15/12/18

Novo canal no Vimeo

Decidi criar um novo canal no Vimeo, em Português, com o propósito de melhor servir os leitores deste blogue. Este canal, que passa a ser o canal oficial do Bloguetrónica no Vimeo, está disponível em https://vimeo.com/channels/bloguetronica. Entretanto, o canal já existente será extinto de forma progressiva.

18/11/18

Fonte de alimentação FAU200

Trata-se de uma fonte de alimentação ajustável, controlada por USB, que pode fornecer uma tensão entre 0 e 4V. Embora não possa ser considerada uma fonte de precisão, a FAU200 permite o ajuste da sua tensão de saída ao milivolt. A corrente máxima é de cerca de 250mA se bem que, em termos práticos, esse valor seja limitado a apenas 200mA de modo a não exceder a capacidade nominal de um porto USB 2.0. Esta fonte pode alimentar cargas com forte componente reactiva, e suporta condições de curto-circuito e corrente excessiva na sua saída. Para além disso é isolada, podendo por conseguinte ser ligada em série com outras fontes de alimentação.

Parâmetros de funcionamento:
– V d. mín. = 4,92V
– V d. nom. = 5V
– V d. máx. = 5,25V
– I L máx. = 200mA


Características eléctricas:
– I d. (V out = 2V, I L = 0mA) = 70,90mA
– I d. (V out = 2V, I L = 200mA) = 489,5mA
– P (V out = 2V, I L = 0mA) = 354,5mW
– P (V out = 2V, I L = 200mA) = 2,447W


Características da saída:
– Tensão máxima: 4,09V
– Incremento em tensão: 1mV
– Ruído (V out = 2V, I L = 0mA): 1,41mVrms
– Ruído (V out = 2V, I L = 200mA): 1,56mVrms
– Exactidão: ±(0,782% + 7,5mV)
– Regulação de carga: 9,72mV/A
– Corrente em curto-circuito (I SC): 259mA


Outras características:
– Coeficiente de temperatura da referência de tensão: 10ppm/°C
– Resolução do controlo de tensão: 12bit


Fonte de alimentação FAU200.

Tensão de saída da fonte a ser medida com um multímetro. A tensão está definida para 2,5V.

Embora o circuito seja algo complexo, pode ser facilmente dividido em blocos mais simples. O transístor em Q2, do tipo MJD31C, é o elemento de passagem série que actua na regulação da fonte. Este transístor é controlado pelo amplificador operacional OPA705 (IC9) por via do resistor R7. Tal amplificador operacional assume o papel de amplificador de erro, compensando a queda de tensão em Q2 e R8, para que a tensão de saída da fonte iguale a tensão dada pelo conversor digital-analógico em IC8.

Convém referir que o OPA705 foi escolhido por apresentar uma tensão de offset de entrada muito baixa. Por outro lado, o conversor digital-analógico em IC8, um LTC2640CTS8-HZ12, mostra uma exactidão razoável para o propósito em questão. Em suma, são estes dois componentes que determinam a exactidão da fonte de alimentação.

O transístor em Q3 actua quando a corrente à saída da fonte atinge um valor rondando os 259mA. Nessa situação, a queda de tensão através de R8 atinge cerca de 0,65V, fazendo com que Q3 deixe de estar ao corte e passe a conduzir, o que por sua vez faz com que a tensão presente na base de Q2 baixe, efectivamente limitando a corrente de saída. Note que R7 limita a corrente de saída do amplificador operacional nesta situação. Quando Q3 actua, a tensão de saída baixa por forma a que a corrente não exceda o valor anterior, ficando assim a fonte de alimentação protegida contra condições de curto-circuito e corrente excessiva.

Circuito da etapa de regulação.

O conversor digital-analógico (IC8) é controlado via SPI, por intermédio do isolador digital em IC7, um ADuM1310. Esse controlo é feito pelo interface CP2130, um conversor USB-SPI que já foi empregue em projectos anteriores. A necessidade de se isolar a massa da etapa final da massa proveniente do host USB é, neste caso, essencial para que a fonte possa ser utilizada nas mais diversas situações. Daí, a aplicação do isolador digital.

A alimentação de todo o circuito é feita por USB. O conversor DC-DC em IC5, do tipo RI3-0509S, é um conversor com isolamento que converte os 5V provenientes do host para a tensão de 9V necessária à etapa de regulação. Um segundo regulador de 5V alimenta o conversor digital-analógico e parte do isolador digital.

Para além da protecção contra curto-circuitos e corrente excessiva que foi referida anteriormente, esta fonte de alimentação está munida de protecções contra sobre-tensões e descargas electrostáticas. O dispositivo PolyZen em IC1 protege todo o circuito contra sobre-tensões provenientes da alimentação USB, também actuando em situações de corrente excessiva. Por sua vez, IC2 e IC3 oferecem protecção contra transientes. A saída da fonte também está protegida contra transientes, nomeadamente os que são originados por cargas de natureza capacitiva ou indutiva. Essa protecção é exercida pelos díodos D4 e D5.

Lista de componentes:
C1/2/4-6/15-20 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C3/12 – Condensador cerâmico multi-camada 1µF 10V (0805);
C7 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA475M006 (NOJA475M006RWJ ou equiv.);
C8/9 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA475M010 (NOJA475M010RWJ ou equiv.);
C10 – Condensador cerâmico multi-camada 470pF 1KV (1206);
C11/14 – Condensador cerâmico multi-camada 2,2µF 10V (0805);
C13 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C21 – Condensador electrolítico de nióbio NOJC476M010 (NOJC476M010RWJ ou equiv.);
D1 – LED WP1503CB/ID;
D2 – LED WP1503CB/YD;
D3 – LED WP1503CB/GD;
D4 – Díodo rectificador S1A;
D5 – Díodo de comutação rápida MMSD4148;
IC1 – Circuito de protecção PolyZen ZEN056V075A48LS;
IC2/3 – Circuito de protecção TVS SP4021-01FTG;
IC4 – Conversor USB-SPI CP2130 (CP2130-F01-GM);
IC5 – Conversor DC-DC isolado RI3-0509S;
IC6 – Regulador de tensão LP2985-50 (LP2985-50DBV);
IC7 – Isolador digital ADuM1310 (ADuM1310ARWZ);
IC8 – Conversor digital-analógico LTC2640CTS8-HZ12;
IC9 – Amplificador operacional OPA705 (OPA705NA);
J1 – Conector USB Molex 67068-9001;
J2 – Bloco de terminais de 2 bornes;
L1 – Indutor de potência XFL3012-103ME (XFL3012-103MEB ou XFL3012-103MEC);
Q1 – Transístor MOSFET de potência FDN327N;
Q2 – Transístor bipolar de potência MJD31C;
Q3 – Transístor bipolar MMBT3904;
R1 – Resistor de filme espesso 1MΩ±5% 1/8W (0805);
R2/3/9 – Resistor de filme espesso 4,7KΩ±5% 1/8W (0805);
R4/5 – Resistor de filme espesso 82Ω±5% 1/8W (0805);
R6 – Resistor de filme espesso 180Ω±5% 1/8W (0805);
R7 – Resistor de filme espesso 470Ω±5% 1/8W (0805);
R8 – Resistor de filme espesso 2,7Ω±5% 1/2W (1210).


Como é habitual, o layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. Recomendo que a encomenda da placa seja feita através do OSH Park, visto que a mesma foi desenhada tendo em conta as especificações deste serviço. Porém, pode utilizar outro serviço de fabrico, desde que este suporte layouts de quatro camadas com furação mínima de 0,5mm. O stackup e materiais não têm de ser idênticos aos especificados pelo OSH Park.

A montagem da placa requer equipamento especializado. Os componentes SMD devem ser soldados por refusão com ar quente, devendo a pasta de solda ser colocada com um stencil. Primeiro devem ser soldados os componentes da face superior, e só depois os da face inferior, aplicando o calor durante o intervalo de tempo mais curto possível. Os componentes through-hole são soldados em último lugar, bastando para tal um simples ferro de soldar.

À semelhança de muitos outros projectos, a caixa recomendada é a Hammond 1457C801. É uma caixa em alumínio anodizado com tampas lacadas a pó preto. Pode também optar pelo modelo 1457C801BK do mesmo fabricante, com o corpo igualmente lacado a pó preto. As tampas devem ser furadas de acordo com o guia de furação. É importante mencionar que a furação da tampa frontal foi feita a pensar nos bornes da série TP1 da Cliff.

Uma vez montada a fonte de alimentação, é primordial que se configure o respectivo interface CP2130. No caso particular deste projecto, tal só é possível em Linux, após a instalação do programa de configuração fornecido no pacote "fau200-r0-conf-1.0.tar.gz" disponível na pasta "Software". Consulte as notas do projecto para saber mais detalhes. Todos os ficheiros e pastas relevantes podem ser acedidos a partir da pasta do projecto.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): https://app.box.com/s/0pph...96qw
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): https://app.box.com/s/rddm...vdjh
Layout da placa (pdf): https://app.box.com/s/n5yy...zthz
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): https://app.box.com/s/jjy6...zovx
Ficheiros Gerber: https://app.box.com/s/bcal...3fmc
Guia de furação: https://app.box.com/s/kx8l...8kh4
Drivers (Windows): https://app.box.com/s/0cci...wkqq
Software (Linux): https://app.box.com/s/928r...9jnt
Notas do projecto: https://app.box.com/s/fkr2...ivov
Pasta contendo todos os ficheiros: https://app.box.com/s/qabo...v62y
Projecto no OSH Park: https://www.oshpark.com/shared_projects/YdyIvhRm

14/10/18

Software final para o gerador de funções GF1

Hoje disponibilizo o último e mais recente software destinado ao gerador de funções GF1, incluindo novas versões dos pacotes que contêm os comandos de controlo e a interface gráfica. Das melhorias implementadas, destaca-se a possibilidade de controlar um dispositivo à escolha através do seu número de série. É de referir que esta funcionalidade foi implementada na grande maioria dos comandos de controlo e na interface gráfica. Adicionalmente, existe um novo comando que lista todos os dispositivos GF1 ligados ao computador.

Software final em funcionamento. Os comandos podem ser invocados especificando o número de série do dispositivo alvo.

Para além dos pacotes anteriormente mencionados, estão disponíveis novas versões dos programas de configuração, tanto para a versão original do gerador de funções (consulte o post de 17 de Agosto de 2017) como para a revisão A (post de 16 de Abril). Por uma questão de segurança, os novos programas de configuração aqui facultados permitem configurar o dispositivo alvo apenas mediante a indicação do respectivo número de série, ao contrário do que aconteceria com as versões anteriores. Evita-se assim a configuração acidental de outros dispositivos que contenham interfaces CP2130. Recomendo por conseguinte a desinstalação das versões anteriores destes programas e a sua substituição, se tal for aplicável.

Links importantes:
Comandos de controlo: https://app.box.com/s/vabz...mg9x
Interface gráfica: https://app.box.com/s/24xa...51i4
Programa de configuração para a rev. 0: https://app.box.com/s/nhtr...dfmm
Programa de configuração para a rev. A: https://app.box.com/s/nb6y...vr50

20/09/18

Em desenvolvimento: Fonte de alimentação FAU201

Trata-se de uma outra fonte de alimentação que está em desenvolvimento, muito semelhante à fonte FAU200 que introduzi no post de 8 de Agosto. Todavia, esta nova fonte destaca-se da anterior por ser substancialmente mais precisa, podendo ser empregue como referência de tensão. Em contrapartida, o projecto é mais complexo e um pouco mais caro.

Placa da fonte de alimentação FAU201.

O hardware está praticamente finalizado e testado. Porém, ainda falta desenvolver o software de controlo, o que pode demorar algumas semanas. Posto isto, espero apresentar o projecto dentro dos próximos meses, ainda este ano.

14/09/18

Repositório de ficheiros com novo endereço

Devido a alterações no serviço Box.com, o endereço de acesso ao repositório de ficheiros passa a ser o seguinte: https://app.box.com/v/bloguetronica. Embora o endereço anterior já não seja válido, os links existentes para ficheiros ou pastas que estejam dentro do repositório permanecem funcionais.

26/08/18

PartSim

Trata-se de um simulador SPICE (acrónimo de Simulated Program with Integrated Circuits Emphasis) que está disponível numa plataforma online. Por conseguinte, oferece a vantagem inerente de não requerer qualquer tipo de instalação para se puder trabalhar com esta ferramenta. Em particular, o PartSim permite fazer uma simulação completa sem a necessidade de se registar. Porém, o registo é gratuito caso o deseje fazer.

Circuito a ser simulado no simulador PartSim.

Uma análise de transferência DC ao circuito da imagem anterior.

É de referir que o PartSim não tem uma biblioteca muito extensiva no que toca a componentes electrónicos. Decerto tem muitos componentes genéricos e alguns mais específicos, de diversos fabricantes, o que é uma vantagem em comparação com simuladores SPICE proprietários (como por exemplo, o TINA-TI ou o LTspice). Não obstante, é sempre possível introduzir um novo componente e o respectivo modelo SPICE, caso seja necessário.

PartSim: http://www.partsim.com/

08/08/18

Em desenvolvimento: Fonte de alimentação FAU200

Esta é uma fonte de alimentação controlada via USB. Não pretendo adiantar muitos pormenores, visto tal ser assunto para o post onde farei a apresentação do projecto. Porém, posso adiantar que a fonte é isolada e regulada, capaz de fornecer uma tensão à escolha entre 0 e 4V sensivelmente, podendo a mesma ser ajustada ao milivolt.

Placa da fonte de alimentação FAU200.

O hardware está finalizado e, inclusivamente, já existe um protótipo funcional. No entanto, ainda falta desenvolver parte do software de controlo e há que fazer alguns testes. Assim sendo, espero lançar o projecto dentro dos próximos meses.

10/07/18

Gerador de funções GF2

Este é um novo um gerador de funções alimentado e controlado por USB, que segue o mesmo conceito do gerador de funções GF1 apresentado anteriormente (veja os posts de 17 de Agosto do ano passado e 16 de Abril deste ano), embora tenha características muito distintas e uma prestação superior em todos os aspectos. O GF2 é capaz de gerar sinais sinusoidais e triangulares com frequência até 2MHz e amplitude até 8Vpp, sem redução assinalável do desempenho. O ajuste em frequência faz-se em passos de apenas 298mHz, ao passo que a amplitude é ajustável em incrementos de 7,8mV, o que possibilita um controlo paramétrico bastante fino. Para além da frequência e da amplitude, é possível ajustar a fase do sinal gerado. À semelhança do GF1, este gerador de funções pode ser empregue como gerador de relógio, uma vez que possui uma saída digital síncrona.

Parâmetros de funcionamento:
– V d. mín. = 3,66V
– V d. nom. = 5V
– V d. máx. = 5,45V
– Z L mín. = 50Ω


Características eléctricas:
– I d. (Z L = 50Ω@0V) = 132,0mA
– I d. (Z L > 100KΩ) = 82,36mA
– P (Z L = 50Ω@0V) = 660,2mW
– P (Z L > 100KΩ) = 411,8mW


Características da saída analógica:
– Frequência máxima: 2MHz
– Incremento em frequência: 298mHz
– Amplitude máxima (Z L = 50Ω@0V): 4,01Vpp
– Amplitude máxima (Z L > 100KΩ): 8,02Vpp
– Incremento em amplitude (Z L = 50Ω@0V): 3,92mVpp
– Incremento em amplitude (Z L > 100KΩ): 7,83mVpp
– Impedância de saída (Z S): 49,9Ω


Características da saída digital:
– Frequência máxima: 25MHz
– Incremento em frequência: 298mHz
– Razão cíclica: 0,5
– Amplitude (Z L = 50Ω@0V): 2,13Vpp
– Amplitude (Z L = 50Ω@1,65V): 2,32Vpp
– Amplitude (Z L > 100KΩ): 3,30Vpp
– Impedância de saída (Z S): 27,5Ω


Outras características:
– Base de tempo: 80MHz±50ppm
– Taxa de amostragem: 80MSa/s
– Resolução do acumulador de fase: 28bit
– Resolução da compensação de fase: 12bit
– Resolução do conversor D/A: 10bit
– Resolução do controlo de amplitude: 10bit
– Tensão de histerese do comparador: 21,4mV


Gerador de funções GF2.

Função sinusoidal com frequência a 2MHz e amplitude a 3Vpp. As saídas estão terminadas a 50Ω.

Função triangular com frequência a 2MHz e amplitude a 1,5Vpp. As saídas estão terminadas a 50Ω.

O circuito foi concebido em torno do AD9834 da Analog Devices (IC10). É este o componente responsável pela geração dos sinais, mediante controlo via SPI. Uma das vantagens que o AD9834 oferece relativamente a outros integrados com a mesma função prende-se com o facto de ter saídas complementares, o que permite eliminar o offset com recurso a uma simples subtracção dos respectivos sinais. Outra vantagem deve-se ao facto de o AD9834 ter um pino que possibilita o controlo da amplitude dos sinais gerados, não sendo necessário intervir no caminho dos mesmos. Esse controlo é feito por intermédio do circuito representado na figura seguinte, e cujo funcionamento irei explicar a seguir.

Circuito de controlo de amplitude.

Essencialmente, o que o circuito esquematizado na imagem faz é controlar a corrente debitada através do pino "FS ADJUST" do AD9834 (tensão "FSADJ", no diagrama). Para tal, o AD5310 (IC11), um conversor digital-analógico comandado por SPI, produz uma tensão arbitrária entre 0 e 4,2V. O amplificador operacional LMV611, em IC12, converte o valor da tensão dada pelo AD5310 por forma a que a corrente do pino "FS ADJUST" varie na mesma proporção. Note que a tensão do pino "REFOUT" do AD9834 (tensão "VREF") serve de referência ao circuito, para garantir que a corrente debitada do pino "FS ADJUST" (referenciado internamente pela mesma fonte de tensão) é nula quando a tensão de saída do AD5310 iguala 0V. Quando este último integrado produz a tensão máxima de 4,2V, a corrente debitada do referido pino sobe para aproximadamente 168µA, o que corresponde à amplitude máxima.

Os sinais complementares provenientes do AD9834 passam primeiro por um filtro passa-baixo, ou filtro de reconstrução. Esse filtro, constituído pelos condensadores C31 a C36, pelos indutores L2 a L5, e pelos resistores R14 a R17, elimina os "degraus" resultantes da conversão digital-analógica inerente ao processo de síntese digital directa (ou DDS, sigla de Direct Digital Synthesis), com efeito reconstruindo o sinal. Repare que o filtro é de 5ª ordem com alinhamento próximo a Chebyshev de 0,01dB, visto que não se espera que o gerador de funções produza sinais com mudanças abruptas. Por conseguinte, a fraca resposta em degrau típica deste tipo de filtro não constitui aqui um problema. Os resistores R14, R15, R16 e R17 servem para definir a impedância característica do filtro.

Após a filtragem, os sinais são pré-amplificados por IC13 que, para além de actuar como um amplificador não inversor duplo, também tem o propósito de isolar o filtro da baixa impedância de entrada inerente à etapa posterior. Posteriormente, os sinais são subtraídos um ao outro pelo subtractor que o primeiro amplificador operacional de IC14 integra. Convém sublinhar que os sinais presentes nas entradas do subtractor são complementares e apresentam offset semelhante. Dessa etapa, sai um único sinal, naturalmente amplificado e quase sem offset. Este último sinal é finalmente amplificado pelo segundo amplificador operacional de IC14, e ainda aproveitado para gerar o sinal digital síncrono.

De modo a gerar o referido sinal digital, o sinal analógico que sai do subtractor é processado pelo comparador TLV3501 (IC15), conforme o diagrama da figura abaixo. É importante referir que o comparador mostra uma histerese de cerca de 21mV na sua configuração actual, o que é suficiente para eliminar o ruído e, ao mesmo tempo, gerar um sinal síncrono com pouco jitter. O sinal gerado passa finalmente pelo buffer de relógio em IC16 que, à semelhança do que acontece com o GF1, é o CDCLVC1102 da Texas Instruments.

Circuito do comparador.

O funcionamento do gerador de funções é controlado na sua totalidade pelo CP2130 da Silicon Labs (IC4). Tal abordagem não é nova, dado que este mesmo interface USB-SPI já foi empregue no gerador de funções GF1. Aspectos como a frequência, a fase e a amplitude são controlados por SPI, operando o CP2130 em modo "mestre". As restantes funcionalidades são controladas por pinos individuais do mesmo interface. A esse respeito, não só é possível ligar e desligar partes do circuito, como também é exequível implementar funções como modulação binária em frequência (BFSK) e fase (BPSK).

O circuito inclui as medidas de protecção habituais contra descargas electrostáticas na alimentação e nas saídas. O dispositivo PolyZen em IC1 oferece protecção contra sobre-tensões, corrente excessiva e surtos na alimentação. Adicionalmente, IC2 e IC3 protegem as linhas do barramento USB contra descargas electrostáticas. Por seu turno, os circuitos de protecção TVS em IC17 e IC18 abrangem as saídas.

Lista de componentes:
C1/2/4-6/21/23/25/27/29/30/37/38/40/42/43/49 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C3/9/12/16/18/19/48 – Condensador cerâmico multi-camada 1µF 10V (0805);
C7 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA475M006 (NOJA475M006RWJ ou equiv.);
C8 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA475M010 (NOJA475M010RWJ ou equiv.);
C10/13/26/28/44/45 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C11/14/15/20/46/47 – Condensador cerâmico multi-camada 2,2µF 10V (0805);
C17 – Condensador cerâmico multi-camada 470nF 10V (0805);
C22/24/39/41 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA106M006 (NOJA106M006RWJ ou equiv.);
C31/32/35/36 – Condensador cerâmico multi-camada 22pF±5% C0G 10V (0805);
C33/34 – Condensador cerâmico multi-camada 47pF±5% C0G 10V (0805);
D1 – LED WP1503CB/YD;
D2 – LED WP1503CB/ID;
IC1 – Circuito de protecção PolyZen ZEN056V075A48LS;
IC2/3 – Circuito de protecção TVS SP4021-01FTG;
IC4 – Conversor USB-SPI CP2130 (CP2130-F01-GM);
IC5 – Regulador de tensão TPS79933 (TPS79933DDC);
IC6 – Regulador de tensão TPS79942 (TPS79942DDC);
IC7 – Conversor charge-pump LM2776 (LM2776DBV);
IC8 – Regulador de tensão TPS72301 (TPS72301DBV);
IC9 – Oscilador de cristal CTS 636L3C080M00000;
IC10 – Gerador de funções AD9834 (AD9834CRUZ);
IC11 – Conversor digital-analógico AD5310 (AD5310BRTZ);
IC12 – Amplificador operacional LMV611 (LMV611MF);
IC13 – Amplificador operacional OPA2832 (OPA2832ID);
IC14 – Amplificador operacional OPA2830 (OPA2830ID);
IC15 – Comparador TLV3501 (TLV3501AIDBV);
IC16 – Buffer de relógio CDCLVC1102 (CDCLVC1102PW);
IC17 – Circuito de protecção TVS SP4021-01FTG-C;
IC18 – Circuito de protecção TVS SP4020-01FTG;
J1 – Conector USB Molex 67068-9001;
J2/3 – Conector BNC Amphenol RF 112659;
L1/6 – Conta de ferrite MPZ2012S331A (MPZ2012S331AT000);
L2-5 – Indutor MLF2012A1R8J (MLF2012A1R8JT000);
R1/28/30 – Resistor de filme espesso 1MΩ±5% 1/8W (0805);
R2/3/29/31 – Resistor de filme espesso 4,7KΩ±5% 1/8W (0805);
R4/5 – Resistor de filme espesso 82Ω±5% 1/8W (0805);
R6 – Resistor de filme espesso 25,5KΩ±1% 1/8W (0805);
R7 – Resistor de filme espesso 10KΩ±1% 1/8W (0805);
R8 – Resistor de filme espesso 0Ω 1/8W (0805);
R9/12 – Resistor de filme espesso 100KΩ±1% 1/8W (0805);
R10/11 – Resistor de filme espesso 402KΩ±1% 1/8W (0805);
R13 – Resistor de filme espesso 6,04KΩ±1% 1/8W (0805);
R14-17 – Resistor de filme espesso 200Ω±1% 1/8W (0805);
R18/20/23 – Resistor de filme espesso 499Ω±1% 1/8W (0805);
R19/21 – Resistor de filme espesso 1,43KΩ±1% 1/8W (0805);
R22 – Resistor de filme espesso 715Ω±1% 1/8W (0805);
R24 – Resistor de filme espesso 49,9Ω±1% 3/4W (2010);
R25/26 – Resistor de filme espesso 10KΩ±5% 1/8W (0805);
R27 – Resistor de filme espesso 1KΩ±5% 1/8W (0805);
R32/33 – Resistor de filme espesso 10Ω±5% 1/8W (0805).


O layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. Tratando-se de um layout de quatro camadas, sugiro que a encomenda da placa seja feita através do OSH Park, pois o respectivo desenho foi feito tomando em consideração os requisitos deste serviço. Caso deseje utilizar outro serviço de fabrico, confirme se o mesmo suporta layouts de quatro camadas com furação a partir de 0,5mm. Neste caso em particular, o stackup e os materiais não têm de corresponder aos especificados pelo OSH Park.

A montagem da placa requer equipamento especializado. Os componentes SMD devem ser soldados com recurso a pasta de solda, utilizando o processo de refusão com ar quente. Em primeiro lugar soldam-se os componentes da face superior, e só depois os da face inferior, tendo sempre o cuidado de aplicar o calor estritamente necessário e durante o intervalo de tempo mais curto possível. Os componentes through-hole soldam-se em último lugar, bastando para tal um ferro de soldar comum.

A caixa recomendada para este projecto é a Hammond 1457C801. Trata-se de uma caixa em alumínio anodizado com tampas lacadas a pó preto. Se preferir, pode optar pela caixa 1457C801BK do mesmo fabricante, a qual tem o corpo igualmente lacado a pó preto. A furação das tampas deve ser feita seguindo o guia de furação.

Montado o gerador de funções, é necessário configurar o interface CP2130 do mesmo. Em Windows, isso pode ser feito através da aplicação "CP21xx Customization Utility" da Silicon Labs (a aplicação vem incluída no pacote CP2130_SDK para Windows XP e Vista), utilizando o ficheiro de configuração presente na pasta "Firmware". Se preferir utilizar Linux, deverá utilizar o programa de configuração fornecido no pacote "gf2-r0-conf-1.0.tar.gz", o qual está disponível na pasta "Software". Ambas as pastas, bem como outras pastas e ficheiros relevantes, estão disponíveis na pasta do projecto. Para mais detalhes, veja as notas do projecto.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://www.box.com/s/5l40...wc49
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): http://www.box.com/s/t7iv...05sp
Layout da placa (pdf): http://www.box.com/s/lk26...ghyn
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): http://www.box.com/s/809v...kckl
Ficheiros Gerber: http://www.box.com/s/3jh8...92hb
Guia de furação: http://www.box.com/s/etl8...06o2
Firmware (com instruções): http://www.box.com/s/o5tc...2jp2j
Drivers (Windows): http://www.box.com/s/jdkk...g0x4
Software (Linux): http://www.box.com/s/or9s...coor
Notas do projecto: http://www.box.com/s/sccv...cstx
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/w7jt...5kdm
Projecto no OSH Park: http://www.oshpark.com/shared_projects/AIG0zXWz
CP2130_SDK: http://www.silabs.com/.../CP2130_SDK_Windows_XP_Vista.exe

10/05/18

Novo canal no YouTube

Revertendo a decisão que anunciei no post de 4 de janeiro de 2012, recentemente decidi criar um novo canal no YouTube. Este canal é especialmente dedicado aos projectos do blogue, embora também tenha outro tipo de conteúdos. Posto isto, pode visitar o novo canal em http://www.youtube.com/channel/UCDl0EaQmrK_Q4JLWkwFNZGA.

16/04/18

Gerador de funções GF1 (Rev. A)

Trata-se de uma nova versão do gerador de funções GF1, cujo projecto foi originalmente apresentado no post de 17 de Agosto do ano passado. Esta revisão visa sobretudo corrigir a inexactidão na amplitude do sinal gerado, assim como o offset, dois aspectos muito evidentes e que aliás caracterizam a versão original deste gerador de funções. Relativamente ao último aspecto, é importante ressalvar que a versão original mostra um offset residual de cerca de 160mV no pior caso (conforme descrito no post de 22 de Outubro do mesmo ano). Em contraste, esta nova versão possibilita a compensação interna do offset para que o mesmo se observe nulo.

Sinal produzido pelo gerador de funções GF1, revisão A. Com a amplitude definida para 1V, valor pico-a-pico, não se observa qualquer tensão de 'offset'.

Todavia, esta é uma revisão maior e, por conseguinte, não visa apenas a correcção dos problemas expostos acima. Mais especificamente, a versão revista do gerador de funções permite verificar, quando em modo de varrimento automático, se uma dada sequência de varrimento em frequência terminou ou se a mesma ainda está a decorrer. Irei detalhar sobre esse pormenor mais adiante.

Parâmetros de funcionamento:
– V d. mín. = 3,66V
– V d. nom. = 5V
– V d. máx. = 5,45V
– Z L mín. = 50Ω


Características eléctricas:
– I d. (Z L = 50Ω@0V) = 108,7mA
– I d. (Z L > 100KΩ) = 70,08mA
– P (Z L = 50Ω@0V) = 543,7mW
– P (Z L > 100KΩ) = 350,4mW


Características da saída analógica:
– Frequência máxima: 1MHz
– Incremento em frequência: 2,98Hz
– Amplitude máxima (Z L = 50Ω@0V): 2,53Vpp
– Amplitude máxima (Z L > 100KΩ): 5,05Vpp
– Incremento em amplitude (Z L = 50Ω@0V): 9,81mVpp
– Incremento em amplitude (Z L > 100KΩ): 19,8mVpp
– Impedância de saída (Z S): 49,9Ω


Características da saída digital:
– Frequência máxima: 25MHz
– Incremento em frequência: 2,98Hz
– Razão cíclica: 0,5
– Amplitude (Z L = 50Ω@0V): 2,13Vpp
– Amplitude (Z L = 50Ω@1,65V): 2,32Vpp
– Amplitude (Z L > 100KΩ): 3,30Vpp
– Impedância de saída (Z S): 27,5Ω


Outras características:
– Base de tempo: 50MHz±50ppm
– Taxa de amostragem: 50MSa/s
– Resolução do acumulador de fase: 24bit
– Resolução do conversor D/A: 10bit
– Resolução do controlo de amplitude: 8bit


A modificação mais relevante a nível do circuito foi a implementação da referência de tensão conforme o esquema da figura abaixo. À semelhança do que acontece no circuito do projecto original, a tensão gerada serve de referência ao potenciómetro digital (IC12) e também serve para anular a componente DC presente no sinal gerado pelo AD5932 (IC11), por via do amplificador subtractor constituído pelo amplificador operacional em IC14. Porém, a referência não é feita com um simples divisor resistivo: em vez disso é ditada por R8, R9 e VR1, funcionando o amplificador operacional em IC8 como seguidor de tensão. Note que o potenciómetro em VR1, um potenciómetro do tipo trimmer, permite ajustar a tensão de referência entre dois níveis (291mV e 355mV), de forma muito precisa. O condensador C21 serve apenas para estabilizar a tensão à entrada do seguidor.

Circuito para gerar a tensão de referência. O 'offset' pode ser ajustado através do potenciómetro em VR1.

Outra modificação prende-se com o facto de a versão original mostrar uma redução de cerca de 5% na amplitude do sinal gerado, face ao valor pretendido. Tal aconteceu porque, na altura da concepção do circuito original, não tive em conta o efeito de carga do potenciómetro digital sobre a saída do AD5932. De forma a compensar a dita redução, o ganho da etapa de amplificação final foi aumentado na mesma proporção.

Não menos importante, vou agora detalhar sobre a modificação que faz desta uma revisão maior. Nesta revisão, o pino "SYNCOUT" do AD5932 encontra-se ligado ao pino "GPIO4" do CP2130, este último a ser empregue como pino de entrada. O referido pino do AD5932 pode ser usado, entre outras coisas, para verificar se uma dada sequência de varrimento em frequência terminou (tendo os bits "SYNCOUTEN" e "SYNCSEL", pertencentes ao registo de controlo do AD5932, definidos a um). Nesta circunstância, lendo o valor do pino "GPIO4", é possível inferir que uma dada sequência terminou se o nível lógico lido for alto.

Lista de componentes:
C1/2/4-6/20/23/25/27/29-32/34/36/39 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C3/9/12/16/22/38 – Condensador cerâmico multi-camada 1µF 10V (0805);
C7 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA475M006 (NOJA475M006RWJ ou equiv.);
C8 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA475M010 (NOJA475M010RWJ ou equiv.);
C10/13/21/28 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C11/14/15/17-19/37 – Condensador cerâmico multi-camada 2,2µF 10V (0805);
C24/26/33/35 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA106M006 (NOJA106M006RWJ ou equiv.);
D1 – LED WP1503CB/YD;
D2 – LED WP1503CB/ID;
IC1 – Circuito de protecção PolyZen ZEN056V075A48LS;
IC2/3 – Circuito de protecção TVS SP4021-01FTG;
IC4 – Conversor USB-SPI CP2130 (CP2130-F01-GM);
IC5 – Regulador de tensão TPS79933 (TPS79933DDC);
IC6 – Regulador de tensão TPS79927 (TPS79927DDC);
IC7 – Conversor charge-pump LM2776 (LM2776DBV);
IC8 – Regulador de tensão TPS72301 (TPS72301DBV);
IC9 – Amplificador operacional LMV611 (LMV611MF);
IC10 – Oscilador de cristal CTS 636L3C050M00000;
IC11 – Gerador de funções AD5932 (AD5932YRUZ);
IC12 – Potenciómetro digital AD5160BRJZ5 (AD5160BRJZ5-RL7 ou equiv.);
IC13 – Amplificador operacional OPA365 (OPA365AID);
IC14 – Amplificador operacional OPA830 (OPA830ID);
IC15 – Buffer de relógio CDCLVC1102 (CDCLVC1102PW);
IC16 – Circuito de protecção TVS SP4020-01FTG-C;
IC17 – Circuito de protecção TVS SP4020-01FTG;
J1 – Conector USB Molex 67068-9001;
J2/3 – Conector BNC Amphenol RF 112659;
L1 – Conta de ferrite BLM21PG331SN1;
R1 – Resistor de filme espesso 1MΩ±5% 1/8W (0805);
R2/3/16 – Resistor de filme espesso 4,7KΩ±5% 1/8W (0805);
R4/5 – Resistor de filme espesso 82Ω±5% 1/8W (0805);
R6 – Resistor de filme espesso 12,7KΩ±1% 1/8W (0805);
R7 – Resistor de filme espesso 10KΩ±1% 1/8W (0805);
R8 – Resistor de filme espesso 73,2KΩ±1% 1/8W (0805);
R9/12/14 – Resistor de filme espesso 9,09KΩ±1% 1/8W (0805);
R10 – Resistor de filme espesso 0Ω 1/8W (0805);
R11/13 – Resistor de filme espesso 1KΩ±1% 1/8W (0805);
R15 – Resistor de filme espesso 49,9Ω±1% 1/4W (1206);
R17/18 – Resistor de filme espesso 10Ω±5% 1/8W (0805);
VR1 – Potenciómetro Bourns PV37W202C01B00.


Como anteriormente, o layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. Novamente recomendo a encomenda da placa através do OSH Park, dado que o layout foi concebido atendendo às especificações deste serviço. Contudo, caso prefira outro serviço de fabrico, verifique se o mesmo suporta layouts de quatro camadas com furação a partir de 0,5mm. No que se refere à montagem, aplicam-se as recomendações que foram dadas aquando a apresentação do projecto original.

Para terminar, e antes de qualquer utilização, é necessário configurar o interface CP2130. Em ambiente Windows, poderá fazê-lo através da aplicação "CP21xx Customization Utility" (incluído no pacote CP2130_SDK para Windows XP e Vista), utilizando o ficheiro de configuração que está na pasta "Firmware". Se dispuser de Linux, recomendo que utilize o programa incluído no pacote "gf1-ra-conf-lin.tar.gz", disponível na pasta "Software". Recomendo também a actualização do restante software e a instalação da interface gráfica (leia o post de 13 de Novembro).

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://www.box.com/s/kxmb...20px
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): http://www.box.com/s/xt85...mwu1
Layout da placa (pdf): http://www.box.com/s/qajw...gjgz
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): http://www.box.com/s/qm4i...ipfh
Ficheiros Gerber: http://www.box.com/s/qkvb...00gv
Guia de furação: http://www.box.com/s/rwpc...5hmo
Firmware (com instruções): http://www.box.com/s/1ogo...kpe8
Drivers (Windows): http://www.box.com/s/8ej8...32sz
Software (Linux): http://www.box.com/s/cds6...jr3b
Notas do projecto: http://www.box.com/s/dl7e...pwao
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/9sh1...9ej2
Projecto no OSH Park: http://www.oshpark.com/shared_projects/RQdx7NVz
CP2130_SDK: http://www.silabs.com/.../CP2130_SDK_Windows_XP_Vista.exe