EdW 04 1997.pdf
(
9031 KB
)
Pobierz
Kącik elektronika amigowca
Covox do C−64
Wersja pierwsza
Najprostsza wersja Covoxa, przyłącza−
na do wyjścia drukarki i zawierająca re−
zystory, kosztuje około 7 zł. Czy warto
się nią zajmować? Otóż nie! Dlaczego ?
Aby osiągnąć wystarczającą dokład−
ność należy użyć rezystorów o tolerancji
0,5%. Takie rezystory kosztują około 1,4
zł za sztukę. Zasada działania wymaga,
aby w drabince (
rys. 1
torów o tolerancji 2%, czy 5% nie osiąg−
niemy wymaganej dokładności.
Autor przeprowadził odpowiednie ba−
dania i stwierdził, że wersja z rezysto−
rów, pokazana na rysunku 1, nie nadaje
się do poważniejszych zastosowań.
Wersja druga
Zajmijmy się drugą wersją, gdzie uży−
to scalonego przetwornika typu DAC−08.
Zawiera on w swej strukturze drabinkę
rezystorów R−2R, wzmacniacze opera−
cyjne, bufory wejściowe. Na
rysunku
Ileż to opisów tego urządzenia
ukazało się dla PC! Od prostych na
rezystorach do wyrafinowanych kart
symulujących w mniejszym lub
większym stopniu SoundBlastery
i tym podobne.
rys. 1) rezystory ozna−
czone jako 2R miały rezystancję dokład−
nie dwa razy większą od rezystorów
oznaczonych R. Można to osiągnąć tylko
przez złożenie R z dwóch połączonych
równolegle rezystorów. Elementy C1,
C2, R17, R18, R19 stanowią filtr wyjścio−
wy obcinający harmoniczne. Układ jest
bardzo prosty i można go zmontować
“w powietrzu”. Jak łatwo policzyć, po−
trzeba 33 rezystorów po 1,4 zł za sztukę,
czyli 47 zł. To dużo. Jeśli użyjemy rezys−
rys. 1
rys. 1
rysunku
rysunku
2 przedstawiono schemat Covoxa. Wy−
jście przetwornika jest prądowe i do
zmiany prądu na napięcie należy użyć
wzmacniacza operacyjnego. Funkcję tę
spełnia układ W1, a elementy C9, R5
tworzą filtr likwidujący harmoniczne po−
wstałe w procesie przetwarzania A/C, C/
A. Sygnał po przejściu przez wtórnik W2
przekazywany jest do wyjścia. Dodatko−
wo na wejście W2 dodawany jest sygnał
pochodzący z układu dźwiękowego C−
64, dzięki czemu sample można mieszać
z dźwiękiem generowanym przez SID.
Montaż
Płytkę należy zaprojektować i wyko−
nać we własnym zakresie na podstawie
schematu z rysunku 2. Montaż rozpoczy−
namy od wlutowania rezystorów, kon−
densatorów. Następnie nalutowujemy
złącze USER portu i układ US1. Przyłą−
czamy urządzenie do komputera i spraw−
dzamy czy na wyprowadzeniu 2 US1 po−
jawiło się napięcie −5V. Jeśli nie, należy
sprawdzić elementy C5, D1, D2, C6,
Rys. 1. Schemat prostego Covoxa.
Rys. 2. Schemat ideowy Covoxa
33
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97
Kącik elektronika amigowca
układy US2, US3. Jako US2 można użyć
DAC0808, MC1408, DAC−08. Przyłącza−
my wyjście Covoxa do dowolnego
wzmacniacza mocy i wpisujemy pro−
gram z list. 1
Listing 1.
;PROCEDURA GENERUJACA PRZEZ COVOX
; PRZEBIEG PILOKSZTALTNY
; O CZESTOTLIWOSCI OKOLO 2KHZ
list. 1
list. 1 w Turboassemblerze.
W głośniku powinien pojawić się ton
o częstotliwości około 2kHz. Program
generuje napięcie piłokształtne, co moż−
na sprawdzić oscyloskopem.
Pozostało jeszcze podłączyć wtyczki
z Covoxem (rys. 3
list. 1
*= $0810
;———————————————————SEI ;WYLACZENIE PRZERWAN
LDX #$FF ;PORT NA WYJSCIE
STX $DD03
INX
;WYLACZENIA VIC
STX $D011
LOOP
rys. 3) i wypróbować pro−
gramy zapisujące i odtwarzające sample
ośmiobitowe (list. 2
rys. 3
INX ;GENEROWANIE
STX $DD01 ; PRZEBIEGU
STX $D020 ; PILOKSZTALTNEGO
NOP
NOP
JMP LOOP
;———————————————————-
list. 2).
Jak widać, program jest bardzo po−
dobny do wersji czterobitowej, co jest
naturalne. Niektórzy zapytają, dlaczego
podczas zapisu skierowałem dźwięki
z samplera na SID? Otóż nie można mieć
w porcie równocześnie Samplera i Co−
voxa. Ale czy na pewno? Jeśli urządzenia
wzbudzą zainteresowanie przedstawię
list. 2
Rys. 3. Podłączenie wtyczek.
US1, C7, C8. Należy zwrócić uwagę na
prawidłowe wlutowanie kondensato−
rów. W następnej kolejności montujemy
wersję dwa w jednym, Sampler+Covox
w jednej obudowie z możliwością ich
programowego przełączania. Dzięki te−
Listing 2.
;PROCEDURA SAMPLUJACA DZWIEKI ; DO PAMIECI KOMPUTERA 8-BITOW
; ORAZ ODTWARZAJACA JE NA PRZERWANIACH
BNE DALEJ
STOP
LDA #$1B ;WLACZA EKRAN
STA $D011
CLI
*= $0810
; I PRZERWANIA
RTS
;———————————————————READ
JMP READ JMP WRITE
;———————————————————START
SEI
;WYLACZENIE PRZERWAN
= $1000
LDA #$7F
STA $DD0D
LDA #>START ;ADRES STARTOWY LDX #>KONIEC ; KONCOWY
LDY #SPEED
KONIEC = $ff00
SPEED
= $90
;———————————————————STRLOW
= $FA
;PREDKOSC
STRHIGH = STRLOW+1
END
STA STRHIGH
STX END
STY SPD
LDA #0
STA STRLOW
JSR TIMER
LDY #$FF ;PORT NA WYJSCIE STY $DD03
LDA $0318 ;ZAPAMIETANIE
LDX $0319 ; WEKTORA NMI
STA NMILOW
STX NMIHIGH
LDA #<NMI ;USTAWIA WEKTOR NMI LDX #>NMI
STA $0318
STX $0319
LDA #$81 ;ZEZWALA NA NMI
STA $DD0D
CLI
RTS
= STRHIGH+1
SPD
= END+1
PAMIEC = SPD+1
;———————————————————WRITE
SEI
;WYLACZENIE PRZERWAN
LDA #$7F
STA $DD0D
LDA #>START ;ADRES STARTOWY LDX #>KONIEC ; KONCOWY
LDY #SPEED
;PREDKOSC
STA STRHIGH
STX END
STY SPD
LDX #$00
STX STRLOW
JSR VOLUME ;GLOSNY SID
LDX #$07
JSR VOLUME
LDX #$0E
JSR VOLUME
LDY #$00 ;PORT NA WEJSCIE STY $DD03
JSR TIMER
LOOP1
NMI
PHA
TYA
PHA
LDY #$00
INC $01
LDA $DD0D ;CZEKA NA TIMER
AND #$01
BEQ *-5
LDA $DD01 ;ODCZYT PROBKI
LSR A
LSR A
LSR A
LSR A
STA $D418 ;WYSLANIE DO SID
STA $D020
LDA $DC01 ;CZY NACISNIETO STOP
BPL STOP
LDA $DC01 ;CZY SPACJA
AND #$10
BNE LOOP1
; NACISNIETO SPACJE! START ZAPISU
STY $D011 ;WYLACZENIE VIC
DALEJ
;ZMIANA BANKU RAM
LDA (STRLOW),Y
DEC $01
STA $DD01
STA $D020
INC STRLOW
BNE *+4
INC STRHIGH
LDA STRHIGH;CZY KONIEC
CMP END
BEQ STOPNMI
LDA $DC01 ;CZY NACISNIETO STOP
BPL STOPNMI
EXITNMI PLA
;WYJSCIE Z NMI
TAY
PLA
BIT $DD0D
RTI
LDA $DD0D ;CZEKA NA TIMER
AND #$01
BEQ *-5
LDA $DD01 ;POBRANIE PROBKI
INC $01
;ZMIANA BANKU RAM
STOPNMI LDA NMILOW ;STARY WEKTOR NMI
LDX NMIHIGH
STA $0318
STX $0319
LDA #$01 ;WYLACZENIE PRZERWAN
STA $DD0D
BNE EXITNMI
;———————————————————VOLUME LDA #$00
STA $D405,X LDA #$FF
STA $D402,X STA $D403,X LDA #$F0
STA $D406,X LDA #$41
STA $D404,X RTS
;———————————————————TIMER
STA (STRLOW),Y
DEC $01
LSR A
LSR A
LSR A
LSR A
STA $D418
STA $D020
LDA $DC01 ;CZY NACISNIETO STOP
BPL STOP
INY
;ZWIEKSZENIE ADRESU
BNE DALEJ
INC STRHIGH
LDA STRHIGH;POROWNANIE CZY END
CMP END
LDA #$00 ;USTAWIENIE TIMERA
STA $DD05
LDA SPD STA $DD04 LDA #$01 STA $DD0E LDA $DD0D RTS
;———————————————————NMILOW .BYTE 0
NMIHIGH .BYTE 0
34
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97
Kącik elektronika amigowca
mu można zbudować urządzenie generujące echo, po−
głos z jakością ośmiobitową. Opis samplera był zamiesz−
czony w poprzednim odcinku EdW.
Sławomir Skrzyński
Sławomir Skrzyński
Literatura:
Andrzej Markowski: Układy analogowe w systemach
mikroprocesorowych. WNT, Warszawa 1991, 1992.
USKA Układy Analogowe 5/95. AVT, Warszawa 1996
Marian Łakomy, Jan Zabrodzki: Scalone przetworniki
analogowo−cyfrowe i cyfrowo−analogowe. PWN, War−
szawa 1985.
WYKAZ ELEMENTÓW
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rezystory
Rezystory
R1: 220
R2, R3, R5: 2,7k
R4: 8,2k
R6, R7: 10k
Kondensatory
Półprzewodniki
D1, D2: 1N4148
US1: 79L05
US2: DAC−08
US3: TL082
Różne
Półprzewodniki
Rezystory
Półprzewodniki
Kondensatory
Kondensatory
C1: 47µF
C2, C4, C7, C9: 22nF
C3, C8: 22µF
C5, C6: 100µF
C10: 10nF
C11: 470nF
Różne
Różne
Złącze USER
35
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97
Układy cyfrowe
W poprzednich odcinkach
przedstawiłem ci tło zagadnienia,
a także zapoznałem
z podstawowymi cegiełkami −
bramkami.
Jeśli chcesz zajmować się
elektroniką, koniecznie powinieneś
“mieć w małym palcu” wszystkie
wiadomości na temat bramek,
podane w poprzednich dwóch
odcinkach.
Zanim przejdziemy do
przerzutników, liczników, rejestrów,
dekoderów, itp, musimy omówić
pewną ważną kwestię. Właśnie
w tym artykule podam ci bardzo
istotne wiadomości. Nie przesadzam
− są to informacje absolutnie
niezbędne do świadomego
i sensownego wykorzystania
układów scalonych, nie tylko
bramek.
Pierwsze kroki
w cyfrówce
część 4
część 4
Jeszcze raz czarna
skrzynka
W poprzednich odcinkach wykazałem
ci dokładnie, że działanie układów cyfro−
wych (logicznych) opiera się na pewnych
podstawowych zależnościach matema−
tycznych, i że układy te można zrealizo−
wać różnymi sposobami, także przy po−
mocy urządzeń machanicznych i hydrau−
licznych.
W naszej praktyce mamy najczęściej
do czynienia z układami scalonymi reali−
zującymi mniej i bardziej złożone funkcje
logiczne i cyfrowe. Stanom logicznym
odpowiadają poziomy napięcia: jest na−
pięcie − stan wysoki (1), brak napięcia −
stan niski (0).
Często traktujemy układ logiczny (cyf−
rowy) jako czarną skrzynkę z wejściami
i wyjściami, do której wchodzą jakieś
sygnały cyfrowe, a po przetworzeniu wy−
chodzą. W zasadzie interesuje nas tylko
funkcja logiczna spełniana przez układ,
natomiast nie chcielibyśmy zajmować
się szczegółami realizacyjnymi, czyli do−
ciekać, co jest w środku.
Ideałem byłoby, gdyby taka czarna
skrzynka zupełnie nie pobierała prądu
oraz żeby wejścia także nie pobierały prą−
du. Układ powinien też natychmiast reali−
zować swą funkcję − nie powinno być
żadnego opóźnienia między podaniem
sygnału na wejście, a pojawieniem się
odpowiedzi na wyjściu. Niestety, nie
można zbudować aż tak doskonałych
układów − nie pobierających mocy i nie−
skończenie szybkich.
Jaskrawie negatywnym przykładem
są tu bramki zbudowane z przekaźników
(zajrzyj do EdW 2/97 str. 52). Nie masz
wątpliwości, że pobierają one dużo prądu
i są stosunkowo wolne.
A jak to jest z bramkami na układach
scalonych? Doszliśmy do sedna sprawy.
Układy scalone też nie są doskonałe.
Przykładowo, mamy do wyboru szereg
różnych układów scalonych zawierają−
cych bramki NAND, że wymienię tylko
kilka przykładów: 7400, 74LS00, 74HC00,
74HCT00, 74S00, 74F00, 74ACT00, 74LCX...
Wszystkie wymienione kostki zawierają
cztery dwuwejściowe bramki NAND,
układ wyprowadzeń jest identyczny,
czym więc się różnią?
Różnią się budową wewnętrzną. Dla
nas praktyków, jest istotne, że bramki te
różnią się szybkością, poborem prądu za−
silającego, wielkością prądów wejść oraz
wydajnością prądową wyjść. Parametry
związane z poborem prądu i napięciami
w stanie spoczynku nazywamy paramet−
rami statycznymi. Parametry związane
z szybkością − parametrami dynamiczny−
mi.
Jeśli chcesz być prawdziwym elektro−
nikiem, musisz dokładnie rozumieć te
kwestie.
Dinozaury
Teraz zaczerpnij duży łyk świeżego
powietrza, bo zanurzymy się w zatęchłą
przeszłość. Niestety, muszę ci opowie−
dzieć o wymarłych już dinozaurach. Nie
sprzeczaj się ze mną − w 1997 roku tak
zwany “standardowy” układ TTL o ozna−
czeniu 7400 i jego pobratymcy są nie−
wątpliwymi dinozaurami. Zaraz ci to wy−
każę.
A tymi archaicznymi stworami musi−
my się zająć, bowiem jak ci podałem
w pierwszym odcinku, pojawienie się
układów scalonych TTL było niekwestio−
nowanym przełomem w dziedzinie ukła−
dów logicznych. Choć od czasu pojawie−
nia się pierwszych kostek tego typu mi−
nęło już ponad trzydzieści lat, i pierwotne
“standardowe” układy TTL stały się
przeżytkiem, jednak pewne, że tak po−
wiem, zaszłości, ciągną się od tamtych
czasów aż po dzień dzisiejszy. I właśnie
z uwagi na te zaszłości koniecznie mu−
sisz poznać układ... którego dziś już się
nigdzie nie stosuje.
Pamiętaj, że układy TTL zasilano na−
pięciem 5V±0,5V.
Rysunek 15
Rysunek 15 pokazuje schemat we−
wnętrzny tego dinozaura.
Diody D2 i D3 zabezpieczają wejście
przed zakłóceniami. Podczas normalnej
pracy są spolaryzowane zaporowo i moż−
na je pominąć przy analizie.
Na pewno niepokoi Cię obecność ja−
kiegoś dziwaka − wieloemiterowego tran−
Rysunek 15
Rys. 15. Schemat wewnętrzny bramki
NAND 7400.
38
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97
Układy cyfrowe
zystora T1 na wejściu. Takie rozwiązanie
wejścia przyjęto między innymi ze wzglę−
du na ówczesne możliwości technolo−
giczne, czyli na łatwość wytwarzania.
Nas interesują napięcia i prądy we−
jściowe oraz wyjściowe.
Gdy oba wejścia bramki z rysunku 15
(7400) pozostawimy niepodłączone (po−
tocznie mówimy: wejścia wiszą lub pły−
wają w powietrzu), wtedy w obwodach
emiterów tranzystora T1 nie może pły−
nąć prąd. Tranzystor T1 pracuje wtedy
w nietypowy sposób: prąd płynie od plu−
sa zasilania, przez rezystor R1 i złącze ba−
za−kolektor do bazy tranzystora T2. Trochę to
dziwne, prawda? Tranzystor T2 przewodzi,
co powoduje otwarcie tranzystora T3.
Natomiast niskie napięcie na kolektorze
T2 uniemożliwia przewodzenie tranzys−
tora T4. Przewodzący tranzystor T3 daje
na wyjściu napięcie praktyczne równe
potencjałowi masy, czyli stan niski.
Czy już zauważyłeś, że w tej klasycz−
nej bramce TTL niepodłączenie wejść
(pozostawienie ich w powietrzu) jest
równoznaczne z podaniem na te wejścia
stanu wysokiego?
Przeanalizuj to jeszcze raz: dołączenie
wejść do dodatniego napięcia zasilające−
go nic tu nie zmieni, bo w obwodach we−
jściowych nadal nie będzie płynął prąd
przez złącza emitery−baza tranzystora T1
− złącza te będą spolaryzowane w kierun−
ku zaporowym.
Dopiero zwarcie któregokolwiek we−
jścia (lub obu wejść) do masy, umożliwi
przepływ prądu w obwodach emitero−
wych tranzystora T1. Prąd popłynie od
plusa zasilania, przez rezystor R1, złącze
baza−emiter i wejście(a) do masy. W ta−
kiej sytuacji nie będzie mógł płynąć prąd
bazy tranzystora T2 i tranzystor T2 zosta−
nie zatkany. Brak prądu płynącego przez
tranzystor T2 zamknie też tranzystor T3.
Natomiast prąd płynący przez rezystor
R2 do bazy T4, otworzy tranzystor T4. Na
wyjściu pojawi się napięcie zbliżone do
dodatniego napięcia zasilającego, czyli
stan wysoki.
Wracamy do obwodów wejściowych.
Czy potrafisz samodzielnie odpowiedzieć
na pytanie: jaki zakres napięcia na we−
jściach traktowany jest przez układ jako
stan logiczny niski, a jaki zakres napięć
odpowiada stanowi logicznemu wyso−
kiemu?
Słusznie przypuszczasz, że napięcia
od zera (potencjał masy) do około 1V
traktowane są jak stan logiczny niski −
a wynika to z przyjętego rozwiązania
układowego. W takim zakresie napięć
wejściowych nie płynie prąd bazy tran−
zystora T2.
A jakie jest napięcie na wejściach, gdy
są one “zawieszone w powietrzu” lub
gdy między wejścia a masę włączona
jest bardzo duża rezystancja?
Rys. 16. Zakresy napięć dla stanów
logicznych układu TTL.
Popatrz na rysunek 15. Na bazie prze−
wodzącego tranzystora T3, napięcie wy−
nosi około 0,7V. Tranzystor T2 też prze−
wodzi, więc na jego bazie napięcie wyno−
si około 1,4V (w stosunku do masy).
Przez złącze baza−emiter tranzystora T1
też płynie prąd, więc na bazie T1 napię−
cie będzie o następne 0,7V wyższe, czyli
wyniesie około 2,1V. Teraz jest jasne, że
woltomierz dołączony między niepodłą−
czone wejścia, a masę wskaże około
1,4...1,5V (to jest o 0,6...0,7V mniej niż
na bazie T1).
A więc napięcia rzędu 1,5V i wyższe
są traktowane przez układ jako stan lo−
giczny wysoki.
Na rysunku 16
Rys. 17.
Prąd wejściowy
wypływa z wejść
i płynie do masy.
Wielkość tego wypływającego prądu
wyznaczona jest wartością rezystancji
R1; zależy też od napięcia wejściowego.
Rysunek 17
rysunku 16 zaznaczyłem z grubsza
zakresy napięć odpowiadające stanowi
logicznemu niskiemu i wysokiemu. Jeśli
nie miałeś do tej pory do czynienia z ukła−
dami cyfrowymi, to zapewne jesteś tro−
chę zdziwiony taką niesymetrią. Nie
masz chyba wątpliwości, że ta niesymet−
ria wynika właśnie z przyjętego układu,
czyli schematu wewnętrznego.
Ale to nie koniec niespodzianek; idź−
my dalej.
Wiesz już, że dla napięć większych niż
1,5V przez wejścia praktycznie nie płynie
prąd (w zasadzie wpływa tam bardzo ma−
ły prąd wstecznie spolaryzowanego złą−
cza baza−emitery T1, prąd ten jest rzędu
mikroamperów).
Natomiast dla napięć 0...1,4V płynie
prąd wejściowy. W którą stronę?
To bardzo ważne pytanie!
rysunku 16
Rysunek 17
Rysunek 17 pokazuje charakterystykę
wejściową bramki TTL. Tym razem na−
pięcie wejściowe przedstawiono na osi
poziomej. Jak widać dla napięć wejścio−
wych większych niż 1,5V prąd wejścio−
wy jest dodatni, to znaczy wpływa do
wejścia. Prąd ten jest bardzo mały, o ile
tylko napięcie wejściowe nie jest więk−
sze od napięcia zasilającego układ
(5...5,5V).
Natomiast przy napięciach wejścio−
wych mniejszych od 1,5V prąd wejścio−
wy jest ujemny, czyli wypływa z wejścia
i jego wartość przy podłączeniu wejścia
do masy wynosi około 1mA.
Może powiesz, że 1mA to bardzo ma−
ły prąd. Niby tak, ale jeśli w układzie sca−
Rysunek 17
Rys. 18. Charakterystyka przejściowa bramki odwracającej.
39
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97
Plik z chomika:
andrelis
Inne pliki z tego folderu:
EdW 01 1997.pdf
(12975 KB)
EdW 02 1997.pdf
(13218 KB)
EdW 03 1997.pdf
(14876 KB)
EdW 04 1997.pdf
(9031 KB)
EdW 05 1997.pdf
(9586 KB)
Inne foldery tego chomika:
1996
1998
1999
2000
2001
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin