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Oscilloscopio LCD per analisi di spettro 1/2

Oscilloscopio LCD per analisi di spettro

In questo articolo verrà descritto un semplice ed economico oscilloscopio LCD che può essere utilizzato per mostrare un analizzatore di spettro. Sebbene un piccolo schermo LCD non sia indicato per sostituire un buon oscilloscopio analogico, un oscilloscopio LCD può essere molto utile in misurazioni di campo diurne con molto sole, per operazioni su batterie o semplicemente quando l'oscilloscopio a disposizione viene richiesto per effettuare più misure allo stesso tempo.

Dallo sviluppo del VCO a banda larga di oltre 10 anni fa, il progetto completo dell'analizzatore di spettro (generatore, convertitore armonico, il normalizzatore, il contatore ed altri accessori sviluppati da altri sperimentatori – DARKO S57UUD) è stato pubblicato più volte in riviste come “VHF Communications”, “AMSAT-DL Journal”, “CQ ZRS” e nel libro “Beacon 99” (progetto Phare www.s53m.com). Ci aspettiamo che il progetto sia stato ulteriormente riprodotto in centinaia e centinaia di unità.

Poiché l'analizzatore di spettro è ancora molto interessante per i radio amatori e per coloro che amano per hobby o per lavoro realizzare componenti radio e componenti elettronici, ho deciso di ripubblicare il mio articolo originale sulla mia pagina web personale. A differenza delle tradizionali riviste, il web permette di pubblicare molte immagini a colori dei dettagli salienti del progetto, oltre – ovviamente – alla documentazione PDF e PCB a corredo del progetto. Per ultimo ma non per questo meno importante, aggiornare il progetto è veramente semplice sul web.

Oscilloscopio LCD per analisi di spettro

Prima di descrivere l'oscilloscopio LCD, è necessario illustrare alcuni aggiornamenti del progetto dell'analizzatore di spettro originale. Come ci si aspettava e così come ci è pervenuto dai feedback dei lettori, l'operazione più difficile è riprodurre il VCO a banda larga. La difficoltà è dovuta in parte alla tolleranza dei componenti ed in parte alla tolleranza che si crea nell'assemblaggio dei componenti. In particolare, il componente diodo BB833 presenta ampie tolleranze dovute al processo di fabbricazione sia nel range di capacità che nelle resistenze in serie che influiscono sul parametro Q del diodo.
Come già spiegato nell'articolo relativo al VCO, due diverse schede a circuito stampato sono state proposte per il VCO a banda larga. Partendo da componenti ignoti, si dovrebbe sempre procedere assemblando per prima il PCB#1 (narrow-stripe wide-band VCO). L'elemento PCB#2 dovrebbe essere usato solo se la frequenza di copertura ottenuta con PCB#1 fosse insufficiente.

Se la potenza di uscita del VCO a banda larga cadesse nel mezzo del suo range di frequenza fra 2,5Ghz e 3GHz oppure se il VCO si fermasse di oscillare nel suo range di frequenze, eccessive perdite nei diodi varactor BB833 potrebbero esserne la causa.

Sebbene il progetto del VCO a banda larga sia stato pubblicato in una serie di riviste professionali tra cui Microwave Journal già nel 1999, i professionisti del settore hanno impiegato svariati anni per capire a fondo le operazioni e le potenzialità della progettazione del VCO.

I moduli VCO multiple resonator/multiple varactor è stata messa solo di recente a disposizione sul mercato ed è riservata per costi e conoscenze tecniche a professionisti del settore. C'è poi una valida ed economica alternativa all'oscillatore YIG! Questo moduli VCO a costo contenuto possono essere utilizzati al posto del qui descritto VCO a banda larga.

Dopo aver utilizzato l'analizzatore di spettro e tutti i relativi accessori per vari anni, si sono potuti osservare effetti a lungo termine in maniera chiara e precisa. Il peggior effetto sembra la corrosione causati da gas chimici che fuoriescono dalla schiuma antistatica, gas utilizzati con la funzione di assorbire le microonde in moduli schermati ad alta frequenza. Una schiuma ad elevata conduttività è migliore di un elemento assorbente di microonde, ma sfortunatamente elementi chimici causano comunque corrosione. Fortunatamente, il circuiti microstrip dell'analizzatore di spettro continuano a lavorare correttamente con trascurabile, se non nulla, degradazione. Certo, l'aspetto è veramente antiestetico.

ATF35176-analizzatore-spettro

Un problema meno frequente è la possibilità di rottura del componente ATF35176 o altri dispositivi HEMT simili. Se il voltaggio fra il drain e il source viene mantenuto troppo elevato, la corrente di drain svanisce lentamente. Questo decadimento può essere veramente lento, addirittura pochi % per settimana, ma è irreversibile e continua fino a provocare la rottura totale del circuito.

In questo progetto, i componenti HEMTs sono utilizzati nelle fasi di amplicazione dei VCOs e negli amplificatori all'interno del generatore di inseguimento. Il guasto descritto può essere rilevato come aumento della tensione di drain. Se la tensione di drain aumenta sopra i 3V – 3,5V, il decadimento si accelera e il componente HEMT dovrà essere sostituito al più presto, possibilmente con dispositivi migliori.

Alcuni componenti elettronici sono diventati obsoleti o difficili da reperire sul mercato. Il componente più difficile da trovare è l'amplificatore INA10386 MMIC, del quale non esiste un componente che può sostituirlo direttamente. Inoltre, alcuni componenti uA723 hanno una tensione di riferimento non chiara con un rumore molto ampio. Questi rumori possono essere abbastanza fastidiosi da disturbare persino i circuiti più complessi (circuiti di gran segnale), come ad esempio il video amplificatore all'interno dell'analizzatore di spettro. Oltre a procurarsi regolatori ua723 di migliore qualità, esiste anche un'altra semplice soluzione al problema. Il riferimento interno di tensione 7V, disponibile sul pin 6, dovrebbe essere “filtrato” prima dell'uso. Se l'ultimo viene alimentato tramite un resistore per pin 5, un singolo condensatore elettrolitico dal pin 5 a terra (pin 7) risolve il problema.

Oscilloscopio LCD per analizzatori di spettro

I moduli LCD sono probabilmente i display più diffusi ad oggi, considerando sia i display numerici base (quelli con pochi linee di colore che delineano le cifre) fino ai monitor grafici a colori e ad alta risoluzione. Un modulo LCD grafico, a singolo colore e di media risoluzione è necessario in un display dell'oscillatore per l'analizzatore di spettro.

I moduli LCD grafici a media risoluzione possono avere interfacce diverse. Il modulo LCD più semplice non ha controllori built-in. Questi moduli hanno dei semplici registri shift associati con le righe e le colonne del display. L'utilizzatore deve solo provvedere un flusso di dati costante per effettuare il refresh del contenuto del display. Ciò richiede un microprocessore potente con sufficiente memoria o, in altre parole, un circuito complicato con molti chip.

I moduli LCD con un controller built-in che effettuano un refresh ed un multiplex dei segnali che giungono al display grafico sono molto più semplici da utilizzare. Il controller più diffuso è l'Hitachi HD44780, anche se a capacità grafiche limitate. I moduli LCD grafici più antichi utilizzano invece un controller Toshiba T6963 con una RAM esterna da 8Kbyte (di solito 6264). Questi moduli necessitano inoltre di una tensione negativa per l'LCD e di un'elevata tensione per le lampadine di elettroluminescenza.

I moduli LCD grafici più recente utilizzano i chip Samsung KS0107 e KS0108. Il KS0107 è il generatore del clock, scandisce 64 righe e può guidare vari chip KS0108. I chip KS0108 guidano le colonne e la memoria per 64x64 punti. Il microprocessore scrive semplicemente nella RAM all'interno dei chip KS0108. Questi moduli includono tipicamente uno o due chip 7660 per generare la tensione di alimentazione negativa per l'LCD, tensione che va dai -5V ai -10V. Infine, alcuni LEDs sono utilizzati per le lampadine, in modo che il modulo possa funzionare da una tensione di alimentazione di soli 5V.

Oscilloscopio LCD per analisi di spettro

Un modulo LCD grafico 128x64 è utilizzato per illustrare l'oscilloscopio LCD. Questo modulo include un chip KS0107 e due chip KS0108. Tutti i 3 chip controller sono integrati direttamente alla scheda del circuito stampato e sono coperte da gocce di resina nera. L'oscilloscopio LCD è costruito attorno ad un microcontrollore PIC16F876A. L'ultimo include un convertitore A/D e dirige il modulo LCD grafico direttamente. Il diagramma circuitale dell'oscilloscopio LCD è mostrato in Fig. 1.

Il diagramma circuitale dell'oscilloscopio LCD
Fig. 1 Oscilloscopio LCD per analizzatori di spettro

 

 

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ritratto di Anonimo

Grandissimi

[minopausa]
Vi faccio i miei più sinceri complimenti! Questo articolo è meraviglioso e anche gli altri articoli sono a dir poco strepitosi! Ragazzi, vi prego, continuate così! Aspetto con ansia la seconda parte della guida!

ritratto di Ionela

Grazie, Anonimo

Grazie, Anonimo [minopausa],
la seconda parte sarà pubblicata sabato, 17 ottobre.

Ionela
L'Elettronica Open Source

 

 

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