一个简单的 ADC - PC 的前缀。方案、说明

一个简单的 ADC - PC 机顶盒。无线电电子电气工程百科全书

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目前，模数转换器 (ADC) 越来越多地用于业余无线电设计。这是由于价格实惠的 ADC 芯片的出现以及模拟信号数字处理所提供的优势。使用 ADC，您可以轻松地将个人计算机 (PC) 转变为任何虚拟测量仪器。而且，这种设备的电子部分可以非常简单，并且所有信号处理都将在软件中完成。

本文中描述的设备旨在将模拟信号转换为数字六位代码，并可作为 PC 的附件。其应用领域非常广泛——从虚拟测量仪器到各种录音系统。

基于 ADC 的设计已多次发表在《Radio》杂志的页面上。然而，他们主要使用具有二进制十进制输出代码或七元素指示器代码的芯片[1]。这种方法不方便将信息输入PC。

向读者展示的器件使用 KR1107PV1 微电路，它是一种高速并行六位 ADC [2]。它旨在将 -2...0 V 范围内的电压转换为潜在的并行读取代码之一：二进制代码（直接和反向）和二进制补码（直接和反向）。选择这种微电路的原因是，首先，它可供广大无线电爱好者使用，并且相对便宜，其次，它具有高性能（最大转换频率 - 20 MHz，一次转换时间 - 不超过 100 ns）。

该装置的示意图如图1所示。一。

简单 ADC - PC 的前缀

以推荐的连接电路KR1107PV1A [2]为基础，该电路得到了显着简化，且转换精度没有明显恶化。转换后的模拟信号通过插座XS1的插座1和电阻R4提供给运算放大器DA1的反相输入端。使用这种连接是因为更经常需要对正极性电压进行数字化，并且 ADC 芯片将电压转换为 0 至 -2 V 范围内的电压。零偏移电压从微调电阻器 R1 中去除。电阻器 R5 和 R4 决定运算放大器所需的增益。放大的模拟信号通过电阻器 R7-R9 提供给 ADC 的引脚 10、13、15。

DA2 ADC 的操作由来自 PC（通过 XS8 插座的引脚 2）到引脚 4 的时钟脉冲控制。在时钟脉冲截止过去后进行编码，转换过程中获得的结果为与下一个时钟脉冲的边沿同时发送到输出寄存器。这允许时钟脉冲的边沿产生下一个样本，即，当第n个样本的结果出现在DA2的输出端时，在输入处获取第(n+2)个样本。数字代码取自输出 D1 - D6 并输出到插座 XS2。

需要注意的是，微电路的输出的指定与其权重相反：输出D1对应于最高有效位，而D6对应于最低有效位。微电路输出处的代码类型（直接、反向、附加）由微电路输入C1和C2处的信号电平确定。它们与 +5 V 总线的连接对应于高电平电源，而与公共线的连接则对应于低电平。微电路输出端所需的代码类型由输入端 C1 和 C2 处的信号电平组合根据表设置。 1.

简单 ADC - PC 的前缀

KR1107PV1A ADC 需要+5 和-6 V 电压的双极性电源。此外，还需要两个参考电压。它们确定要数字化的电压范围。在这种情况下，这些电压之一 (Uobp1) 取为零（微电路的引脚 16 连接到公共线），第二个 (Uobp2) 等于 -2 V，根据 [2 ]，确定ADC输入电压范围0...-2V。从微调电阻R2的滑块去除-6V的参考电压，该电阻连接到负极性的电源电压电路。电容器C1～C5用于消除干扰。

组装器件时，会使用任何类型的 MLT、OMLT 电阻器、氧化物和陶瓷电容器。微调电阻器 R1 - 也可以是任何类型，R6 - 最好是多匝线绕电阻，例如 SP5-1V、SP5-14、SP5-15、SP5-2 等。运算放大器 DA1 - 几乎任何类型，能够运行在低电源电压下，例如，KR140UD7。要扩大频率范围，可以使用K574UDZ运算放大器，其单位增益频率为10 MHz。

该器件由双极稳定电源供电，在 5...35 mA 电流下提供 +40 V 输出电压，在 6 mA 电流下提供 -200 V 输出电压

在第一次打开 ADC 之前，电阻器 R6 的滑块设置到中间位置。打开电源后，测量 DA9 微电路引脚 2 处的参考电压，并尽可能准确地将其设置为 -2V。通过微调电阻器 R1 实现所需的零偏移。您可以使用输出数字代码或 ADC 模拟输入（引脚 10、13、15 DA2）上的恒定电压来控制零位。至此，可以认为设置完成了。

ADC 通过安装在系统板上空闲 ISA 连接器中的接口（图 2）连接到 PC。

简单 ADC - PC 的前缀

接口板包含四个输入/输出端口，地址为 ZE0N-ZEZN。元件DD1.1-DD1.3和DD2形成地址解码器。它们的输入接收来自PC地址总线的信号，如果其上出现ZE0N-ZEZN组合，则在DD2输出处产生低电平使能电压。确定端口地址空间中的端口号的信号对应于地址总线的两个最低有效位，并提供给 DD4 解码器。它还通过AEN总线接收使能信号（这意味着在该周期内没有直接存储器访问）和IOW、IOR信号，这对应于对外部设备的写入和读取。来自解码器引脚 15 的信号被提供给总线驱动器 DD7 的输入 E，并允许数据从 ADC 传输到数据总线。

DD14 解码器引脚 4 处出现的信号用于为 DA2 ADC 提供时钟，引脚 13 处出现的信号用于重置 DD6.1 触发器，引脚 12 处出现的信号用于允许从其向数据总线提供信息。该触发器旨在使 ADC 与可生成时钟脉冲或就绪信号的外部设备同步。来自外部设备的时钟信号通过 XS1 插座的引脚 2 提供给触发器的时钟输入。后者的状态由程序读取。如果在 DD5 的引脚 6.1 处检测到高电平，则表示已从外部设备接收到同步脉冲。一旦读取了触发器状态，就必须将其复位以准备接收下一个时钟脉冲。

关于端口用途的几句话。地址为 ZE0H 的端口用于从 ADC 读取数据（位 D0-D5 包含数字化信号的值），地址为 ZE1H - 用于向 ADC 提供时钟脉冲（当向该端口写入任何字节时，模拟信号到数字的转换开始）。 ZE2H 端口用于在读取 DD6.1 同步触发器的状态后重置其状态。当任何字节写入该端口时，就会发生复位。最后，WEZN 端口用于读取触发器状态，这通过从该端口读取的字节的位 5 来反映。需要触发器来捕获短时同步脉冲。如果从 ZEZN 端口读取数据时，在触发器的直接输出处检测到高逻辑电平（位 D5 = 1），则程序通过向 ZE2H 端口写入任何字节将其返回到其原始状态。

用 Pascal 编写的从 ADC 读取数据的程序如表所示。 2.

（点击放大）

可以方便地使用有故障的ISA插槽扩展卡作为设计的基础。所有“高”元件（电容器、连接器）都从其中移除，并且连接到插入插槽的部件的接触垫的印刷导体被切断（图 1 中的插头 XP2）。这些部件安装在小型印刷电路板上，并使用扩展板上的机架将其固定。设备的端子通过短安装线连接到 XP1 插头的触点。 ISA 插槽引脚分配可在 [3] 中找到。

总之，我们注意到在大多数情况下，六位足以表示模拟信号。如果使用输入电压范围为0...2 V的ADC来测量2 V电压，误差不会超过0,03 V（或1,5%）。当测量0,2V的电压时，误差将增加到15%。为了提高测量精度，可以使用更大容量的ADC，或者将测量电压提高到接近区间上限的值（例如改变电阻R5和R4的阻值比）。根据图中所示的额定值（见图 1），该器件可将 0...0.5 V 范围内的输入电压数字化，并且能够与家用麦克风配合使用。

如果出于微弱信号“数字化”精度的原因，需要更高的位深度，则可以用八位 K1107PV1 转换器代替 KR1107PV2A 微电路（当然，要考虑到引脚排列和功耗的差异）。

文学

Biryukov S. 温度计“房子 - 街道”。 - 广播，2000 年，第 3 期，p。 32、33。
Novachenko I.V.、Petukhov V.M.、Bludov I.P.、Yurovsky A.V. 用于家用无线电设备的微电路。目录。 - M.：库布克，1995。
Danilin N.S.、Ulitenko V.P.、Kripak A.A. IBM PC 计算机故障排除和维修指南。 - M.：标准出版社，1992 年。

作者：Yu.Kirillov, D.Sitanov, Ivanovo

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