Schnittstellenadapter

DIGITALES FLIRT

Blockschaltbild:

Funktionsbeschreibung:

Der Schnittstellenadapter hat seine Funktion in der Pegelanpassung und Weiterleitung der Signale von seiner Hardwareumgebung. Die meisten Signale werden also zunächst über dieses Gerät geführt, bevor sie verarbeitet werden. Würde es zum Beispiel beim Ausgangssignal des Funkgerätes (PHONES) keine Pegelabschwächung durch Schnittstellenadapter geben, so würde das DSP - Board übersteuert werden und die Funktion der gesamten Anordnung wäre nicht mehr sichergestellt. Genauso dient der Schnittstellenadapter aber auch zur Vereinfachung von Signalmessungen und interner Verbindung, da seine Ein- und Ausgänge bequem über Lötstützpunkte zu erreichen sind.

Detailansicht der Funktionsweise:

Eingang		Funktion	Ausgang
Bezeichnung	Pegel (max)		Bezeichnung	Pegel (max)
PHONE (Funkgerät)	11 Vss	Abschwächung um Faktor 11	FLIRT PHONE_IN	1 Vss
FLIRT ENCODED	1Vss	Offsetzugabe von 6 VDC	MIC_IN (Funkgerät)	6 VDC+1 Vss
MIC_OUT (Mikrofon)	1 Vss	Durchverbindung	FLIRT MIC_IN	1 Vss
UP/DOWN (Mikrofon)	8 V	Durchverbindung	UP/DOWN (Mikrofon)	8 V
PTT	8 V	Durchverbindung	PTT	8 V
V+	12 V	Durchverbindung	V+	12 V
V- (GND)	0 V	Durchverbindung	V- (GND)	0 V

Realisierung der Einzelfunktionen:

Abschwächung um Faktor 11

Abgeschwächt wird mit Widerstandsteiler und Spannungsfolger. Da der Operationsverstärker eine bipolare Spannungsversorgung benötigt, um ein erdunsymmetrisches Signal zu übertragen und ich nur über eine positive Spannungsversorgung verfügte, musste ich das Eingangssignal des OPs mit einem Offset belegen, der auf halbem Versorgungsspannungspotential liegt (6V).

Schaltung (PSpice):

Schaltungsbeschreibung:

Widerstandsteiler ( R1 und R2 ) :

Ue beträgt maximal 11Vss. Da UR2 , die Spannung nach dem Teiler, max. 1 Vss betragen sollte und R1=10kW gewählt ist, beträgt der Widerstandswert für R2 1 kW .

Abblockkondensatoren (C1 und C3) :

Diese Kondensatoren dienen dazu, den DC - Offset am Ein- und Ausgang der Schaltung abzublocken. Begründung: Zusammen mit den jeweilig dazugehörigen Widerständen bilden diese Kondensatoren Hochpässe, die eine sehr niedrige Grenzfrequenz besitzen sollten, damit kein Nutzfrequenzanteil (200 Hz-3 kHz) gedämpft wird.

fg = 15.52 Hz fg = 1/(2*π*R*C) fg = 0.16 Hz

Erzeugung der Offsetspannung ( R4 und R5):

Diese zwei Widerstände wirken als Spannungsteiler, der die Hälfte des Betriebsspannungspotentials liefert. Die so erzeugte Gleichspannung wird nun als Offset auf das Nutzsignal gegeben.

Spannungsstabilisierung( R3 und C2):

Der Kondensator C2 ist zur Spannungsglättung der Offsetspannung da. Ohne R3 würde er aber den Nutzfrequenzbereich stark dämpfen (auf Masse ziehen). Die gesamte Wechselspannung fällt an R3 = 10 kW ab, weshalb der gewünschte Pegel erhalten bleibt.

Der Spannungsfolger (V1) :

Als Spannungsfolger verwendete ich einen Standardoperationsverstärker ( IC LM741), der als nicht invertierender Verstärker mit Verstärkung 1 beschalten wird. Auf diese Weise wird der Ausgang der Schaltung belastbarer.

Simulation der Abschwächerschaltung:

Simulation ohne R3 -> C2 zieht Signal auf Masse:

Es ist deutlich zu sehen, dass die Eingangsspannung 11Vss beträgt und der Ausgang auf 0V liegt, da C2 das Signal auf Masse zieht.

Simulation mit R3 = 10 kW ( Pegel bleiben erhalten) :

Hier zu sehen: Die gewünschte Abschwächung des Eingangssignals um Faktor 11.

Offsetzugabe von 6 VDC

Da das Mikrofon ein Sprachsignal mit Offset von 6 VDC liefert, muss am MIC - Eingang des Funkgerätes ebenfalls ein solcher Offset vorhanden sein. Der benötigte Offset wird am Eingang des SHARC-DSP-Board durch Kondensatoren abgeblockt, sodass dem modulierten Signal am Ausgang des SHARC keine Offset mehr überlagert ist. Diesem Signal muss folglich wieder eine 6 VDC-Spannung überlagert werden. Dies erledigt folgende Schaltung auf dem Schnittstellenadapter:

Schaltungsbeschreibung:

Im wesentlichen sind alle Komponenten dieser Schaltung schon in obiger Beschreibung der Abschwächerschaltung erläutert worden. Es fehlen hier lediglich der Spannungsteiler und die Offsetspannungsabblockung am Ausgang. Das Signal soll ja wechselspannungsmäßig nicht verändert werden und der Offset am Ausgang ist nun erwünscht.

Fertigungsunterlagen:

Es folgen Schaltplan, Layout, Bestückungsplan, Leiterplattenbohrplan, Druckstockzeichnung und Stückliste des Schnittstellenadapters, jeweils gezeichnet mittels P-CAD 2001 von der Firma ACCEL.

Schaltplan:

Layout: