3385

Рис. 1.15. Функциональная схема ПСД семейства ЛА – н25.

Передача данных - по ПДП, по прерыванию, программный обмен. Запуск АЦП

......... от внутреннего или внешнего генератора.

Описание работы функциональной схемы ПСД ЛА – н25.

Плата ЛА-н25 содержит следующие независимые узлы: аналоговоцифровой канал (АЦК), контроллер АЦП, схему синхронизации, внутреннее оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и схему ввода/вывода для IBM PC. Плата получает питание от компьютера по цепям +5В и ±12В. Аналоговоцифровой канал содержит два синхронных 10 разрядных АЦП с внутренними устройствами выборки-хранения (УВХ) и внешними цифровыми регистрами данных. Аналоговые входы АЦП имеют 35В защиту от перенапряжения по входу (схема защиты от перенапряжения). Частота среза аналогового входа по уровню -3дБ составит 48 МГц. Помимо двух аналоговых каналов плата имеет две пары цифровых ТТЛ-совместимых линий ввода. Эти данные записываются синхронно с результатом аналогово-цифрового преобразования в 12 разрядный выходной цифровой регистр данных АЦП. Ниже приведены динамические характеристики для частоты запуска АЦП F ацп =10 и 40 МГц, где F вх -входная частота калибровочного сигнала, С/Ш - отношение сигнал/шум, K ги - коэффициент гармонических искажений, РДД - реальный динамический диапазон, ЧЭР - число эффективных разрядов. В таблице 1.7 приведены характеристики для входного напряжения ±1В.

Таблица 1.7

Контроллер АЦП управляет режимом запуска преобразования и использования ОЗУ. Он состоит из высокостабильного задающего 40 МГц кварцевого генератора, схемы задания частоты дискретизации, счѐтчика адреса и схемы задания объѐма предыстории. Контроллер АЦП позволяет: - выбирать частоту дискретизации с внешнего разъѐма XP1 или кратную частоте высокостабильного кварцевого генератора (40 МГц), расположенного на плате ЛА-н25. Возможно задание частоты от 156,25 кГц до 40 МГц; - изменять частоту дискретизации во время сбора данных на 40 или 5 МГц; - воспользоваться внешней частотой дискретизации (ТТЛсовместимый сигнал); - задать объем используемой части ОЗУ; - согласовать работу каналов АЦП с внутренним ОЗУ. На схему задания

частоты дискретизации может быть подана частота с внешнего кварцевого генератора для синхронного запуска одновременно нескольких плат ЛА-н25 или при необходимости запуска каналов АЦП платы ЛА-н25 с частотой не кратной частоте внутреннего кварцевого генератора. Схема синхронизации позволяет синхронизироваться по уровню напряжения от одного из аналоговых каналов или воспользоваться внешним ТТЛ-совместимым сигналом с внешнего разъѐма XP2. Динамический диапазон входного напряжения схемы синхронизации разбит на 128 уровней. При совпадении заданного пользователем уровня напряжения синхронизации и напряжения входного сигнала одного из каналов, выбранного пользователем для синхронизации, вырабатывается импульс синхронизации, который производит пуск преобразования, если выбранный объѐм предыстории уже записан. После заполнения ОЗУ данные могут быть считаны в компьютер. Для устойчивой работы схемы синхронизации введен непрограммируемый гистерезис. Схема синхронизации позволяет также выбрать для пуска АЦП либо фронт (нарастание импульса), либо спад синхронизирующего импульса. Циклическое внутреннее ОЗУ содержит 32 или 128 кСлов на каждый канал, в зависимости от модификации платы.

Объѐм используемого ОЗУ может быть программно уменьшен до 1 кСло-

ва с шагом 2 , где n=1,2..., например: 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1 кСлов. Порядок работы ОЗУ следующий. После прихода команды преобразования данные с АЦП и цифровых линий ввода циклически (непрерывно) записываются в выбранную часть ОЗУ, которая именуется предыстория. Пока выбранный объѐм предыстории не заполнен, синхроимпульсы блокируются и не обрабатываются. По заполнению предыстории и приходу синхроимпульса записывается часть ОЗУ, за вычетом объѐма предыстории. Это часть ОЗУ называется история. Теперь данные каждого канала могут быть считаны в компьютер. Схема ввода/вывода данных ЛА-н25 состоит из интерфейса ввода/вывода, дешифратора адреса, схемы обработки прерывания и запросов прямого доступа к памяти (ПДП) и схемы внутренних регистров. Интерфейс ввода/вывода данных в компьютер полностью совместим с протоколом ISA-16 IBM PC и содержит необходимые внутренние регистры для управления платой.

ЛА-н10М4(5) АЦП 8 разрядов•10 нс•2 канала

Ультрабыстродействующая плата сбора данных.(ПСД). Применима как запоминающий измерительный аналогово-цифровой осциллограф на базе IBM PC/AT, универсальная плата для ввода/вывода сигналов для цифровой обработки. Конструктивные особенности платы представлены на рис. 1.16. Основные технические параметры ПСД типа ЛА – н10М4(5):

Два однополюсных канала; * Программируемый коэффициент усиления: 1; 2; 5; 10 ; ЛА-н10М4 - ±5В; ±2,5В; ±1В; ±0,5В; ЛА-н10М5 - ±1В; ±0,5В; ±0,2В; ±0,1В; * Полоса пропускания сигнала 50 Мгц по уровню -3 Дб; * Частота дискретизации 50 МГц на канал или 100 Мгц для одного канала;* запуск АЦП: от внутреннего генератора или внешний; * Объѐм памяти 32 кСлов на канал (128

Плата ЛА-н10М4(5) содержит следующие независимые узлы (Рис. 1.17): Х аналоговоцифровой канал, контроллер АЦП, схему синхронизации, внутреннее

Рис. 1.17. Функциональная схема ПСД ЛА – н10М4(5).

оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и схему ввода/вывода для IBM PC. Плата получает питание от компьютера по цепям ±5В и ±12В.

Аналогово-цифровой канал содержит два синхронных 8 разрядных АЦП. Программируемый аттенюатор со схемой усиления (коэффициент усиления 1,

2, 5 и 10) и схемой аппаратного смещения для обоих каналов. Изменяемое аппаратное смещение перемещает характеристику преобразования платы ЛА-н10 также как это происходит на экране осциллографа при вращении ручки перемещения луча вниз/вверх. При этом напряжение смещения задаѐтся дискретно (256 уровней), что позволяет очень плавно смещать характеристику преобразования АЦП. На плате предусмотрен отключаемый режим дифференцирования (закрытый вход). Аналоговые входы АЦП (внешние разъѐмы XP4 и XP3) имеют 15В защиту от перенапряжения по входу. Плата ЛА-н10 может работать в одноканальном режиме с удвоенной частотой преобразования 100 МГц. Выбор режима осуществляется программно. Ниже приведены динамические характеристики для частоты запуска АЦП F ацп =12,5 и 50 МГц, где F вх - входная частота калибровочного сигнала, С/Ш - отношение сигнал/шум, K ги - коэффициент гармонических искажений, ЧЭР – число эффективных разрядов, РДД - реальный динамический диапазон. В таблице 1.21 приведены характеристики для коэффициента усиления аналогового канала - 1 и 10 (±5В и ±0,5В платы ЛА-н10М4).

Таблица 1.8

Контроллер АЦП управляет режимом запуска преобразования и использования ОЗУ. Он состоит из высокостабильного задающего 100 МГц кварцевого генератора, схемы задания частоты дискретизации, счѐтчика адреса и схемы задания объѐма предыстории. Контроллер АЦП позволяет: - выбирать частоту дискретизации с внешнего разъѐма XP2 или с кварцевого генератора (разрешение работы внутреннего генератора осуществляется уровнем логического нуля на XP2); возможно задание частоты от 3 кГц до 50 МГц или от 6 кГц до 100 МГц в одноканальном режиме - задать объѐм предыстории ОЗУ; - согласовать работу каналов АЦП с внутренним ОЗУ. Схема синхронизации позволяет синхронизироваться по уровню от одного из аналоговых каналов или воспользоваться внешним ТТЛ-совместимым сигналом с внешнего разъѐма XP2. Циклическое внутреннее ОЗУ содержит 128 КСлов на каждый канал. Объѐм используемого ОЗУ может быть программно уменьшен до 1 КСлова. Порядок работы ОЗУ следующий. После прихода команды пуска преобразования данные с АЦП циклически (непрерывно) записываются в выбранную часть ОЗУ, которая именуется предыстория. Пока выбранный объѐм предыстории не заполнен, синхроимпульсы блокируются и не обрабатываются. По заполнению предыстории

и приходу синхроимпульса записывается часть ОЗУ, за вычетом объѐма предыстории. Это часть ОЗУ называется история. Теперь данные каждого канала могут быть считаны в компьютер. Причѐм, считываются данные сразу двух каналов АЦП (данные каждого канала 8 разрядов, шина данных платы ЛА-н10 - ISA-16).

Для работы плат ЛА-н10М4 и М5 необходим загрузочный программный модуль для используемой на плате СБИС. Он должен запускаться перед непосредственной работой с платой или во время загрузки компьютера. Загрузка СБИС осуществляется один раз до выключения компьютера. Загрузочнай адрес

Base+3, бит D0.

ЛА-н05 АЦП 10 разрядов, 5 нс, два канала

Ультрабыстродействующая плата (Рис. 1.18) сбора данных. (ПСД). Применима в качестве запоминающего измерительного цифрового осциллографа на базе IBM PC/AT и устройств цифровой обработки сигналов (ЦОС).

Рис. 1.18. Внешний вид и конструкция ПСД типа ЛА – н05.

ПСД содержит: два однополюсных синхронных канала; диапазон входных сигналов ±1В; * Полоса пропускания сигнала 100 Мгц по уровню 3 дБ; Частота дискретизации 100 МГц на канал или 200 Мгц для одного канала; Запуск АЦП: от внутреннего генератора или внешний (внешняя частота не менее 40 МГц); Объѐм памяти 256 КСлов на канал (512 КСлов ); Режим предыстории (величина предыстории программируется с шагом 1/16 объѐма буфера); Синхронизация по уровню от внешнего аналогового сигнала до ±5В, по фронту и срезу; от одного из аналоговых каналов (источник и уровень программируются); Задающий кварцевый генератор 100 МГц ; Отношение С/Ш = 51 дБ; число эффективных разрядов 8,1 для частоты входного калибровочного сигнала 10 МГц и частоте дискретизации 100 МГц; Поддерживается прерывание.

Технические характеристики платы.

Плата ЛА-н05 содержит следующие независимые узлы (Рис. 1.19): анало- гово-цифровой канал, контроллер АЦП, схему синхронизации, внутреннее оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и схему ввода/вывода для IBM PC.

Плата получает питание от компьютера по цепям +5В и ±12В. Аналоговоцифровой канал (АЦК) содержит два синхронных 10 разрядных АЦП и аттенюатор со схемой деления и усиления. Входной диапазон напряжений ИС АЦП биполярный ±0,512В. Двухкаскадный аттенюатор на входе АЦП позволяет привести в соответствие диапазон входных напряжений платы к диапазону характеристики преобразования (ДХП) АЦП. Входное сопротивление платы - 50 Ом. Эквивалентная схема входной цепи платы приведена на рис. 1.20. Аналоговые входы АЦП (внешние разъѐмы XP4 и XP3) имеют ±15В защиту от перенапряжения по входу. Предусмотрена возможность работы платы ЛА-н05 в одноканальном режиме с удвоенной частотой преобразования 200 МГц. Для этого служит схема выбора режима 100 или 200 МГц на входе АЦП. Выбор режима осуществляется программно, при этом если выбран режим 200 МГц (одноканальный режим канал 0), то плата становится одноканальной (вход 0 канал) и оба АЦП работают попеременно. Суммарная частота дискретизации платы ЛА-н05 удваивается до 200 МГц. При переключении режима дискретизации происходит увеличение диапазона входных напряжений платы, задаваемых программируемым аттенюатором, вследствие особенностей работы входных цепей платы в одноканальном режиме. Это справедливо только для режима 200 МГц (М_200). Контроллер АЦП управляет режимом запуска преобразования и

использования ОЗУ. Он состоит из высокостабильного задающего 100 МГц кварцевого генератора, схемы задания частоты дискретизации, счѐтчика адреса и схемы задания объѐма предыстории. Контроллер АЦП позволяет:

-выбирать частоту дискретизации с внешнего разъѐма XP2 или кратную частоте высокостабильного кварцевого генератора 100 МГц, расположенного на плате ЛА-н05. Возможно задание частоты от 6 кГц до 100 МГц или 200 МГц

водноканальном режиме, с коэффициентом деления кратным 2.

-задать объѐм предыстории ОЗУ;

-согласовать работу каналов АЦП с внутренним ОЗУ.

Схема синхронизации позволяет синхронизироваться по уровню от одного из аналоговых каналов или воспользоваться внешним сигналом с разъѐма XP1. Циклическое внутреннее ОЗУ содержит 256 кСлов на каждый канал. Объѐм используемого ОЗУ может быть программно уменьшен до 2 кСлов. Порядок работы ОЗУ следующий. После прихода команды пуска преобразования данные с АЦП циклически (непрерывно) записываются в выбранную часть ОЗУ, которая именуется предыстория. Пока выбранный объѐм предыстории не заполнен, синхроимпульсы блокируются и не обрабатываются. После того, как предыстории заполнена и пришѐл синхроимпульс, то начинает записываться часть ОЗУ, за вычетом объѐма предыстории. Это часть ОЗУ называется история. Теперь данные каждого канала могут быть считаны в компьютер. При этом сначала идут данные предыстории, а затем история. Порядок чтения данных из регистров описан в разделе Регистры платы и содержит фрагмент программы чтения на языке программирования Си. Схема ввода/вывода данных в компьютер полностью совместима с протоколом ISA-16 IBM PC и содержит необходимые внутренние регистры для управления платой. Плата ЛА-н05 для управления основными режимами имеет СБИС загружаемой программно конфигурации. Для еѐ работы необходим загрузочный программный модуль. Он должен запускаться непосредственно перед работой с платой или во время загрузки компьютера, а также отдельный модуль загружается при смене режима дискретизации (М_200). Для загрузки выделены три регистра: В+6, В+7, В+8 - запись конфигурации СБИС и В+3 - статусный регистр выполнения загрузки (где В - базовый адрес платы). В комплект поставки входят два программных модуля готовой конфигурации платы ЛА-н05 для еѐ функционирования в обоих режимах дискретизации.

Рис. 1.19. Функциональная схема платы ЛА – н05.