1.5. Ishara inayozalishwa inahisiwa na AVR ADC na kusindika zaidi na algorithm ya FFT. Katika sehemu hii nilitumia reli ya hali ya juu kutengeneza opamp na bandwidth ya 130 MHz (TI - LMH6619).

Ili kuwa rahisi kuelewa ni vipi kizazi cha ishara ya SYNC, inafanya kazi ninajumuisha picha za uigaji wa LTSpice wa mzunguko. Kwenye picha ya tatu: ishara ya bluu ni voltage ya kukabiliana (pembejeo ya IC2B). Ya kijani ni ishara ya pato na amplitude iliyobadilishwa. Nyekundu ni ishara ya pato la jenereta inayofanya kazi, Curve ya cyan ni ishara ya SYNC.

Hatua ya 7: Ubunifu wa PCB

Nilitumia "Tai" kwa kuunda PCB. Niliamuru PCB kwenye "PCBway". Wao walichukua siku nne tu kutoa bodi na wiki moja kuziwasilisha. Ubora wao uko juu, na bei ni ya chini sana. Nililipa USD 13 tu kwa PCB 10!

Kwa kuongeza hiyo ningeweza kuagiza PCB za rangi tofauti bila kuongezeka kwa bei. Nimechagua manjano:-).

Ninaunganisha faili za kijinga kulingana na sheria za muundo wa "PCBway".

Hatua ya 8: Kufunga

Kwanza niliuza vifaa vya mzunguko wa usambazaji wa umeme..

Baada ya kujaribu kizuizi cha usambazaji, nimeuza chip ya Atmega328 na vifaa vyake vya kusaidia: kioo cha quartz, capacitors, kofia za kuchuja na kontakt ISP. Kama unavyoona nina jumper kwenye laini ya usambazaji ya chip ya AVR. Ninaikata wakati ninapopanga chip kupitia ISP. Ninatumia programu ndogo ya USB kwa kusudi hilo.

Kama hatua inayofuata niliuza de-mux chip 74HC238, LED inayoonyesha masafa. Nilipakia programu ndogo ya Arduino kwenye chip ya Atmega, ambayo ilikuwa ikijaribu kuzidisha. (tazama video chini ya kiunga hapo juu)

Hatua ya 9: Kufundisha …

Kama hatua inayofuata niliuza opamp zinazofanya kazi katika hali ya DC (LM358) na masafa na marekebisho ya uwezo wa DADJ na kukagua kazi zao zote.

Zaidi ya hayo niliuza swichi za BSS123, frequency kuamua capacitors na chip MAX039. Nilijaribu jenereta inayofanya kazi ikichunguza ishara kwenye pato la asili ya chip. (Unaweza kuona Soviet yangu ya zamani, iliyotengenezwa 1986, bado inafanya kazi oscilloscope in action:-))

Hatua ya 10: Kufundisha zaidi…

Baada ya hapo niliuza tundu kwa onyesho la LCD na kuipima na mchoro wa "Hello world".

Niliuza opamp zingine, capacitors, potentiometers na viunganishi vya BNC.

Hatua ya 11: Programu

Kwa kuunda firmware ya Atmega328 nilitumia Arduino IDE.

Kwa kipimo cha masafa nilitumia maktaba ya "FreqCounter". Faili ya mchoro na maktaba iliyotumiwa inapatikana kwa kupakuliwa. Nimeunda alama maalum kuwakilisha hali inayotumika sasa (sine, mstatili, pembetatu).

Kwenye picha hapo juu kunaweza kuonekana habari iliyoonyeshwa kwenye LCD:

• Mzunguko F = xxxxxxxx katika Hz
• Masafa ya Rx
• Amplitude katika mV A = xxxx
• Kukamilisha katika mV 0 = xxxx
• aina ya ishara x

Jenereta ya kazi ina vifungo viwili vya kushinikiza mbele upande wa kushoto - hutumiwa mabadiliko ya masafa ya hatua (hatua juu -shuka chini). Kulia kwao ni swichi ya slaidi ya kudhibiti hali, baada yake kutoka kushoto kwenda kulia fuata potentiometer ya kudhibiti masafa (bila shaka, faini, DADJ), amplitude na offset. Karibu na potentiometer ya marekebisho ya kukabiliana imewekwa swichi inayotumiwa kubadilisha kati ya iliyowekwa kwa 2.5V DC kukabiliana na ile iliyosanidiwa.

Nimepata kosa ndogo kwenye nambari ya "Generator.ino" katika faili ya ZIP - alama za fomu za mawimbi ya sine na pembetatu zilibadilishwa. Katika faili moja ya "Generator.ino" iliyoambatanishwa hapa, kosa limerekekebishwa.

Hatua ya 12: Kufanywa…

Kama hatua ya mwisho ninakusudia kutekeleza huduma ya ziada - kipimo cha THD ya ishara ya sine ya masafa ya sauti kwa wakati halisi kutumia FFT. Hii inahitajika, kwa sababu mzunguko wa ushuru wa ishara ya sine inaweza kutofautiana kutoka 50%, ni nini kinachoweza kusababishwa na makosa ya ndani ya chip na sababu zingine na inaweza kuunda upotoshaji wa usawa. Mzunguko wa ushuru unaweza kubadilishwa na potentiometer, lakini bila kuzingatia ishara kwenye oscilloscope au analyzer ya wigo haiwezekani kupunguza sura yake. Kuhesabu THD kulingana na algorithm ya FFT inaweza kutatua shida. Matokeo ya mahesabu ya THD yataonyeshwa kwenye LCD katika nafasi ya juu tupu ya kulia.

Kwenye video kunaweza kuonekana wigo wa yaliyotokana na ishara ya MAX038 sine. Mchanganuzi wa wigo unategemea bodi ya Arduino UNO + 2.4 ngao ya TFT. Mchambuzi wa wigo hutumia maktaba ya SpltRadex Arduino iliyotengenezwa na Anatoly Kuzmenko kufanya FFT kwa wakati halisi.

Bado sikuamua - kutumia maktaba hii au kutumia maktaba ya FHT iliyoundwa na Musiclabs.

Ninakusudia kutumia habari iliyochukuliwa kutoka kwa vipimo vya mita za masafa kuhesabu dirisha sahihi la sampuli na kusimamisha utumiaji wa upepo wa ziada wakati wa mahesabu ya FFT. Ninahitaji tu kupata wakati wa bure ili kufanikisha hili. Natumai kuwa na matokeo mapema….