전자 디자인 랩 Lab3 (PGA (programmable gain amplifier) 소스코드 + 리포트

소개

C언어 기반 코드로 결과물은 오실로스코프입니다. (이 자료는 입력신호 증폭을 제어하는 PGA까지 구현되어 있습니다.)

DSO (Digital Storage Oscilloscope) 제작과정 중 중간과정인 PGA(Programmable Gain Amplifier) 설계입니다.

DSO는 Embedded board와 PC와의 server / clinet 방식으로 이루어졌습니다.
Embedded board는 EZ-X5로 작업했으며, Server측에서는 하드웨어와 연동하여 명령어를 수행하는
Module program도 함께 들어있습니다.

Server/Client, PGA(Programmable Gain Amplifier), Trigger 가 통합된 것입니다.

Client에서 amplifier의 gain을 명령어로 설정할 수 있습니다.
즉, 명령어로 1, 10, 50, 100 등의 배수로 신호를 증폭하라고 하면,
decoder와 switch등이 조합되어 gain이 조정됩니다.
이에 관한 실험 결과 report가 포함되어 있습니다.

Amp는 2 stage (2개를 연속으로 연결)를 사용하였으며,

trigger, client-server 분야도 통합되어 있지만,
가장 중점으로 다룬 것은 PGA (Programmable Gain Amplifier) 부분입니다.

최종적으로 A+ 받았습니다.

(한국어로 작성했으며, 기술적으로 바꾸기 힘든 단어들은 그냥 영어단어 그대로 사용했습니다.)

cf) 이 실험의 포인트는, noise에 제거와 주파수 특성에 대한 trade off입니다.

목차

1. Purpose
2. Experiment sequence
3. Experimental results
4. Discussion
5. Rough Code explanation.

본문내용

1. Purpose
본 실험에서는 digital storage oscilloscope embedded system을 구성하는 요소 중 하나인 programmable gain amplifier (이하 PGA)를 구현하는 데 있다. 우리가 구현한 digital storage oscilloscope (이하 DSO)는 2개의 channel Ch1과 Ch2를 input으로 받는데, 이 중 Ch1은 amplifier를 거치게 되며, 그 output은 각각 trigger와 ADC로 연결된다.
이 PGA의 활용은 기존에 구현한 software part의 vertical 명령어와 연결된다. 일반적인 oscilloscope는 vertical scale을 조정할 수 있는데, 이 scale level에 적합한 크기의 파형을 보기 위해 PGA가 사용된다. 우리 실험에서는 -1V ~ 1V의 범위에 맞도록 amplify를 한다. Gain값의 조정은 OPamp의 non-inverting configuration과 저항값의 비를 이용하였다. 따라서 software에서 설정 가능한 50~5000의 모든 vertical value에 대한 gain값을 얻는 것은 hardware측면(가격, dimension, 등)에서 매우 비효율적이며, 주어진 환경에서는 거의 불가능하였기 때문에, 총 7가지 vertical value에 대해서 gain값을 조정하는 방식으로 하였다. 이는 아래 표에서 확인할 수 있다.
PGA part는 interface board의 왼쪽 part를 이용하여 구성하였다. (Trigger가 center part) PGA의 전체적인 hardware구성은 아래 그림과 같다.
Gain의 selection은 software에서 vertical 명령을 통해서 이루어진다. 이 value값의 validation 후, decoder에 적용할 수 있는 binary bit 형식으로 변환된 값이 GPIO를 통해서 hardware part에 전달된다. Decoder에서는 GPIO에서 전달된 값을 바탕으로 Analog switch를 열어주어, 원하는 gain값을 얻기 위한 저항값만

참고자료

· 없음