Modul 5315A představuje univerzání časovou základnu pro měřící přístroje. Základem je přesný OCXO 10 MHz. Od něj jsou odvozeny časové signály, které může uživatel volit pomocí řídících kódů z mikroprocesoru nebo mikropočítače. Modul 5315A umožňuje také připojení na externí zdroje signálu. Těmi můžou být externí oscilátor 10 MHz nebo signály 10 kHz a 1PPS z GPS přijímače. Modul 5315 má také synchronizační vstupy pro signály v rozsahu 1 Hz až 50 MHz. Tyto signály mohou mít úroveň 10 mV až 6V. Modul má velikost 145x 56 mm a je napájen +5V.
obr.1 - blokové schema modulu 5315A
Výstupní signály z modulu 5315A jsou: posílený signál 10 MHz z lokálního OCXO, 1 MHz, 100 kHz, 10 kHz, 1 kHz, 100 Hz,
50 Hz, 10 Hz, 5 Hz, 1 Hz, 10 sec a 60 sec. Většina těchto signálů může být prodloužena 4x nebo 8x nebo 16x. Všechny signály mají úroveň TTL.
Signály se volí 6-bitovým slovem na vstupech na přímém konektoru. Řídící 6-bitové slovo může být generováno mikropočítačem, logickými obvody, v nouzi také otočným přepínačem. Další vstupní a výstupní signály jsou řídící signály použitelné pro měřící přístroje, čítače, generátory slov, signální generátory a podobně. V tomto textu si ukážeme jakým způsobem lze modul 5315A využít a řídit.
Následující tabulka ukazuje zapojení signálů na přímém konektoru:
tab.1 - signály na přímém konektoru
význam zkratek:
CS ... strana součástek
SS ... strana spojů
I .... vstup
O .... výstup
Následující dvě schemata (obr. 2 a 3) ukazují zapojení přímého konektoru na straně součástek (CS) a na straně spojů (SS):
obr.2 - schema zapojení přímého konektoru ze strany součástek
obr.3 - schema zapojení přímého konektoru ze strany spojů
Modul 5315A má 11 koaxiálních konektorů (devět typu SMA, dva typu MMCX). Některé konektrory jsou výstupní (označené "O"), jiné jsou vstupní (označené ("I"). Následující tabulka ukazuje jejich účel:
tab.2 - signály na koaxiálních konektorech
Modul 5315A má pomocný konektor na kterém jsou řídící signály určené pro použití ve spojení s měřícími přístroji. Následující schema ukazuje jejich zapojení na konektoru:
tab.3 - řídící signály pro měřící přístroje
Tyto signály jsou identické se signály na přímém konektoru. Jsou vyvedeny duplicitně na pomocný konektor a můžou být použity například při vývoji nového měřícího přístroje nebo při opravách starších měřících přístrojů.
Signál "MASTER GATE OUT"
na tomto výstupním signálu se nachází signál zvolený kombinací řídících bitů "TIME BASE MUX x" a "POST TIME BASE MUX y".
"TIME BASE MUX" jsou čtyři binární signály, pomocí kterých lze vytvořit 16 kombinací. Zvolená kombinace připojí na výstup "MASTER GATE OUT" jeden z časových signálů, odvozených od základního oscilátoru (OCXO). Zvolený časový signál může být ještě prodloužen kombinací dvou bitů "POST TIME BASE MUX". Jsou- Signály "STROBE S", "STROBE G1", "STROBE G2"
Jsou-li oba bity "POST TIME BASE MUX" (v tabulce "POST MUX SEL") rovny nule, k prodloužení doby vybraného časového signálu nedojde a výstupní signál "MASTER GATE OUT" je určen podle následující tabulky:
tab.4 - řídící signály pro volbu signálu MASTER GATE OUT
Další kombinace bitů řídícího signálu "POST TIME BASE MUX" může výstupní signál "MASTER GATE OUT" prodloužit 4x nebo 8x nebo 16x. Prodloužených signálů lze využít při konstrukci čítače v případě, kdy základní čítač má předděličku 1:4 nebo 1:8 nebo 1:16.
Následující tabulka ukazuje kombinaci bitů signálu "POST TIME BASE MUX" a výsledné prodloužení signálu "MASTER GATE OUT":
tab.5 - řídící signály pro prodloužení signálu MASTER GATE OUT
Signál "MASTER GATE ENABLE"
Tento signál je vstupní. Je aktivní v log. 0 a povoluje výstup signálu "MASTER GATE OUT"
Signál "INVOKE LATCH UPLOAD" a propojka J14
Modul 5315A obsahuje časovač, který od sestupné hrany vstupního signálu "INVOKE LATCH UPLOAD" vygeneruje impulz "LATCH UPLOAD" aktivní v log. 1 s úrovní TTL. Spojením spojky J14 bude tento výstupní impulz odvozený od sestupné hrany signálu "MASTER GATE OUT" a bude de facto impulzem "END OF GATE". Tento signál lze použít pro činnost obvodů čítače po ukončení hradlovací doby, například pro přesun dat čítací dekády do vyrovnávací paměti nebo pro přečtení dat z čítací dekády mikropočítačem.
Poznámka:
propojením spojky J14 není signál "INVOKE LATCH UPLOAD" vstupní, ale místo něj se na pinu 13 přímého konektoru J1 (strana součástek) nachází výstupní signál "MASTER GATE OUT".
Signály "INVOKE RESET", "RESET", "/RESET" a "/MASTER RESET"
Signál "INVOKE RESET" je vstupní signál aktivní sestupnou hranou. Výsledkem je generování impulzu "RESET" aktivního v log.1 a současně impulzu "/RESET" aktivního v log.0. Tyto impulzy můžou být použity kdekoliv v měřícím přístroji.
Signál "/MASTER RESET" je vstupní signál aktivní v log.0 a způsobí trvalé nastavení signálu "RESET" na log.0, sinálu "/RESET" na log.1 a signálu "LATCH UPLOAD (END OF GATE)" na log.0. Dokud bude signál "/MASTER RESET" v log.0, nebudou fungovat vstupní signály "INVOKE RESET" ani "INVOKE LATCH UPLOAD". Signál "MASTER GATE OUT" není ovlivněn signálem "/MASTER RESET".
Signály "~AC/DC"
Tyto signály jsou vstupní, aktivní v log.0 a připojí analogové vstupní signály z koaxiálních konektorů J11 a J12 ke vstupním zesilovačům, komparátorům modulu 5315A.
Signály "STROBE S", "STROBE G1", "STROBE G2"
Tyto signály jsou vstupní. Signál "STROBE S" je společný pro oba vstupy J11 a J12. Signál "STROBE G1" je vzorkovací signál pro vstup J11 a signál "STROBE G2" je vzorkovací signál pro vstup J12. Pro správnou činnost obvodu musí být vzorkovací signály v
log.1. Úroveň log.0 na vstupu "STROBEn" nastaví odpovídající výstup trvale do stavu log.1. Úroveň log.0 na společném strobovacím vstupu "STROBE S" způsobí nastavení obou výstupů zesilovačů, komparátorů do stavu log.1.
Příklad použití modulu 5315A pro čítač
K modulu 5315A lze snadno připojit kompletní 8-místný čítač s multiplexovaným výstupem a nějaký mikropočítač s klávesnicí, který umožní nastavit potřebné řídící signály do modulu 5315A. Následující schema ukazuje příklad zapojení modulu 5315A spolu s 8-místným čítačem v CPLD obvodu a s mikropočítačem PIC 16F877 z vývojové desky MELABS.
obr.4 - schema zapojení modulu 5315A s mikropočítačem v 8-místném čítači
Zapojení sestává ze 3 bloků: modul 5315A, CPLD obvod 8-místného čítače s multiplexovaným BCD výstupem v pouzdru PLCC44 a mikropočítač Microchip PIC 16F877 v pouzdru DIL40. Mikropočítač, ačkoliv je starý, je pro tuto aplikaci i tak s přebytečným výkonem. Úkolem mikropočítače je z připojené klávesnice (viz zapojení desky MELABS) přečíst požadavek obsluhy co se má měřit. K volbě je měření frekvence nebo periody, dále hradlovací doba, případně zda je použita předdělička. Tím je dána kombinace řídících bitů pro modul 5315A. Mikropočítač odešle nastavení na modul 5315A. Podle volby, zda má být měřena frekvence nebo perioda, mikropočítač nastaví jeden bit (log.0 nebo log.1) signálu FCE SEL pro obvod čítače CPLD. Žádnou další činnost mikropočítač již nemá. Program pro mikropočítač najdete zde.
Modul 5315A generuje potřebné signály pro CPLD obvod čítače: hradlovací signál "MASTER GATE OUT" a signál "MUX CLK" (1 kHz) pro multiplexování displeje čítače. CPLD čítač měří samostatně, automaticky a výsledek je přenášen v multiplexním režimu na obvod 7447. Na výstup obvodu 7447 je přes sedm odporů pro omezení proudu připojen 8-místný LED displej. Výstupy I/O17 až I/O24 CPLD obvodu jsou výstupy pro jednotlivé číslovky. Výstup I/O25 je LED dioda "GATE", která bliká dle hradlování.
Hodinový signál pro CPLD obvod je odebírán ze základního oscilátoru modulu 5315A. Vstupní signál, který má být měřen, je do CPLD obvodu čítače přiváděn SMA koaxiálním konektorem (ve schematu uprostřed nahoře). Pomocí modulu 5315A, jednoduchého mikropočítače a CPLD obvodu lze snadno vyvořit měřící přístroj. Vstup měřícího přístroje lze doplnit o vstupní zesilovač, případně také o nastavitelnou předděličku, která rozšíří rozsah měřícího přístroje.
