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 "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

25/03/18

Módulo carregador USB "uCharge" (Rev. A1)

No seguimento do post anterior, apresento uma nova revisão do projecto "uCharge". Este projecto, inicialmente exposto no post 27 de Novembro de 2016, tem vindo a sofrer várias revisões (entre as quais destaco a última revisão, apresentada a post de 28 de Fevereiro do ano passado). Tratando-se de uma revisão menor, a nova versão aqui mostrada introduz poucas e ligeiras alterações a nível do circuito e do desenho da placa, sobretudo com vista a melhorar a dissipação térmica do módulo.

Parâmetros de funcionamento:
– V d. mín. = 6,06V
– V d. máx. = 16,73V
– I L máx. = 2,05A


Características eléctricas:
– I d. (V d. = 7V, I L = 0A) = 15,72mA
– I d. (V d. = 16V, I L = 0A) = 6,74mA
– P (V d. = 7V, I L = 0A) = 110,0mW
– P (V d. = 16V, I L = 0A) = 107,9mW


Módulo carregador USB "uCharge", revisão A1.

Conversor DC-DC em pormenor.

O circuito introduz pequenas modificações face à revisão anterior. Os únicos componentes acrescentados foram C6 e R3, com o propósito de reencaminhar eventuais correntes de fuga provenientes da alimentação para a terra. É importante frisar que tais correntes são especialmente notáveis quando se utiliza uma fonte comutada sem ligação à terra, e inclusivamente podem perturbar o normal funcionamento do módulo nessa situação. Aparte as modificações aqui mencionadas, o circuito opera exactamente do mesmo modo.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C2 – Condensador de electrólito sólido RNS1E101MDN1;
C3 – Condensador cerâmico multi-camada 10µF 25V (1210);
C4 – Condensador cerâmico multi-camada 3,3nF 25V (0805);
C5 – Condensador cerâmico multi-camada 22µF 10V (1210);
C6/7 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C8 – Condensador electrolítico de nióbio NOJD107M010 (NOJD107M010RWJ ou equiv.);
D1 – Díodo TVS SMBJ18A;
D2 – Díodo rectificador Schottky FSV540;
D3 – Díodo Zener BZX84-B16;
D4 – LED Kingbright APT2012EC (ou KPT-2012EC);
F1 – Fusível PPTC 2920L200/24;
IC1 – Conversor DC-DC TPS62133 (TPS62133RTG);
IC2 – Controlador CDP/DCP TPS2544 (TPS2544RTE);
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2 – Conector USB Molex 67068-8001;
J3 – Conector USB Molex 67643-2911;
L1 – Indutor de potência XFL4020-152ME (XFL4020-152MEB ou XFL4020-152MEC);
Q1 – Tirístor SCR MCR703A (MCR703AT4G);
R1 – Resistor de filme espesso 150Ω±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 180Ω±5% 1/8W (0805);
R3 – Resistor de filme espesso 1MΩ±5% 1/8W (0805);
R4/5 – Resistor de filme espesso 47KΩ±5% 1/8W (0805);
R6 – Resistor de filme espesso 22,6KΩ±1% 1/8W (0805).


Detalhe dos componentes adicionados (C6 e R3).

Mais uma vez, o layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. Como é costume, recomendo que a placa seja encomendada através do OSH Park, uma vez que o layout foi concebido de acordo com as especificações deste serviço. Caso prefira recorrer a outro serviço de fabrico, deverá confirmar se o mesmo suporta layouts de quatro camadas com furação mínima de 0,5mm, e se o stackup e materiais são idênticos. No que concerne à montagem do módulo, aplica-se o procedimento referido no post de 28 de Fevereiro do ano passado.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://www.box.com/s/whp8...z0ef
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): http://www.box.com/s/8254...drn5
Layout da placa (pdf): http://www.box.com/s/kmsj...g05v
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): http://www.box.com/s/3hv3...npb9
Ficheiros Gerber: http://www.box.com/s/rjea...6vum
Notas do projecto: http://www.box.com/s/zojo...g9mw
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/i2w3...15ap
Projecto no OSH Park: http://www.oshpark.com/shared_projects/7yOee9VM

13/03/18

Módulo carregador USB "vCharge" (Rev. 1)

Esta é uma nova versão do módulo "vCharge", apresentado no post de 16 de Junho do ano passado. Tratando-se de uma revisão menor do projecto, não introduz alterações significativas. Aliás, apenas foi alterado o desenho da placa, com vista a melhorar a dissipação térmica deste módulo carregador.

Parâmetros de funcionamento:
– V d. mín. = 8,3V
– V d. máx. = 16,6V
– I L máx. = 2,03A


Características eléctricas:
– I d. (V d. = 9V, I L = 0A) = 30,16mA
– I d. (V d. = 16V, I L = 0A) = 16,76mA
– P (V d. = 9V, I L = 0A) = 271,4mW
– P (V d. = 16V, I L = 0A) = 268,2mW


Módulo carregador USB "vCharge", revisão 1.

Pormenor do conversor DC-DC.

O circuito é idêntico ao do projecto original, sem quaisquer modificações. Por esse motivo, seria fastidioso detalhar sobre o funcionamento do mesmo. Poderá consultar o post acima mencionado para saber mais acerca do circuito e dos componentes que o integram.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C2/3 – Condensador de electrólito sólido RNS1E101MDN1;
C4/5 – Condensador cerâmico multi-camada 10µF 25V (1210);
C6 – Condensador cerâmico multi-camada 470nF 10V (0805);
C7 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 25V (0805);
C8/9 – Condensador cerâmico multi-camada 22µF 10V (1210);
C10/12 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C11/13 – Condensador electrolítico de nióbio NOJD107M010 (NOJD107M010RWJ ou equiv.);
D1 – Díodo TVS SMCJ18A;
D2 – Díodo rectificador Schottky FSV1045V;
D3 – Díodo Zener BZX84-B16;
D4 – LED Kingbright APT2012EC (ou KPT-2012EC);
D5/6 – LED Kingbright APT2012SGC (ou KPT-2012SGC);
F1 – Fusível PPTC 2920L330/24;
IC1 – Conversor DC-DC TPS56528 (TPS56528DDA);
IC2/3 – Controlador CDP/DCP TPS2544 (TPS2544RTE);
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2/3 – Conector USB Molex 67643-3911;
L1 – Indutor de potência XAL7030-332ME (XAL7030-332MEB ou XAL7030-332MEC);
Q1 – Tirístor SCR MCR8DSM (MCR8DSMT4G);
R1 – Resistor de filme espesso 150Ω±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 73,2KΩ±1% 1/8W (0805);
R3 – Resistor de filme espesso 10KΩ±1% 1/8W (0805);
R4/6/8 – Resistor de filme espesso 180Ω±5% 1/8W (0805);
R5/7 – Resistor de filme espesso 22,6KΩ±1% 1/8W (0805).


Como anteriormente, o layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. A placa propriamente dita deve ser encomendada através do OSH Park, visto que o layout foi concebido tendo em consideração as especificações deste serviço. Caso opte por outro serviço de fabrico, verifique se o mesmo suporta layouts de quatro camadas e furação a partir de 0,5mm. Relativamente à montagem, aplicam-se as recomendações que foram dadas para o projecto original.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://www.box.com/s/mee0...4a83
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): http://www.box.com/s/lf0s...yiql
Layout da placa (pdf): http://www.box.com/s/on8o...tre6
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): http://www.box.com/s/vx0y...9xp3
Ficheiros Gerber: http://www.box.com/s/nntt...prei
Notas do projecto: http://www.box.com/s/hqhd...vg2x
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/1cbq...lbh4
Projecto no OSH Park: http://www.oshpark.com/shared_projects/68EunBjQ

11/02/18

Em desenvolvimento: Gerador de funções GF2

Trata-se de outro gerador de funções que tenho andado a desenvolver, desta vez baseado no AD9834 da Silicon Labs. À semelhança do GF1 apresentado anteriormente (post de 17 de Agosto), é alimentado e controlado via USB. Todavia, distingue-se do anterior por ter uma taxa de amostragem de 80MSa/s, o que lhe permite gerar sinais de frequência mais elevada. Para além disso, permite ajustes em frequência e amplitude mais refinados, e o sinal de relógio síncrono produzido tem menos jitter.

Placa do gerador de funções GF2.

É de referir que este projecto tem tomado muito do meu tempo livre nos últimos meses, pelo que não tenho tido disponibilidade para actualizar o blogue. Porém, o hardware está praticamente terminado e testado, faltando desenvolver o software para controlar o gerador de funções. Não obstante esta tarefa poder levar mais alguns meses, espero fazer o lançamento do projecto este ano.