Труды КНЦ вып.8 (ГЕЛИОФИЗИКА вып. 7/2017(8))

Описание устройства для калибровки (генератор) Генератор предназначен для формирования низкочастотных сигналов с заданной амплитудой, начальной фазой, частотой и формой. Основные эксплуатационные характеристики генератора определяются микроконтроллером LPC1788 с современным ядром Cortex-M3. Выходное напряжение генератора вырабатывается встроенным в микроконтроллер 10-разрядным цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП) с архитектурой Resistor String. Для распараллеливания процессов ввода-вывода и формирования сигнала используется режим прямого доступа к памяти (DMA, Direct Memory Access), что исключает влияние латентности операций ядра на процесс формирования сигнала. За счет использования двойного буфера ЦАП время передачи слова по шине данных не влияет на равномерность распределения шкалы времени переключений ЦАП. Кольцевой буфер отсчетов ЦАП содержит 4096 слов, что позволяет получить достаточно гладкую форму сигнала на выходе ЦАП. В выборе формы сигнала пользователь не ограничен. Возможна как загрузка формы выходного сигнала при помощи WEB интерфейса, так и выбор из стандартных форм в виде синусоидального, ограниченного линейно изменяющегося или треугольного сигнала. Величина выходного напряжения ЦАП изменяется в пределах 0-3,3 В с шагом примерно 0,03. Для стабилизации уровней ЦАП, и, как следствие, амплитуды выходного сигнала, в схеме использован высокостабильный источник опорного напряжения. Для согласования выходных сопротивления и напряжения ЦАП с нагрузкой и формирования требуемой амплитуды напряжения генератор оснащен выходным каскадом, выполненным на двух операционных усилителях (ОУ) AD8397. Особенностями этой микросхемы являются широкий динамический диапазон и низкий уровень нелинейных искажений при больших значениях выходного тока, что обусловило ее применение в генераторе. Первый ОУ включен по схеме неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления, равным 3. К его выходу подключен второй ОУ, включенный по схеме инвертирующего усилителя с единичным коэффициентом усиления. Таким образом, при напряжении питания ОУ 24 В (±12 В) и максимальном напряжении на выходе ЦАП 3,3 В, напряжение между выходами неинвертирующего и инвертирующего усилителей составляет 19,8 В. Для минимизации влияния изменений температуры на характеристики устройства пассивные компоненты аналоговой части генератора подобраны с минимальным коэффициентом температурного сопротивления. Все элементы системы работают в индустриальном диапазоне температур. Источник опорной частоты В качестве источника опорной частоты тактового сигнала калибровочного устройства выбран специализированный GPS/GLONASS приемник u-blox lea-m8t, оснащенный высокостабильным генератором с термокомпенсацией. Приемник предназначен для систем, где требуется использование точного времени. Его особенностью является возможность программной установки частоты источника тактового сигнала. 77