[AD2] Analog Discovery 2 jako narzędzie dla początkującego elektronika.

Oscyloskopy, multimetry, generatory, nie tylko z najwyższej półki
Awatar użytkownika
PROTON
User
User
Posty: 411
Rejestracja: czwartek 08 paź 2015, 18:35
Lokalizacja: Warszawa

[AD2] Analog Discovery 2 jako narzędzie dla początkującego elektronika.

Postautor: PROTON » niedziela 22 sty 2017, 19:28

Prądu gołym okiem nie widać, dlatego w warsztacie elektronika znajduje się wiele różnych przyrządów pomiarowych. Pierwszym takim przyrządem, praktycznie każdego początkującego elektronika jest miernik uniwersalny. Do pewnego poziomu nauki wystarcza, do czasu kiedy nie trzeba zbadać sygnałów. Więc trzeba zakupić kolejne przyrządy pomiarowe, analizator stanów logicznych, oscyloskop, czasem też generator, itd. Nie dość że takie przyrządy do tanich nie należą to zajmują też sporo miejsca.

Tutaj chciałbym zaproponować pewną alternatywę, wszystkie wyżej wymienione urządzenia w jednym pudełku podłączanym do komputera po przez złącze USB, mianowicie Analog Discovery 2. Urządzenie jest bardzo wszechstronne, ale obsługa jest dość intuicyjna, wymaga to poświęcenia niewielkiej ilości czasu na naukę obsługi. Urządzenie można zakupić w sklepie Internetowym KAMAMI ( https://kamami.pl/analizatory-logiczne- ... 0-321.html ). Postaram się wszystko po kolei wytłumaczyć a najlepsza nauka jest po przez zabawę, więc zaczynamy.
0.jpg


Badanie wzmacniacza operacyjnego LM741.

Na początek, bardzo popularny ogólnego zastosowania wzmacniacz operacyjny, tani i prosty w użyciu, oprócz samego układu potrzebujemy jeszcze dwóch rezystorów w celu określenia jego wzmocnienia. Pierwszą rzeczą co trzeba zrobić to zajrzeć do noty aplikacyjnej ( http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm741.pdf ), zawsze tak postępujemy z układem którego jeszcze nie znamy. Nas w tej chwili interesuje, maksymalne zakresy napięć wejściowych i zasilana, w zależności od wersji układu mamy od +/- 18V do +/- 22V maksymalny zakres napięcia zasilania oraz +/- 15V maksymalny zakres napięć wejściowych. My będziemy stosować +/- 5V napięcia zasilania i napięcia wejściowego, takie są maksymalne napięcia wyjściowe AD2. Z tego wynika, że raczej nie uszkodzimy układu. Kolejną interesującą nas rzeczą jest schemat typowej aplikacji oraz opis wyprowadzeń. Na podstawie w/w dokumentacji przygotowałem schemat połączeń.
1.png

Wzmocnienie wzmacniacza obliczamy ze wzoru Ku=1+(R2/R1), Ja zastosowałem R1=22k, R2=56k
W moim przypadku wzmocnienie napięciowe wyniesie około 3,5x, rezystory można zastosować w wielkościach od kilkuset omów do kilkuset kiloomów, np. 220R i 560R omów lub 220k i 560k, nie mogą to być zbyt małe rezystancje ponieważ będą obciążać wyjście wzmacniacza.
Podłączamy AD2 tak jak na schemacie, kabelki oznaczone 1- i 2- podłączamy do masy tak jak na zdjęciu, jest to wejście różnicowe oscyloskopu, my będziemy mierzyć napięcia względem masy więc drugie wejście podłączamy do masy.
IMG_0447.JPG

Tak wygląda zmontowany układ na płytce stykowej.
IMG_0449.JPG

Odpalamy program WaveForms, najpierw uruchamiamy zasilanie, wybieramy zakładkę Supplies i dla V+ wybieramy z rozwijanego menu 5V, natomiast dla V- analogicznie -5V. Klikamy przycisk z napisem Master Enable is Off, zmieni się napis na Master Enable is On, mamy wtedy włączone zasilanie układu.
2.png

Drugi krok to uruchomienie oscyloskopu, wybieramy zakładkę Welcome, klikamy Scope w tej zakładce klikamy przycisk Run i mamy uruchomiony oscyloskop.
3.png

Trzeci krok to uruchomienie generatora, analogicznie jak poprzednio w zakładce Welcome wybieramy Wavegen, domyślnie mamy ustawione, Sinus, 1kHz, 1V. Zostawiamy jak jest i naciskamy Run.
4.png

Przechodzimy na zakładkę Scope i możemy zacząć bawić się ustawieniami.
5.png

Jak widać, drugi kanał wyszedł poza zakres ekranu, aby go zmniejszyć, dla pierwszego i drugiego kanału i stawiamy parametr Range na 1V/div, należy to zrobić dla obydwóch kanałów w celu zachowania jednakowych proporcji pomiędzy nimi. Jak widać wzmacniacz działa prawidłowo zgodnie z obliczeniami. Napięcie sygnału wejściowego wynosi 1V natomiast wyjściowego 3,5V
6.png

Teraz w zakładce Wavegen możemy pozmieniać parametry sygnału z generatora, np. wybrać Type: Square, efekt:
7.png

Jeśli zwiększymy amplitudę generatora do 2V to przesterujemy wzmacniacz, efekt:
8.png


Kolejną przydatną cechą urządzenia AD2 jest w pełni automatyczne badanie charakterystyki przenoszenia. W tum celu w zakładce Welcome klikamy Network. Na domyślnych ustawieniach klikamy przycisk Single. po kilku sekundach mamy gotową charakterystykę.
9.png

W celu określenia górnej granicy pasma tego wzmacniacza, musimy znaleźć punkt w którym poziom sygnału wyjściowego spada o 3dB, w tym celu klikamy wskaźnik oznaczony Vertical i szukamy miejsca w którym mamy najwyższy poziom sygnału na 2 kanale.
10.png

11.png

W moim przypadku wyszło niewiele ponad 11dB, teraz szukamy punktu w którym sygnał jest niższy o 3dB, wyszło 36kHz. Nawet taki sam układ 741, wykonany przez innego producenta a nawet przez tego samego ale z innej partii produkcyjnej może mieć różne parametry częstotliwościowe. Pasmo może się różnić w dość znacznym zakresie.
12.png
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
Ostatnio zmieniony środa 25 sty 2017, 15:40 przez PROTON, łącznie zmieniany 1 raz.
Today I am dirty
and I want to be pretty
Tomorrow, I know I'm just dirt

Awatar użytkownika
PROTON
User
User
Posty: 411
Rejestracja: czwartek 08 paź 2015, 18:35
Lokalizacja: Warszawa

Re: [AD2] Analog Discovery 2 jako narzędzie dla początkującego elektronika.

Postautor: PROTON » środa 25 sty 2017, 15:37

AD2 badanie układu 74LS393

Lecimy dalej z zabawą, teraz na warsztat bierzemy coś z cyfrówki, układ 74LS393. Jak zwykle zaczynamy od noty aplikacyjnej, http://web.mit.edu/6.111/www/f2009/hand ... 4LS393.pdf z niej wynika że nasz bohater zawiera w sobie dwa binarne liczniki 4-bitowe.
1.png

Połączymy je razem tak aby zrobić jeden licznik 8 bitowy, czyli wejście drugiego licznika podłączamy do ostatniego wyjścia pierwszego licznika.
Podłączymy do AD2 tak jak na poniższym schemacie. Nazwy etykietek na schemacie odpowiadają oznaczeniom przewodów w AD2.
2.png

A tak wygląda podłączony układ na stykówce.
IMG_0493.JPG

I odpalamy WaveForms.
Pierwsza rzecz to zasilanie, klikamy Supplies, ustawiamy (V+) na 5V i klikamy Master Enable is Off, mamy włączone zasilanie. Ujemnie zasilanie nie jest wykorzystywane (V-) możemy zostawić je tak jak jest.
3.png

Drugi krok to uruchomienie podglądu wyjścia, w tym celu w zakładce Welcome wybieramy Logic. W zakładce Logic klikamy plusik i wybieramy BUS. W okienku Add Bus zaznaczamy linie od DIO 0 do DIO 7 i naciskamy plusik, wszystko powinno wyglądać tak jak poniżej.
4.png

W celach kontrolnych dodajemy jeszcze sygnał wejściowy licznika, klikamy plusik, wybieramy Signal a w okienku Add Signal wybieramy DIO 15. Całość powinna wyglądać tak.
5.png

Trzeci krok to wygenerowanie sygnału dla licznika, w tym celu w zakładce Welcome wybieramy Patterns. Naciskamy plusik i wybieramy Signal, w okienku Add Signal wybieramy DIO 15. Powtarzamy całą operacje dla sygnału DIO 14, czyli naciskamy plusik, wybieramy Signal, następnie DIO 14.
Teraz należy skonfigurować sygnały, przy DIO 15 w kolumnie Type mamy wybrane Constant, zmieniamy je na Clock. Natomiast w DIO 14 Constant zmieniamy na Custom. Mamy stan niski i tak zostawiamy. naciskamy Run i przechodzimy do zakładki Logic w której też naciskamy Run.
Jeśli wszystko zostało dobrze podłączone to zobaczymy szybko zmieniające się sygnały
6.png

Aby można było się nim lepiej przyjrzeć trzeba troszkę podregulować, na początek zmieniamy podstawę czasu na 5ms/div.
7.png

Już lepiej ale i tak trochę za szybko dla oka.
8.png

To może zmniejszyć częstotliwość? W tym celu przechodzimy do zakładki Patterns i klikamy ikonkę edycji zaznaczoną poniżej na żółto.
9.png

W okienku Edit DIO 15 zmieniamy Częstotliwość z 1kHz na np. 100Hz
10.png

Wracamy na zakładkę Logic, i widzimy że przebieg się rozciągnął, znowu zmieniamy podstawę czasu z 5ms/div na np. 50 ms/div.
Jak widać z powyższego ćwiczenia licznik działa i zlicza od 0 do 255.
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
Today I am dirty
and I want to be pretty
Tomorrow, I know I'm just dirt

Awatar użytkownika
tasza
Expert
Expert
Posty: 538
Rejestracja: czwartek 12 sty 2017, 10:24
Lokalizacja: Ostrowiec Św. / Warszawa
Kontaktowanie:

Re: [AD2] Analog Discovery 2 jako narzędzie dla początkującego elektronika.

Postautor: tasza » środa 25 sty 2017, 17:08

Ale super.
W sumie to miałam zakusy, aby coś cyfrowego ruszyć na AD2, heh, słaby refleks jakoś ostatnio.
A moja sugestia drobna i do ewentualnego przemyślenia - czy tego typu opisy / przewodniki nie pisać w formie dokumentów pdf ?
I potem gromadzić w jednym miejscu (przyklejony post?), bo przecież dla początkującego użytkownika AD2 taki materiał to skarb, no tak myślę,
to nie są reklamowe picer-bajery tylko jak to się mawia - proza życia, z zaletami, wadami, ostrzeżeniami i poradami tych, co są krok dalej....
pzdr,
Natasza
Don't think outside of the box, think that there is no box / Morpheus, Matrix (1999)
#slowanawiatr ♫ ♥ ☕ ☘ ♌ ♫

pzdr,
Natasza

Awatar użytkownika
dambo
Expert
Expert
Posty: 500
Rejestracja: czwartek 17 mar 2016, 17:12

Re: [AD2] Analog Discovery 2 jako narzędzie dla początkującego elektronika.

Postautor: dambo » środa 25 sty 2017, 18:46

trochę offtop sie robi, ale pomysł z pdfami - świetny. Może jakoś inaczej to rozwinąć - w sensie, utworzyć jakiś schemat pisania poradników i autogenerowanie poradników pdf? Coś takiego jest na instructables
Zapraszam na mojego pseudobloga z projektami itp: http://projektydmb.blogspot.com/

Awatar użytkownika
Grzegorz...
User
User
Posty: 291
Rejestracja: piątek 09 paź 2015, 18:57

Re: [AD2] Analog Discovery 2 jako narzędzie dla początkującego elektronika.

Postautor: Grzegorz... » środa 25 sty 2017, 22:38

Proton szacun za zwięzły i zrozumiały opis.
Poza tym widzę, że ostatnio Ty i Tasza podbijacie ilość postów na forum i za to podziękowania ponowne :)
Oby tak dalej!!! :)
Pomysł Taszy co do tworzenia PDF-ów, choć dla mnie niekoniecznie, ale wyodrębnienie poradników aby nie trzeba było szukać jest super :).

Awatar użytkownika
PROTON
User
User
Posty: 411
Rejestracja: czwartek 08 paź 2015, 18:35
Lokalizacja: Warszawa

Re: [AD2] Analog Discovery 2 jako narzędzie dla początkującego elektronika.

Postautor: PROTON » czwartek 26 sty 2017, 17:41

[AD2] Analog Discovery 2, wzmacniacz w układzie OE.
Lecimy dalej z zabawą.
Budujemy wzmacniacz z tego co mamy pod ręką i właśnie w ręce wpadł mi tranzystor BC547B, czy się nadaje? Nie wiem, więc sięgam do noty. ( https://www.sparkfun.com/datasheets/Com ... /BC546.pdf ) W tej nocie mamy opisane kilka tranzystorów o podobnych parametrach, nas interesuje BC547 z literką B na końcu. Co nas interesuje, czy to jest tranzystor NPN, maksymalne napięcie kolektor-emiter, maksymalny prąd kolektora, współczynnik wzmocnienia. Więc, NPN - tak, maksymalne napięcie kolektor-emiter - Vceo = 45V, maksymalny prąd kolektora - Ic = 100mA, współczynnik wzmocnienia dla tranzystora z literką B (na samym dole pierwszej strony noty) hfe = 200~450.
Nadaje się :)
Robimy projekt bez obliczeń, na intuicję.R1,R2 po 22k, R3,R4,R5 po 100R. Na początek projekt i symulacja w LTspice, zobaczymy jak działa układ z "wylosowanych" elementów.
1.png

2.png

Zmontowany układ na stykówce.
IMG_0512.JPG
IMG_0511.JPG

Montujemy układ na stykówce, podpinamy AD2, (1+) oraz (W1) do WE, (1-) do WY, (1-) oraz (2-) do masy. Podpinamy masę i zasilanie, zakładka Supplies, ustawiamy (V+) na 5V. Odpalamy generator (Wavegen) na domyślnych ustawieniach, odpalamy oscyloskop (Scope) i widzimy że układ działa tak jak w symulacji, możemy zmienić podstawię czasu (Base) na 500us/div.
3.png

Jak widać nie dość że wzmacniacz ma współczynnik wzmocnienia napięciowego poniżej jedności, tłumi napięcie a nie wzmacnia, to jeszcze wprowadza zniekształcenia. Teraz musimy go doprowadzić do kultury, czyli żeby wzmacniał i nie wprowadzał zniekształceń.
Proponuję wymienić rezystory R3, R4, R5 na elementy o wartości 1.5k, na początku w LTspice i uruchomić symulację.
4.png

Widzimy że wzmacniacz został mocno przesterowany. Zmieniamy rezystorki na stykówce na 1.5k i efekt:
5.png

To teraz może zmniejszymy poziom sygnału wejściowego. Zmieńmy 1V na 100mV.
6.png

7.png

Widać że wzmacniacz już wzmacnia, poprawiła się też jego charakterystyka, proponuję zmniejszyć poziom sygnału wejściowego do 50mV.
8.png


Teraz możemy zmierzyć pasmo przenoszenia tego wzmacniacza, w zakładce Welcome naciskamy przycisk Network, w opcjach po prawej stronie WaveGen zmieniamy Amplitude na 50mV, ustawiamy na górnym pasku Stop: 10Mhz. Teraz mała uwaga, Przy poprzednich pomiarach nie miało znaczenia podłączenie kanałów który jest pierwszy a który drugim oscyloskopu. Tu aby prawidłowo wyznaczyć charakterystykę. Na pierwszym kanale musimy mieć sygnał WE, na drugim WY, na podstawie różnicy pomiędzy sygnałami wyznaczany jest współczynnik wzmocnienia i przesunięcie fazowe Naciskamy przycisk Single i po chwili mamy gotową charakterystykę częstotliwościową.
9.png

Maksymalne wzmocnienie tego wzmacniacza 26,7dB, szukamy punktu przy którym mamy mniej o 3dB i odczytujemy częstotliwości graniczne, u mnie wyszło od 2,7kHz do 2,48MHz

Projekt w LTspice
wzmacniacz.zip


A teraz zapraszam do teorii :)
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
Today I am dirty
and I want to be pretty
Tomorrow, I know I'm just dirt


Wróć do „Przyrządy pomiarowe”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 2 gości