2.3.3  A/D-Einschub

Bild 16: A/D-Einschub

Einführende Erklärungen zum A/D-Einschub finden sich in Abschnitt 2.2.7 auf Seite 11, Gesammtübersicht im Bild 12 auf Seite 8.

Bild 37: A/D Platine Euroformat, LxB im mm: 166x100 ohne Messerleiste, Material: Epoxyd

Bestückungsplan:

Bild 38: Layout Bestückungsseite:

Bild 39: Layout Lötseite gespiegelt:

Bild 40: Schaltung des A/D-Einschubs:

Der A/D-Einschub ermöglicht das Messen von 16 Spannungen, sie lassen sich über den 16 zu 1 Umschalter 4067 auf den A/D-Wandler schalten. Eine einfache 5-LED-Bandanzeige U267B zeigt grob den momentanen Analogwert an. Der 4067 schaltet synchron zum Befehl des Steuerbusses, er wartet nicht auf den Strobe.

Dies hat den Vorteil, daß der A/D-Wandler 1ms länger Zeit hat, den Meßwert zu aproximieren. Die Millisekunde ist die Zeit zwischen Anliegen des richtigen Befehls und dem Setzen des Strobes, siehe dazu Abschnitt 2.3.1 I/O. Der ADC0804 erzeugt die Taktfrequenz für die Approximation mit einem RC-Glied (10kW, 150pF).

Die Adreßerkennung ist, bis auf die 10kW Widerstände, gleich der Erkennung der Stromversorgung (siehe 2.3.2).

Aufgabe der 10kW Widerstände: Der A/D-Einschub gehört zu den abschaltbaren Einschüben, das hat zur Folge, daß der spannungslose 4063 seine Eingänge über die Schutzdioden auf Masse zieht; der Steuerbus wäre ohne die Widerstände blockiert, durch sie ist er entkoppelt. Die 10kW Widerstände des 4067 erfüllen die gleiche Aufgabe. Der lokale Strobe (Adresse2) wird zum Eingang "WR-NICHT" - und invertiert zum Eingang "RD-NICHT" des A/D-Wandlers ADC0804 geführt. Erhält der ADC0804 einen Strobe, unterbricht er die Approximation und gibt den zuletzt ermittelten Zahlenwert auf den Datenbus. Der Bustransmitter kann hier entfallen, weil der ADC0804 selbst einen bustauglichen 3-State Ausgang besitzt. Die Versorgungsspannung von 5.0V dient zugleich als Referenz. Um lastbedingte Schwankungen der externen Versorungsspannung zu umgehen, besitzt der A/D-Einschub einen eigenen Spannungsregler. Der LC-Tiefpaß hinter dem

Spannungsregler reduziert die Steilheit der  Einschaltflanke (es ergaben sich Probleme mit dem A/D-Wandler bei steilen Flanken). Zwischen 4067 und A/D-Wandeler ist der OP1 als Impedanzwandler geschaltet, um die zu messenden Spannungen nicht zu belasten. Alle 16 Spannungen haben Verläufe zwischen annähernd 0V und 5V, damit der A/D-Wandler in seiner Auflösung ausgenutzt wird. Als Temperatursensor dient ein 2N527 mit offener Basis an einem 470kW-Widerstand. Durch den großen Wert ergibt sich ein großer Spannungsbereich zwischen Warm und Kalt. Die nichtlinearen Anteile werden nach der A/D-Wandlung gegengerechnet. Die Spannungen "Vor" und "Rück" werden mit zwei nichtinvertierenden Verstärkern OP2 und 3 um Faktor 5 verstärkt. Das Signal "FM+DC" ist direkt vom Diskriminator des Empfängers abgegriffen. Es enthält noch die Gleichspannung, die Auskunft gibt über die Frequenzablage des empfangenen Senders. Über ein RC-Glied (1MW+470nF) wird der Gleichspannungsanteil gewonnen, dieser wird mit dem für die Mittenfrequenz "MID" eingestellten Spannungswert (OP5) verglichen. Die Verstärkung des Vergleichers OP4 wird mit "FQ" eingestellt. Die Diode am Ausgang des OP hat die Aufgabe, nur positive Spannungen zum 4067 zu leiten. Die Schwellspannung wird dabei durch den OP ausgeglichen. Die 100kW-Widerstände in Reihe zu den OP-Ausgängen verhindern einen zu großen Strom über die Schutzdioden des 4067. Dies wäre der Fall, wenn eine Spannung über 5.7V auftritt. Mit den Widerständen ist der Strom so gering, daß die anderen Messungen nicht verfälscht werden. Der andere Zweig des "FM+DC"-Signals führt zu einem amplitudenbegrenzten NF-Verstärker, mit dem das Doppler-NF-Signal verstärkt wird. Über einen 2.2µF Kondensator wird die NF auf den nichtinvertierenden Eingang  des OP6 gegeben. Um einen symmetrischen Arbeitsbereich für den A/D zu erhalten, liegt der Arbeitspunkt genau bei Uref/2=2.5V. Diese Spannung wird vom A/D-Wandler zur Verfügung gestellt. Mit dem Trimmer "VOL" wird die Verstärkung des NF-Verstärkers eingestellt. Die NF ist zu einer BNC-Buchse "FM" auf der Frontplatte geführt, daneben befindet sich die Buchse zur Synchronisation "TRIG.". Sie ist mit dem Schaltpuls der Antenne1 verbunden. An diesen Buchsen kann ein Oszilloskop zur Betrachtung des Dopplersignals angeschlossen werden. Das FM-Rauschen (bei fehlendem Empfang) liegt um ca. Faktor 3 höher als das Dopplersignal, darum ist eine Amplitudenbegrenzung zwischengeschaltet (2x10kW Widerstand +2xDioden AA113). Der zweite Widerstand arbeitet in Verbindung mit den Schutzdioden des 4066. Die beiden 10kW arbeiten zudem als Ladewiderstände für die 4 Kondensatoren des Schaltfilters. Dieser besteht aus 4 Schaltern, 4 Kondensatoren und den zwei 10kW-Widerständen (20kW). 

Bild 41: Signale am Schaltfilter

Die Antennensteuerung liefert die Signale A1..4, siehe Bild 41. Sie sind synchron zum Antennenumlauf, also auch zum Dopplersignal. Die NF wird mittels der MOS-Schalter auf den jeweils zur Antenne gehörigen Kondensator geschaltet. Dieser wird über 20kW mit der Momentanspannung der NF geladen. Hierfür ergibt sich eine Zeitkonstante von 680nF×20kW=13.6ms. Ladezeit 5t =68ms, bei einer Umlaufzeit von 8ms (f=125Hz) ergibt sich eine Mittelung der Spannung über 8.5 Umläufe. Durch dieses Verfahren können unkorellierte NF-Anteile (Rauschen, Sprache) bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden. Durch die hochohmige Messung behält der Kondensator seine Ladung.

Der Rechner kann zu jedem Zeitpunkt seinen Spannungswert abfragen. Das in Bild 41 gezeigte Signal NF-Filt. ist am gemeinsamen Eingang des 4066 zu messen. Die mit "F" gekennzeichneten Abschnitte werden nicht abgetastet.