AVT2864 analogowo cyfrowy analizator widma audio 2

Projekty AVT

—

5V. musi bvć

do czasu będzie się wyłączał Drugim prob-iemcm jest laku że diody są zasilane prądem impulsowym, a to powoduje powstawanie dużych zakłóceń w szy nie zasilającej część analogową (głównie odczuwa to przetwornik analogowo-cyfrowy- zawarty we wnętrzu mikrokontrolera) Zastosowanie prostego filtru w postaci rezystora R38 i kondensatora C5 rozwiązałoby ten problem, gdyby nie pewna wada mikrokontrolera ATMegaS. polegająca na tym. że projektanci tej kostki pomy łkowo połączyli wewnątrz struktury szyny VCC i AVCC! Rezy stancja połączenia to około 50Q. co łatwo sprawdzić multimetrem. Co ciekawe, wada ta do tej pory nie zastała usunięta, więc nawet ostatnio wyprodukowane procesory tego typu ją zawierają. I nawet najnowsza nota katalogowa nie zawiera żadnej wzmianki o niej! Wada ta na szczęście dotyczy jedynie kostki ATMcga8. Nie dotyczy już jej nowszej wersji, czyli ATMegaSS ani żadnego innego procesora AVR Jedynym sposobem pozbycia się zakłóceń na szynie zasilającej część analogową jest zastosowanie kondensatora filtrującego o dużej pojemności (albo zastosowanie procesora ATMcga88). Rolę tę pełni C5 o pojemności az lOOpF Pojemność 100|iF naprawdę jest duża. bo przetwornik ADC i kilka innych elementów podłączonych do analogowej szyny zasilania pobierają znacznie mniej niż ImA prądu. Rezystor R38 oznaczony gw iazdką nic me wnosi do układu, bo szyny VCC i AVCC i tak są już połączone Rezy stor ten nie będzie w ięc montowany.

Sygnał audio trafia na punkt IN i za pośrednictwem kondensatora C9 przcdostaic się na wejście nicodwracającc wzmacniacza operacyjnego U2. Do zapewnienia przyzwoitej dokładności analizatora wymagane jest zapewnienie możliwie dużego wysterowania wejścia przetwornika ADC. jednak bez przesterowania. Wy magałoby to zastosow ania wzmacniacza z wyjściem typu Rail-to-Rail. ale wzmacniacze takie nie są zby t popularne

Wy korzy stany wzmacniacz operacyjny typu TL071 jest w stanie wytworzyć na wyjściu sy gnał o wartości między szczytowej równej 5V. a nawet i większej, ale pod warunkiem że będzie zasilany napięciem dużo wyższym mz 5V. Praca z wyższym napięciem zasilania, szczególnie niestabiiizowanym. stwarza jednak ryzy ko przesterowania. dlatego konieczne jest zastosowanie ogranicznika na wyjściu wzmacniacza Przestcrowanie. a w zasadzie ..wy stawanie sygnału poza zakres napięcia zasilającego 5\ jest niebezpieczne, bo może doprowadzić do uszkodzenia wejścia przetwornika ADC. W nocie katalogowej mikrokontrolera znajduje się informacja, że napięcie na żadnym pinie nie powinno nigdy być niższe od napięcia masy bardziej niż o 0.5V ani wyższe bardziej niż o VCC-K).5V Samo przestcrowanie ro/unnane jako obcinanie w ierzchołków sy gnału nie jest juz niebezpieczne, ale powoduje powstawanie znacznych ilości harmonicznych, co oczywiście także jest niepożądane.

W najw iększym skrócie wzmacniacze serii TL07x mogą wytworzyć na swym wyjściu minimalne napięcie równe około 2V, licząc od strony ujemnego napięcia zasilania, a maksymalne o około 2V niższe od górnego napięcia zasilania Przetwornik ADC wymaga napięcia o wartości między szczy tów ej równego (maksymalnie) 5V, czyli takiego o amplitudzie 2.5V. Masa wzmacnianego sygnału znajduje się na poziomie 5V. więc z prostego rachunku wynika, że aby wzmacniacz był w stanic wytworzyć sygnał o amplitudzie zasilany napięciem co najmniej 9,5V. Tak więc układ TL071 wymaga większego napięcia zasilania niż mikrokontroler, dlatego tez jest zasilany napięciem sprzed stabilizatora U1.

Ogranicznik składa się z rezystorów' R34.    R35,    R36.

R37 i diod Dl, D2. Rezystory R36 i R37 tworzą dzielnik napięcia polaryzujący wstępnie wejście przetwornika ADC napięciem około 2.5V. Wzmocniony sygnał audio z wyjścia wzmacniacza operacyjnego U2 jest za pośrednictwem kondensatora CU podawany na ten dzielnik i moduluje napięcie na nim. Gdy pojaw i się za duży- sy gnał, zostanie on zwany przez diody Dl i D2. Rezy stor R34 chroni przed zwarciem w momencie, gdy sygnał jest ograniczany. Jednak taki prosty diodowy ogranicznik zapewnia ograniczenie sy gnału do wartości -0.7V ..VCC-K).7V. Teraz ujawnia się rola rezystora R35. Wraz z rezystorami R36 i R37 tworzy on dzielnik napięcia. który nieznacznie tłumi sy gnał. Wartości rezystorów zostały tak dobrane, że napięcie na wejściu przetwornika ADC zawiera się w przedziale prawie równym 0...5Y Wprawdzie mikrokontrolery ATMegaS są wy jątkowo odporne na uszkodzenia, o czy m się wielokrotnie przekonałem, ale praca z c/ęsto pojawiającym się zbyt niskim lub zbyt wysokim napięciem na wejściu na pewno jest ry zy kow na, i dlatego jest tutaj trochę bardziej rozbudowany ogranicznik.

Kondensator Cl2 wraz z szeregowo połączonymi rezy storami R34 i R35 tworzy prosty filtr antyaliasingowy.

Niestety kostka ATMegaS ma za małą liczbę nóżek, aby bezpośrednio obsłużyć wyświetlacz składający się z 10 kolumn i 10 wierszy, odebrać dane analogowe audio i odczytać stan jumperów J4 i J5. Dałoby się to jeszcze jakoś zrealizować, gdyby me konieczność zajęcia 2 pinów przez rezonator XI Dlatego też zastosowano dekoder 4028. który zwiększa liczbę pinów wyjściowych. Tranzystory Tl ..Tl0 i T11...T20zwiększają wydajność prądową tych pinów.

Diody D3 i D4 zabezpieczają przed zwarciem w momencie, gdy włożone są oba jum-pery J4 i J5 Rezystor R39 ze względu na

16

Maj 2008

Elektronika dla Wszystkich