Étape 3: Étape d’entrée
Pour permettre le raccordement des différents types de sondes, l’entrée vous propose trois options différentes pour le connecteur. La norme un est le connecteur BNC, qui est obligatoire si le champ d’application doit être monté dans l’enceinte de Serpac avec les panneaux de fin personnalisé fourni. Pour les variantes nu-Conseil d’administration, que l’utilisateur peut installer des connecteurs RCA (aussi appelés Cinch ou connecteurs audio) – certaines personnes préfèrent ces parce qu’il est plus facile de construire des sondes à bas prix pour eux. Il y a aussi l’espace pour un espacement en-tête cavalier – utile pour accrocher le cadre par exemple d’un montage d’essai par l’intermédiaire de câbles de pontage 0,1".
Convertisseur analogique-numérique du micro-contrôleur (ADC) a une gamme d’entrée fixe comprise entre 0 et 5V. L’amplificateur opérationnel (rail à rail d’entrée et de sortie, voir la section suivante) ne peut être transmis des signaux dans cette gamme, aussi bien. Signaux inférieures à celle qui vont se mesurera avec réduit la résolution (parce qu’ils ne couvrent toute la gamme des valeurs possibles de ADC numériques), et plus grands signaux vont obtenir découpés. Étant donné que le signal d’entrée que le champ d’application est censée pour mesurer peut couvrir un large éventail de très petit à très grand, nous avons besoin d’un étage d’entrée qui peut atténuer ou amplifier le signal pour le rendre approprié pour les convertisseurs analogique-numérique (ADC).
Tout d’abord, à l’étage d’entrée, le signal est atténué par un facteur de 10 par le diviseur de tension formé par les résistances R1 et R3. Cela augmente la plage de tension maximale à 50 v crête à crête. R1 et R3 en série donnent 1 MOhm résistance totale afin que l’entrée du champ d’application a l’impédance correcte, standard requis pour utiliser la norme passive 01:10 ou au 1/100 portée des sondes.
Puisque les circuits suivants ne peuvent pas traiter la tension négative (pour garder le circuit simple, que le champ d’application a une seule + alimentation 5V et aucune alimentation négative), la seule façon de mesurer des signaux négatifs est de faire passer vers le haut avec une tension de décalage, fournie par le diviseur de basse impédance construit à partir de résistances, R16, R17 et coupe R12. Condensateur C4 assure que cette tension d’offset ne flotte pas lorsque le signal d’entrée change rapidement (l’alimentation ne pouvait pas réagir rapidement assez de rapides changements – C4 s’occupe de cela parce qu’il agit comme un tampon de charge).
R12 est réglée de façon au voltage à l’entrée d’ampli-op est à 2, 5V (soit exactement à la moitié de la tension d’alimentation et donc la gamme ADC) quand le 0V est appliquée à la portée d’entrée. Les 2.5V niveau donc actes comme un "niveau de terrain virtuel" en quelque sorte pour les étapes ultérieures de traitement. Étant donné que le diviseur d’entrée réduit l’oscillation d’entrée par un facteur de 10, cela signifie la portée peut désormais mesurer les signaux d’entrée entre - 25V (donnant lieu à 0V allant à l’ampli-op) et + 25V (résultant en + 5V à l’ampli-op).
Si vous utilisez un 01:10 sonde portée – essentiellement un glorifié (Eh bien, effectivement les fréquences compensées) 9 MOhm résistance, le ratio de diviseur d’entrée devient au 1/100 (diviseur formé par sonde et R1 sur un côté et R3 sur l’autre) et la plage est passée à +/-250 v (mais soyez très prudent lorsque travaillant avec des tensions élevées!).
Remarque importante : Une source de confusion est le fait que la partie inférieure de la cloison d’entrée ne va pas à la masse (0V) mais plutôt de la tension de décalage. Ceci est différent de travaillent ainsi que la plupart des autres étendues et est le prix à payer pour utiliser juste un rail d’alimentation unique et positive. Cela signifie que si l’entrée est laissée en suspens (nothing branchés dessus) elle peut flotter jusqu'à la tension de décalage et ainsi la portée ne montrera pas 0V mais plutôt un offset positif. Cela signifie également que le logiciel doit ajuster le décalage vertical appliqué légèrement lors du passage d’une sonde de 1:1 de basse impédance à un 9 MOhm sonde 01:10.
Le diviseur d’entrée (atténuateur) mérite un examen ultérieur. C’est un diviseur de soi-disant compensé et consiste en une combinaison parallèle d’un diviseur résistif (R1 et R3) et un diviseur capacitif (C12 et C11). La raison de l’ajout du diviseur capacitif est le fait que les diodes de protection (D1 et D2) et l’entrée de l’ampli-op (OP1.1) ont une capacité parasite inévitable C_par l’ordre de quelques PF. Avec seulement R1 et R2, cela créerait un filtre passe-bas à R-C (le diviseur alimentant la capacité parasite qui aurait besoin de temps pour charger vers le haut), limitant sévèrement la largeur de bande réalisable (dans notre cas à quelques kHz).
La solution - si vous ne pouvez pas les battre, se joindre à eux. Ajout du diviseur capacitif et régler selon le même rapport de division (01:10) car le diviseur résistif rend la réponse en fréquence plate de DC à la lumière (au moins en théorie - mais assez proche pour notre but). La condition nécessaire est que le ratio de division du diviseur résistif (R1, R3) est le même que le rapport de la division du diviseur capacitif :
(C11 + C_par) / C12 = R1 / R3
En beaucoup plus fin étendues un des condensateurs est fait réglable à ajuster le ratio capacité exacte, mais pour garder les choses simples (et à faible coût), j’ai opté pour condensateurs fixes. Une chose de moins à régler ! Étant donné que rien ne vient gratuitement dans la vie, il n’est pas surprenant, il y a un prix à payer - le diviseur capacitif causes impédance d’entrée de la lunette à laisser tomber pour des fréquences plus élevées. C’est toujours un compromis intéressant et donc un tel circuit de compensation se trouve dans pratiquement chaque oscilloscope.
Enfin les deux diodes (D1, D2) servent de protection de l’entrée, coupure de tous les signaux au préamplificateur qui dépassent soit + 5V ou 0V par diode plus d’une chute. Ils doivent être commutation rapide (tant en conduction ainsi que dans la récupération) et ont une capacité d’entrée faible. En revanche, étant donné la valeur de la résistance d’entrée élevée (900 kOhm) entre l’entrée et diode, ils n’ont pas besoin de shunt beaucoup des surtensions même au grand courantes à l’entrée du champ d’application. Les diodes utilisées (1N914) sont très facilement accessibles encore proposent le changement très rapide. (En fait presque n’importe quel CMOS IC, y compris l’ampli-op, a une structure similaire de protection sur leurs entrées et sorties, mais pour les entrées de champ qui peuvent être sujet à des surtensions importantes, je ne voulais pas compter là-dessus pour la protection des circuits). R1 est évalué à une charge statique d’au moins 100 v ou 200V (selon modèle), alors cela donne bonne hauteur par rapport à la plage spécifiée de signal d’entrée (max. 25V). Pour courtes périodes la structure d’entrée peut résister à des tensions beaucoup plus élevées (mais ne comptez pas là-dessus!).
