DPScope SE - de eenvoudigste echte oscilloscoop/logic analyzer op de planeet (4 / 36 stap)

Stap 4: Versterker fase

De volgende fase voor het signaal is de opamp (operationele versterker). De DPScope maakt gebruik van de MCP6024 die 4 één op-amps in één pakket heeft. Zijn winst-bandbreedte product van 10 MHz (dat wil zeggen voor kleine signalen dat kunt u een bandbreedte van 10 MHz voor winst 1:1 of 1 MHz voor 10 x versterking) is meer dan voldoende voor onze doeleinden (een paar 100 kHz hoogstens). Voor grote signalen is het zwenkt tarief eigenlijk de meer belangrijke parameter om te kijken naar sinds die neigt te zijn de beperkende factor. De MCP6024 kan 7V/µs doen, dus het een 5V verscheidenheid in minder dan een microseconde-weer goed voor de vereiste prestaties hier voldoende bestrijken kan. (Een stijgtijd van 1 µs komt overeen met een bandbreedte van ongeveer 330 kHz).

Wat is ook belangrijk – de MCP6024 is een zogenaamde spoor-naar-rail-versterker, dat wil zeggen het werkt prima, zelfs als de input signaal of uitgangssignaal is helemaal aan de rails van haar aanbod (0V en 5V in ons geval), of op zijn minst zeer dicht bij hen (een paar mV) gaan, zolang het niet te rijden grote stromingen hoeft. Dit is geenszins een gegeven – meeste op-amps moeten sommige marge tussen hun aanvoer en de maximale en minimale signaalniveaus ze met werken kunnen. In ieder geval spoor-naar-spoor vermogen maakt ons leven zeer eenvoudig en helpt het circuit eenvoudig.

Maar terug naar het signaal keten van onze scope: het signaal wordt eerst gevoed in een eenvoudige niet-inverterende opamp volgeling (buffer) stadium (OP1.1) die een 1:1 kopie van het signaal produceert.  Deze buffer is ook nodig omdat de invoer fase vormt is een hoge impedantie-bron die de ADC niet direct kon rijden (Microchip stelt dat de impedantie van de maximale bron 10 kOhm moet of minder te garanderen afwikkeling naar 1 LSB binnen de periode van één monster, en we moeten nog beter omdat het bereik beantwoordingstermijn bemonstering voor snelle sweep tarieven presteert – wat betekent dat het signaal moet regelen sneller dan een "real time" controle-interval).
De gebufferde signaal (output van OP1.1) rijdt een van de microcontroller de ADC ingangen direct (pin RC1/AN5) en ook feeds de inbreng van een 1:10 krijgen fase (OP1.2, aangesloten als een standaard niet-inverterende versterker), die produceert een signaal versterkt door 10, die op zijn beurt naar een tweede ADC-ingang (microcontroller pin RC2/AN6 gaat). Op die manier dat men tussen minder versterking voor grote ingangssignalen en grote versterking voor kleine signalen kiezen kan gewoon door het vertellen van de microcontroller te monster op RC1 of RC2, respectievelijk, zonder het gebruik van eventuele relais of schakelopties (waardoor het ontwerp grotere, complexere en duurdere).

De negatieve (omkeren) ingang OP1.2 is bevooroordeeld naar 2.5V via de scheidingslijn R4/R6 aangezien zoals uiteengezet in het vorige gedeelte onze virtueel grond bij de helft van de voedingsspanning zit. De winst van deze etappe wordt gegeven door de R7 en de parallelle combinatie van R4 en R6 als:

Krijgen = 1 + R7 / (R4 * R6 / (R4 + R6)) = 1 + 4,53 k / 0.5 k = 10.06

dat is de zeer dicht bij de gewenste waarde 10 (beter dan de tolerantie 1% van de weerstanden gebruikte trouwens toch al).