[3] 하위 레벨 설계 - 회로 구현

4. 회로

(1)전체 회로

High Level Design의 스캔 블록 다이어그램을 구현하기 위해서 다음과 같이 회로를 설계하였다.

위 회로는 X축의 [center adjust], [multiple], [sum], [current convert], [coil] 블록 다이어그램을 구현한 회로이다. 이 회로에서 각 블록 다이어그램의 출력으로 나와야 하는 파형을 시뮬레이션 해보았는 데, 원하는 대로 잘 동작하는 것을 확인하였다.

(2) 시뮬레이션 결과

첫 번째 파형: 입력 전압 Vin

두 번째 파형: R2와 R3 사이 전압. 최소 관찰 영역 범위인 512*512 크기로 볼 수 있도록 하기 위해서 Vpp를 512mV로 변환한 [multiple] 전압.

세 번째 파형: R4와 R16사이 전압. 중심점을 300만큼 평행이동 시켜주기 위해서 두 번째 파형에 300mv를 합한 [sum] 전압

네 번째 파형: 전압을 전류로 변환하여 코일에 흘려준 전류

5. Programable potentiometer IC

<출처 - 엘레파츠 http://www.eleparts.co.kr/EPX4WGXV>

<출처 - http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/11195c.pdf>

MCP41100은 PA과 PB가 100K옴인 가변저항으로 100K를 256개의 단계로 나누어 가변할 수 있다. 즉, PW가 100K/256 = 390.625옴 단위로 변할 수 있다.

SCK(Serial Clock) 핀과 SI(Serial Data Input) 핀을 통해 SPI 통신을 한다.  

9. 회로 디버깅 방법

(1)부품 확인

우선 컨트롤러에 의해 부품이 어떻게 동작하는 지, 그리고 제대로 동작하는 지 확인 해야 한다. 컨트롤러에 SPI 통신으로 연결된 DAC IC에서 Vpp가 5V인 톱니파가 나오는 지 확인한다. 그리고 마찬가지로 컨트롤러에 SPI 통신으로 연결된 programmable resister에 원하는 저항값이 출력되는 지 확인한다.

(2) 회로 확인

회로를 만든 후 이 회로가 시뮬레이션 한 대로 동작하는 지 확인한다. 위의 회로에서 입력 전압과 점multiple과 점sum에서 나오는 파형을 OSC로 찍어서 위의 시뮬레이션 그래프와 일치하는 지 확인한다.