Учебное пособие 2060

-2 независимых канала с выходным напряжением в 5 и 2,5 В;

-программно – управляемый ФНЧ до 50 кГц;

-ФНЧ для фиксированных частот 1и 10 МГц;

-суммарный ток нагрузки по двум каналам не превышает 50 мА;

-отношение С/Ш не менее 78 дБ при нагрузке не более 0,1 Ом;

-коэффициент гармонических искажений составляет не менее 92 дБ;

-плата ПСД типа ЛА – 2ЦАПн15 поддерживается ПДП;

-в состав платы входят шесть 16 – разрядных счѐтчиков – таймеров;

-внутренняя память составляет 128 кСлов на канал;

-шина интерфейса с ПК – ISA – 16, габариты:103х240 мм.

Работа схемы платы ПСД типа ЛА – 2ЦАПн15.

Плата ПСД типа ЛА – 2ЦАПн15 содержит 2 цифроаналоговых канала (ЦАК), блок синхронизации (БС), блок фильтров (БФ), выходные усилители, программируемые компаратор (ПрК) и интерфейс ввода/вывода ISA – 16 для IBM PC. Плата получает питание от БП ЭВМ и использует 5 и 12 вольтовые напряжения. ЦАК включает 2 независимых 16 – разрядных ЦАП с памятью 128 к х 16 (128 кСлов) на канал, поэтому два периодических сигнала могут быть получены от ПСД даже независимо от IBM PC, последняя после загрузки и инициализации процесса вывода сигналов, может быть использована для решения других задач. Использование режима ПДП компьютера позволяет получать на выходе ПСД непериодический сигнал требуемой формы. Каждый канал ЦАП содержит6 – разрядный ЦАП для смещения на постоянное напряжение (подставку) сформированного и записанного в память платы сигнала. При этом смещение реализуется путѐм записи данных в один регистр смещения, что позволяет смещать всю реализацию одновременно. Для прецизионного смещения с 16 – разрядной точностью требуется загрузить новые данные в память ПСД. Реализована возможность использования одного из каналов в качестве опорного для другого, тем самым реализуя тем самым режим умножения 2 – х сигналов. В этом режиме ПСД становится одноканальной. С помощью переключателя SA 5 нал после сумматора ЦАП нулевого канала, при этом выходной сигнал не может превысить уровень 2,5 В.

Блок БС состоит из кварцевого генератора (КГ) с частотой 66 МГц, двух источников тактовой частоты, двух 3 – х канальных счѐтчиков – таймеров, двух селекторов частоты и счѐтчиков адреса. На источники тактовой частоты подаѐтся сигнал КГ и от входа внешней частоты (разъѐм ХР1). Оба канала независимы от КГ или внешней частоты, используемой в другом канале. Если используется только внешняя тактовая частота для двух каналов одновременно, то оно поступает на разъѐм ХР1. Для запуска каналов ЦАП от двух независимых внешних частот переключатель SA4 используется как разъѐм. Два делителя тактовой частоты F с выхода КГ формируют для каждого канала независимо 4 частоты F, F/2, F/4 и F/8, а также формируют требуемые частоты для тайме-

ров, которые и формируют требуемую сетку частот. 3 – х канальный счѐтчик / таймер реализован на микросхеме INTEL Р82С54.

Каждый канал ЦАП содержит свой независимый таймер. Два счѐтчика соединены последовательно и используются для задания частоты вывода сигнала из ЦАП, а третий канал применяется для задания частоты среза ФНЧ в блоке фильтров. Селекторы частоты позволяют выбрать для каждого канала независимо частоту запуска счѐтчика адреса (Сч А), который управляет выводом данных из памяти платы в ЦАП. Сч А имеет дискретность выбора 1024 бит в последовательности с кратностью 2, т.е. можно задавать реализацию данных длиной 1К, 2К, 4К и т. д.

Возможность сделать эту дискретность любой другой достигается путѐм уменьшения регистра разрядности ЦАП до 15 (так при разрядности 15 дискретность становится кратной 215 битам). На максимальной частоте 66 МГц оба канала работают синхронно и на их выходах будут два одинаковых сигнала. Каналы становятся независимыми при частоте < 33 МГц.

Блок фильтров (БФ) состоит из двух ФНЧ 8 – го порядка с управляемой частотой среза до 50 кГц и второй частотой – в полосе до 1 кГц. Фильтры в зависимости от типа платы реализуются с аппроксимациями вида БаттервортаБесселя, Золотарѐва – Кауэра (эллептические). Для более высоких частот среза применяют два баттервортовских ФНЧ 4 – го порядка (для частот 1 и 10 МГц).

Мультиплексор позволяет выбрать из двух ФНЧ нужный. Усилитель (У) с коэффициентом передачи 2 позволяет получить на выходе ЦАП удвоенное напряжение (до 5 В) и обеспечивает защиту выходов ПСД от перегрузок и КЗ.

Программируемый компаратор (Пр К) позволяет получить совместимые сигналы регулируемой частоты и импульсы с заданной длительностью. Компаратор содержит 8 – разрядную ЦАП; сравнение происходит между заданным программируемым уровнем и выходным напряжением с усилителя (или сумматора ЦАП). Вход компаратора может быть подключѐн только к нулевому каналу ЦАП платы ЛА – 2ЦАПн15. Программирование режимов работы платы проводится с помощью панели установки на экране ПК. В качестве установочных параметров интерфейса служат базовый адрес (переключатель SA1; один из 16 вариантов),канал прямого доступа к памяти (переключатель SA2; ДМА – 5,6,7) и линия прерывания RQ (переключатель SA3 – 10, 11, 12, 15) для каждого канала отдельно.

Работа схемы платы ПСД типа ЛА – ЦАПн10

Эта плата предназначена для создания виртуального функционального генератора сигналов методом прямого синтеза быстродействующим ЦАП в полосе до 100 МГц. Плата имеет следующие технические характеристики:

-12 – разрядный ЦАП с временем установления по напряжению – 25 nS;

-точность реализации заданной формы сигнала не более 0,03 %;

-дифференциальная нелинейность составляет 1 МЗР (младший разряд);

-ФНЧ определяется требованием заказчика (15, 30 или 60 МГц);

-коэффициент нелинейных искажений не более 64 дБ на частоте 5 МГц;

-отношение С/Ш на частоте 5 МГц не менее 60 дБ;

-внутренняя память равна 256 кСлов;

-реальный динамический диапазон (SFDR) на частоте 5 МГц – 68 дБ;

-ток суммарной нагрузки < 100 мА при выходном сопротивлении 0,1 Ом;

-передача данных – программируемый обмен через интерфейс ISA-16 ПК Плата содержит цифроаналоговый канал (ЦАК), блок синхронизации и

управления (БСУ), блока фильтров (БФ), селектора (С) и интерфейса ввода/вывода ISA – 16 для IBM PC. Плата использует стандартное питание БП ЭВМ с номиналами: + 5 В (потребляет 100 мА), - 5 В (потребляет 180 мА) и - 12 В с потреблением 100 мА. ЦАК состоит из 12 – разрядного ЦАП, коммута-

тора выходного сигнала, отключаемого ФНЧ и выходного буфера. Максимальная частота подачи кода на ЦАП – 100 МГц. Коммутатор выходного сигнала позволяет падать на выходной буфер сигнал непосредственно, либо через ФНЧ 3 – го порядка с частотой среза 15, 30 либо 60 МГц, которая заказывается потребителем. Буферный каскад обеспечивает подключение 50 – омной нагрузки при выходном напряжении от – 2 до + 2 В с временем установления 10 nS и точностью 0,05 %. БСУ содержит кварцевый генератор (КГ) с частотой 100 МГц, делитель тактовой частоты (ДЧ), селектор частоты, счѐтчик адреса и оперативную память 256 кСлов. ДЧ позволяет получить 4 частоты запуска ЦАП; 100, 50, 25 и 12,5 МГц. Оперативная память служит для предварительной записи данных, которые затем будут вводиться в ЦАП в цикле счѐтчиком адреса (длительность цикла определяет период синтезируемого сигнала, а кодовые значения данных ОЗУ – форму сигнала на выходе виртуального генератора). Плата ЛА – ЦАПн10 позволяет также реализовать генератор шума типа Г2 с любой ПРВ случайного сигнала. Функциональная схема платы представлена на рис. 1.10.

Сигнал начала буфера

Импульс произвольного адреса Вход тактовой частоты

Рис. 1.10. Функциональная схема платы ПСД типа ЛА – ЦАПн10.

Имеющийся объѐм оперативной памяти позволяет синтезировать периодический сигнал минимальной частоты равной 50 Гц. Селектор частоты позволяет программно выбирать источник запуска ЦАП: от внутреннего или внешнего генератора. Счѐтчик адреса управляет оперативной памятью в заданном цикле. Выбор объѐма ОЗУ произвольный на внешние разъѐмы выводятся сигналы начала буфера и выход импульса произвольного адреса буфера. Этот сигнал используется в качестве синхронизирующего при работе ВИГ с реальными приборами (осциллограф, спектроанализатор и т.п.).

1.4.2. Эмулятор передней панели виртуального генератора

Эмулятор передней панели генератора рассмотрим на примере его реализации на основе ПСД типа ЛА – ЦАПн15. Назначение эмулятора – максимальное облегчение пользователя при эксплуатации ВГС. В общем случае эмулятор виртуального прибора может быть реализован двумя способами. Первый предусматривает максимальное совпадение элементов управления, расположенных на передней панели реального прибора с его виртуальным аналогом. Такая задача ставится при замене на практике реального серийного генератора его виртуальным прототипом. В этом случае обеспечиваются наилучшие условия для обучения и правильной эксплуатации виртуального прототипа. Второй метод

АТТЕНЮАТОР. дБ

ВРЕМЯ. С

Рис. 1.11. Примерный вид эмулятора передней панели ВГС.

не преследует максимального совпадения передней панели реального и виртуального приборов. Этот метод чаще всего оправдан тем, что виртуальные приборы на базе ПСД, разрабатываются без опоры на свой стандартный прототип. В этом случае эмулятор передней панели ВГС представляется в виде «Главного окна» с набором функциональных параметров, устанавливаемых с помощью клавиатуры и «мыши» персональной ЭВМ. Примерный вид эмулятора передней панели ВГС представлен на рис. 1.11 и включает строку заголовка, строку меню, панель установки частоты, панель установки времени, панель формы сигналов, панель установки амплитуды, панель смещений, флажок режима запуска и табло готовности прибора к работе.

1.5. Универсальные аппаратные средства для проектирования цифровых устройств обработки информации и виртуальных средств измерений

При разработке современных сложных радиоэлектронных средств на основе машинных методов цифровой обработки сигналов (ЦОС) с помощью ПК и автоматизированных моделирующих программ (OrCAD 9.2, MC 6 и им подобных) процесс носит комплексный характер. Поскольку сама ЭВМ становится элементом радиоэлектронного комплекса, то становится очевидно, что дополнение его виртуальным специализированным измерительным комплексом (ВСИК) повысит надѐжность и улучшит еѐ эксплуатационные характеристики без значительных дополнительных материальных затрат. Кроме этого в процессе отладки программных и аппаратных средств радиоэлектронной системы не потребуется использование громоздких и дорогостоящих реальных средств измерений, которых может не оказаться в месте установки и отладки. И, наконец, использование ВСИ позволяет проводить дистанционный метод и обмениваться метрологической информацией на больших расстояниях с помощью сети INTERNET. Этим требованиям в полной мере удовлетворяют платы сбора дан-

Синхронизация АЦП - от внутреннего или внешнего сигнала амплитудой ±5В. Дифференциальная нелинейность: ±1МЗР..±2МЗР. Интегральная нелинейность:

Цифровой порт.

Количество линий - два двунаправленных 8-битных порта ввода /вывода с независимым программированием. Режим выходных линий - с защелкой. Уровни и пороговые значения - ТТЛ совместимы. Максимальная длина подключаемого кабеля - 1 м.

Рис. 1.13. Функциональная схема ПСД семейства ЛА-БПнХХ-YY.

Описание функциональной схемы ПСД.

Платы ЛА-БПнХХ-YY состоят из следующих основных узлов: входных цепей и схем защиты по входу, быстродействующего аналогового мультиплексора, АЦП с предварительным усилителем, двухпороговый программируемый компаратор канала синхронизации, цифрового буфера данных, задающего кварцевого генератора, модулей памяти SIMM, двух двунаправленных 8-и разрядных портов ввода/вывода, программируемого контроллера и схемы канала цифрвого конфигурирования, источников высокостабильного питания.

Входные цепи 16 аналоговых каналов обладают цепями защиты от перенапряжения более 5вольт, выполненных на элементах поверхностного монтажа, что обеспечивает малую входную емкость и низкий уровень взаимного проникновения сигналов. Режимы работы с аналоговыми каналами: работа с любым из 16 каналов или последовательное сканирование каналов со стартового канала.

Аналоговый мультиплексор обеспечивает скоростную коммутацию (до 20 МГц) от 1 до 16 входных каналов в соответствии с заданным алгоритмом

Ультрабыстрая измерительная плата Применима для радиолокации и пеленгации и виртуальных ЦО, виртуальных цифровых электронных вольтметров.

Рис. 1.14. Внешний вид и конструкция ПСД вида ЛА – н25.

Плата имеет: два синхронных однополюсных канала; * Два 10 разрядных АЦП, время преобразования 25нс; * Диапазон входного напряжения АЦП: ±1В; * 35В защита по входу; * Циклическая буферная память - 256 Кслова (величина применяемой памяти программируется); * Режим предзаписи (величина предыстории программируется); * Синхронизация по внешнему ТТЛсовместимому сигналу или по фронту (уровню) от одного из аналоговых каналов (источник и величина программируется); * Задающий высокостабильный кварцевый генератор 40 МГц; * число эффект. разрядов 9,2 для частоты калибровочного входного сигнала 100кГц; * Поддерживается ПДП и прерывание.

Технические характеристики платы.