Cuprins

Aceasta lucrare poate fi descarcata doar daca ai statut PREMIUM si are scop consultativ. Pentru a descarca aceasta lucrare trebuie sa fii utilizator inregistrat.

Extras din document

Cuprins
1. Cuprins 1
2. Studiu bibliografic 2
3. Fundamentarea teoretica 4
3.1. Schema bloc a sistemului propus 4
3.2. Minimodul-167 5
3.3. Circuite DDS 6
3.4. Circuite cu calare pe faza (PLL) 8
3.5. Interfata seriala asincrona RS232 12
3.6. Magistrala seriala sincrona I2C 15
3.7. Interfata seriala sincrona SPI 20
3.8. Considerente legate de proiectarea antipertubativa a cablajelor imprimate 22
4. Proiectare 31
4.1. Circuitul de generare a adreselor 31
4.2. Etajul de converise numeric/analogic 33
4.3. Etajele de iesire analogica 34
4.4. Subsistemul DDS 36
4.5. Subsistemul PLL 40
4.6. Circuitul de selectie a tactului 45
4.7. Circuitele de alimentare 46
5. Rezultate experimentale 47
6. Concluzii 48
7. Bibliografie 49
8. Anexe 50

Alte date

?

2. Studiu bibliografic

Generatoarele de semnale sunt aparate electronice care, in laboratoarele de masurari electronice, sunt utilizate ca surse de tensiune variabile in timp, cu o anumita forma de unda si cu nivel si frecventa reglabile. În esenta lor, generatoarele de semnal contin circuite electronice care transforma energia furnizata de sursa de curent continuu (de alimentare, Ea) in energie de curent alternativ furnizata la iesirea aparatului, intr-un singur punct (la borne), cu semnalul eg(t + kT), reglabil intr-un anumit domeniu de frecvente (f= 1/T).

Sunt denumite generatoare de semnale datorita faptului ca, in cazul acestor aparate, accentul nu se pune pe randamentul conversiei energiei electrice, ci pe calitatile formei de unda a semnalului de curent alternativ.

Un prim criteriu de clasificare a generatoarelor de semnal se refera la forma de unda a semnalului de la bornele de iesire; in functie de acest criteriu exista urmatoarele generatoare:

* sinusoidale sau armonice, cand forma de unda a semnalului produs este sinusoidala;

* de semnale liniar variabile, cand forma de unda este liniar crescatoare in timpul cursei active (crescatoare) si cu panta mare de cadere in timpul cursei inverse (descrescatoare);

* de semnale dreptunghiulare:

* de semnale triunghiulare;

* de semnale trapezoidale;

* de semnale cu forme de unda specifice unei anume aplicatii (spre exemplu, de semnale dreptunghiulare defazate in timp - in cazul circuitelor de sincronizare a functionarii calculatoarelor electronice).

De notat este ca nu exista un criteriu unic de calitate pentru toate formele de unda generate, fiecare avand definite marimi specifice care, in fond, exprima cat de bine aproximeaza forma de unda de la iesirea generatorului modelul matematic al oscilatiei impuse de proces.

Pe langa calitatea formei de unda, alt criteriu de calitate se refera la stabilitatea oscilatiei, in conditiile in care asupra sistemului actioneaza perturbatii (cele mai importante perturbatii constau in modificarea valorii tensiunii de alimentare a sursei de curent continuu si/sau in modificarea temperaturii la care functioneaza circuitul).Un al doilea criteriu de clasificare al generatoarelor ia in consideratie principiul de functionare. Din acest punct de vedere generatoarele de semnal pot fi:

* parametrice, atunci cand generatorul contine un dispozitiv neliniar a carui caracteristica statica are o zona cu panta negativa (spre exemplu dioda tunel);

* cu amplificator, in cazul in care generatorul contine unul sau mai multe circuite de amplificare prevazute cu reactii pozitive si negative (selective sau nu).

Se pot evidentia si alte criterii de clasificare care sa exprime limitarile in functionare (spre exemplu domeniul de frecventa) impuse de circuitele cu care au fost implementate sau de circuitul pe care il deservesc.

În primul rand, generatorul de semnal trebuie sa indeplineasca conditiile impuse de sistemele cu care este interconectat in scopul realizarii masurarii, conditii care se refera, de cele mai multe ori, la urmatoarele aspecte:

* precizia formei de unda;

* amplitudinea semnalului generat;

* stabilitatea oscilatiei;

* necesitatea modificarii amplitudinii semnalului, a frecventei de oscilatie sau a formei de unda;

* functionarea in conditii de exploatare si de mediu impuse.

În functie de tipul generatorului, durata unui impuls poate fi cuprinsa intre cateva ore si cateva nanosecunde, iar frecventa de repetitie a tensiunilor periodice poate lua valori de la cateva zeci de µHz pana la cateva sute de MHz. Durata si frecventa de repetitie ale tensiunilor generate sunt reglabile intre anumite limite, raportul intre valoarea maxima si cea minima fiind de la 102 la 1010.

În aceasta lucrare se doreste o abordare inedita in domeninul generatoarelor de semnal, prin proiectarea unui generator de functii arbitrare, adica fiecare punct de pe forma de unda ce se doreste a fi generata se poate defini sau modifica de catre utilizator. Rezolutia propusa pe verticala, de 16 biti ofera suficienta precizie oricarei aplicatii, iar frecventa de reimprospatare a esantioanelor de pana la 30 megaesantioane pe secunda ofera un raport frecventa/numar de esantioane pe perioada rezonabil.

3. Fundamentarea teoretica

3.1. Schema bloc a sistemului propus

Figura 3.1.1.Schema bloc a generatorului de functii

Generatorul de functii este construit in jurul microcontrolerului C167, care va coordona toate blocurile functionale ale sistemului, ca in figura 3.1.1.

Generarea semnalului de iesire se face prin transformarea esantioanelor continute de memoria RAM in trepte de semnal analogic, a caror succesiune va determina forma semnalului de iesire. Frecventa semnalului analogic se poate determina in doua feluri: definita de utilizator sau dependenta de un semnal extern, dupa care se va sincroniza iesirea. Generarea frecventei de ceas cu care se vor genera esantioanele ce compun semnalul de iesire se face cu ajutorul a doua surse. Prima sursa este un generator de frecventa comandat digital, care are la baza un circuit DDS (Direct Digital Synthesis) de tip AD9850. A doua sursa este un circuit de calare pe faza digital (DPLL, Digital Phase Locked Loop).

Pentru a baleia setul de esantioane pe o perioada a semnalului de iesire, semnalul de ceas va incrementa un numarator. Iesirile acestui numarator se vor folosi ca si semnal de adresa pentru memoria RAM care contine esantioanele. Pentru a limita adresa maxima care poate fi atinsa prin incrementarea numaratorului, vom folosi tehnica descrisa mai jos. Se va folosi un comparator pe 16 biti, la intrarile caruia se vor lega liniile de adresa ale RAM-ului pe de o parte, iar pe de alta parte un set de semnale de la microcontrollerul C167 care reprezinta numarul de esantioane pe perioada. Iesirea comparatorului va fi activa doar in momentul in care valorile prezente pe cele doua intrari sunt egale. Acest semnal va fi folosit pentru resetarea numaratorului, reluand astfel numararea de la primul esantion din componenta semnalului de iesire si asigurand continuitatea acestuia.

Valorile esantioanelor obtinute prin baleierea adreselor memoriei RAM de la 0 pana la numarul maxim specificat se vor aplica unui convertor numeric/analogic de mare viteza pe 16 biti, la iesirea acestuia obtinandu-se un semnal care poate varia in amplitudine numai in domeniul precizat de capetele de scala a convertorului. Pentru a avea mai multa flexibilitate, asupra semnalului obtinut la iesirea convertorului se vor aplica doua operatii matematice, una de inmultire, prin care se aduce amplitudinea la un nivel dorit si una de adunare/scadere, prin care se face o corectie a componentei de curent continuu. Sistemul dispune de doua iesiri identice Analog Out 1 si Analog Out 2, deci aceste operatii vor fi efectuate pe ambele canale.

3.2. Minimodul-167

Minimodul-167 este un modul de dezvoltare care contine microcontrolerul C167, precum si circuite aferente acestuia, cum ar fi memoria de date, memoria program de tip flash, logica de decodare pentru memorii, circuite de reset, ceas de timp real si interfata RS232. Pe langa acestea, pinii controlerului sunt disponibili pe conectorii de pe minimodul pentru integrarea in aplicatia utilizatorului. Aceasta structura permite concentrarea atentiei utilizatorului asupra aplicatiei si nu mai este necesara etapa de dezvoltare a interfetelor microcontrolerului cu exteriorul. Schema bloc a minimodulului se regaseste in figura 3.2.1.

Figura 3.2.1. Schema bloc a minimodulului

Modulul contine:

? sursa de tact de 20MHz pentru microcontrolerul C167,

? 2MB de memorie RAM statica, folosita ca si memorie de date,

? 2MB de memorie Flash, folosita ca si memorie program,

? interfata dubla RS232

? placheta de 55*85mm cu conectori, care permite amplasarea modului in aplicatie ca un circuit integrat.

Memoria este conectata pe magistralele microcontrolerului in modul de adresare nemultiplexat. Memoriile (atat RAM cat si Flash) avand timpi de acces de 70ns, la configurarea modului de adresare se va avea in vedere introducerea a cel putin unei stari de WAIT. Aceste setari se vor specifica prin intermediul regtistrilor BUSCONx ai microcontrolerului C167.

Configuratia pinilor pentru minimodul este redata in figura 3.2.2.