Projets:Lab:2011:SA-Scotty:SLIM-ADC-16
Description Technique
- Schéma (au format ExpressPCB) : SKSLIM-ADC-16.sch Rev 0 [1]
- Routage (au format ExpressPCB) : PWB-ADC10.pcb Rev 0 [2]
- BOM (format texte) : PLSLIM-ADC-16.txt Rev A[3]
Le module SLIM-ADC-16 effectue une conversion analogique/numérique 16bits sur deux canaux au moyen de deux circuits intégrés AD7685. Le système étant calibré par la suite, ce module ne dispose d'aucun réglage. La tension d'entrée dans la gamme 0-5V est convertie en une valeur numérique binaire comprise entre 0 et 65535. 1 LBS vaut donc 76,3uV.
Les deux convertisseurs vont capturer et générer leurs sorties simultanément. Le logiciel commande U2 et U3 de manière à démarrer leurs conversions sur le changement d'état du signal "CONVERT". 16 changement d'état du signal "SERCLOCK" fait générer un flux série de 16 bits aux circuits intégrés. La sortie série SDO des convertisseurs ne peut générer que des courants faibles. Q1 et Q2 constituent un étage buffer permettant de piloter les lignes WAIT et ACK du port parallèle de l'ordinateur. Le port parallèle est nominalement compatible TTL 5V grâce à une résistance de tirage au +5V.
Le circuit est conçu avec des points de connexion permettre de raccorder chaque entrée à un commutateur externe. Le commutateur sélectionne la valeur de condensateur à placer en parallèle avec l'entrée. Il faut utiliser des commutateur trois positions de manière à pouvoir ne mettre aucun condensateur (position centrale).
Ceci permet de disposer de trois temps d'intégration différents (agit sur la bande passante vidéo). Ce module doit être monté très près de la face avant de façon à avoie les commutateurs accessibles tout en ayant des connexions courtes.
Le circuit porte le nom "PWB-ADC10". Le "10" indique l’utilisation d'un package MSOP à 10 pins, et d'autres ADC ayant le même package peuvent être montés. Pour le MSA en version basique, seul U2 est à câbler. U3 est utilisé pour l'extension VNA.
Cette modification optionnelle permet au SLIM-ADC-16 d'être alimenté directement par le régulateur 5V du détecteur de phase.
Lire la "note de montage importante" en tête de chapitre Construction du MSA
Schéma du SLIM-ADC-16 :
Photographie et artwork :
Comment contrôler le SLIM-ADC-16 :
Deux signaux contrôlent ce module : "CONVERT" et "SERCLOCK". Les deux ADC sont pilotés simultanément. Pendant le temps de l'acquisition, les signaux sont à l'état bas. Les échantillonneurs/bloqueurs intégrés sont en mode "échantillonneurs". Pour commencer la conversion, "CONVERT" est passé à l'état haut, puis un front descendant est généré. Le circuit passe alors en mode bloqueur. Les changement de tension d'entrée seront ignorés. Il faut alors approximativement 2us pour que la conversion sur 16 bits soit effectuée. Une fois réalisée, le MSB du mot de 16bits est présent sur la broche SDO. A chaque fois que "SERCLOCK" effectue un front descendant, le mot de données est décalé d'un bit. Il faut donc 16 fronts descendants de "SERCLOCK" pour lire un mot entier.
Réalisation
Convertisseur A/N 16 bits SLIM-ADC-16
Le SIM-ADC-16 a deux circuits A/N dont un seulement est utilisé pour le MSA de base. L’autre est employé en mode VNA. En mode VNA, la section « PHA Volts » peut très bien ne pas être peuplée avec ses composants (U3 et composants périphériques)
En mode MSA de base ou MSA avec générateur de Tracking, ce circuit n’appelle aucun commentaire particulier.
En mode VNA il est possible d’envisager une variante du circuit d’alimentation. Plutôt que d’utiliser le 10V provenant de la Carte de Commande, il est possible de repiquer une tension de 5 V sur le module Convertisseur A/N. Cette modification améliore la précision de la mesure de phase. Pour ce faire, il faut modifier les deux modules, SLIM-ADC-16 et SLIM-PDM
Modification de SLIM-ADC-16 : Ne pas installer le régulateur 5V U1, ajouter un strap entre les pistes d’entrée et de sortie (3 et 1). L’interconnexion des modules s’effectue en reliant les pin 1 et 2 du connecteur P1 de SLIM-ADC-16 aux broches 1 et 2 du connecteur P2 du SLIM-PDM. Cela permet aux deux modules d’utiliser la même source 5 Volts de référence. Si cette modification est effectuée après coup, un nouvel étalonnage du tracé d’amplitude (Magnitude) est nécessaire, en raison de cette modification de la référence de tension
les utilisateurs des PCB de bg6khc doivent utiliser d’autres broches !!! la disposition des connecteurs d’alimentation et d’arrivée de signaux ne respecte pas la même disposition.
Test Unitaire
Ce chapitre aborde les opérations de test du Convertisseur A/N 16 bits Pour tester ce module, les éléments suivants sont nécessaires
- Une alimentation extérieure
- Un ordinateur, son câble de liaison parallèle, son moniteur
- La carte de commande
- Un voltmètre en position « continu »
- Un oscilloscope 1 MHz de bande passante ou mieux
- Le module convertisseur A/N
- Eventuellement le module Détecteur de Phase si l’on a choisi d’utiliser l’alimentation en 5 Vcc commune (qui provient précisément du module SLIM-PDM)
- Le logiciel spectrumanalyzer.tkn ou spectrumanalyzer.bas
Il est à noter que le schéma par défaut montre le régulateur U1 installé. Ce régulateur est absent (et ses pads d’entrée et sortie « strapés ») si l’on utilise le 5V provenant du détecteur de phase. Attention, le marquage « +10 V » doit être changé en « +5V », pour éviter toute étourderie et toute grillade de composant.
Compte tenu de la finesse des traces des SSOP, les tests de tension sur les pattes des C.I. sont impossibles à réaliser avec des pointes de touche traditionnelle (des "machins à tester des montages à lampe"). Monter une pince crocodile en extrémité du cordon de mesure positif du voltmètre et refermer la pince sur une aiguille de couture fine.
Les entrées J1 et J2 du convertisseur A/N ne seront connectées à rien. Les commutateurs de mode vidéo doivent être connectés pour choisir l'un ou l'autre des condensateurs de charge (si on laisse cette commutation "en l'air", les résultats sont erratiques et l'affichage devient fou... expérience vécue) . Configuration de test
1. Mettez la carte de commande sous tension. Branchez la ligne d’alimentation soit sur le convertisseur A/N (si son régulateur est installé) soit sur le détecteur de phase, puis la ressortie « 5V » du détecteur de phase sur l’entrée alimentation du CAN.
2. Vérifiez la présence du 5V (+/- 0,1V) sur U1-1, U2-1, U2-2, U2-9, U2-10
3. Vérifiez la présence du 5V (+/- 0,1V) sur U3-1, U3-2, U3-9, U3-10
4. Mesurez la tension sur U2-3 et U3-3 avec un voltmètre numérique. Il doit indiquer 30 mV environ. Un 0V est signe d’un court-circuit vers la masse, une tension plus importante peut indiquer un court-circuit vers le +5V
5. Lancez le logiciel MSA. La fenêtre principale va s’ouvrir, un balayage va être lancé en mode Analyseur de Spectre. La trace d’amplitude sera probablement une droite située vers le bas du graticule. Cela vient du fait que la tension sur J1 est proche de 0V. Positionnez l’inter vidéo sur « mid » pour ajouter une capacité de filtrage sur les entrées J1/J2.
Test d’amplitude A/N
1. Utilisez votre voltmètre comme un circuit résistant pour augmenter la tension sur J1. Pour ce faire, placez la sonde négative sur la piste d’entrée « Magniture » J1 du module et la pointe positive sur le +5V. La trace d’amplitude doit se déplacer du bas vers le haut du graticule. Le voltmètre doit afficher 0V après le temps de charge et stabilisation à 5 V du condensateur d’entrée.
2. Enlevez les sondes et la courbe d’amplitude vas s’écrouler progressivement (décharge de la capa de filtrage « vidéo »).
3. Pour chacun des points suivants, vous pourrez vérifier la valeur du bit A/N généré. Arrêtez le balayage et ouvrez la fenêtre des Variables. Cliquez sur « Continue ». Le bit « Magdata » va se mettre à jour durant le balayage.
4. Si le module Détecteur Log est connecté au convertisseur A/N, il doit être alimenté. Dans ce cas, la trace d’amplitude peut très bien ne pas être à son niveau le plus bas. Le test de la « sonde du voltmètre » ne fonctionnera pas.
Test de phase A/N
1. Arrêtez le balayage, passez en mode Transmission VNA
2. Le MSA va entamer un balayage et le tracé de phase va dessiner un motif fait de multiples lignes verticales. Ce tracé est provoqué par le fait que la tension sur J2 est proche de 0V.
3. Arrêtez le balayage. Ouvrez la fenêtre Tests Spéciaux. Cliquez sur le bouton « Change PDM » jusqu’à ce qu’il affiche « PDM in Normal ».
4. Cliquez sur « Continue ». La trace de Phase devient droite et horizontale, centrée au milieu du graticule, et donc indiquant « 0 degrés ».
5. Arrêtez le balayage. Cliquez sur le bouton « PDM is Normal » jusqu’à ce qu’il affiche « PDM is Inverted ».
6. Cliquez sur « Continue ». Le tracé de phase devient une ligne horizontale située sur le bas du graticule, ce qui indique une position de phase égale à 180°.
7. Utilisez votre voltmètre comme un circuit résistant pour augmenter la tension sur J2. Pour ce faire, placez la sonde négative sur la piste d’entrée « Phase » J2 du module et la pointe positive sur le +5V. La trace d’amplitude doit se déplacer du bas vers le haut du graticule. Le voltmètre doit afficher 0V après le temps de charge et stabilisation à 5 V du condensateur d’entrée.
8. Si le module PDM est alimenté et connecté, il faut débrancher les prises coaxiales (PDM-J3 vers CAN J2) pour pouvoir réaliser ce test.
Platine bg6khc
Cette platine est particulièrement délicate à monter, en raison de la finesse des pistes de U2 et U3. Bien aligner les pattes et le circuit avant la dépose de la première goutte de soudure (si l'on n'utilise pas un four à refusion bien entendu)
Mise en coffret :
Le convertisseur Analogique/Numérique est l'un des boitiers comptant le plus de traversées en face arrière : les alimentations, les broches d'entrées provenant de la carte de commande, et les deux ressorties MagV et PhaV devant être reliées à l'étage de commutation "vidéo" automatique.
Il est plus facile de câbler la facade en premier plutôt que de partir du pcb. La pose des thermorétractables en est grandement facilitée. Chaque fil d'alimentation doit être équipé d'une perle de ferrite destinée à couper les fréquences hautes pouvant être injectées par rayonnement.
