Stap 13: Circuit Diagram en functies
Het totale circuit schematisch is weergegeven in de afbeelding. De volledige grootte versie kan worden gezien door te klikken op de afbeelding en indien nodig het grote bestand te downloaden. Een gedrukte versie van twee pagina is ook opgenomen in de fabricage stap samen met de bestanden van de PCB 1:1.
Voeding:
De voeding is afgeleid van de ±12V en + 5V van de uitgangen van de PC SMPS die beschermd worden door 250mA en 500mA zekeringen respectievelijk.
U3 biedt 9V van + 12V en U4 biedt + 5V van de + 9V.
R1 past de Pin1 spanning van U2 die wordt aangedreven door - 12V teneinde een - 2.5V compenseren spanning voor de analoge input fasen.
DSPIC30F4011 Circuit:
De fundamentele interconnect voor de DSPIC30F4011 micro-controller wordt weergegeven in de afbeelding.
+ 5V vormt de VDD / AVDD en Gnd de VSS, een gefilterde versie van + 5V vormen de + VREF.
Pinnen 4-9 AN2-AN8 formulier de zes analoge ingangskanalen.
Pinnen 13 & 14 zijn aangesloten op de 6MHz kristal.
Pennen 15 & 16 worden gebruikt voor de seriële communicatie
PIN 19 OC4 is het PWM-referentie voor de bemonstering-DAC
Pinnen 23, 22 & 18 vormen de PWM DAC-uitgangen
Pinnen 27-30 zijn de digitale ingangen
Pinnen 35-38 zijn de digitale uitgangen
PIN 34 wordt gebruikt om aan te geven bezet
Pins 25 & 26 zijn gereserveerd voor seriële programmering
En Pin 17 wordt gebruikt als de rand trigger interrupt voor de analoge Input kanaal 1
Seriële Interface:
Een eenvoudige seriële interface is gebaseerd op de beschikbaarheid van + 5V en -2.5V levert. Q5 vormt een omvormer en TTL niveau converter voor de PC-TX-Data en de Q6 neemt de micro-controller TTL TX Data en zet dit om in pseudo RS232 niveaus van - 2.5V tot + 5V geschikt voor de PC RX gegevens.
De gegevenssnelheid die is geprogrammeerd in de software is 115 KBPS.
Analoge Interface:
U1A vormt de input interface voor analoog kanaal 1. De potentiële scheidingslijn R2 + R3 & R6 creëert een ingangsimpedantie van ~ 1MΩ en een delen door 8 voor de input ±10V signaal. De potentiële verdeelde signaal wordt weergegeven op de uitvoer van U1A met een niet-inverterende winst van 2.
A - 2.5V compenseren spanning wordt gevoed met R8 die wordt weergegeven als een + 2.5V compensatie aan de uitgang van U1A vanwege de inverterende eenheid krijgen R9/R8.
Effectief het ingangssignaal van de ±10V wordt weergegeven als een 0 tot + 5V signaal op AN2. De ingangsimpedantie is ~ 1MΩ en de frequentierespons bepaald door de brede bandbreedte FET OpAmp LF353 kenmerken is meestal 2 MHz.
Onderbreken Circuit:
De uitvoer van U1A vormt één van de ingangen naar de Comparator IC U16, LM311. De andere invoer wordt gevormd door het gemiddelde van de PWM OC3 uitgang. U16 is geconfigureerd als een Comparateur met Hysteresis met behulp van de feedback weerstand R43.
Ingebruikzijn wordt de interrupt-modus aangeroepen door de software tijdens de functies van het continu en glijdende van de 'Capture Mode'. De uitvoer van U1A wordt vergeleken met de gemiddelde waarde van OC3 die tussen 0 ligt en + 5V en een rechthoekige golfvorm wordt gegenereerd bij de interrupt input. Deze interrupt wordt gebruikt om te selecteren de + ive / - ive edge voor het genereren van de 'Capture Mode'.
Digitale Input/Output interface
Een 54LS244 octaal Buffer, U5 wordt gebruikt om de buffer van de digitale Inputs en Outputs en naar de micro-controller. Dit biedt buffering en bescherming aan de micro-controller I/O pinnen.
Digitaal naar Analoog Converter Circuits
Een roman PWM gebaseerd digitaal naar Analoog Converter circuit heeft gerealiseerd als onderdeel van de Aj-ATE-hardware.
Eenvoudig digitaal-naar-analoog-Converters (DAC's) gerealiseerd met een low-pass-filter en micro-controller gegenereerde Pulse-Width-Modulated (PWM) signalen hebben een reactie die meestal een tiende van de filter cutoff frequentie is. Het idee van dit ontwerp is een nieuwe implementatie van een methode omschreven in (referentie 1) dienst een helling van de verwijzing waarvan de output bemonsterd-en-bewaard door de PWM wordt signaal bieden een doorvoersnelheid gelijk is aan de frequentie PWM. Het circuit implementeert een ±10V, 10 Bit DAC met een debiet van 20 KHz.
De DSPIC30F4011 van een Microchip wordt beheerd op een klokfrequentie van 96 MHz en de Capture PWM-signalen zijn ingesteld voor een telling van 1200 overeenkomt met een PWM-frequentie van 20 KHz. PWM-signaal OC4 met een vast aantal 1170 wordt gebruikt als een referentie voor oprit generatie en OC1 regelt de PWM-DAC. IC-U1A samen met PNP transistor Q1 vormt een precisie-stroombron opladen van de condensator C2. OC4 omgekeerd door IC U3A switches ON NPN transistor Q2 voor een periode van 30 graven genereren een nominale 0-5V hellingshoek op condensator C2. De helling is gebufferd versterkte en gecompenseerd door IC-U1B, de winst en de offset worden aangepast door potentiometers R5 en R2. PWM-signaal OC1 onderscheiden zich door condensator C3 en weerstand R9 is omgekeerd door IC U3B vormen een 1uSec monster signaal voor de monster-and-hold IC U2. U2 Pin 5, vormt de DAC-uitvoer en is aangepast aan - 10V, 0V en + 10V voor OC1 PWM graven van 88, 600 en 1112 respectievelijk overeenkomt met een 10 Bit telling van 1024.
De graaf van 88 helpt te voorkomen dat de eerste niet-lineaire regio van de helling zodanig dat het PWM-DAC goede lineariteit een LSB van 20mV en een nauwkeurigheid van ± 40mV toont. Extra PWM-DAC's kunnen ook worden geïmplementeerd met Capture PWM outputs OC2 en OC3.
Gebufferde analoge uitgang Vout3
Het PWM-naar-analoog signaal keten voor Vout3 wordt weergegeven. OC3 is het PWM-uitgang die na differentiatie door C8-R29 en inversie door U13B vormt de input van de monster-and-hold te S/H IC LF398, U9.
De -10 tot + 10 V helling vormt het ingangssignaal te S/H IC LF398, U9. De output van de U9 is de niet-gebufferde analoog signaal overeenkomt met Vout3.
IC-U8 uitvoer is gebufferd door een eenvoudige klasse-B push-pull stage gevormd door Q1 en Q2. De combinatie van U8 Q1 en Q2 vormt een niet-inverterende eenheid winst buffer versterker stadium. Transistors Q2 en Q3 samen met R21 & R22 beperken de uitgangsstroom aan ±300mA.
