A/D 10x1 - ndr-nkc.de
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Transcript of A/D 10x1 - ndr-nkc.de
A/D 10x1
Baugruppe für Analog - Digital
Umsetzung mit 10 Bit Auflösung
und Sample and Hold Amplifier.
für den NDR - Computer
und für den Computer
Graf Elektronik Systeme GmbH
Inhalt Seite
1 tüi rvf ührunq „ 1
l. l Zum NDR-Computer 1
1.2 Wozu dient die A/u 10x1 . 1
1.3 Wie setzt man die A/ii 10« 1 ein? 1
2 t'echni sehe IJ^ten - 3
3 Pr inz i pbeschrei bunq 3
3. 1 Die verschiedenen WarirJl unqBver f■.■ihren 3
5.2 Der Baustein LF 390 - 5
3. 3 Der Baustei n i'N 432 . - . 6
3. 4 Die Baugruppe A/0 J 0;. 1 6
4 Au-f bauanl ei t.unq 7
4.1 CMOS-Warnung 7
4 . 2 Stür.lcl i ste .7
4.3 Aufbau Schritt, für Schritt 9
5 Testanleitung 11
5. 1 Erste Prüfung ohnts ICb 11
5.2 Test im System (ohne Meßgeräte?) .„-.....„,. 11
6 Fshlerauchanleitung IV?
6.1 Mögliche Fehl er und ihre Behebung , 12
7 üchal tunqsbeschrfjibung 14
/,. i Funkt i ahsbeschrei bung tJ^-r Schal tung . _ . 14
6 Anwendunq<übe?i -ipi el e 16
9 Di V63r sei;, ..,.,.., 16.
9. ] Krwei teruntj^iriogl ichkeit 16
9. 2 Au'sb 1 i ck ) 6
10 Unterlagen ::u den verwendeten ICe 17
10- 1 TTL-ICs 17
10.2 Auszüge aus dem Datenblatt zum ZH 432 E ....22
11 LrLer atur ... - «... 23
11.1 Die Zeitschrift LOOP 23
Anhang Ae Schal tpl &i „ .... 24
Anhanq Bi BestuckLinqspl an 25
Anhang l":; Layout Bestückun-görseite mi t. E*e»i Uckungsdruck .26
Anhanq D: Layout Bestückungssei te 2.V
Anhanq E: L ayetut I. öl sei te 28
Anhanq F: FT oqr amme 2*?
1. Einf Cihrung
1.1 Zum NDR-Computer
Der NDR-Computer wird in der Fernsehserie "Mi kroel ektroni k - Mikro
computer sei bstgebiäut und programmi ert " aufgebaut, er kl ärt und i n
Betrieb genommen. Diese Serie wird vam Norddeutschen Rundfunk, vom
Sender Freies Berlin, vam Bayrischen Fernsehen und van Radio Bremen
ausgestrahlt. Es warden ba] cl auch d i b Regional seniisr anderer Bundes
länder die Sendunq in ihr Programm aufnehmen.
Zur Serie gibt es einige- Begleitmaterialien, es ist daher nicht
unbedingt notwendiq, die Fernsehser i e gesehen zu heben, um den NDR-
Computer zu bauen und zu begrei -f en:
- Buch: Ralf-Dieter Klein,
"Mi krocomputer selbstgebaut und programmiert"
2. , neu bearbeitete und erwei terte Au-f läge
ISBN 3-7723-7162-0, DM 3B,-
erscrhianen iir» Franzi s-Verlag , München
Bestel lnummer: B001.
ftu-f diesem Buch baut die NDR-Serie auf
- Sonderhefte der- "mc"
"Mi kroComputer Sehritt für Sehr i 11"
Bestellnummer: SONDERNDR
"Mikrocomputer Schritt -für Schritt Tei1 2"
Bestellnummer: 5UNDEHH2
- Zeitschriften "mc" und "ELÜ" des Franzis-Verlages
- Zeitschrift "LOOP" der Firma Graf (siehe Kapitel 11.1)
- Videocdssetten:
) i jensi or tt? Qrigi na l l: ausist ten -i ür den privaten
Gebrauch. Auf diesen zwei Cassetten sind die 26
Folqen der Fernsehseri e enthalten.
Systeme: VHS, Beta, Video 2000
Preise: siehe gültige Preisliste
1.2 Wozu dient die Baugruppe
Jeder Di gi teil -Rechner kann nur digitale SignaJe erkennen und v&r&r-
beiten- Damit auch analoge Meßgrciüt?n ausgewertet werden können, wird
eine Baugruppe« benötigt, die analoge Spannungen in digitale Werte
umwandelt. Schal tungen , die diese Ei gensehaf t haben, werden al1 ge
mein als Anal og—Di gi t.al —Wandl er bezeichnet..
1.3 Wie setzt man die Baugruppe ein
Zum Ei nsat2 dl eser Baugruppe sind irii ndestens das Ei nstei gerpaket und
die SpannungsVersorgungen +12 Volt und -12 Volt notwendig. Die van
uns geli eferten Netztei1e NE1 und NE2 stel1en al1e benöti gten
Spannungen ;:ur Ver-f üyunq -
Mögl iche Kanf i gur st i anen können sie den -folgenden Abbi 1 dungen
entnehmen.
Konfiguration mit dem Einsteigerpaket
1
| A/D 10x1
GDP64k
iKevROA 64
CPU Z 80
I
y
/
Konfiguration mit Z80 CPU
A/D 10x1
GDP64k
l~Key
CPU 68 k
ROA 64Bus /
Konfiguration mit der 68-CPU
]. Technische Daten
- Leiterplattengröße
- BUS
Spannung5Versorgungen
- Str amverbrat ich
- Wandlungszeit
- Eingansspannunq
- Auf 1 bsung
100x160mm
NDR- Dus, 54 -pal i. g ; wshlwei se ECB-Bus
+-5V, + 12V, -12V oder -5V .
250mfi aus der +-5V Spannungsquelle
3Smft ;=<n'_-j der -SV Gpannunqsquelle
20 us.
20Vs& oder DC von -1QV biß -H.0V.
10 Bvt ■.-} 2ÜmV/LGB
3- Prinzipbeschreibung
3.1 Die verschiedenen Umsetzverfahren
Es werden drei Grundprinzipien bei der AD-Wandiung unterschieden:
das Paral 1 elver -f ahren ,
das Wägeverfahren und
das Zähl verfahren.
3.1.1 Das Parallelverfahren
Beim Parallel verfahren wird die angelegte Spannung gleichseitig mit
n Referenzspannungen verglichen. Dabei wird festgestellt, zwischen
welchen beiden Spannungen sie liegt. Mit diesem Verfahren wird der
digitale äquivalente wert in einem Schritt ermittelt.
Der schaltungstechnische Aufwand ist bei diesem Verfahren allerdings
sehr hoch. Wird ein 10 Bit Wandler in dieser Technik ausgeführt, so
benötigt er 1023 (! !) Kompar atoren..
Jeder k.umpsratar benötigt auch noch ein Flipflop, das die Aufgabe
hat, den Einijdnqswert im Abtastaugenbl i cl. Festiuhal tun. Jeder A/D -
Umsetzer, der HUT Messung von Wechsel-Größen ei ngesetzt wi rd,
benotigt Hine Schaltunq, die es ermöglicht, die zu messende Größe
für die Dauer der Umsetzung konstant zu halten. Beim
Paral lel verfahren sind es die schon erwähnten Latch-Fl i p-f Inps. Für
andere Verfahren werden ßbtast-Hal te-Gl i eder benötigt. Sie- werden in
Kapitel 3.2 beschrieben.
Die Abbildung Erteilt einen A/D - UmE.et:er nach dem Paral 1 el verfahren
mit einer Auf 1ösung van 3 Bit dar. Es werden also 7 Kamparatoren
benötigt.
Paraüelverfahren
Ergthnfs
3.1.2 Das Wägeverfahren
Beim Wägever-fahren wird das Ergebnis Bit Für Bit ermittelt. Man
-fängt mit der höchsten Stelle an und vergleicht dabei die
Referenzspannung mit der Eingangsspannung. Ist die Eingangsspannung
größer als die Referenzspannung, dann wird das höchstwertige Bit
gesetzt.
Das Verfahren soll nun anhand der beiden Abbildungen erklärt werden:
An den Eingang des Sample and Hold Amplifiers wird eine Spannung
angelegt. Mit dem Startimpuls beginnt nun die Umsetzung. Mit dem
ersten Taktimpuls wird Bit 10 <- most significant bit, MSB> gesetzt
und an den DA-Wandler der digitale Wert 10 0000 0000 ausgegeben
(siehe Impulsdiagramm). Der DA-Wandler gibt die äquivalente
analoge Spannung U (z) an den zweiten Komparatoreingang, wo sie mit
der Eingangsspannung verglichen wird. Ist die Eingangsspannung
größer, so bleibt. Bit 10 gesetzt (so wie in unserem Beispiel), ist
sie aber kleiner, so wird Bit 10 auf 0 zurückgesetzt.
Angenommen die Eingangsspannung war größer als die Referenzspannung,
dann gibt das Successive Approximation Register als nächstes den
Wert 11 0000 0000 an den D/A-Wandler aus. In unserem Beispiel ist
die Eingangsspannung nun kleiner als die Referenzspannung. Das
bedeutet Bit 9 wird wieder zurückgesetzt. Das Approximation-Register
gibt nun als nächstes den Wert 10 1000 0000 aus. Dieser Algorithmus
wird solange wiederholt bis alle 10 Bit feststehen (also zehn mal).
Blockschaltbild zum Wogeverfohren
Sample
and Hold
Amptifier
Komparator
Approximation
Register |
da
•— umsetzer
ZUM ERGEBNIS-SPEICHER
Tokf • __J
Kamp "Aujg.
s
71
S
*
3
2
t
LT1 n
—
"LT3
~LTl.
"LT5
"LTS
"LT7
"LT9 Tlt
i
i
0
0
0
1
1
0
1
1
-Ho
1 >Erg»bni«
210 29 Z8 27
3.1.3 Das Zähl verfahren
Das Zähl verfahren ist das einfachste Verfahren. Auch dieses
Verfahren soll anhand eines Blockschaltbildes erklärt werden. Am
Einqang wird die zu messende analoge Größe mit einer
Referenzspannung verglichen. Am Ausgang des Kamparatars ist ein
Vorwärts - Rückwärtszähler angeschlossen, der solange seinen Wert
erhöht oder vermindert, bis er mit der Eingangsgröße übereinstimmt.
Der D/A Umsetzer dient wieder dazu die Re'Ferenzspannunq zu erzeugen.
ZählverfahrenJe
1
Ko tnparator
^^V. Ud
Ua D/A-
Umsetzer
Vorw/Rückw.
Zähler
. Da ■
Da
Takt
zur
Auswertung
Welches Verfahren verwandet wird, hängt von der Aufgabe ab, die dem
A/D - Umsetzer zukommt. Oäs Paral 1 <?1. vor- fahren wird hauptsächlich für
die SiqnalVerarbeitung verwendet. Das Wägeverfahren wird dann
anqenanrl r , wenn eine liohe Gen au i qkei t bei mittl erer Geschwindi glcei t
gefordert i;=t. Bausteine, die- nach diesem Prinzip arbeiten,
benot i gen ei nen Satnpl e and Hnld Afiipl i f i er . Das Zähl verfahren findet
Verwendung bei Umsetzern, &>> d£s kein» grüßen An torderunyen
bezüglich der Umset sqeschwi ndi gkpi t gestel lt. werden. Typ i sehe
Anwendung hi erf ür" warn sine el etetroni wehe W.*£jqe ode>r ei n Mul t i nieter .
3.2 Der Baustein LF 398
Der LF 39B ist ein Sample and Hold AmpliFier (Abtast-Halte-Glied) .
Ein Abtaut—Mal te-Gl i ed ist. ein lichal ter , der im eingeschal teten
Zustand der Eingangsspannung folgt. Im ausgeschalteten Zustand hat
er die Aufgabe die Spannung« die im Aussschal tauqenbl ick am Eingang
angel ege-n hat , £li spei ehern .
Die Funktion der piniol neu BauwlBmente sol1 anhand des
Blockschaltbildes erklärt werden:
Ist der Schalter S geschlossen, stellt sich die Schaltung so ein, daß
Ue = IJa wird. Dafür sorgt die Rückkopplung von Ua auf den Eingang
des Gvl. Dffsetfehler, die durch den Schalter oder den 0V2 entstehen
i- önntfcsri werden so elimini ert. Die bei den Dioden sind in dl (=sem
BetriebsrustsrnJ gesperrt, da an ihnen nur die Spannung Ul - Us
anliegt. Diese Spannung ist aber die üffsetapannung.
Wird nun der Schalter geö-f-fnet, denn bleibt die Spannung Ua
konstant. Mit dem Widerstand R2 und den beiden Dioden wird eine
Übersteuerung des 0V1 verhindert.
Typische Daten des LF S9B:
- Speich«rkand»nsator (exierni
Einstell Zelt * (Acqui si ti eint i me >
Haltedrift *
Genaui gkeit
- Lipei cherkondeneatar
Einstel1;eit
Hfltltedri+t
Genauigkeit
10 nF
20 ua
3 mV/s
0,17.
1 nF
4 US
30 (nW/s
0 ,1 7.
- Acquisi t iont.ime, ist die /.ei t die nach dem Spejcherkoiriinando
vergeht, bis rlie AuBgsnqstpannung gleich der Eingangsspannung ist.
- Der Haltedrift entsteht dadurch, daß sich der Haitekandensator
über 0V2 entlädt.
(llocfcscholtbild des SimuK and Hold Amplifn
3. 3 Der ZN 432 E
tser /N 432 F- arbeitet nach dem
Daten ^ind hier tabellarisch
h-5 Vc-1 t , -5 ■■Jol t.
2,3 Volt (intern)
530 kHz
20 us
10 Di f
Dual Inline 2a pol ig
Farranti
Der i rtt»gr i er t© Anal r><.|- Di gi ts I I i»
Wäqeverf ahren . Di ta techni echei >
aufgeführt:
BpannungaVersorgung
Referenzspannung
maxi male Takt Frequenz
IJi[isöl:;:dauer
Au f: 1 ö&ung
Gehäuse
Herstel 1 er
3.4 Die Bauqruppe A/D 1O>: 1
Diese Beschreibung bezieht sich aul das Blockschaltbild.
Mit einem Sclireibzugr iff auf <lc-u Port OFCh wird tit?r A/Dllmsetzer
gestartet. Die Koordinierung (Abt^stHaltegl ied aktivieren,
Fakterzeugung einschalten und den fl/DUmsetzer starten) üb&rmimmt die
Startlogik. Der gewandelte Wer 1 kann dann mit. einem Lese Zugri-ff auf
die Adressen OFGh und OFDh ausgelesen werden. Es werden ;:wei Port-
Adressen benötigt, da der gewandelte Wert sehn Bit umfasst, der
DatenBus «bt^r nur 0 Füt breit ist.
Blockschaltbild A/D 10x1
Takt
Erzeugung
4. Aufbauanleitunq
4.1 CMOB-Warnung
CWOS—BstustBi n» sind hnr hf-mp Pincäl ich yc?i;ien el ektrnststi sehe
Au F 1 adunq '. Bewalirwi oder trsnapor"fei er on fli e CT'IÜS -Baust ei rp nur auf
i.lein i si tendsn Schaunisto-F-f ! i'Vl J & P i ns müsBisfi kur ::qesi:.l ilo»Ben sei n .
Tip: Fassen Sie an ein geerdetes I ei 1 (z.B. Heizunq, Wasserleitung
niJt-jr an den Schutzkontakt der Steckdose, bevor Bie Einen Bau
stein berühren,
Bitte heachten Blas liiernu auch t.h.-n Artikel "Schutzmaßnahmen f5r MOB-
Schaltunqen" in unserer Zeitschn -f t LÜQP3.
4.2 Stüctaiste ft/D Wandler 10x1
1 Drigln»! BES~Platino mit Lötstaplaefc AD 10>i] r-l
im EurapAkar t en-l armat.
l
1
1
12
Hsndbuch Ausgabe i
74LB74
74L3132
74L3139
741 S245
TDB 2905
lOOnF
J7
J3
J5, ■(/>
1 74LS688 32
1 LF 39E! J 1
1 ZN 432 E JM
luF1 Tantal
ICuF Tantal
330 Ohm R6
1 kOhm R2
1,2 klJhiii RV
2.2 kOhm R4
.,3 kühm R7
3,9 kühm R5
4,7 kOhm R8
10 kOhm R3
22 kühm Rl
2 " kühm TRi
0*3,3 l-.(lhn, RN1
SD 8
SD 14
SO 16
aa 20
SO 28
Blschschrauben
2 D-Fl ip-f J aps
4*2 Nand-JSL-hmitt-
Trigqer
Zwpi"2-Blt Bi-närclekoder/Demul ti--
p1 ex er (2 EU 41
S-Bi t bidi rfsk t i onal er
Dus-Tr artsc:tji ver mit
Tri-State-fiusgängen
1 * 3 Bit ür iiijenverql ei eher
Sample and Hold Ampli-fier
IG Bit AD-Wandler
Rbl SV Fesi.pannung.sF sgl er
G4 Wickelkandensatar
C19
C2,C3,C5,Ci,C7 ,, 17.8, Kerami. k-Ktindensatoren
C9,C12,C14,C1S,
C 16 , C 1 7
C13
Cl,CiO ,C1S
Widerstande
8-pal
L4 -pal
16 pol
20-poJ
28-pol
fri mmer
Net^werkwiderst a
IC-Fassung
1 *';>6 und l>ia pol i gE
Stecker1 ei ste qewinkelt
BNC-Bucftse
I t»«ttptcnunjtr»«lcr ■ 5V I Wlckelkomftnutw irJ t WlckUkondcnutor 4./ni I» Keramik-Kondeitt»tor«n laonl
8I Fonlal*om(cm«tor I uf 1 TMUlkwiderewtoren ID ur I widtntnxt WO Ohm i vidtrslatid I konm i vidtmlond 1,7 kOtim
I Wiatrstand l^kOtm t matnltaä JJkCttn I Wid»relsod J.SkOhm I Wldvi-stsed •».>kühtn | w,o»r=lon<l IQkOlaa
I Trlmm»r 2»OBra I N««r»»f*»l<JtrolBO(l «xS,S kOwn ? Blrchichroub
t VO^eflto ti-£CS - Bttt
r I ti-lalkcndrnulor I u) ■» 10 ul I WnWfiUnd iüi ()n«n I «lid«r<>laful I kOtm I Widrritand l?kOen
t Widerstand ?.? »Ohm l Widcrslsfld ],) kOttm I widrrilond i.t kdftm I WtdcrcLond 4,/kUhm | Widcrotw«] lOkOnm
WnKrslam) ?7k()Hn< I Intnmer.1 kütan I Npljworfcwicteraloml S«j.5kO^m ?Blcchnthraube
I Jti pohgc st«kcrl<Fis(e (jcwmkclt I IS-polig« Steckrriente abwinke»
4.3 Aufbau Schritt für Schritt
fiuf einer Seite der Leiterplatte steht der Hinweis "Icits"
(Lotseitpl | auf dieser Seite wi rri ai isschl ielJ 1 i ch qolötet. Die
Baufcei la si nd nur aul der ande* t^ii Seite aufzustecken, der
BestüclainqsseL te. BtM m Einlöten der Bauelemente beginnt man am
besten mit der gewinkelten Stecker lei st.e. Es sollte darauf geachtet,
werden , daO d t e Lei sta parall el :ur Leiterplatte 11 eg i:, um gut auf
den Bus gesteckt werden :u können. Dabei sollten zuerst die beiden
äußeren Stifte und elnssr ii> dar Mitte verleitet werden. Dann
empfiehlt egr, sich nachzuschauen, nb die Stecker parallel aur
Leiterplatte liegen und oh keine "Bäuche" zwischen den verlöteten
Sti itan 1 i egen. Sol 1 t.en "Bäuche" vorhanden sein, muß wi ederum i n der
Mitte der "Bäuche" ein Sti f t unter Druck anqel ötet wer den. l.i egt die
Stecker 1 ei st {■■ dann i ich ti cj, können die r est 1 i chen St i f te ver 1 ütet
werden.
Nun wird die- Lei t er pl att© mi t den IC- Hui; kein bestückt. Dabei muß
darauf cj Dacht et werden, daß die Sockel richtig auf gesteckt werden.
Im BestückungSp] an sind die Richtungen in i t einer Kerbe gekenn?, ei ch—
net. Sie muH mit der Richtunq der Kerbe ln der Fassung übereinstim-
men. Außer dem ist die Lage der Fassungen auch auf der Bestückungg-
sei t e der Platine durch den Aufdruck sehr deut1 ich zu er!ennen.
Es so! 11 en alle Fas&ungen auf einmal aufgesteckt worden und zum
Ver1ö ten umgedreh t werden; dabei i st es hi1freich, wenn man beim
Umdrehen die Fassungen mit einem Stück Karton auf die Platine
dr ückt. So wi rd erreicht, daß die Fassungen alls eben und gerade
liegen. Beim Leiten sollten wiederum nur zwei Pins jeder Fassung
( möql i chst. di aqaiw] I ver 1 fit et wei den. So können anschll eßend schräg
lieqende Fassungen nach problemlos korrigiert werden. Bevor die
restlichen Pins ver1ötet werden, sallte noch auf die BaetückungH-
sei ti; geschaut wer den, ab die Fassungen ri cht i g 1 i egen und die
Richtungen der Fassungen stimmen.
Die Kondensatoren 1:1 ,C10,r:i i ,C1.7- und C18 sind gepalt und dür-fen auf
keinen Fall Falsch herum eingelötet werden. Der Pluspol ist mit
einem "+" und evtl. einem schwarsen Strich gekennzeichnet. Im Be-
stiickunqsp] an Ist der Pluspul ebenfalls mit einem "+" gekenn
zeichnet .
Die Kondensatoren C2 C9, Cl>', Cl^ - C17 und D19 sind ungepolt und
können ohne au-f die Polung zu achten eingelötet werden.
Die Wi derstande können entsprechend den Werten eingelötei werden;
beim WiderStandsnetzwerk RN1 i 'jt unbedi nqt auf die richtige Ri chtung
eli achten i der wei ße Punkt kennz eichnet den Pin 1 .
Der Trimmer TR 1 I ann nicht falsch eingebaut werden. Die
Abqleichschraube ^eigt nach außen.
Beim Einbau des Spännungsreglr-rr, RG l ist auf die richtige Palung zu
achten. Leqen Sie die Leiterplatte mit der Eestückungsseite nach
oben auf den Tisch. Die? beschriftete Seite des Festspannungsreglers
muß dann in Richtung des STi zeigen.
Di e BNC-Buchse wird zuerst mit den beiden Dlechschrauben so
befestigt , ri^fl sie nach außen zeigt. Danach wer den die beiden
Anschlüsse verlötet.
Die Jumper sind vareingestel1t.
Beim NDR-Computer müssen ;'.wei Leiterbahnen auf der Lötseite gebrückt
werden, damit dnr Spannungsregler RG1 mit -12V versorgt wird und der
Bus durch Jumper JMP2 mit SV versorgt, werden kann. Legen Sie dazu
die Leiterplatte sn auf der, Tisch, daß Sie die Schrift "LÖTSEITE"
1 esen können . Gebrückt wer den mÜBBESn die bei den Lei her bahnen ganz
1inka. (Siehe Skizze 1)
Kratzen Sie nun den Lötffltoplack an den zu überbrückenden Steilen
etwas ^ta und 1Öten Sie jeweile eine Brücke (Z.B. Si1berdraht) ein.
Bei m mc-CP/M-Computer müssen eben-f al 1 ^, i-wei Leä terbahnen gebrückt
werden. Dieae sind aus der SkiEBQ 2 ersichtlich. Verfahren Sie bitte
genauso, wie eben beschrieben.
Zu brückende Leiterbahnen bei NDR- und mc-Computer
BAL.
Skizze 1
NDR - Computer
Skizze 2
mc - Computer
10
5. Testanleitung
5.1 Erste Prüfung ohne ICs
Die Platine; ist bis jetzt erst mi b den Sackein und mit den passiven
Bauelementen bestückt. Mit diesem Aufbau wird der enste Test durch-
[-je f ühr t.
Zu diesem T&st muß die- Baugruppe in den Dur, gesteckt werden. Achten
Sie beim Einstecken in den Bus, daß Sie die Baugruppe richtig herum
einsetzen. Ein falsches Einstecken, ;-.B. um ein Pin ku weit rechts
-führt zu einem Kur■? sc.hli.iE5B.
Man mißt, ob an allen IG-i3ackeln die1 UersorqungsEspflnnung von +SV
ankommt. Dabei liegt bei Standart - rTL-Bausteinen jeweils am letzen
Pin einer Fassung Cz.B. bei 14—pDi i qen an Pin 14) die Ver norgungs-
spannung von t-Sv1. OV bsw, Massie liegt jeweils aul dem letzten Pin
der ersten Reihe (hei 14—poligen auf Pin 7, bei l.£i--pol i gen auf Pin
0, bei 20- pol i cjct< ,su i- Pin 10) .
Liegt dl es Versorgungsspannurig h 5V und ÖV (Masse) an den richtigen
Pins an, dann können die ICs eingesetzt werden. Dabei muß auf die
Richtung der ICe> geachtet werden. Die Markierung auf dem IC muß mit
der Kerbe in der Fassung überei nst immen.
5.2 Test des A/D Nandlers i m System
An den Analoq-fcinqanq des A/D Wanlers +SV anlegen (2.0. vom Bus).
Auf den Part OFCh irgendeinen Wert ausgeben. Danach werden die Parts
OFCH und OFDH ei ngel Esen. Ent npri t::ht der Wert den 5V am Eingang,
dann ergibt sich folgendes Bitmuster-:
OFCH: 0000 0011
OFDH: OOOO 00O0
Sollte Ihr Bitmuster mit dem nbiqert nicht übereinstimmen, scd ist. das
nicht wei ter schli mm, denn der Spannungstei 1 er am Analogei ngang ist
noch nicht abqegl i chen . Jets t 1 tsgen Sie an den Ei ngang ei ne andere
Spannung an (z.B. 0V) und wi ederhnl enden Start-- und Lesevorgang. Das
Bi tmuster muß sich vom Vorherigen untersehe!den.
Hat bis hierher alles funktioniert,, sa können Sie jetzt mit dem Ab
gleich begi nnen . Die Abql ei chfjrogr amniES entnehmen Bi e bitte dem
Anhang F.
Nachdem Sie das Abgleichproqramm ei ngegeben haben, legen Sie an den
analogen Spannungseingang eine Ihnen bekannte Spannung an. Der
dezimale Wert, der üit.h nach der unteren Formel berechnen läßt, wird
jet21 mit dem Tr i mmpnti eingestel11«
Der äqui val tsnte Dezt mal wert berechnet sich f oi gender iiiaTien :
üe = anqe1egte Spannung
D - Der. i mal wert
D = ( ( 1024 * IJ&) /2CD + 512
Daraus ergeben Eii c.:h fol gende Werte:
SV - 76Bd = 300h
OV - 512d = 200h
-5V - 256d * 100h
11
6. Fehlersuchanleitung
Sollte Ihre ADW Üaugruppe t3t.-i (J»m. in I api tel ti beschriebenen Tests
nicht -funktionieren, so heißt es jetzt systematisch auf Kehlersuche
zu gehen.
Wir wollen Ihnen nun ein paar Vorschläge machen, wie eine
systematische Fehlersuche mit und ohne Clszilloskop vor sich gehen
kann:
6.1 Mögliche Fehler und ihre Behebung
6.1.1 Sind dies bisher verwendeten Baugruppen in Ordnung?
(Funktionierte das System ohne die Baugruppe >
6.1.2 Sind die Jumper richtig qesteckt?
6.1.3 Machen Sie zuerst eine Sichtprobe. Können Sie irgendwo auf )
der Platine unsaubere Lötstellen (zuviel Lötzinn, manch
mal zieht das Lötzinn Faden) erkennen, die eventuell einen
Kurzschluß verursachen könnten? Dann müssen sie diese Löt
stellen nachloten und die unzulässige Verbindung beseitigen.
6.1.4 Haben Sie auch alle ICs richtiq herum und am richtigen
Platz eingesteckt? (Vergleiche mit Destückungsplan)
6.1.5 Sind alle qepolten Bauteile (Elkos, Dioden, usw.) richtig
herum eingelötet?
6.1.6 Haben Bit; auch keine Lötstelle verijHS&en zu löten?
(sehen sie lieber noch einmal nach)
6.1.7 Sehen Sie irgendwo "kalte" Lötstellen?
Kalte Lötstellen erkennt man daran, daß sie nicht
glänzen, sie sind im Vergleich mit richtig gelöteten
Lötstellen trübe.
6.1.8 Haben Sie auch nicht zu hei fi gelötet?
Wenn der Lötkalben zu heiß eingestellt ist und (oder)
Sie zu lange auf der Lcit&tellt? bleiben, dann kann es
passieren, daß sich die Leiterbahnen von der Platine
läsen, und Unterbrechungen bilden. Ferner kann es auch
passieren, daß Durchkantaktierunqen unterbrochen wer
den, orter daß Bauteile durch zu heißes Löten zerstört
werden.
6.1.9 Nehmen Sie alle ICs aus \lirf-n Fass.unyen. Nehmen Sie
sich die Layouts zur Hand und kontrollieren Sie alle
Leiterbahnen, mit einem Durrhgangsprü-fer oder mit
einem Ohmmeter, auf Durchgang. Bereits kontrollierte
Leiterbahnen können Sie, der Übersicht wegen, auf
dem Layout mit Bleistift durchstreichen oder mit Farb
stiften nachziehen.
6.1.10 Prüfen sie die Versorqunqsspannunq mit einem Digital ■
Voltmeter (am Bus +5V, nicht am Netzgerät, da am
Kabel bei starker Belastung bis zu 0.5V abfallen
können). Toleranzen von *■■ \~t"/. also von 4,75V bis
5,25V sind erlaubt. Falle die Spannung zu qering
ist, prüfen Sie, ob die Verbindung vom Netzteil
zum Bus mit ausreichend dickem (mind. 2 mm Quadrat)
erfolgt ist. Gegebenenfalls müssen Sie Ihr Netzteil
nachregeln. Vorsicht: nie über 5,1V nachregeln, da
sich auf einigen Platinen Zenerdi oilen 5,1V befinden,
übrigens: Wir empfehlen 5,05V.
12
Wenn Sie alL* Leiterbahnen kontrolliert haben und nichts gefunden
haben, dann ist. die Wahrscheinlichkeit qroß , daß ein Bauteil defekt
ist.
Wenn Sie feinen Prüfst i I t. , udtsr &i n (ls:i 1 ] DSltop haben , dann können
Sie jetzt überprüfen, oh an den jewei Uqen Ausgängen die richtigen
Signale anliegen. Welche Signale wo anliegen müssen, können Sie aus
der Schal.tungaböschreibung, aus dem Schaltplan und Ihren eiqenen
ütiE-rl wjünqeri ■folgef n .
Falls Sie keine- Meßgeräte haben, dann müssen Sie sl le Baut ei le
aystemati seh austauschen, bis :.j:ie das De+ekte ge+unden haben.
Verwenden Öi& dazu evontuel 1 eirrt- zweite Baugruppe (die eines
Freundes oder ei nes Bekannten I.
Sollten Sie gar nicht zurande kommen, hj 1ft Ihnen unser Pauschal -
Reparatut—Service, dessen Bedingungen Sie der Preisliste entnehmen
können.
13
7. Schaltung5beschreibung
7.1 Wie funktioniert die Baugruppe
Die -folgende Beschreibung bezieht sich aui das Schaltbild:
über die beiden bidirektionalen Dustreiber J5 und J6 (74LS245) ist
der Datenbus mit dem Umsetzer verbunden. Am Vergleicher1 J2 <74LS68B>
ist mit Hilfe der Jumper die Adresse OFCH eingestellt. Das bedeutet,
daß die Jumper von P2 bis?» P7 offen bleiben. Auf dem Bestückungsplan
ist die Lage der Jumper eingezeichnet.
Von dem Dekoder J3 <74Llil39> werden zwei Adressen angesprochen.Mit
OFCH und WR* wird der Umsetzer gestartet. Mit OFCH und RD* werden
die MSB gelesen. Mit OFDH und RD* werden die LSB gelesen.
Der A/D Wandler wird, wie oben beschrieben, mit einem Schreibzugriff
auf der Adresse OFCH gestartet. Liegt am Vergleicher J2 (74LS68B)
die Adresse OFCH an, nimmt der Ausqanq P=Q* Pin 19 logischen
Nullpeqel an. Damit liegen bei einem Sehr ei bzugri f f , auf die Adresse ^■üv
OFCH, an den Eingängen 2A, 2B und 2G* des J3 <Pin 14,13,15) logische ^Nullpegel an und der Ausqanq 2Y0 Pin 12 J3 geht auf Low. Damit wird
das Flipflop JA (74LS74) gelöscht. (Low an Pin 13 = Reset) .
Das bedeutet, daß der Ausgang Q des Flipflops (PIN 9 J4) geht auf
logisch Null und der AD-Wandler gestartet wird. Gleichseitig geht
der Status Ausgang des Wandlers (PIN 14 JB) auf logisch Null. Der
Sample and Hold Amplifier Jl (Pin 8) wird gleichzeitig mit dem
Taktqenerator (J7 PIN 8,9,10, C19 und R&> aktiviert. Nach der ersten
ansteigenden Flanke am Clock-Eingang (PIN 11 J4> des Flipflops, wird
mit der Wandlung begonnen. Der Takteingang des A/D—Wandlers J8 ist
an PIN 17. Nach 10 Takten ist der Wandlungs—Vorgang abgeschlossen.
Der zeitliche Ablauf der ein?einen Vorgänge ist in Bild 7.1.2
dargestellt.
Das Auslesen des digitalen Wertes erfolgt mit einem Lesezugriff RD*
auf die Adressen OFCH und OFDH. Mit OFCH werden Bit 1 und 2
ausgelesen. Liegen am Vergleicher J2 (74LS6B8) die Adressen OFCH
oder OFDH an, so nimmt der Ausgang P=Q* (PIN 19> Low-Pegel an. An
den drei Eingängen des J3 (74LS139) 1A,1B und IG* (PIN 2,3 und 1)
liegt dann Low—Pegel an und der Ausgang 1Y0 (PIN 4) geht auf logisch
Null.
Dadurch werden B-Data nach A-Data im J5 (74LB245) durchgeschaltet
(Low-pegel an PIN 19). Die CPU kann jetzt die Daten auslesen. Werden
nun die Bit. 3—10 ausgelesen, Adresse OFDH, so ändert sich nur das
Adressbit A0.Damit wird an J3 (74LS132) der Ausgang 1Y1 (PIN 5)
selektiert. An Pin 19 J6 <74LS245) liegt dann logisch Null und Bit
3—10 können ausgelesen werden. \
J5 (74LS245) übernimmt mit J7 (74L.S132) noch eine andere Funktion.
Der Status wird zugleich mit den MSB (Bit 1 und 2) an den Datenbus
übergeben. Somit besteht die Möglichkeit den Status mit der Software
auszutasten. Der Status wird von J8 an Pin 14 angezeigt. Dabei
bedeutet High, daß der A/D Umsetzer die Wandlung beendet hat und
Low, die Wandlung dauert noch an. Mit J7 (PIN 4,5 und 6) wird das
Statussiqnal invertiert, und an Pin 11 J5 weitergeleitet, wo es dann
in positiver Logik zur Verfügung steht. Das invertierte Sta
tussignal wird auch für den Start des Taktgenerators (J7,C19,R6)
benötigt.
Der Sample and Hold Amplifier Jl (LF 390) wird mit einem Low—Signal
an Pin 8 gestartet. An Pin 3 wird die analoge Einqangsspannung
angelegt. Pin 5 Jl ist der SpannungsaMsqang des Amplifiers. Hier
liegt die gewünschte analoge Einqangsspannung so lange an, bis der
Statuseingang wieder High-Pegel annimmt.
Die zeitliche Abhängigkeit, der einzelnen Impulse ist dem
Impulsdiagramm zu entnehmen.
14
Impulsdiagramme
Starten und lesen in zeitlicher Abhängigkeit.
RD*
WR*
STATUS*
DATA
ADRESS FD
2. Startvorgang im Impubdiagramm
Clear i_J
dock
Q
Status*
Takt
15
8. Anwendungsbeispiele
Mit dem A/D Wandler können Wechsel Spannungen mit einer Frequenz bis
au 8 kHr. erfasst werden. Die Bei spielprogramme -für den ZSO- und den
68-Ausbau, dienen dazu die gemessene Wechsel Spannung auf dem Monitor
sichtbar :u machen. Die Programm-Listings befinden sich im Anhang F.
9. Diverses
9.1 Erweiterungsmöglichkeit
Die Baugruppe bietet die Möglichkeit den BUS mit -5V zu versorgen.
Dazu wird Jumper 2 van 2 nach 1 gebrückt. Es ist aber darauf zu
achten, daß die maximale Stromstärke nicht überschritten wird.
Ebenso ist es möglich die -5 Volt Spannungsversorgung über den Bus
zuzuführen. Dazu muß Jumper 2 von 2 nach 3 unterbrochen und von 1
nach 3 gebrückt werden.
Außerdem ist ein Rasterfeld für eigene Erweiterungen vorhanden.
9.2 Ausblick
Korrekturen für dieses Handbuch werden in der Zeitschrift LOGP
bekanntgegeben. Man sollte dann die fehlerhaften Stellen von Hand
korrigieren.
16
10. Unterlagen zu den verwendeten ICs
10.1 TTL-ICs
7474
Zwei D-Flipflops mit Preset und Clear
2 2 2
+ 5V Clear 2D Clock Pres 2Q 2Q
14 13 12 11 10 9 0
D CLR Q
>CK pR Q
>CKPR Q
CLR
1 2 3 4 5 6_ 7
Clear 1D Clock Pres IQ IQ GND
Wahrheitstabelle-
Preset
L
H
L
H
H
H
Inputs
Clear
H
L
L
H
H
H
Clock
X
X
X
t
T
L
D
X
X
X
H
L
X
Outputs
0
H
L
H*
H
L
OO
0
L
H
H*
L
H
Positive Logik
♦Dieser Zustand ist nicht stabil; d.h. er bleibt nicht erhalten,
wenn Preset und/oder Clear inaktiv CHigh) werden.
Typ. Impulsverzögerungszeit . 17 ns
Typ. Versorgungsstrom ; 16 mA
17
74LS132
Vier NAND-Schmiu-Trigger mit Je zwei Eingängen
+5V 4B 4A 4V 3B 3A 3V
14 13 12 II 10 9 B
1A
2 3 4 5 6 7
1B 1Y 2A 2B 2Y GND
Typ. Versorgungsstrom 20 mA
Typ. Impulsverzögerungszeit : 15 ns
18
74LS139
2 2-zu-4 Decoder/Demulttplexer
Eneble Selecl Data Outputs
+ 5V G A B YO Yl Y2 Y3
16 15 14 13 12 1! 10 9
f f f f
4 5 6 7 8
YO Yl Y2 Y3 GND
Logiktabel
INPUTS
Eneble
G
H
L
L
L
L
e:
Select
B
X
L
L
H
H
A
X
L
H
L
H
YO
H
L
H
H
H
Y1
H
H
L
H
H
Y2
H
H
H
L
H
Y3
H
H
H
H
H
Typ. Impuls-
Verzögerungszeit: 20 ns
Typ. Versor
gungsstrom:
positive Logik:
siehe Tabelle
7 mA
H s high level
L = low level
x = irrelevant
19
74LS245
Acht Bus-Transceiver (Tn-State)
+5V G B1
20 19 18
B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8
17 16 15 14 13 12 11
2
DIR A
3456789 10
A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 BND
Logiktabelle
Enable
6
L
L
H
Direktion
DIR
L
H
X
Operation
B data to A Bus
A data to B Bus
Isotation
Typ Impuls-
Verzögerungszeit: 8 ns
Typ. Versor
gungsstrom: 62 mA
20
74LS688
S-Bit Größenvergleicher
+ 5V P = Q 07 P7 Q6 P6 Q5 P5 Q4 P4
20 19 16 17 16 15 14 13 12 11
1
2 3 4
PO QO Pl
5
01
6 7 8 9 10
P2 Q2 P3 Q3 GND
G
H
L
L
L
Logiklabelle:
INPUT
PO, P1...P7 00,
X X
P0*Q0,P1*Qt....
PYXQY
po=go,Pi=gi....
01..07
P7XQ7
P7=07
OUTPUT
P=0
H
H
H
L
Typ. Versor
gungsstrom: 40 rnA
Typ. Impuls-
V9rzögerungszeit: 15 ns
10.2 Das Spesial IC ZN 432 E
FERRANTI 10 Bit-A/D-Umsetzer ZN 432
Die ZN432-Serle benötigt 6 Widerstände und
2 Kondensatoren als Außenbeschaltung.
5V
O
1
2
^
-CUM-o
+ 5V O
14Status O/Po
ov
-5V
Shape
Ref. Ampl.
OV?.5V
Ref.
OV
In«)
27,
Start
Bit 1 (MSB)
Bit 10<lSB)
Clock |/P
Ser. O/P
Synch. O/P
AnalogeEingangsspannung
U.A».,
+ 2,5 V
+ 2,5 V
+ 2,5 V
+ 5 V
+ 4 V
+ 4 V
+ 10 V
-2,5 V
-2,5 V
0 V
0 V
-2 V
-2 V
-10 V
Ur*
2.5 V
5' V
2,5 V
2,5 V
2.5 V
12* V
2,5 V
Ri
5k
10k
5k
5k
5k
24 k
5k
R»
1,25 k
1,25 k
1.25 k
1.25 k
1,25 k
1,25 k
1.25 k
Ra
5k
10k
5k
5k
5k
24 k
5k
R4
2.5 k
5.0 k
co
oo
3,75 k
3.75 k
2.5 k
Rs
2,5 k
2,5 k
1,25 k
2,5 k
3,0 k
3,0 k
10,0 k
Re
oo
5.0 k
oo
2,5 k
5,0 k
5,0 k
3.33 k
Externe Referenzspannung
22
11. Literatur
11.1 Hinweis auf LODP
In unsert?r Zeltffichri f t LGOP wi rd rage] mäßi q über neue Produkte und
Änderungen bzw. Verbesserungen berichtet. Es ist -für Sie van großem
Vorteil, LOOP 3U abonnieren, denn dadurrh ist sichergestellt, daß
Sie auch immer übsr dir-? neuesten I nf ormat ionen verfügen.
Ein LOÜP-ADCI können Bis bsi jeder Befötellung mitbestt1! 1 en. . .
23
Anhang Ai
Schaltplon
24
Anhang Bi Bestückungsplan
U EIN
± 10 V
BU t
TR 1
2K
BAL.
GRAF ELEKTRONIK SYSTEMEGMBH
A/D 10X1 r«
GES (c)i9B5 RDK
RG 1
TDB 2905
NDfi
ST2
1 a
3
C9 lOünl
C8 IQOiiF -
R2 —-—] 11
C7 lOOnF H
CH 10 uF
CIO -|- 10ui
JL C!3 luF
C12 IOOi.F
CH 'OOnF
. C17 IQO
J1
LF3B8
C16 100 nF
Cl IOiiF
C2 10O ,iF
RN1 3.3 K
C15 100nF
GND
T
^x lüuF
+ c ia
25
Anhang
Layout Bestückungsseite mit Bestückungsdrucfc
!U EIN
1 10 V
BAL.
GRAF ELEKTRONIK SYSTEMEGMBH
A/D 10X1 r,
GES(c)iBB5 RDK
RG 1
IDB 2D05
NDB
sra
R3
10 K
3,BK
2,2 K
R7
I 3,3 Kl
Cfl 100 nF _
Cfl lOOnF -)(-
C7 IOOiiF -|-
cn 10.1F
cio f- in,-!
-
U C13 IlF
^ C12 iIOOiiF
ZN4 32E
KB —
m —
1,2 K
4.7 K
26
Anhang D:Layout Bestückungsseite
O
o
Anhang E:
Layout Lötseite
o o
28
Anh.Tiny F: Programme
Alle Programme Für die CPU ZSO qrm-fen auf Routinen des (Hrundpro-
grainms zurück. Sie müssen al^o das EPROM mit dem Grundprogramm ver-
wenden.
Wenn Sie ZEAT ver wen den , Lim die Pr ntir rsmine + ür die CPU ZBO ei n^uqebcn
und eu assemb1i eren, dann müssen Sie eine zweite R0A64 auf den Bus
stecken, die Sis als Bank E adresFiieren. Sie müssen dann das EPROM
mit dem Grundpraqramiti au f den Steckpl atz 1, einen Spei eher auf
Adresse 200OH, p>i nen auf ftdressfi BOOOH und einen auf den 1 elften
Steck.pl atz stecken. Nun I onnen Sie die Programme mit ZEAT ei nqeben.
Sie müsseen den Fragt" fifttfliari all erri Ings die Transport Rout i ne voran
stellen und nach dem Assi?ffib 1 i eren RUN 100H einqeben. Wenn sich dann
das FLuMl'IN meldet, müssen Bi e die Hank Ei anwählen (Taste 2 drücken)
Lind danach können Sie da?; Programm starten.
*♦*■»!*-*♦)
IRANSPÜRT RUUriNE
MIT DIESER KLEINEN ROUTINE IST ES NoÜLICH MIT DEM
ZEAT-BETRIEBSSYSTEM PROGRAMME ZU ERSTELLEN, WELCHE
AUF ROUTINEN DES GRUND!■ROWRAMMS ZI JRLiCKGREIFEN.
NACH DEM ASSEMBLIEREN WIRD DAS GANZE PROGRAMM MIT
DEM BEFEHL. "RUN LOOH" AUF DIE BANK E KUPIERT, Wü
SICH DAS EPRDM MIT DEM GRUNDPRÜGRANM BEFINDET.
DIE SPRUNGADRESSEN WERDEN VflM ASSEMBLER RICHTIG
BERECHNET, FALLS DER PROGRAMMSTART AB DER ADRESSE
aaooH (I'jrg aaooH) festgesetzt wird., sollte das
PROGRAMM EINEN GRoSSEREN RAM-BBERE1CH ALS 10 KBYTE
DENciTIt-ihlN. BO MÜSSEN VOR DEM ASSEMHLIEREN MIT DEM
BEFEHL "PRfJFI ON" DIE GESCHÜTZTEM SYSTEMADRESSEN
FREIGEBEKEN WERDEN.
NACH DEM ABLAUF DES PROGWAMMS KEHRT MAN MIT RESET
ZUM FLÜMON ZURtiCK LIND Wät II I DEN MENüPUNKt 2. ES
MEL.DET SICH DAS GRtINDPROÜRAMM. DAS PRÜGRAMM KANN
NUN AB ADRESSE BBOOH GESTARTET WERDEN.
♦ *■*■*■*■ *■*■*■■*■■«■)"■ K-K-N » *#■»■ «■»»#****■*
SYSTEM EQLI 00005H
DEf-JMITIDN FÜR SYSTEMVARIABLE
WSTARXF F-ÜU OOOOOH
DEFINITION DER VARIABLEN
AD
EA
AZ
NQ
NZ
FL
EQLI
ESU
EQU
EQU
EQU
EQU
088O0H
OEFOOI1
OBSOOI1
OOH
OEH
0F05BH
E IN
;DER QIJELLBANK
;ENDADRESSE DES
;DATENBLDCKS
:ANFANGSADRESSK IN
; DER ZIEl.BEANK
;NUMMER DER
; DUELL.BANK
;MUMMER DER
; ZIELFtANK
;FLOMÜN BANK-
;E.INSr-'KUNG
ORB 010ÜH ;DAS PROBRAMM
;BEGINNT
;BFI 0IOOH
29
LADEN:
LD
LD
TRANSPORT:
LD
LD
DALI
LD
111 , AO
DE,A2
i:, nq
&,NZ
i-l
BC.0080H
;LADE ftNI ANGH
{ADRESSE
: DER QUELLBANI
;LADE ANFANGS -
(ADRESSE
SDER ZIELBANK
jLADE NAME DER
;QUELLBANK
;LADE NAhE DER
;ZIELBANK
jRUFE SANK
; l ADE HU, 12.BU
DAS UNTERPRUURAMH
BANK VERSCHIEBT
DIE DATEN IM
128 BYTE BLÖCKEN
ADDITION:
EX
ADD
EX
ADD
LD
LD
XOR
JP
JP
DE
HL.
DE!
HL
BC
A,
H
NZ
QF
.HL
,BC
,HL
,B£
,EA
B;
. IRANSF'URT
01 EM
; ADD1 1 II.1N
;DE ■>■ 12SD
;ADDITION
;HL i 12SD
;DATEN
;TRANÜPÜRT
:ABGESCHLOSSEN
iFLOMDN START
;♦ ACHTUNB:
; * AUF DER JEWEILIGEN BANK MUSS VON ADRESSE 1-000 BIS
(# FFFF AUF JEDEN FALL EIN RflM-BPETHHER BEIN, SÖNS1
1* WIRD EIN CARRV ftLS ERGEBNIS GELIEFERT.
ABGLEICH
PROGRAMMFÜR
DIECPU/80
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FC
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JP
LD
LD
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RFT
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PRTHU
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