Разработка Мпс Для Снятия Ачх Усилителя

[Rookie]

Доброго времени суток!

Только на днях получил задание для курсового проекта:

Разработать аппаратно-программные средства МПС(микропроцессорной системы),позволяющие реализовать процедуру снятия АЧХ усилителя на базе ОУ в диапазне частот от fmin до fmax.

Есть некотрые предположения как это сделать (сделать генератор и управлять сменой его частоты процессором,фиксировав выходной сигнал с усилителя),но хотелось бы узнать у профессионалов мнение на счет решения поставленной задачи.Было бы неплохо увидеть структурную схему реализации устройства. Единственное ограничение, что все это нужно сделать именно с помощью процессорной системы,а не готового микроконтроллера(что было бы проще),поэтому какой микропроцессор для этого можете посоветовать(чтобы ресурсы процессора были бы как раз для решения такого рода задач,ведь глупо использовать сверхкрутой проц и задействовать только 1% его ресурсов)?

Заранее благодарен

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[l-e-o-n-a-r-d-o]

принцип простой: мк генерирует синус в нужном диапазоне частот. при каждой фиксированой частоте с помощью ацп меряем сигнал на вход уся и на выходе одновременнно. Отношеие вых/вход и есть искомое значение Ку на заданной частоте, так ищем на всех частотах и выводим на экран. такой способ дает возможность максимально снзить погрешность вычислений связанных с собсвенными погрешностями всех элементов Изм компл. Из внешней обвязки нужно:преобразователь 0-5В в -2,5 +2,5В на ОУ, неболььшой .УМЗЧ (5Вт хвтит с головой) для усиления сигнала выхода генератора, повторитель на ОУ диодный мост и конденсатор (ацп только постоянку меряет) ну и софт. МК ATMEGA8..32 экран ллично я бы взял от мобильного телефона, а так есть граф дисплени специальные. Вот и все

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Rookie]

l-e-o-n-a-r-d-o, спасибо за помощь.эхх, взять и прошить МК было бы чудно,но по заданию я должен от этого отказаться и использовать все его внутренности как бы отдельно.Сам должен "сделать" генератор управляемый процессором(кстати с этим вопрос:есть ли такие мкс генераторов,которые в зависимости от управляющего слова генерировали бы с разной частотой синус?)+выбрать ПЗУ(где будет хранится программа для ЦП),ОЗУ(где будут хранится промежуточные рез-ты вычислений) и сделать устройство ввода\вывода.Но самое сложное для меня-это организовать вывод на дисплей,подскажите,что для этого нужно?

Спасибо

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[l-e-o-n-a-r-d-o]

я чтото не понял, вам задали создать систему как ЦП+ОЗУ+ПЗУ ?? бред аднака.. тут одного контроллера и 2 ОУ, и парочку транзюков на все хватит.

Генератор управляемый процессором это как? можнр взять ЦАП, с контроллера по таблице формировать синус, это все весьма просто вобщем. Можно жаже без цапа-ШИМ или Р-2Р цап.

вывод на дисплей.. а какой хоть дисплей планируеться применить?

[Rookie]

В принципе нам не запрещали использовать МК, только придется объяснить свой выбор конкретного МК, т.н. коэффициент использонания (т.е. сколько команд использовано для программы и сколько их всего имеется в системе команд МК, то же самое относительно встроенной периферии). На счет дисплея: можно использовать дисплей от S65 (на ls020), благо на него есть описание и готовые Си-коды, но дело в том, что нам надо использовать низкоуровневый язык, т.е. АСМ. След-но переводить из Си в АСМ в принципе можно, но ....трудоемко. Ведь при необходимости придется еще и объяснять преподу как оно работает. =)

[l-e-o-n-a-r-d-o]

тогда советую взять атмега8 и экран от нокии3110. для асм будет легче так.

[Rookie]

l-e-o-n-a-r-d-o,спасибо за активные попытки помочь.

а не маловат будет дисп 84х48 для АЧХ?

попробую в ближайшее время систематизировать полученные советы и реализовать структурную схему устройства,после чего представлю ее на твой суд

[Rookie]

Попробовал нарисовать структурную схему устройства.В качестве ее составляющих планирую использовать комплект z80 или комплект CDP18xx.

Подскажите аргументируя на чем лучше остановить свой выбор из них?

А вот и сама схема:

Просьба исправте,если что-то не учел или не так сделал

Изменено 21 ноября, 2009 пользователем Rookie

[ss85]

У тебя блок-схема как для 51, у AVR (те которые советовал l-e-o-n-a-r-d-o) все встроено (ОЗУ, ПЗУ, УВВ, АЦП). Это первое.

Второе. Одного контроллера не хватит. Тебе нужен будет или интегральный генератор или использовать второй контроллер + R-2R матрица в качестве генератора.

Третье. Частота дискретизации АЦП должен быть в 6 и более раз выше чем генерируемая частота. Так что в какой-то момент вы просто не сможете делать точные измерения. Чем больше измерений вы сделаете, тем точнее будет результат.

После того как вы измеряли выходной сигнал (набор значений), усредненное значение модулей амплитуд будет тем самым средним значением. Теперь вычисляем значение:

дБ по напряжению = 20log(Uсред.вых/Uвход).

Стоит отдельно отметить, что входное и выходное сопротивление ЦАП/АЦП должно быть не маленьким Все таки АЧХ у ОУ измеряете.

P.S.: Если я в чем-то ошибся, то пожалуйста поправьте.

[mazzi]

...Одного контроллера не хватит. Тебе нужен будет или интегральный генератор или использовать второй контроллер + R-2R матрица в качестве генератора...

Есть контроллеры с бОльшим количеством выводов чем у стандартных х51.

[l-e-o-n-a-r-d-o]

.В качестве ее составляющих планирую использовать комплект z80 или комплект CDP18xx.

Подскажите аргументируя на чем лучше остановить свой выбор из них?

если Вам надо сделать это устройство в реальности а не на бумаге тогда з80 смело в мусор, если чисто на бумаге, то отталкивайтесь от указаний препода. Я бы это все реализовал таким образом: 2 контроллера: первый atmega8 второй attiny2313. Из 2313 делаем генератор управляемый по юарту. ЦАП- Р-2Р преобразователь. Из меги8 делаем все остальное: дисплей к одному порту, и 2 входа АЦП с которых диодным мостом (незабываем взять быстродействующие диоды) и конденсатором меряем напруги, таких 2 канала, один меряет напругу на воходе генератора второй на выходе пациента с выхода генератора УМЗЧ на входе приставки повторитель-ограничитель на оу. Принцип действия софта такой: главный проц по арту отправляет число в генератор и тот рисует синус этой частоты. Далее ожидаем конца переходной характеристики ОУ и всего остального.(допустим 100мс) и измеряем напряжение с первого канала ацп и второго.делим одно на другое и в таблице частота-уровень записываем это отношшение, можно в дб как былол сказано выше. После этого переключаем частоту на единицу дискретизации измерений выше или ниже (корочее в одну сторону) опять меряем, опять записываем. и так дальше. Можно попробовать обойтись и одним контроллером, (например атмега 16 или 32 где ног по больше) вот только должно выполнятьс я такое условие: время измерения должно быть намного меньше времени задержки амплитуды измеряного сигнала в конденсаторе, кстати, необходимо еще обеспечить полный разряд конденсатора между измерениями (например шунтировать его транзистором) чтобы предыдущая частота не влияла на следующую. Необходимо предусмотреть процедуру калибровки всей системы путем закорачивания входа/выхода

и формирование поправочных констант в таблице.

а не маловат будет дисп 84х48 для АЧХ?

ну вобщем то придумали вещь такую как увеличение, перемещание позиционирование, растяжение и тд

Третье. Частота дискретизации АЦП должен быть в 6 и более раз выше чем генерируемая частота. Так что в какой-то момент вы просто не сможете делать точные измерения. Чем больше измерений вы сделаете, тем точнее будет результат.

собстенно зачем делать измерение переменного напряжения если можно сделать как я описал-мерять амплитуду и все

еще пришла одна немного бредовая мысль можно сделать так: одним мк формируем за период например 1с сигнал у которого спектральная характеристика в нужном диапазоне частот прямая линия на некотором уровне, а другим контроллером записывать этот промежуток времени, далее дискретное фурье-преобразование и получаем спектр выходного сигнала. Далее нормируем этот сигнал (делим на модуль максимального уровня) получаем АЧХ сформировать входной сигнал можно обратным фурье преобразованием с функции G(x-fn)-G(x-fv) где G - функция хевисайда, фн и фв соответствующий диапазон частот. Необхдимо учесть условие: частота дискретизиции как ацп так и цап (и функции в том числе) должна быть в 2 раза больше максимальной измеряемой частоты чтобы исключить наложение периодических спектров (теорема котельникова). Ну вот чтото такое

может гдето немного запутался.. а насчет х51 то тут я ничего толкового не подскажу ибо никогда не маялся этим старьем

[mazzi]

а насчет х51 то тут я ничего толкового не подскажу ибо никогда не маялся этим старьем 

Ну брат, это ты конечно погорячился. Поищи в гугле соотношение производства в мире АВР-ок и 51-х, и ты увидишь, что ты неправ.

[l-e-o-n-a-r-d-o]

ну когда то и патефонов было больше чем мр3шек ну вобщем это мое мнение

[ss85]

...Одного контроллера не хватит. Тебе нужен будет или интегральный генератор или использовать второй контроллер + R-2R матрица в качестве генератора...

Есть контроллеры с бОльшим количеством выводов чем у стандартных х51.

Верю что есть, но тут проблема не с количеством ног, а с таймингом. И второй процессор нужен (интегральный генератор), нужен для того что бы точно генерировать частоту в заданном диапазоне амплитуд. Если попытаться засунуть все в один процессор, то скорее всего поплывёт частота дискретизации.

собстенно зачем делать измерение переменного напряжения если можно сделать как я описал-мерять амплитуду и все smile.gif

Затем, что предложенная вами схема будет вносить значительные искажения.

По порядку:

1. Диод обладает нелинейностью характеристик (как по напряжению, так и по частоте);

2. Полученный сигнал будет выпрямлен, а значить его часть будет потеряна.

3. При переключении каналов АЦП, частота дискретизации будет в четыре раза ниже;

Это на вскидку. Одним словом, то что вы описали, работать не будет... точнее будет, но вот что будет показывать результат измерений для меня загадка.

На счет генератора, он должен быть поверен заблаговременно. Кстати, это касается и измерителя.

[mazzi]

ну когда то и патефонов было больше чем мр3шек ну вобщем это мое мнение

В настоящее время производится более чем 50 независимыми производителями, такими как Atmel, Maxim IC (дочерняя компания Dallas Semiconductor), NXP (ранее Philips Semiconductor), Winbond, Silicon Laboratories, Texas Instruments и Cypress Semiconductor. Существует также отечественный клон данной микросхемы, КР1816ВЕ51.

А АВР-ки производит только Атмель.

Где-то натыкался в инете на соотношения между количеством выпускаемых в мире микроконтроллеров различных архитектур, так вот, 51-е занимают чуть ли не половину, а АВР-ки очень-очень мало.

Хотя я тоже активно пользуюсь АВР-ками из-за их низкой цены. Но в мире другие производители не спешат выпускать контроллеры совместимые с АВР, это что-то да значит?

Так, что не берись судить балет, если в нём не смыслишь.(не в обиду сказано)

Или я не прав?

[l-e-o-n-a-r-d-o]

ss85 наверно Вы чуток невнимательно прочитали: во первых все эти нелинейности компенсируются тем что мы меряем непосредственно до и после пациента, таким образом по крайней мере нелинейность частоты точно нейтрализуется, частоту мы будем знать исходя из того что отправили в генератор, а нелинейность по напряжению- скорей всего прийдется ставить регулятор уровня после ОУ измеряемого чтобы наша система не вошла в клипинг. Вобщем то таким же образом я мерял несколько раз АЧХ вручную, у меня у вольтметра при измерении переменки хрен знаетт какая зависимость от частоты, он до 400Гц якобы должен мерять, дальше идет спад, и так и есть, но тем не мение померяв значения до и после устойства, отношение будет правильное, нас не сами амплитуды интересуют, а именно отношение. И чтобы Вы знали, во всякого рода мультиметрах измерение переменного напряжения происходит именно через или диодный мост или один диод. ну разве что если там не специальная измерительная (стрелочная) головка которая сама может мерять переменку.

2. Полученный сигнал будет выпрямлен, а значить его часть будет потеряна.

о какой части идет речь? выпрямленное значение будет равно амплитуда - падение на диодах.

3. При переключении каналов АЦП, частота дискретизации будет в четыре раза ниже;

какая еще частота дискретизаци? можно сделать мой метод так что оно ачх эту будет мерять с пол года, можно минуту. Опять объясняю принцип: установили текущую частоту, померяли сигнал до устройства и после, нашли отношение, записали. разрядили конденсатор если в этом есть необходимость, выставили следующую частоту и опять те же действия. После чего можно апромаксимировать полученнуюю таблицу и вывести график на экран.

Можно сделать как я описал по спектарльному анализу но эт о намного сложнее с точки зрения обработки данных, кроме того что требует большой объем памяти.

Ваши предложения какие?

mazzi

ну я спорить тут не буду, немного добавлю что кроме аврок есть хотя бы тот же микрочип, и тд. Сейчас появились АРМ7 АРМ9 которые уже переплюнули все вместе взятые контроллеры нынешние и аврки в том числе. Опяять таки это мое мнение, и тут это офтоп давайте жить дружно

[ss85]

Ваши предложения какие?

Я уже предложил.

Настоятельно рекомендую почитать литературу на тему измерения параметров гармонических сигналов и немного теории об измерении АЧХ.

[Spam0]

Как никрути, а все равно выходное напряжение выпрямлять надо, иначе АЦП не даст нормального результата, а если использовать внешние, быстрые АЦП, будет проблемно снимать данные. Как тут сказали, диоды и прочая лабуда, исказит сигнал, НО!, всегда есть возможность это исправить. Лично я бы собирал на Тини 25 или 15, надо даташит подсмотреть... ЛСД от нокии воткнуть не проблема, а его архитектуда графической памяти идеально подходит. От МК, нужно всего 5 лапок для измерения и контроля, ну еще шестую под какую нибудь кнопку, типа "Старт/стоп". У этого МК, есть существенное приимущество - высокоскоростной ШИМ. Раскачать меандер, через дросель профильтровать, на повторитель на ОУ. Вход: Два повторителя (вход, выход) на на АЦ/ДЦ выпрямитель или пиковый детектор, а дальше на диффиринциальный АЦП вход. Программная Часть должна быть из модулей: ЛЦД, управляемый ШИМ, таблица меандра, таблица октав (измеряемых частот). Помоему все просто. Остается самое важное, торировка показаний. Коротим вход и выход, замеряем, заносим в свою табличку, и все дальнейшие измерения делаем с поправкой на эту таблицу. Единственная сложность каторую я тут вижу, это то что желательно привести выходной сигнал усилителя к некаторому "стандарту", а именно, т.к. усь может быть для наушников или концертный (ватт на 10000), желательно как то сделать подстройку чувствительности.

Такая схема легко уместится в каробченку, размером с пачки сигарет (вместе с аккумулятором).

На данном устройстве можно легко реализовать многочисленные дополнительные функции. Например прошивку можно снабдить функциями: измерения искажений, измерения номинальной и пиковой мощности, диапазона частот, и можно даже проверку сделать как усь реагирует на постоянку по входу(глупость конечно, но можно ) )...

я долго думал на эту тему, хотел себе собрать, но пока нет времени. Продумал многое, и технические ньюансы и програмные. Проще и лучше, сделать малореально. Так что смело, никого не слушая...

[Spam0]

Уважаемому SS85, верю что вы много знаете о электронике, в возможно хороший специалист. Не хочу вас обидеть, но вы ничего не знаете о МК, это точно! один МК с легкостью справится с данной задачей, и дискретизация там не падает, если конечно это не делать специально или от не граматности.

Если выпрямитель или детектор делать полупериодным, то это не беда. Т.к. у усилителя симетрия полупиродов сигнала должна быть не хуже чем 0.001%. Иначе это не усь. Обосную: выход если на транзюках, то транзюки пара или вобще одинаковые, если ламповый, то выход через трансформатор, если микруха, то опять же, те же транзюки... А вот например обраная связь, внутри усилителя, вносит существенные изменения в АЧХ, и вносит одинаково для обеих полупериодов.

[ss85]

Как никрути, а все равно выходное напряжение выпрямлять надо, иначе АЦП не даст нормального результата, а если использовать внешние, быстрые АЦП, будет проблемно снимать данные

То что вы не знаете как, это не значит, что это не реально.

Как тут сказали, диоды и прочая лабуда, исказит сигнал, НО!, всегда есть возможность это исправить.

Интересно узнать как вы собираетесь это сделать? Вы как-то перешли сразу на описание LCD, не раскрыв этой "страшной" тайны.

Лично я бы собирал на Тини 25 или 15,

У ATTiny25 шесть ног, это да. Но тут же всплывает вопрос. Как бы вы уместили в её шесть "лап" все перечисленное в вашем коменте, если две ноги пришлось бы задействовать под кварц или же было решено применить сверх точный и стабильный встроенный RC генератор? Вторую же (ATTiny15), сняли с производства. Кстати, диф. АЦП съест еще две ножки. Так что остается не так уж и много

есть существенное приимущество - высокоскоростной ШИМ

С этим не льзя не согласиться:

"on the fast 25.6 MHz PCK clock in the asynchronous mode."

Только вот для этого потребуется внешний тактовый генератор. Так что внутренний RC сразу отпадает.

Помоему все просто. Остается самое важное, торировка показаний.

Из вашего представления об устройстве, то это наоборот должно быть самое простое! Закоротили вход с выходом и все измерили! Это же просто!

Не хочу вас обидеть, но вы ничего не знаете о МК, это точно!

Поверьте мне, выменя не обидели. Вы просто показали свою невежественность. Устройства нужно собирать не только в протэусе, но и живьем.

один МК с легкостью справится с данной задачей

Почитайте мат. часть

[l-e-o-n-a-r-d-o]

Интересно узнать как вы собираетесь это сделать?

вообщето он это сказал, и я о этом тоже говорил: калибровка при помощи таблицы которую сформируем закоротив вход/выход. Таким образом методические погрешности устраняются.

И давайте жить дружно

[ss85]

Таким образом методические погрешности устраняются.

Смотри, у тебя есть результат не правильных измерений, ты их принимаешь в качестве эталона. Затем, делая другие измерения, накладываешь на искаженный сигнал не правильный эталон и получаешь дважды искаженный результат. Что будет по итогу?

И давайте жить дружно

Я не против и даже очень ЗА! Но человек откровенно хамит

Скажу просто, для измерения АЧХ ШИМ не подходит. Причин тому несколько. Во-первых, он дает широкий спектр гармоник. Во-вторых, нужно подключать сложный перестраиваемый фильтр высокого порядка.

Я не говорю что ШИМ в принципе нельзя использовать, это не так. ШИМ - милое дело при использовании с ключами и проигрывании ИКМ. Так же его можно применить в качестве генератора опорного напряжения для импульсного блока питания. Но там он генерирует постоянку, а значить гармоник уже не будет.

Раскачать меандер, через дросель профильтровать

Если кто-то знает как по-простому избавиться от гармоник, в широко спектре частот, буду рад услышать

[l-e-o-n-a-r-d-o]

Смотри, у тебя есть результат не правильных измерений, ты их принимаешь в качестве эталона. Затем, делая другие измерения, накладываешь на искаженный сигнал не правильный эталон и получаешь дважды искаженный результат. Что будет по итогу?

ниче подобного. я не принимаю какой либо сигнал в качестве эталонного. Суть в том что если прибор на одной частоте показывает значение 3В аа не 5 реальных, и на выхиде так же вместо 20В показывает 15В то пропорция неправильности сохраниться, и отношение этих сигналов уже будет цыфра реальная, истенная. Прикол в том что погрешность не изменяется, нам необходимо оценить результат вида (U1+-dU)/(U2+-dU) где У1 и У2 напруги на входе и выходе, ду значительно меньше У1 и У2 а поэтому в такомм дробе мы им можем принебречь. получим У1/У2 что нам и необходимо. Я так мерял вольтемтром у коготорого просто неизвестна АЧХ его собственная (она горбатая чесно говоря) на входе предусилителя и на выходе, а отношение получилось весьма красивое, которое соответствовало статье с той схемой. Погрешность конечно есть и она всегда будет, но она на порядки меньше чем получаемые цыфры.

Вместо ШИМа можно юзать Р-2Р ЦАПп о котором я уже говорил давно. Или людский отдельный ЦАП.

Если кто-то знает как по-простому избавиться от гармоник, в широко спектре частот, буду рад услышать

А вообще если ШИМ то гармоники убьет ФВЧ настроеный на максимаольную частоту выдаваемую- обрезаем спектр, и этот ФНЧ просто жизненно необходим в случае при любых операциях АЦП/ЦАП, для звука чатотта 20кГц нужна например.