Analog Front End rau Oscilloscope: 6 Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:24

Hauv tsev kuv muaj qee daim npav USB suab pheej yig, uas tuaj yeem yuav hauv Banggood, Aliexpress, Ebay lossis lwm lub khw online hauv ntiaj teb rau qee cov nyiaj. Kuv tau xav tsis thoob dab tsi kuv tuaj yeem siv lawv rau thiab txiav txim siab sim ua kom muaj qhov tsawg tsawg PC nthuav dav nrog ib ntawm lawv. Hauv Internet Kuv tau pom muaj software zoo, uas tuaj yeem siv ua USB oscilloscope thiab lub tshuab hluav taws xob teeb liab. Kuv tau ua qee qhov kev thim rov qab ntawm daim npav (tau piav qhia hauv thawj kauj ruam) thiab txiav txim siab tias yog tias kuv xav kom muaj kev ua haujlwm tau zoo - Kuv xav tau kuj tseem yuav tsim qhov Analog pem hauv ntej -kawg, uas xav tau rau qhov ntsuas hluav taws xob kom raug thiab hloov pauv ntawm lub teeb liab tawm tswv yim tau thov ntawm lub microphone tso rau ntawm daim npav suab, vim tias lub microphone inputs cia siab tias qhov siab tshaj plaws qhov hluav taws xob nyob rau hauv qhov kev txiav txim ntawm ob peb xyoos ntawm millivolts. Kuv kuj xav ua qhov sib thooj sib thooj thoob ntiaj teb - kom tuaj yeem siv tau nrog Arduinos, STM32 lossis lwm yam microcontrollers - muaj cov tswv yim teeb liab band ntau dua li cov khoom siv ntawm daim npav suab. Cov lus qhia ib kauj ruam zuj zus yuav ua li cas thiaj tsim tau cov Analog uas muaj nyob rau hauv qhov kawg tau nthuav tawm hauv txoj haujlwm no.

Kauj Ruam 1: USB Audio Card Revers Design thiab Nodifications

Daim npav USB yooj yim heev rau qhib - rooj plaub tsis glued, tsuas yog tso rau hauv ib feem. PCB yog ob tog. Lub suab kaw thiab cov nyees khawm tswj tau nyob rau sab saum toj, C-media decoder nti, npog los ntawm cov khoom sib xyaw yog nyob rau sab hauv qab. Lub microphone txuas nrog hauv hom mono - ob txoj hauv kev luv ua ke ntawm PCB. Ib qho AC txuas txuas txuas txuas (C7) tau siv ntawm lub microphone nkag. Ntxiv rau qhov kev tawm tsam ntawm 3K (R2) yog siv rau kev saib tsis taus ntawm lub microphone sab nraud. Kuv tau tshem tawm cov resistor no tawm hauv nws qhov chaw qhib. Lub suab tso tawm tseem yog AC txuas rau ob txoj hauv kev.

Muaj AC txuas ntawm txoj kab teeb liab tiv thaiv kev soj ntsuam ntawm DC thiab cov zaus qis. Vim li ntawd kuv txiav txim siab tshem tawm (luv) nws. Qhov kev txiav txim siab no kuj muaj qhov tsis zoo. Tom qab lub tshuab hluav taws xob tau piav qhia qee qhov DC ua haujlwm taw tes rau lub suab ADC thiab yog tias qhov sib piv hauv ntej-kawg muaj cov zis sib txawv DC OP, vim tias cov teeb liab nkag me me ntau, ADC tuaj yeem saturate. Qhov ntawd txhais tau tias - DC OP ntawm lub hauv ntej -xaus kev sib tw yuav tsum tau ua ke nrog rau ntawm ADC cov tswv yim theem. DC cov zis hluav taws xob theem yuav tsum tau kho kom muaj peev xwm sib npaug nrog rau ntawm ADC cov theem nkag. Yuav ua li cas qhov kev hloov kho no yuav tsum tham txog hauv cov kauj ruam tom ntej. Kuv tau ntsuas txog 1.9V DC qhov hluav taws xob ntawm qhov nkag ntawm ADC.

Lwm qhov yuav tsum tau ua, uas kuv tau hais tseg rau qhov sib piv ua ntej-kawg tsis xav tau lub zog ntxiv. Kuv txiav txim siab siv qhov muaj nyob hauv daim npav suab 5V USB qhov hluav taws xob los muab cov khoom siv hluav taws xob ua ntej. Rau lub hom phiaj ntawd kuv txiav qhov sib txuas sib txuas ntawm lub suab ntsaws taub hau thiab lub nplhaib sib cuag. Lub nplhaib kuv txiav txim siab siv rau lub teeb liab (xaim dawb ntawm daim duab kawg - txuas txuas kuj yog AC lub tshuab hluav taws xob), thiab qhov kawg ntawm lub jack kuv txiav txim siab siv los ua lub davhlau ya nyob twg lub zog - rau lub hom phiaj ntawd kuv txuas nws nrog USB 5V kab (kab liab). Nrog qhov kev hloov kho ntawm daim npav suab tau ua tiav. Kuv kaw nws dua.

Kauj ruam 2: Frontend Tsim

Kuv qhov kev txiav txim siab kom muaj 3 hom kev ua haujlwm rau oscilloscope:

• DC
• AC
• av

Muaj hom AC xav tau tias qhov kev tawm tswv yim / hom kev siv hluav taws xob ntawm lub tshuab hluav taws xob txuas ntxiv txuas rau hauv qab txoj kev tsheb nqaj hlau. Qhov ntawd txhais tau tias - lub suab nrov yuav tsum muaj ob qho khoom siv - zoo thiab tsis zoo.

Kuv xav kom muaj tsawg kawg 3 qhov ntsuas hluav taws xob sib txawv (qhov ua kom qis)

• 100:1
• 10:1
• 1:1

Txhua qhov kev hloov pauv ntawm cov qauv thiab thaj tsam yog preformed bu cov tshuab swb 2P3T hloov pauv.

Txhawm rau tsim qhov tsis zoo muab qhov hluav taws xob rau lub tshuab hluav taws xob Kuv siv 7660 them lub twj tso kua mis. Txhawm rau ruaj khov cov khoom siv hluav taws xob rau lub tshuab hluav taws xob Kuv siv TI ob txoj kab tswj hwm TPS7A39. Cov nti muaj pob me me, tab sis tsis nyuaj heev los muab nws tso rau ntawm PCB. Raws li lub tshuab hluav taws xob Kuv siv AD822 opamp. Nws qhov kom zoo dua - CMOS cov tswv yim (cov tswv yim nkag me me heev) thiab cov khoom lag luam tau txais txiaj ntsig zoo dua. Yog tias koj xav kom muaj qhov dav dua bandwidth, koj tuaj yeem siv lwm qhov opamp nrog CMOS cov tswv yim. Zoo kom muaj qhov tshwj xeeb Rail rau Kev Tawm Tswv Yim/Tawm Tawm; suab nrov qis, tua tus nqi siab. Cov opamp siv Kuv txiav txim siab muab nrog ob +3.8V / -3.8V khoom siv. Cov lus tawm tswv yim tiv thaiv suav raws li cov ntawv teev tseg ntawm TPS7A39, uas muab cov hluav taws xob no yog:

R3 22K ib

R4 10K ib

R5 10K ib

R6 33k ua

Yog tias koj xav siv lub ntsej muag no nrog Arduino, koj yuav xav mus txog 5V tso zis hluav taws xob. Hauv qhov no koj yuav tsum siv cov khoom siv hluav taws xob tso tawm> 6V thiab teeb tsa qhov tso tawm hluav taws xob ntawm ob tus tswj hwm kom +5/-5V.

AD822 yog lub tshuab siv hluav taws xob thib ob - thawj ntawm lawv tau siv ua qhov tsis zoo los txheeb xyuas hom kev siv hluav taws xob ntawm lub tshuab hluav taws xob thib ob siv hauv kev suav ua qhov tsis hloov pauv teeb tsa.

Txog kev hloov kho ntawm hom kev siv hluav taws xob ib txwm muaj thiab qhov nce ntawm kev siv lub tshuab hluav taws xob Kuv tau siv cov potentiometers zoo li no.

Ntawm no koj rub lub LTSPICE simulation teeb, uas koj tuaj yeem sim teeb tsa koj tus kheej lub teeb tsa teeb tsa.

Nws tuaj yeem pom tias PCB muaj BNC txuas thib ob. Qhov no yog qhov tso tawm ntawm daim npav suab - ob txoj hauv kev tau luv ua ke los ntawm ob tus tiv thaiv - lawv tus nqi tuaj yeem nyob hauv thaj tsam 30 Ohm - 10 K. Ua li no qhov txuas no tuaj yeem siv ua lub cim hluav taws xob. Hauv kuv qhov kev tsim kuv tsis tau siv BNC txuas raws li cov khoom tso tawm - Kuv tsuas yog siv cov hlau xaim nyob ntawd thiab siv ob lub txiv tsawb txuas txuas. Liab ib - cov zis nquag, dub ib - teeb liab hauv av.

Kauj Ruam 3: PCB thiab Soldering

PCB tau tsim los ntawm JLCPCB.

Tom qab ntawd kuv tau pib siv cov khoom siv: Ua ntej muab khoom siv.

PCB txhawb ob hom BNC txuas - koj tuaj yeem xaiv qhov twg los siv.

Kev txiav cov capacitors Kuv yuav los ntawm Aliexpress.

Cov ntaub ntawv gerber muaj rau rub tawm ntawm no.

Kauj ruam 4: Boxing

Kuv txiav txim siab muab txhua yam no tso rau hauv lub thawv yas me me. Kuv muaj ib qho muaj los ntawm khw khw. Txhawm rau ua kom lub cuab yeej tiv thaiv ntau dua rau cov xov tooj cua sab nraud, kuv tau siv daim kab xev tooj liab, uas kuv txuas rau hauv cov rooj plaub sab hauv. Raws li cuam tshuam rau daim npav Suab Kuv tau siv ob lub suab. Kuv kho lawv nrog cov kua nplaum epoxy. PCB tau teeb tsa ntawm qee qhov deb ntawm cov ntaub ntawv hauv qab los ntawm kev siv cov kis. Txhawm rau kom ntseeg tau tias lub cuab yeej tau txais khoom zoo, Kuv tau ntxiv LED hauv koob nrog 1K resistor txuas nrog rau pem hauv ntej-kawg muab lub jack (qhov taub ntawm lub microphone sab jack)

Kauj Ruam 5: Cov Khoom Siv Npaj Tau

Nov yog qee cov duab ntawm cov cuab yeej sib dhos.

Kauj Ruam 6: Xeem

Kuv tau sim cov oscilloscope siv lub tshuab hluav taws xob no Koj tuaj yeem pom qee qhov screenshots ua tiav thaum ntsuas.

Qhov kev sib tw tseem ceeb siv qhov kev nthuav dav no yog txhawm rau kho lub ntsej muag ib txwm tso tawm qhov hluav taws xob kom zoo ib yam ntawm daim npav suab. Tom qab ntawd lub cuab yeej ua haujlwm du heev. Yog tias siv lub hauv ntej-qhov kawg nrog Arduino, qhov teeb meem nrog hom sib xyaw ua ke qhov ntsuas hluav taws xob yuav tsum tsis muaj nyob-nws tuaj yeem tso tau dawb hauv thaj tsam 0-5V thiab hloov kho kom raug tom qab qhov ntawd, uas yog qhov zoo tshaj rau koj ntsuas. Thaum siv nrog Arduino Kuv yuav hais qhia lwm qhov kev hloov pauv me me - ob qho kev tiv thaiv kev tiv thaiv kab sib chaws ntawm lub tshuab hluav taws xob tuaj yeem sib tw nrog ob 4.7V Zenner diodes txuas ua ke, tab sis nyob hauv cov lus qhia sib txawv. Ua li no qhov hluav taws xob tawm tswv yim yuav raug clamped ntawm ~ 5.3V tiv thaiv opamp inputs ntawm overvoltages.