Підключення касети для комп'ютера в стилі 80-х років до FPGA

Я знову впроваджую комп'ютер Microbee 1980 року на FPGA (див. Тут ) і намагаюся розібратися, як зробити порт касети. Ось схеми оригінального інтерфейсу касети Microbee:

_{(джерело: toptensoftware.com )}

Цей опис цього документа я знайшов і в технічному посібнику:

Виведення даних касети складається лише з мережі RC, яка приймає сигнал від DB1, контакт 28 PIO. Сигнал ослаблений, а потім від'єднаний перед відправленням його на вхід МІК-касети. Цей сигнал з'являється на контактному 3-контактному 5-контактному розетці DIN.

Схема введення даних касети є дещо складнішою. Вхід від штифта 5 розетки DIN переходить спочатку в аттенюатор-роз'єднувач. Слідом за цим йде підсилювач CA3140, щоб дозволити розподілити широкий діапазон вхідних рівнів до передачі сигналу на контакт 27 PIO, DBO. Два діоди через інвертуючий і неінвертуючий входи на підсилювач підсилювача будь-які вхідні сигнали, що перевищують напругу переднього діода в будь-якому напрямку. Конденсатор 47pF необхідний в підсилювачі CMOS для попередньої компенсації.

Мої запитання:

1. Що означає " розв'язане " в описі?
2. Чи працює та сама схема, якщо вона підключена до двох штифтів вводу / виводу на FPGA Xilinx Spartan 6 FPGA (через роз'єм PMod на Nexys3), і якщо ні, чи можна її адаптувати, щоб вона працювала?

Перша спроба, заснована на коментарях у відповідях, але вихідний резистор не повинен бути послідовно.

Я залишаю це з контексту та навчальних причин, будь ласка, дивіться наступну схему

MicrobeeSchematic2 http://www.toptensoftware.com/fpgabee/MicrobeeCassettePortSchematic2.png

Нові запитання:

1. Чи правильна полярність компаратора?
2. Для MCP6546 , чи йде Vss на землю, а Vdd на 3,3 В?
3. Я не впевнений, що робити з "пунктирного" резистора на входах стрічки в оригінальній схемі.

Включення зворотного зв'язку щодо виходу компаратора з відкритим зливом:

MicrobeeSchematic3 http://www.toptensoftware.com/fpgabee/MicrobeeCassettePortSchematic3.png

Які альтернативи я міг би використати для MCP6546, який мені не вдалося знайти в роздрібних магазинах тут, в Австралії. Я можу отримати LM311 або LM393, які, наскільки я можу сказати, схожі. Чи будуть вони так само добре працювати?

1. Роз'єднувальні конденсатори відомі в джерелах живлення ланцюгів, де вони служать для збереження напруги живлення чистим від (високочастотного) шуму. Але у мене таке враження, що тут мається на увазі видалення змісту постійного струму вашого сигналу за допомогою серійного конденсатора, як це робить C24 для введення. Який залежно від вашої точки зору (постійного або змінного струму) можна назвати сполучним конденсатором. Але немає конденсатора, який робить це на вашому виході. Значення С23 також підозріло низьке. Частота відсікання з резисторами R23 і R24 становить 12 кГц, що марно, тому що це буде приблизно в діапазоні частот касети. Я б швидше очікував тут 5 кГц. Також текст говорить про вхід MIC, але для цього рівень виходу занадто високий. Схематично згадується рядок введення.

2. CA3140 - це не добре. Його мінімальна робоча напруга - 4 В, а на 5 В вихідна максимум не перевищує 3 В, тому для живлення 4 В, яке може бути низьким, як 2 В, і це може бути недостатньо для спартанця. Використовуйте замість цього підсилювача Rail-To-Rail або, ще краще, порівняльник.

редагуйте свої нові запитання

1. Полярність в порядку, оскільки це не має значення :-). У вас є сигнал змінного струму, що надходить і знаходиться над землею. Як і ви намалювали це, позитивні півцикли змусять вихід вийти на Vcc, а негативний - на землю. Якщо ви перемкнете входи, ви матимете зворотній бік, але обидва сигнали будуть виглядати однаково.

2. Так.

3. Я б ігнорував це. Здається, вона не має іншої функції, ніж завантаження виводу, і, крім того, якщо ви виділяєте це, ви просите ігнорувати :-).

Важлива річ щодо R1: це повинно йти на Vcc, ваш 3,3 В, а не в послідовності з виходом. Вихід з відкритим зливанням означає, що є лише FET, який перемикає вихід на землю, тому він може робити його лише низьким, а не високим. Коли резистор вимкнений, резистор, що підтягується, зробить високий вихід.

Серійні конденсатори зазвичай називають конденсаторами "з'єднання", оскільки вони з'єднують змінній компонент вихідного сигналу з пунктом призначення. Роз'єднувальні конденсатори - це конденсатори маневри, призначені для запобігання зв'язку сигналів змінного струму від джерела до деструкції.

У цьому контексті C23 розв'язує високочастотні компоненти PIO на землю, щоб вивід квадратної хвилі став округленим, тобто приблизно синусоїдальним (ваша цитована стаття посилається на "розв'язку" при описі виходу на порт стрічки і тому має посилатися на С23).

Замальована схема повинна, ймовірно, працювати з FPGA, якщо IC35 видає сигнал 0-3,3 вольт. Одне невелике застереження полягає в тому, що оскільки вхід касети не має гістерезису, можливо, сигнал, який повинен з'являтися як єдиний піднімається або падаючий край, може з'являтися як швидка послідовність піднімаючих і спадаючих ребер, яка потім осідає високою або низькою через кілька мікросекунд . Це не повинно бути проблемою, якщо ви розробляєте FPGA таким чином, щоб він ігнорував вхідні зміни, які тривають менше, ніж, наприклад, 10 мікросекунд, і ігнорує будь-які зміни входу, які відбуваються протягом 20 мікросекунд після виявленої зміни, але якщо ваша логіка намагається виміряти довжини вхідних імпульсів, не застосовуючи мінімальну довжину, це може мати проблеми.

1. "Роз'єднаний" у цьому сценарії, ймовірно, стосується як конденсатора серії, що блокує постійний струм (C24), так і частини C RC (C23), хоча це повинен бути "конденсатором зв'язку" для C24 (розв'язка використовується також для позначення Функція блокування постійного струму, але я думаю, що це стає заплутаним таким чином, оскільки це зазвичай означає "інший сорт", який перемикає струм змінного струму на землю) та "роз'єднання" для C23 (якщо взагалі щось є)
   . щоб дозволити незалежно відхиляти вхід одного етапу від попереднього рівня вихідного рівня постійного струму.

2. Так, до тих пір, поки ви поставляєте Opamp з тією ж напругою, що і штифти FPGA (наприклад, 3.3V, 2.5V і т.д.), а не 5V, що показано. Ви повинні мати можливість використовувати майже будь-який операційний підсилювач для функції компаратора (залізниця до залізниці є кращою, щоб полегшити справи, як стверджує Стівен, але не важливо, доки ви не зустрінете вхід FPGA min-high max-low)