অসিলোস্কোপের জন্য এনালগ ফ্রন্ট এন্ড: 6 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:56

বাড়িতে আমার কাছে কিছু সস্তা ইউএসবি সাউন্ড কার্ড আছে, যা ব্যাংগুড, অ্যালিয়েপ্রেস, ইবে বা অন্যান্য বৈশ্বিক অনলাইন শপে কিছু টাকায় কেনা যায়। আমি ভাবছিলাম যে আমি তাদের জন্য কি আকর্ষণীয় ব্যবহার করতে পারি এবং তাদের মধ্যে একটি দিয়ে কম ফ্রিকোয়েন্সি পিসি সুযোগ তৈরি করার চেষ্টা করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি। ইন্টারনেটে আমি একটি চমৎকার সফটওয়্যার পেয়েছি, যা ইউএসবি অসিলোস্কোপ এবং সিগন্যাল জেনারেটর হিসেবে ব্যবহার করা যায়। আমি কার্ডের কিছু বিপরীত নকশা করেছি (প্রথম ধাপে বর্ণিত) এবং সিদ্ধান্ত নিলাম যে যদি আমি সম্পূর্ণরূপে কাজ করার সুযোগ পেতে চাই - আমাকে একটি এনালগ ফ্রন্ট -এন্ড ডিজাইন করতে হবে, যা সঠিক ভোল্টেজ স্কেলিং এবং স্থানান্তরের জন্য প্রয়োজন অডিও কার্ডের মাইক্রোফোন ইনপুটে ইনপুট সিগন্যাল প্রয়োগ করা হয়, কারণ মাইক্রোফোনের ইনপুট কয়েক দশকের মিলিভোল্টের ক্রমে সর্বাধিক ইনপুট ভোল্টেজ আশা করে। আমি এনালগ ফ্রন্টএন্ডকে সার্বজনীন করতে চেয়েছিলাম - Arduinos, STM32 বা অন্যান্য মাইক্রোকন্ট্রোলারগুলির সাথে ব্যবহার করতে সক্ষম হতে - একটি অডিও কার্ডের ইনপুট ব্যান্ডের তুলনায় ইনপুট সিগন্যাল ব্যান্ড অনেক বিস্তৃত। ধাপে ধাপে নির্দেশাবলী কিভাবে এই ধরনের এনালগ স্কোপ ফ্রন্ট-এন্ড ডিজাইন করতে হয় এই কাজে উপস্থাপন করা হয়েছে।

ধাপ 1: ইউএসবি অডিও কার্ড রিভার্স ডিজাইন এবং নোডিফিকেশন

ইউএসবি কার্ডটি খুলতে খুব সহজ - কেসটি আঠালো নয়, কেবল অংশে অংশ োকানো হয়েছে। পিসিবি দ্বিমুখী। অডিও জ্যাক এবং কন্ট্রোল বোতামগুলি উপরের দিকে, সি-মিডিয়া ডিকোডার চিপ, যৌগ দ্বারা আচ্ছাদিত নীচের দিকে রয়েছে। মাইক্রোফোনটি মোনো মোডে সংযুক্ত - পিসিবিতে দুটি চ্যানেল একসাথে সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে। একটি এসি কাপলিং ক্যাপাসিটর (C7) মাইক্রোফোন ইনপুটে ব্যবহৃত হয়। অতিরিক্ত যে 3K (R2) একটি প্রতিরোধক বহিরাগত মাইক্রোফোনের পক্ষপাতের জন্য ব্যবহার করা হয়। আমি এই প্রতিরোধকটিকে তার জায়গা খোলা রেখে সরিয়ে দিয়েছি। অডিও আউটপুট উভয় চ্যানেলের জন্য এসি সংযুক্ত।

সংকেত পথে একটি এসি কাপলিং থাকা ডিসি এবং কম ফ্রিকোয়েন্সি সংকেত পর্যবেক্ষণে বাধা দেয়। সেই কারণে আমি এটিকে (সংক্ষিপ্ত) সরানোর সিদ্ধান্ত নিয়েছি। এই সিদ্ধান্তেরও অসুবিধা আছে। ক্যাপাসিটরের পরে অডিও এডিসির জন্য কিছু ডিসি অপারেটিং পয়েন্ট সংজ্ঞায়িত করা হয় এবং যদি ছোট ইনপুট সিগন্যাল রেঞ্জের কারণে এনালগ ফ্রন্ট-এন্ডে আলাদা আউটপুট ডিসি ওপি থাকে তবে এডিসি পরিপূর্ণ হতে পারে। এর মানে হল - সামনের প্রান্তের সার্কিটারের ডিসি ওপি অবশ্যই ADC ইনপুট পর্যায়ের সাথে সংযুক্ত হতে হবে। ডিসি আউটপুট ভোল্টেজ স্তরটি অবশ্যই এডিসি ইনপুট পর্যায়ে সমান হতে সক্ষম হতে হবে। এই সমন্বয় কিভাবে বাস্তবায়িত হয় তা পরবর্তী ধাপে আলোচনা করা হবে। আমি ADC এর ইনপুটে প্রায় 1.9V DC ভোল্টেজ পরিমাপ করেছি।

আরেকটি প্রয়োজনীয়তা, যা আমি এনালগ ফ্রন্ট-এন্ডের জন্য সংজ্ঞায়িত করেছি তা হল অতিরিক্ত বিদ্যুৎ উৎসের প্রয়োজন নেই। আমি সাউন্ড কার্ড 5V ইউএসবি ভোল্টেজের সামনের সার্কিটরি সরবরাহ করার জন্য উপলব্ধ ব্যবহার করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি। সেই উদ্দেশ্যে আমি অডিও জ্যাক টিপ এবং রিং পরিচিতিগুলির মধ্যে সাধারণ সংযোগ কেটে দিলাম। আমি যে রিংটি সিগন্যালের জন্য ব্যবহার করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি (শেষ ছবিতে সাদা তার - সেতুগুলিও এসি ক্যাপাসিটর), এবং জ্যাকের টিপ যা আমি পাওয়ার সাপ্লাই টার্মিনাল হিসাবে ব্যবহার করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি - সেই উদ্দেশ্যে আমি এটি USB 5V এর সাথে সংযুক্ত করেছি লাইন (লাল তার)। সেই সঙ্গে অডিও কার্ডের পরিবর্তন সম্পন্ন হয়েছে। আমি আবার বন্ধ করে দিলাম।

ধাপ 2: ফ্রন্টএন্ড ডিজাইন

আমার সিদ্ধান্ত ছিল অসিলোস্কোপের জন্য 3 টি কাজ করার পদ্ধতি:

• ডিসি
• এসি
• স্থল

এসি মোড থাকার জন্য প্রয়োজন যে ইনপুট পরিবর্ধকের ইনপুট / সাধারণ মোড ভোল্টেজ সরবরাহ রেলের অধীনে প্রসারিত হয়। তার মানে - এম্প্লিফায়ারের অবশ্যই দ্বৈত সরবরাহ থাকতে হবে - ইতিবাচক এবং নেতিবাচক।

আমি কমপক্ষে 3 টি ইনপুট ভোল্টেজ রেঞ্জ রাখতে চেয়েছিলাম (ক্ষয়ক্ষতির অনুপাত)

• 100:1
• 10:1
• 1:1

মোড এবং রেঞ্জের মধ্যে সমস্ত যাতায়াতগুলি যান্ত্রিক স্লাইড 2P3T সুইচগুলির জন্য পূর্বনির্ধারিত।

পরিবর্ধক জন্য নেতিবাচক সরবরাহ ভোল্টেজ তৈরি করতে আমি 7660 চার্জ পাম্প চিপ ব্যবহার করেছি। পরিবর্ধক জন্য সরবরাহ ভোল্টেজ স্থিতিশীল করতে আমি TI দ্বৈত রৈখিক নিয়ন্ত্রক TPS7A39 ব্যবহার করেছি। চিপের ছোট প্যাকেজ আছে, কিন্তু পিসিবিতে এটি বিক্রি করা খুব কঠিন নয়। পরিবর্ধক হিসাবে আমি AD822 opamp ব্যবহার করেছি। এর সুবিধা - CMOS ইনপুট (খুব ছোট ইনপুট স্রোত) এবং তুলনামূলকভাবে উচ্চ লাভব্যান্ডউইথ পণ্য। আপনি যদি আরও বিস্তৃত ব্যান্ডউইথ পেতে চান, আপনি CMOS ইনপুট সহ অন্য একটি opamp ব্যবহার করতে পারেন। রেল থেকে রেল ইনপুট/আউটপুটের বৈশিষ্ট্য আছে বলে ভালো লাগছে; কম শব্দ, উচ্চ হার হার। ব্যবহৃত opamp আমি দুটি +3.8V / -3.8V সরবরাহ সরবরাহ করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি। প্রতিক্রিয়া প্রতিরোধকগুলি TPS7A39 এর ডেটশীট অনুসারে গণনা করা হয়েছে, যা এই ভোল্টেজগুলি দেয়:

R3 22K

R4 10K

R5 10K

R6 33K

আপনি যদি Arduino এর সাথে এই ফ্রন্টএন্ড ব্যবহার করতে চান, তাহলে আপনি 5V আউটপুট ভোল্টেজ পৌঁছাতে চাইতে পারেন। এই ক্ষেত্রে আপনাকে ইনপুট সাপ্লাই ভোল্টেজ> 6V প্রয়োগ করতে হবে এবং দ্বৈত নিয়ন্ত্রকের আউটপুট ভোল্টেজ +5/-5V হতে হবে।

AD822 হল দ্বৈত পরিবর্ধক - এর মধ্যে প্রথমটি বাফার হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছিল দ্বিতীয় অ্যামপ্লিফায়ারের সাধারণ মোড ভোল্টেজ সংজ্ঞায়িত করতে যা নন ইনভার্টিং কনফিগারেশনের সংমিশ্রণে ব্যবহৃত হয়।

সাধারণ মোড ভোল্টেজ সমন্বয় এবং ইনপুট পরিবর্ধক লাভের জন্য আমি এই ধরনের potentiometers ব্যবহার করেছি।

এখানে আপনি একটি LTSPICE সিমুলেশন সেটআপ ডাউনলোড করুন, যেখানে আপনি আপনার নিজের পরিবর্ধক কনফিগারেশন সেট আপ করার চেষ্টা করতে পারেন।

দেখা যায় যে পিসিবি দ্বিতীয় BNC সংযোগকারী আছে। এটি সাউন্ড কার্ডের আউটপুট - উভয় চ্যানেল দুটি প্রতিরোধকের মাধ্যমে একসঙ্গে সংক্ষিপ্ত করা হয় - তাদের মান 30 ওহম - 10 কে এর মধ্যে হতে পারে। এইভাবে এই সংযোগকারীকে সংকেত জেনারেটর হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। আমার নকশায় আমি BNC সংযোগকারীকে আউটপুট হিসাবে ব্যবহার করিনি - আমি সেখানে কেবল একটি তারের সোল্ডার করেছি এবং এর পরিবর্তে দুটি কলা সংযোগকারী ব্যবহার করেছি। লাল এক - সক্রিয় আউটপুট, কালো এক - সংকেত স্থল।

ধাপ 3: পিসিবি এবং সোল্ডারিং

পিসিবি প্রযোজনা করেছিল জেএলসিপিসিবি।

তারপরে আমি ডিভাইসগুলি বিক্রি করতে শুরু করি: প্রথমে সরবরাহের অংশ।

পিসিবি দুই ধরনের BNC সংযোগকারীকে সমর্থন করে - আপনি কোনটি ব্যবহার করতে পারেন তা বেছে নিতে পারেন।

Aliexpress থেকে কেনা ট্রিমিং ক্যাপাসিটার।

জারবার ফাইলগুলি এখানে ডাউনলোডের জন্য উপলব্ধ।

ধাপ 4: বক্সিং

আমি এই সব একটি ছোট প্লাস্টিকের বাক্সে রাখার সিদ্ধান্ত নিয়েছি। আমি একটি স্থানীয় দোকান থেকে উপলব্ধ ছিল। বাহ্যিক রেডিও সংকেতগুলির জন্য ডিভাইসটিকে আরও প্রতিরোধী করতে, আমি একটি তামার টেপ ব্যবহার করেছি, যা আমি অভ্যন্তরীণ কেসের দেয়ালের সাথে সংযুক্ত করেছি। অডিও কার্ডের ইন্টারফেস হিসাবে আমি দুটি অডিও জ্যাক ব্যবহার করেছি। আমি তাদের ইপক্সি আঠা দিয়ে শক্তিশালী করেছিলাম। পিসিবি স্পেসার ব্যবহার করে নিচের কেস থেকে কিছু দূরত্বে মাউন্ট করা হয়েছিল। ডিভাইসটি সঠিকভাবে সরবরাহ করা হয়েছে তা নিশ্চিত করার জন্য, আমি ফ্রন্ট-এন্ড সাপ্লাই জ্যাক (মাইক্রোফোন সাইড জ্যাক)

ধাপ 5: ডিভাইস প্রস্তুত

এখানে একত্রিত ডিভাইসের কিছু ছবি।

ধাপ 6: পরীক্ষা

আমি এই সংকেত জেনারেটর ব্যবহার করে অসিলোস্কোপ পরীক্ষা করেছি আপনি পরীক্ষার সময় কিছু স্ক্রিনশট দেখতে পারেন।

এই সুযোগটি ব্যবহার করে প্রধান চ্যালেঞ্জ হল অডিও কার্ডের অনুরূপ হতে ফ্রন্টএন্ড সাধারণ মোড আউটপুট ভোল্টেজ সামঞ্জস্য করা। এর পরে ডিভাইসটি খুব মসৃণভাবে কাজ করে। যদি Arduino এর সাথে এই ফ্রন্ট-এন্ড ব্যবহার করা হয়, সাধারণ মোড ভোল্টেজ সারিবদ্ধকরণে সমস্যাটি থাকা উচিত নয়-এটি 0-5V পরিসরে অবাধে স্থাপন করা যেতে পারে এবং এর পরে সঠিকভাবে মানকে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে, যা আপনার পরিমাপের জন্য অনুকূল। Arduino ব্যবহার করার সময় আমি আরেকটি ছোট পরিবর্তনেরও পরামর্শ দেব - এম্প্লিফায়ারের ইনপুটে দুটি অ্যান্টি -প্যারালাল প্রোটেকশন ডায়োড দুটি 4.7V জেনার ডায়োড দিয়ে সিরিজে সংযুক্ত করা যেতে পারে, কিন্তু বিপরীত দিকে। এই ভাবে ইনপুট ভোল্টেজ ~ 5.3V এ clamped হবে overvoltages এর opamp ইনপুট রক্ষা করে।