välkomna till - kthingforum.haninge.kth.se/piotr/curengcol/handbook/... · föreläsning 1,...

Föreläsning 1, Analoga System Piotr Kolodziejski Piotr Kolodziejski

KTH Syd, Campus Haninge Elektronik och Dator System

Välkomna till:

A/D-omvandlare

D/A- omvandlare

Förstärkare Förstärkare

Filter

Effekt-förstärkareHögtalare

Minne

Styrkrets

Styrknappar

Stop

Paus

Play

Rec

Reset

Pulsgenerator

©LarsViebke

Mikrofon

Filter+först.

Klocka



Digital Talmaskin

A/D-omvandlare

D/A- omvandlare

Förstärkare FörstärkareFilter

Effekt-förstärkare

Högtalare

Minne

Styrkrets

Styrknappar

Stop

Paus

Play

Rec

Reset

Pulsgenerator

©LarsViebke

Mikrofon

Filter+först.

Klocka



0

R3 39K

21

W16

12

$G_DPWR

0

R8470

$G_DGND

3

R15

12k21

R14

100 C1110n

12

C15

2.2u1 2

R1 39k

21

D3

HSMS-2810

0

0

W4

12

W7

12

-

+

U5LP2951

1

4 7

6

3

28

5

out

gnd

fb

tap

sd

senseinput

error

W131 2

U11 74HCT4040 816

10

9 7 6 5 3 2 4 13 12 14 15 1

11

GNDVCC

CLK

QA

QB

QC

QD

QE QF

QG

QH QI

QJ

QK QL

CLR

R135.62k

21

C510u

12 D1 LED

U16A

TLC279C

3

2

411

1

+

-

v+v-

out

MEM5V

U15B

TLC279C

5

6

411

7

+

-

v+v-

out

C82.2u

12

0

0

HOLD_P

0

$G_DGND

0

C10 10U

12

C7 2.2u

12

R20

154k21

HOLD_R

8

0

R22 1k

21

Batterianslutning

U1

MY_TCLOSE = 01 2

W5

123

D5HSMS-2810

R912k

21

IN

C12560p1

2

7

U2

MY_TCLOSE = 01 2

U10PALCE16V8H-25PC/4

2 3 4 5 6 7 8 9 11 1

12 13 14 15 16 17 18 19

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 OE

/I9C

LK

I/O0

I/O1

I/O2

I/O3

I/O4

I/O5

I/O6

I/O7A_DW18

12

$G_D

PW

R

10

$G_DPWR

0

0

-

+

U3LP2951

1

4 7

6

3

28

5

out

gnd

fb

tap

sd

senseinput

error

4

0

R125.62k

21

0

U7 myM5M51008-V

29 24 22 30 12 11 10 9 8 7 6 5 27 26 23 25 4 28 3 31

13 14 15 17 18 19 20 2132

216

w oe s1 s2 a0 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10

a11

a12

a13

a14

a15

dq0

dq1

dq2

dq3

dq4

dq5

dq6

dq7

vcc

a16

gnd

Minne-5V

9.0

Ditama 3

1 1

A4K T H Syd, Campus HaningeAnpassat för kretskortstillverkningDitama 3 v 9

Version: Februari 2002 Page of

Page Size:

$G_D

PWR

0

R1012k

21

8

W2A/D

12

0

W15

12

KLAR

R16

12k21

D4HSMS-2810

R4100k

21

D2HSMS-2810

C1347n1

2

6

REC

0

U8

adc0820

12 111 6 7 8 13

2 3 4 5 14 15 16 17

20

9

10

18

VREF

+VR

EF-

VIN

WR

/RD

YM

OD

ER

DC

S

DB

0D

B1

DB

2D

B3

DB

4D

B5

DB

6D

B7

VCC

INT

GND

OFL

W24

12

U9MP7524

111098712

6541516 1213

DB

0D

B1

DB

2D

B3

DB

4IO

UT1

IOU

T2D

B5

DB

6D

B7

VR

EF

RFB C

SW

R

7

R11

22-

+

U6LP2951

1

4 7

6

3

28

5

out

gnd

fb

tap

sd

senseinput

error

C910u

12

C12.2u

12

R27154k

21

1

APWR

0

W1MIC

12

9

4

W20

12

0

U12 74HCT4040 816

10

9 7 6 5 3 2 4 13 12 14 15 1

11

GNDVCC

CLK

QA

QB

QC

QD

QE QF

QG

QH QI

QJ

QK QL

CLR

U14

TDA7052C

2

3

6

1

8

4

57

in

ingnd

gnd

vcc

out2

nc1 out1

nc2

C18

0.47u1 2

$G_DGND

0

R2 1k

-

+

u17

lp2951

1

4 7

6

3

28

5

out

gnd

fb

tap

sd

senseinput

error

R5

68k21

C447n

12

$G_DPWR

$G_DPWR

6

0

APWR

D6

HSMS-2810

REC

PLAY

9

0

R6 4.75k

21

KLAR

$G_DG

ND

R7

470

U15C

TLC279C

10

9

411

8

+

-

v+v-

out

R214.75k

21

2

3

0

D_A

2

1

0

U13

My_555B

1

234

567

8gn

d

triggeroutputreset

controlthresholddischarge

vcc

-

+

U4LP2951

1

4 7

6

3

28

5

out

gnd

fb

tap

sd

senseinput

error

$G_D

GN

D

0PLAY

5

0

C22.2u12

$G_D

PWR

10

5

Signalschema



Layouten



DiTaMa 1DiTaMaDiTaMa 11



Helheten

P1 P2 År 3 P3 P4

Realtidssystem (6p)Digital Konstruktion Examens-

(6p)Kretskortproduktion (5p) arbete

(10p)Störningsfri elektronik Valbar kurs

(5p) (4p) (4p)

11p 10p 9p 10p

Signalbehandling med DSP

P1 P2 P3 P4Ellära (1p av 4) Analog elektronik (1p av 4)

Ellära Analog elektronik Mätteknik och simuleringINFOMET (3p av 4) (3p av 4) (2p)

(6p) Mätteknik och Sim (1p av 4) Mätteknik och Sim (1p av 4)PROJEKT Programmering Analoga system

(2p av 6) Programmering (4p)(4p av 6) PROJEKT

Matematik Matematik Matematik Grundläggande redovisning(3p av 10) (4p av 10) (3p av 10) (5p)

(lab)10p 10p 11p 12p

P1 P2 P3 P4Industriell automation

(5p) Miljö och arbetsvetenskap Valbar kurs Valbar kursPROJEKT (4p) (4p) (4p)

Matematisk Stat (2p av 3) Matematisk Statistik Digital och Datorteknik(1p av 3) Digital och Datorteknik (2p av 8)

Telekommunikation (6p av 8)Företagsekonomi (5p) Digitala system

(3p) (4p)PROJEKT

10p 10p 10p 10p



DiTaMa 1

PROJEKT med PBI

..........

Analoga System 6A2109



Ett övergripande mål är att ge praktiska kunskaper om de vanligaste komponenterna i ett analogt elektroniskt system. Särskilt viktigt är att ge kunskap om de gränssnitt som finns mellan olika system på blocknivå.Kursdeltagaren skall efter genomgången kurs: Kunna konstruera ett elektroniskt subsystem som uppfyller en given kravspecifikation. Kunna bygga en fungerande prototyp och kunna felsöka en konstruktion. Ha ökade färdigheter i muntlig och skriftlig presentation.

Kursens Mål



Schematid...

OT Period 3 P4 Lov

OT Period 4 OT

Vecka 34 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

E01 KursnrEllära 6A2112 4 4 OTAnalog elektronik 6A2108 4 4 3 T 1 OTMättekn&sim 6A2105 4 4Analoga system 6A2109 4 4 4 P

E00- i: F ö retagseko no mi 6A2902 3 3 TE00-ek: A f färsredo visning 6A2951 5 5 T

41 43

P1 P2 P3 P4Ellära (1p av 4) Analog elektronik (1p av 4)

Ellära Analog elektronik Mätteknik och simuleringINFOMET (3p av 4) (3p av 4) (2p)

(6p) Mätteknik och Sim (1p av 4) Mätteknik och Sim (1p av 4)PROJEKT Programmering Analoga system

(2p av 6) Programmering (4p)(4p av 6) PROJEKT

Matematik Matematik Matematik Grundläggande redovisning(3p av 10) (4p av 10) (3p av 10) (5p)

(lab)10p 10p 11p 12p



Genom skriftlig rapport, och funktionstest av prototypen. Prototypen och rapporten lämnas in av alla grupper samma dag, i år blir det den 21:a maj 2002 kl.8.00 - 15.00 . Rapporten lämnas på en diskett eller CD skiva.

Examinationen sker enligt tentamensschema den 27: e maj t.o.m. 29 maj, 2002. Detaljplaneringen för examinationen annonseras senare i kursen. Examinationens ifyllningsformulär finns i appendix till kursplaneringen.

Examination:



Prototypen, om den fungerar enligt kravspecifikationen, och rapporten, om den innehåller alla delar, får 10 poäng tillsammans.

Extra poäng kan tilldelas för följande egenskaper hos prototypen utöver det som sägs i kravspecifikationen:1. Kvalité på dokumentationen. 2. Originell men ändamålsenlig yttre design.3. Genomtänkt och prydlig montering av kretskortet.4. Användarvänlighet (ergonomi).5. Miniatyrisering.6. Ljudkvalité.7. Service och testvänlighet. 8. Extra finesser eller funktioner som höjer kvalitén på produkten.9. Användning av ett batteri med lägre nominell spänning än den

oftast förekommande på 9 V.10. En elektronisk (automatisk) strömbesparingsfunktion (ej mekanisk

omkopplare).

Betygsättning:



Individuella betygFörutom prototyppoäng (10–15), varje grupp på 5 medlemmar får 20 poäng, varje grupp på 4 medlemmar får 18 poäng, för att fördela bland medlemmarna enligt den individuella prestationen. Det är upp till varje grupp om och hur den fördelar de individuella poängen, men särskild motivering krävs för studenter som får fler än 6 poäng respektive färre än 3 poäng. Poänglista skall lämnas till examinatorn tillsammans med prototypen och rapporten. Om ingen lista lämnas in fördelas poängen av examinatorn vid examinations-tillfället.



Betygsgränser

För godkänd krävs minimum 14 poäng. Poängsumma mindre än 17 poäng ger betyg 3. Poängsumma mindre än 19 ger betyg 4. Poängsumma 19 och mera ger betyg 5.



Kursens uppläggning

Vecka 11, 2002 Klass Lärare Lokaltor 14/3 13:15–15:15E01A, E01B Piotr Kolodziejski 300H

Vecka 12, 2002 ons 20/3 10:15–12:15 300H Vecka 15, 2002 ons 10/4 10:15–12:15 300H Vecka 16, 2002 ons 17/4 13:15–15:15 300H Vecka 18, 2002 tor 2/5 10:15–12:15 300H Vecka 19, 2002 ons 8/5 10:15–12:15 300H



Kursdokumentationen

\\VESTERVIK\VOL1\UTB\El\Kurser\Ak1o2\ANSYS\KURSINFO\PlanAnSys01.pdf



Kravspecifikation

Uppgiften är att konstruera och tillverka en analog del av en digital talmaskin, d v s en mikrofon med mikrofonförstärkare och filter samt högtalarförstärkare med filter och högtalare. Apparaten skall förses med ett matningsspänningsaggregat med ett batteri och en lämplig låda med kretskort som ett mekaniskt stöd för konstruktionen



Funktionskrav:Apparaten skall göra det möjligt att ”spela in” och ”spela upp” ljud på- och från en digital del av Ditama. Den digitala delen av Ditama lånas ut till varje grupp och skall återlämnas tillsammans med prototypen av den analoga delen vecka 21. Matningsspänningsaggregaten skall klara att, förutom den analoga delen, försörja den digitala delen med spänningar och effekter med minst 8 timmars "stand by" tid, och en halvtimmes inspelnings- och/eller uppspelningstid.Ljudkvalitet skall vara av telefonstandard d v s bandbredden 300 till 3000 [Hz] krävs i båda delar.



1-27

Kostnadskrav:Max. komponentkostnad, 500 kronor inkl. moms, betalas av studenter. Verktygen och lokalen (platser i sal 204, 205, 210, 211 och 212 får bokas för ändamålet, se resurser) tillhandahålles av skolan. Skolan sponsrar varje grupp med resistorer och kondensatorer, distansskruvar och lödtenn i behövligt mängd, men bara av den sort som finns på skolan, samt 2 st. LM324 och 1 LM386 för provkopplingar och laborationer.Annan sponsring än skolans kan också förekomma men komponenternas kostnadstak måste respekteras.



Produktionskrav:Kretskortet skall tillverkas i KTH-Haninge lokaler. Elektronikkomponenter skall monteras på ett s k experimentkort (kan köpas från Elfa) med hjälp av lödning. Experimentkortet skall placeras i en lämplig låda. Konstruktionen får inte innehålla integrerade kretsar: LM324 inte heller LM386 alltså samma som ni får för provkopplingar och laborationer.Storleken av monteringskortet skall inte överskrida 130X90 [mm], sammanlagt (om det finns fler än ett kort) ytan skall inte överstiga 11,7x10-3[m2]. Hela apparaten inklusive lådan skall inte vara större än 375 ml.



1-28

Miljökrav:

Ditama1 skall vara så strömsnålt konstruerad som möjligt för att skona miljön.Konstruktionen skall innehålla en batteribesparingsfunktion.



Test och reparationKortet skall vara konstruerat så att det skall vara möjligt att felsöka kortet och reparera det. En funktionstest skall kunna utföras med den digitala delen som gruppen fick i sitt projektskåp. Mätningar på den färdiga prototypen skall genomföras. Framför allt måste mätning av bandbredden med hjälp av HP-VEE redovisas. Strömförbrukningsmätning, innehåll av övertoner i en signal på 1 kHz, skall utföras.



1-28

GränssnittetSignalväg i den analoga delen Ben

nummer Namn i sche-ma

Signalväg i den digitala delen

Signal till effektförstärkare 0–5 Vp-p 1 D_A Analogsignal från D/A-omvandlare max värde 5 Vp-p i praktiken ca 3,5 Vp-p

Kan användas för automatisk batteribesparing. 2 HOLD_P Digital styrsignal från styrkretsen PALCE, nära 0 volt under PLAY aktiv.

Signal från mikrofon efter förstärkning och filtre-ring, maximalt 5 [Vp-p]

3 A_D Analogsignal till A/D-omvandlare. Skall maximalt vara 5 [Vp-p]

Kan utnyttjas för automatisk batteribesparing. 4 HOLD_R Digital styrsignal från styrkretsen PALCE, nära 0 volt under REC aktiv.

Jord, referensnivå, nollnivå till alla kretsar. 5 $G_DGND Jord, referensnivå, nollnivå till alla kretsar. Kan utnyttjas för dubblering av PLAY knappen och/eller batteribesparing.

6 PLAY Digital styrsignal från tryckknappen PLAY, 0 volt under nertryckning av PLAY.

Från batteri efter reglering och batteribespa-ringskretsen. Strömbehov skall undersökas.

7 $G_DPWR Matningsspänning 5 V, ca 60 mA , till alla digitala kret-sar med minne undantaget.

Kan utnyttjas för dubblering av REC knappen och/eller batteribesparing.

8 REC Digital styrsignal från tryckknappen REC, 0 volt under nertryckning av REC.

Från batteri efter reglering och batteribespa-ringskretsen vid Stand By-läge. Spännings- och strömbehov skall undersökas.

9 MEM5V Matningsspänning max 5 V till minne.

Kan utnyttjas för automatisk batteribesparing. 10 KLAR Digital styrsignal från styrkretsen PALCE, nära 0 volt under REC och PLAY aktiv.



Dokumentationskrav:

Rapporten skall innehålla all information som behövs för en tekniker för att återskapa apparaten. I övrigt skall rapporten följa föreskrifter för rapportskrivning från INFO-MET -kursen. I de moment där projekthandboken som användes i INFO-MET- kursen och denna kravspecifikation motsäger varandra gäller kravspecifikationen.



1-30

ResultatBeskrivning av alla delar i tur och ordning (hänvisningar till bifogade signal- och komponentplaceringsschema, med motivation av varje komponentval och jämförelse med två andra komponenter som i stället kunnat användas. Resultaten av labbmätningar av prototypen. Frekvensgångsmätning med HP-VEE, strömförbrukningsmätning, övertonsmätning i en signal på 1 kHz, separat för den signal som spelas in och den som spelas upp.Jämförelse mellan simuleringar och mätningar vad gäller bandbredd. Slutsatser angående uppfyllande av specifikationskraven.



Bilagor

1-31

Som bilagor skall följande finnas:resultaten av mätningar av prototypens parametrar gjorda enligt punkten Test och Reparationer ovan, signalschema (ritat i Design Center/Schematics ellerOrCad/Capture) med referensnummer samma som i rapporttexten och komponentplaceringsschema,komponentplaceringsschema med referensnummer samma som i signalschema,testresultat av prototypen och trimningsanvisningar,fullständiga komponentlistor med priser.



Resurser

1. Gruppmedlemmar under minst 160 timmar vår.2. En handledare under 20 arbetstimmar per grupp. 3. Ett antal resursföreläsningar (4 för nuvarande). 4. Labbsalar med datorer och instrumentuppsättning 5. Ett skåp per grupp med verktyg och material 6. Kondensatorer och resistorer 7. Labbassistenter med Erik i spetsen, HEE00EST8. Teknisk konsult varje grupp 2 timmar, Piotr9. Laborationskonsult, Jevgenij.



PlaneringsexempelAktivitet Innehåll Förväntade resultat V0211 Förberedelse/Analysfasen Resursföreläsningar

• Presentation av kursen.

Kännedom av uppläggning av Analoga systemkursen. Kännedom om kravspecifikationen

Gruppindelning • Förhandlingar om gruppsammansättning i de fall där det behövs

Arbetsmöten

• Val av projektledare • Analys av uppgiften • Grov planering av hela projektet • Detaljplanering av Fas 2 ”Fakta

insamling”

Tilldelning av handledare Tilldelning av individuella uppgifter för fas 1 sker. Ramplaner för projektet uppstår.

V0212 Analysfasen Uppföljningsmöte 1 • Presentation av de individuella

uppgifterna, underskrift av ”kontraktet”. • Beslut om planen för Fas 2

Skrivning av protokoll med detaljerade uppgifter (arbetstider) om de individuella insatserna under fas 1.

V0212-0213 Faktainsamlingsfasen Mellan mötena • Individuell samling av data enligt

Detaljplanering för Fas 2



PlaneringsexempelV0212-0213 Faktainsamlingsfasen Mellan mötena • Individuell samling av data enligt


Arbetsmöten • Utbyte av fakta samlade individuellt enligt Detaljplanering för Fas 2

Beslut om mera fakta behövs, planering av eventuella laboratorieförsök

Mellan mötena • Individuell samling av data enligt Detaljplanering för Fas 2


Beslut om mera fakta behövs, planering av eventuella laboratorieförsök

V0213-0214 Faktainsamlingsfasen Mellan mötena • Individuell samling av data enligt



• Detaljplan för Fas 3

Schema och simulerings resultat samlas. Fördelning av arbetsuppgifter för alla medlemmar i gruppen görs



PlaneringsexempelUppföljningsmöte 2 • Presentation av de individuella

arbetsresultaten. • Beslut om planen för Fas 3 • Korrigering av grovplanering görs • Budget sammanställs

Protokollskrivning med detaljerade uppgifter om de individuella insatserna under fas 2 görs. Beslut om lösningsval och komponent val fattas.

V0214-0216 Genomförandefasen Mellan mötena • Individuellt arbete att koppla upp

delar av Ditama1 pågår Alla delar är kontrollerade på en labbplatta

Arbetsmöten • Ihopkoppling av de individuella delarna enligt detaljplanering för Fas 3

• Förslag till slutmontering

Anpassning av delarna sker. Eventuell rationalisering av komponenter. Inköpslistor sammanställs

Mellan mötena • Slutmontering • Mätningar av prototypen • Detaljplan för Fas 4

Helheten är monterad och testad gällande funktion, frekvensgång och strömförbrukning. Planen för rapport och presentation är utarbetad med individuella arbetsuppgifter.

Uppföljningsmöte 3 • Presentation av de individuella arbetsresultaten.

• Beslut om planen för Fas 4 • Korrigering av grovplanering görs • Budget revideras

Protokollskrivning med detaljerade uppgifter om de individuella insatserna under fas 3 görs.



PlaneringsexempelV0217-0221 Redovisningsfasen Mellan mötena • Individuell arbete med att

skriva delar av rapporten och redovisningsmaterialet pågår

Alla delar av rapporten är skrivna .

Arbetsmöten • Sammanskrivning av de individuellt skrivna delar av rapporten. Diskussioner om redovisningsmaterial m m.

• Rapporten lämnas in för kritiskt granskning av handledaren

Anpassning av delarna sker. Eventuell rationalisering av upprepningar. koordination av bild- och bilaga nummer mm sker.

Uppföljningsmöte 4 • Presentation av de individuella arbetsresultat.

• Beslut om protokollen tas. • Protokollen lämnas in till

examinatorn. • Individuella poäng fördelning

görs, skrivs under och lämnas int till handledare

• Kursutvärdering förbereds

Skrivning av protokoll med detaljerade uppgifter om de individuella insatser under fas 4 görs. Protokollen skrivs under av alla gruppmedlemmar och handledare och lämnas in till examinatorn

Redovisning och examination

• Betyg 5 och kunskap för livet



Sammanfattningsvis...

Kursen är krävande men vid bra planering inte jobbigKursen ger stor tillfredsställelse genom att man tillverkar en fungerande apparatMan lär sig att samarbeta i ett projektLycka till!

välkomna till - kthingforum.haninge.kth.se/piotr/curengcol/handbook/... · föreläsning 1,...

Documents