controller_m30

Общий план действий, в моём понимании. 1. Разрабатывается и изготавливается генератор токовых колебаний 0...50пА, с шагом 0.1пА, и с возможностью регулировки частоты колебаний 0...1000Гц. Генератор будет применяться для тестирования опытных образцов и готовых изделий. Это самый важный этап. По возможности проверить генератор на точных приборах имеющихся в лабораториях, о которых упоминалось в обсуждении выше. 2. Используя генератор (1) разрабатывается схема одного канала усилителя тока. Если, например, её действительно можно сделать на LM324 (как писали выше) - это просто замечательно 3. Перед тем как передать схему в производство, её нужно проверить на повторяемость - собрать 5-10 копий, и каждую протестировать генератором. 4. Также проверяем на масштабируемость. Собираем схему на меньшей плате с применением SMD-деталей размера 0805. Убеждаемся что работает. Потом размер 0603. Потом 0402. И в финале 0201. Чип усилителя тоже берём, каждый раз, всё меньшего и меньшего размера (если найдём конечно). 5. Далее отправляемся в Зеленоград на фабрику микросхем. Ставим задачу изготовить микрочип, в котором разработанная нами схема повторяется 16 раз. Или по простому - мы хотим получить 16 канальный усилитель. Предъявляем наши образцы и чертежи, а также результаты проверки на повторяемость и масштабируемость. Обсуждаем со специалистами возможные нюансы, возникающие при выращивании схемы на кристалле. Уповаем на то, что схема работала во всех масштабах и во многих копиях, а значит и на кристалле, может быть, заработает как надо 6. Готовую микросхему тестируем генератором (1). И уже после, применяем: мультиплексоры, FPGA, DSP, ИИ, и т.д.

Если предположить что отдельный нуклеотид это резистор, то получается так, что в поре одновременно находится 4 резистора включенных параллельно (или последовательно?), и измеряемый ток это общее сопротивление такой четвёрки. Таких резисторов в цепи тысячи. Цепь движется через пору, при этом когда из неё выходит один резистор, то одновременно заходит другой, и сопротивление четвёрки меняется только на разность между пришедшим и покинувшим пору резисторами. И нам нужно, сопоставляя данные измерений движущейся цепочки, вычислить каждый отдельный резистор... На картинке: верхний ряд - цепочка нуклеотидов-резисторов. Внизу сумма сопротивлений групп из 4 резисторов, при их последовательном движении через пору. Например первое измерение даёт сопротивление 10 (красная ячейка). Далее пору покидает нуклеотид 1, а заходит тоже 1-й - и второй замер показывает тоже самое сопротивление (желтая ячейка). И сопротивление не изменилось! Это можно интерпретировать по разному. Если вдруг подберётся последовательность резисторов 1,2,3,4,1,2,3,4...1,2,3,4 - то показания сопротивления (и тока) будут стоять как вкопанные... А это может быть интерпретировано как замедление движения цепи, или остановка, или обрыв. Даа... А чтоб понять что это за загадочный "простой" движения - нужно сопоставить рядом расположенные участки с уже известными геномами, и только сравнив их прийти к выводу, что вот здесь во всех геномах есть участок, интерпретируемый как остановка движения. И это нормально. Или же решить что это брак, и нужно проводить опыт сначала... В общем при таком способе измерения, действительно желателен какой-то ИИ, с огромной базой данных о геномах, чтобы "кумекать" над возникающими тут и там "белыми пятнами". И даже становится понятно, зачем буржуйский измеритель должен быть всегда подключен к интернету. Он без него просто ничего путёвого не покажет.

Понятно, спасибо! 1. А почему нужно подавать именно 100 мВ? Если подавать например 10 В (в 100 раз больше), то и протекающий ток тоже будет в 100 раз больше: вместо 50 pА - 5 nA. Это уже проще и дешевле усилить. Или исследуемый материал как-то разрушается от большего чем 0.1 В напряжения? 2. Что заставляет цепочку ДНК "лезть" в нанопору? Разность давлений на сторонах пластинки? Или разность напряжения (те самые 0.1 В)? Или какая-то более сложная электро-био-физика? 3. Что означают колебания тока 0..200 pA при протягивании цепочки ДНК через нанопору? В участке ДНК, под действием электричества, происходит какая-то хим-реакция, приводящая к увеличению потребления тока? А эта реакция идёт какое-то ограниченное время, и участок становится непригодным для дальнейшего исследования? Если так, то каждый исследуемый участок должен показывать какой-то сложный график потребления тока в процессе реакции, и этот график нужно отслеживать многими считываниями АЦП (сотни или тысячи семплов на каждый участок, проходящий через нанопору) . Или с участком ДНК ничего не происходит, а просто меряется его сопротивление? Тогда оно наверное имеет линейную характеристику, и достаточно 3-5 считываний сигнала на каждый участок. 4. Каждый участок ДНК, находящийся в нанопоре, сколько может иметь разновидностей: 10, 100, 1000? (Это чтобы понимать, какое разрешение АЦП требуется для различения содержимого цепочки ДНК). Например, достаточно ли регистрировать ток 0 pA и 50 pA - т.е. типа логическая 0, и логическая 1. (ну ещё >50 для аварийной ситуации с несколькими цепочками в одной нанопоре). Или каждое значение тока 0, 1, 2, 3...49, 50 pA является информативным?

Зачем вообще нужно много каналов (в т.ч. и буржуям с их 126 каналами).? Если через одну нанопору протягивается цепочка одной ДНК (в статье из первого поста есть картинка), а через другие 125 пор что тогда тянем? Тоже какие-то ДНК? Но нам ведь нужны данные только одной цепочки... Или это просто 126-кратное дублирование для повышения точности?

Такая идея. Две логические микросхемы серии CD40xx: инвертор и счётчик. Общее потребление схемы, вероятно, не более 25мкА (если я правильно прочёл даташит на микросхемы). На инверторе собран генератор импульсов. Счётчик при нажатии кнопки выходит из состояния собственного сброса, и пока кнопка удерживается - считает импульсы, переключая выходы по двоичному закону. Если кнопку отпустить раньше чем на выходе появится сигнал Reset# - счётчик просто вернётся в исходное состояние, и при повторном нажатии кнопки начнёт отсчёт опять от 0. Количество импульсов для счёта выбирается подключением к соответствующему выходу счётчика. А частота генератора - подбором величины C и R. Вот пример для счёта до 256. Первый рисунок схема, второй логика работы. Номиналы C и R подобрать экспериментально под требуемую частоту.

В рекомендациях по разводке AD7791 тоже предлагают пару 10uF+0.1uF. Но ещё и уточняют, что 10uF должен быть тантал, а 0.1uF - керамика.

Для платы от SparkFun, которую приводил выше, есть схема, и там даже указан номинал дросселя на AVDD (3.3uH). Обратите внимание что на DVDD и AVDD есть по паре конденсаторов 10uF+0.1uF. И на AVDD, таким образом, присутствует Г-фильтр питающий тензодатчик. Может это тоже как-то улучшает точность измерений. (картинка под спойлером кликабельна)

Тут возможны варианты. 1) У АЦП тоже есть защитные диоды на ножках ввода-вывода. И поэтому пульсации на питании АЦП могут появиться не только со стороны внешней шины, но и через внутренние защитные диоды, которые будут сливать туда выбросы напряжения при переключении логических уровней на ножках SCK и DI. Если не хотите ставить резисторы на эти линии, то попробуйте их отключить от МК совсем и снова померить, или хотя бы перевести их в состояние лог.0 со стороны МК, и померить в таком виде. Может что-то изменится. 2) Возможно Вы просто меряете осциллографом относительно не той "земли". Если зацепились "крокодилом" за DGND на которой вполне могут быть пульсации в такт работы МК, тогда даже 100% стабильное питание АЦП будет казаться ничем не отличающимся от питания на МК (бывает так, что удобная "земля" только в одной точке на плате, и все узлы проверяются только относительно этой точки). Попробуйте смотреть питание АЦП относительно разных точек "земли" вокруг АЦП. 3) На приведенной части схемы не очень понятно где аналоговая, а где цифровая "земля". Поэтому предлагаю Вам сверить разводку с рекомендациями для другого АЦП 24 бит AD7791 (стр.19 "GROUNDING AND LAYOUT"). Может где-то надо подправить.

Если (1) работает как надо, то "лучше" может быть, только если установить качественные компоненты в обвязке АЦП и правильно развести GND\VDD. Картинка из datasheet на АЦП: Судя по виду имеющих массовое хождение китайских платок с HX711, там никто не заморачивается с правильной разводкой, и не факт что компоненты обвязки как-то специально подбирает. Для сравнения, SparkFun-овская плата, и безымянная китайская: Поэтому, если за основу схемы АЦП взята китайская плата, и при таких условиях всё работает - значит повезло, и не надо трогать то что работает. (а если SparkFun-овская - то там и улучшать нечего) Это просто логично, если (1) не заработало. Но может лучше и не будет, т.к. в даташите на АЦП сказано, что на VDD нужно подать питание от того же источника что и для MCU. Что они имеют ввиду под "тем же источником": аналогичный уровень напряжения, или прямо физически ту-же линию питания - не ясно. (Может это какой-то компромисс перевода с китайского на английский) Я бы поставил второй LDO, если бы от одного общего не заработало.

На мой взгляд, подойдёт такая последовательность попыток: 1) Просто включить от одного LDO МК и АЦП. Без фильтров, бусин, диодов, и т.п. Только стандартная обвязка по питанию. 2) Если (1) не удовлетворительно. На линию питания МК поставить Г- или П-фильтр. 3) Если (2) не пошло.На линии связи между МК и АЦП добавить последовательные резисторы. 4) Всё равно не то. Тогда выкладывайте фото схемы, чтоб было видно питание микросхем, и где какой у них GND. Можно и принципиальную схему добавить. PS. Два LDO всё-таки предпочтительнее. Один стабилизирует аналоговое питание, а другой цифровое.

Резисторы на тот случай, когда МК генерит помехи, управляя какой-нить экстремальной нагрузкой по другим линиям (длинные провода, LED-индикатор с шлейфом, сенсорная кнопка, включенный радиомодуль, и т.д.) Эти помехи будут пролезать через его внутреннюю шину питания на все порты (в том числе и те по которым опрашивается АЦП), и возможно, что это как-то скажется на точности работы АЦП. Но если никаких экстремальных нагрузок по другим портам не предвидится, пусть будет без резисторов Вроде аккумулятор нужен был для обеспечения АЦП достаточным рабочим током (1.5mA), т.к. CR2032 в одиночку его не обеспечивала (типовой ток 0.2mA), но в паре с ещё одной CR2032 тока хватало. При этом напряжения 3.0В было достаточно. Теперь про стабилизатор. Согласно графика, у TPS780xx при нагрузке 25mA падение всего 0.02В. Т.е. если мы запитаем АЦП напряжением 3.3В, то аккумулятор можно будет без проблем эксплуатировать от 4.2В до 3.32В. Если же использовать стабилизатор на 3.0В, то ресурс аккумулятора будет от 4.2В до 3.02В. Тоже вполне прилично. В общем, как мне кажется, никаких проблем второй LDO не создаёт Конечно попробуйте, может вся проблема заключалась лишь в недостаточной нагрузочной способности одной CR2032.

Внимание! Если АЦП и дальше будет питаться напрямую от аккумулятора, а избыток своего напряжения "сливать" через порты МК, то при напряжении батареи 4.2В (и питании АЦП соответственно) - МК может стать плохо. Например для nRF52810 макс. краткосрочное напряжение на VDD всего 3.9В. Наверное и в Вашем МК что-то подобное.

1. Нужно уравнять питание АЦП и МК, поставив ещё один LDO для АЦП. Если такая возможность есть, конечно. 2. Кроме того, в данной схеме было бы полезно поставить резисторы на всех линиях связывающих МК и АЦП, чтоб ограничить возможные помехи со стороны МК. На картинке названия линий и их количество только для примера, величина сопротивления тоже. Резисторы придётся подобрать опытным путём - как можно большее сопротивление, при котором данные всё же принимаются без ошибок.

Все микросхемы CMOS, для защиты портов от перенапряжения, имеют защитные диоды подключенные на GND и VCC (первая картинка). В том числе такая защита есть и у МК. Повышенное напряжение с АЦП, попав на порт контроллера, через защитный диод перетекает на его ножку VCC (вторая картинка), где вы его и наблюдаете.

Ну можно ещё защитить или усилить площадку под батарейкой, чтоб её можно было смело царапать отвёрткой. Это дешевле будет чем медиаторы.

Есть пластиковый инструмент для разборки телефонов: медиаторы и лопатки. При разборке телефона ни царапин, ни вмятин не оставляют, и достаточно жесткие чтоб отщёлкивать половинки корпуса.

Из SMD-шных держателей вынимаю так - два варианта. В обоих случаях воздействуем на тот край батарейки, который сбоку выступает за границу держателя. Стрелками показаны направления усилий. 1. Пальцами сверху прижимаем корпус держателя к плате чтоб не пытался оторваться, а отвёрткой снизу батарейки делаем вращательное движение. Отвёртка либо диэлектрическая, либо с куском термоусадки на ней. 2. Просто двумя пальцами. Большим пальцем правой руки давим на держатель в районе значка "-", а указательным снизу-вверх поддеваем край батарейки. Ну это если для пальцев есть свободное место.

Тогда немного добавлю. У TPS780xx есть ещё один энергосберегающий бонус (кроме потребления 0.5uA). На выбор есть два уровня напряжения на выходе, что можно применять для раздельного питания в активном режиме, и в режиме сна. Например микросхема TPS780330220 может выдавать два напряжения: 3.3 и 2.2 Вольта, в зависимости от логического уровня на ножке Set. Какая с этого польза? Допустим мы питаем микроконтроллер. В активном режиме МК используем напряжение 3.3В, а во время сна переключаем его питание на 2.2В, и тем самым снижаем потребление МК ещё на 30%. При батарейном питании это не лишняя фишка.

Это совсем не проблема. Например у Texas Instruments давно производится специальная серия LDO-стабилизаторов для батарейного питания TPS780xx с потреблением 500nA. И по той же ссылке предлагаются новинки с потреблением 200nA, и даже 25nA. Новинки я не тестил, а TPS780xx применял - с батарейным питанием они "дружат" очень хорошо. Наверняка есть подобные LDO-стабилизаторы и у других производителей.

Вполне могут быть оригиналы. И даже не перекупленные, а от какого-нить официального представителя в Китае. Если прибор там собирают, то логично попробовать его там же и продать, чтоб лишний раз не возить вокруг света. Ну USB FS всего-то 12 мегабит/сек - обычный Saleae Logic за 5 баксов его и так видит и декодирует. А вот USB HS это 480 мегабит/сек - и даже DSLogic с 400 мегасемплов/сек такую скорость не осилит, т.к. нужно хотя бы 960 мегавыборок/сек. Так что, если анализатор нужен именно для исследования USB High-Speed 2.0 - то ничего не выйдет, увы

Сначала пробуйте запустить систему от любого одиночного источника питания. Пусть даже этот источник будет негабаритным.

Если на LiIon заработает, то у CR2032 есть аналог по размерам - LIR2032. В общем попробовать LiIon стоит, т.к. в случае успеха не придётся даже менять разъём под батарейку.

Это только временно, для сравнения с CR2032. Может поспособствует выяснению причин. Если никакой разницы нет (ну совсем!) значит дело таки в схеме. Я бы попробовал и пальчиковые, и LiIon. Как в схеме лучше соединить земли, из личного опыта: ссылка

Возможно две батареи просто выдают больший ток. Попробуйте вместо CR2032 пару "пальчиковых" батарей 1.5В - в китайских весах чаще используется именно такое питание. У них нагрузочная способность повыше будет. Или даже LiIon аккумулятор, если есть.

Можно ещё так подключить. Триггер 7474 (К555ТМ2) использовать для управления MOSFET. Установка триггера в лог.1 (откр.MOSFET) производится с клавиатуры. Установка в лог.0 - с микроконтроллера, происходит по нарастающему фронту сигнала. Т.е. включаем питание уровнем, а выключаем питание нарастающим фронтом. Это обеспечивает "невмешательство" обесточенного контроллера в процесс повторного включения. На одной картинке обвязка триггера, на другой - место на клавиатуре, куда подключать некоторые детали его обвязки. Вместо 7474 в 14-ногом корпусе можно поставить компактный вариант на 8 ног 74LVC1G74. Последний потребляет около 4мкА. PS. +3.3V на схемах - это неотключаемое с MOSFET питание. Т.е. оно берётся до MOSFET.