Современная электроника №2/2024

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 39 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2024 Здесь может возникнуть вопрос : а зачем использован дополнитель - ный ОУ , входящий в состав AD8231, коэффициент усиления которого пере - ключается аппаратным способом – тумблером ( рис . 3)? Ведь ИУ AD8231 оборудован встроенным средством переключения коэффициента усиле - ния с помощью логических входов A0, A1 и A2 ( рис . 1), позволяющих уста - новить коэффициент усиления от 1 до 128 ( в том числе и , например , 4), состо - яние которых можно менять , напри - мер , программным способом , если их подключить к МК . И почему эти вхо - ды заземлены , в связи с чем коэффи - циент усиления ИУ постоянно установ - лен и равен 1? На это есть две причины . Первая заключается в том , что в фор - муле (1), в которой присутствует этот коэффициент усиления ( К у ), скрыто некоторое лукавство . Оно заключает - ся в том , что если К у больше единицы ( например , 2 и больше ), то эта форму - ла работает неадекватно . Эта неадек - ватность проявляется в том , что если V in+ – V in– ) × К у ( см . формулу (1) боль - ше 0,3 В , или , другими словами , если мгновенное значение синусоидаль - ного сигнала опускается ниже –0,3 В ( относительно « земли »), а такое воз - можно , если К у > 1, то нижняя часть синусоиды обрезается на уровне при - мерно –0,3 В , и сигнал становится уже несинусоидальным . Но ведь в форму - ле (1) есть ещё член «+V ref », который равен +1,5 В , и по формуле (1) он дол - жен поднимать выходное напряжение на эти 1,5 В , что намного больше , чем 0,3 В . Хотя чисто математически это и верно , однако на практике , к сожа - лению , это не работает . Вот в этом и состоит лукавство формулы (1), кото - рая ( в данном случае ) работает только тогда , когда К у = 1. Вторая ( и главная ) причина состо - ит в том , что , как видно из формулы (1), член V in– , регулирующий смеще - ние и подстраиваемый резистором R6 ( рис . 1), умножается на К у ( в том числе ), и , если К у > 1, то это смещение также будет умножаться на К у . В этом случае это смещение придётся также допол - нительно регулировать , что неприем - лемо . Вот поэтому ИУ должен работать строго при К у = 1. Сигнал V out и аналоговая « земля » также подаются на разъём X6 ( рис . 1), к которому ответным разъёмом X6 ′ подключён двухпроводный кабель , второй конец которого подключается к разъёму RCA красного цвета – RS-104 (X1, рис . 2 д ) и через тумблер sMTS102 ( П 3, рис . 2 д ) – к разъёму RCA зелёно - го цвета – RS-104 (X2, рис . 2 д ). Разъём X1 служит для подключения выходно - го сигнала генератора к осциллографу для настройки , т . е . для получения сиг - нала необходимой частоты и ампли - туды , после чего тумблером П 3 уже подключается к разъёму X2, к которо - му подключён кабель для тестируемого аудиоустройства . Как видно из рис . 1, плата генерато - ра не отличается особой сложностью , поэтому легко разводится и имеет раз - мер всего 20×36 мм ( см . далее ). Программные средства Программирование МК проводилось в среде Simplisity Studio V.4.1. В программе для МК основными являются четыре подпрограммы ( п / п ): 1 – п / п вывода информации по интерфейсу SPI в дисплей , 2 – п / п вывода информации по интерфейсу SPI в DDS, 3 – п / п измерения напряжения акку - мулятора и вывод состояния его заря - женности на дисплей , 4 – п / п , определяющая состояние кнопок для получения числового зна - чения частоты . 1. П / п для дисплея . Вывод инфор - мации в дисплей достаточно хорошо известен и приводится в его справоч - ном листке (datasheet). Для получения кодов цифр и символов автор исполь - зовал известную программу GLCD Font Creator 1.2.0.0. Для цифр использован шрифт Clarendon Extended, жирный , размером 18. Каждая цифра занима - ет поле 22×16 пикселей . Для символов (« Гц », рисунок аккумулятора с тремя сегментами , символ синусоиды и сим - вол квадрата с « галкой », отражающий режим работы генератора ) использо - ван шрифт Clarendon Extended, жир - ный , размер 8. Каждый символ зани - мает поле 22×8 пикселей . Вывод цифр и символов осуществляется побайтно с использованием стандартной п / п аппа - ратного вывода байта по SPI со скоро - стью чуть более 2,5 Мбод . 2. П / п для DDS. Вывод информации в DDS по SPI осуществляется двухбайт - ными словами также с использованием стандартной п / п аппаратного вывода байта по SPI с той же скоростью , что и в дисплей . Здесь имеются два нюанса . Первый состоит в том , что для выво - да числового значения частоты F, кото - рая представляется 32- разрядным сло - вом , используется совмещение (union) этого слова с двумя 16- разрядными словами – старшим и младшим . Чис - ловое значение частоты в DDS пред - ставляет собой 28- разрядный код , 14 младших бит которого являются 14- ю младшими битами в младшем слове , а 14 старших бит кода – 14- ю младшими битами старшего слова . А два старших бита каждого слова – это управляющий код . Если , напри - мер , этот управляющий код равен 01b (01 2 ), то DDS будет воспринимать его следующим образом . Во - первых , будет выводиться синусоида ( есть ещё пря - моугольный и треугольный меандры ), во - вторых , численное значение часто - ты будет вводиться в нулевой регистр частоты (FREG0), а численное зна - чение фазы ( как правило , нулевое значение ) – в нулевой регистр фазы (PHASE0). Есть ещё FREG1 и PHASE1, но их использовать не требуется . Для получения значения двух 16- разрядных слов , выводимых в FREG0, используется следующая про - цедура . Вначале соответствующее чис - ловое значение частоты F необходимо умножить на 32 ( см . формулу 3 в [1]). Затем сдвинуть полученное значение F влево на 2 бита . В этом случае в стар - шем слове вышеуказанного совмеще - ния в его 14 младших битах будут нахо - диться 14 старших бит 28- разрядного кода , а в младшем слове – 14 младших бит кода , только сдвинутых влево на 2 бита . Сдвинув вправо младшее сло - во на 2 бита ( т . е . восстановив сдви - нутое влево значение ), получим , что в его 14 младших битах будет содер - жаться 14 младших битов кода . Теперь к каждому слову необходимо добавить 2 бита управляющего кода (01b). Для этого каждое из слов нужно логически сложить с числом 0x4000. После этой процедуры необходимо вывести поо - черёдно в DDS сначала младшее сло - во , а затем – старшее . Второй нюанс заключается в следу - ющем . Со стороны МК вывод инфор - мации по SPI в дисплей и DDS осу - ществляется с использованием трёх параметров . Во - первых , оба устрой - ства являются ведомыми (Slave), а МК – ведущим (Master). Во - вторых , у обо - их устройств настройка фазы (Clock Phase) одна и та же , т . е . данные так - тируются первым же импульсом SCK (Data sample on first edge). В - третьих ( и это главное ), у этих устройств разная так называемая поляр - ность . У дисплея состояние импульса