Подключение компьютерной кассеты в стиле 80-х к FPGA

Я заново внедряю компьютер Microbee 1980-х годов на FPGA (см. Здесь ) и пытаюсь выяснить, как сделать порт для кассеты. Вот схемы для оригинального интерфейса кассеты Microbee:

_{(источник: toptensoftware.com )}

Я также нашел это описание в техническом руководстве:

Вывод кассетных данных состоит только из RC-сети, которая принимает сигнал от DB1, вывод 28 PIO. Сигнал ослабляется и затем развязывается перед отправкой его на вход MIC кассетного магнитофона. Этот сигнал появляется на контакте 3 5-контактного разъема DIN.

Схема ввода кассетных данных немного сложнее. Вход с контакта 5 разъема DIN сначала передается на аттенюатор-разъединитель. Далее следует операционный усилитель CA3140, позволяющий возвести в квадрат широкий диапазон входных уровней, прежде чем сигнал будет передан на вывод 27 PIO, DBO. Два диода через инвертирующий и неинвертирующий входы в операционный усилитель обрезают любые входные сигналы, превышающие прямое напряжение диодов в любом направлении. Для предкомпенсации CMOS операционный усилитель требует конденсатор 47 пФ.

Мои вопросы:

1. Что означает «разъединенный» в описании?
2. Будет ли работать та же схема, если она подключена к двум контактам ввода / вывода на FPGA Xilinx Spartan 6 (через разъем PMod на Nexys3), и если нет, то можно ли ее адаптировать, чтобы она работала?

Первая попытка, основанная на комментариях в ответах, но выходной резистор не должен быть последовательно.

Я оставляю это здесь для контекста и учебных целей, пожалуйста, смотрите следующую схему

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

Новые вопросы:

1. Правильна ли полярность компаратора?
2. Для MCP6546 Vss уходит на землю, а Vdd на 3,3 В?
3. Я не уверен, что делать с «точечным» резистором на ленточных входах в исходной схеме.

Включая обратную связь относительно выхода компаратора с открытым стоком:

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

Какие альтернативы я мог бы использовать для MCP6546, который я не смог найти в розничных магазинах здесь, в Австралии. Я могу получить LM311 или LM393, которые, насколько я могу судить, похожи. Будет ли это работать так же хорошо?

1. Разделительные конденсаторы известны в источниках питания цепей, где они служат для поддержания напряжения питания в чистоте от (высокочастотного) шума. Но у меня сложилось впечатление, что здесь удаление содержания постоянного тока в вашем сигнале подразумевается с помощью последовательного конденсатора, как С24 для входа. Который в зависимости от вашей точки зрения (постоянного или переменного тока) можно назвать конденсатором связи. Но нет конденсатора, который делает это на вашем выходе. Значение C23 также предположительно низкое. Частота среза с резисторами R23 и R24 составляет 12 кГц, что бесполезно, поскольку в любом случае это будет около диапазона частот кассеты. Я предпочел бы ожидать 5 кГц здесь. Также текст говорит о входе MIC, но для этого выходной уровень слишком высок. Схема упоминает линейный ввод.

2. CA3140 не годится. Его минимальное рабочее напряжение составляет 4 В, а при 5 В выходная мощность не превышает 3 В, поэтому для источника питания 4 В оно может составлять всего 2 В, и этого может быть недостаточно для спартанца. Вместо этого используйте операционный усилитель Rail-To-Rail или даже лучше компаратор.

редактировать ваши новые вопросы

1. Полярность в порядке, так как это не имеет значения :-). У вас есть сигнал переменного тока, идущий над и под землей. Как вы нарисовали, положительные полупериоды приведут к выходу Vcc, а отрицательные - к земле. Если вы переключите входы, у вас будет наоборот, но оба сигнала будут выглядеть одинаково.

2. Да.

3. Я бы проигнорировал это. Похоже, у него нет функции, кроме загрузки вывода, и, кроме того, если вы поставите точку, вы просите, чтобы вас игнорировали :-).

Важная вещь о R1: это должно идти на Vcc, ваши 3,3 В, а не последовательно с выходом. Выход с открытым стоком означает, что есть только полевой транзистор, переключающий выход на землю, поэтому он может сделать его только низким, а не высоким. Подъемный резистор сделает выходной сигнал высоким, когда FET выключен.

Последовательные конденсаторы обычно называют конденсаторами связи, так как они соединяют переменный компонент источника сигнала с местом назначения. Разъединяющие конденсаторы - это шунтирующие конденсаторы, предназначенные для предотвращения связи сигналов переменного тока от источника к определению.

В этом контексте C23 отделяет высокочастотные компоненты PIO от земли, так что прямоугольный выходной сигнал становится округленным, то есть приблизительно синусоидальным (ваша цитируемая статья ссылается на «разъединение» в описании выхода на порт ленты и поэтому должна ссылаться на C23).

Схема в том виде, в котором она нарисована, должна, вероятно, работать с ПЛИС, если IC35 выдает сигнал от 0 до 3,3 вольт. Одно небольшое предостережение заключается в том, что поскольку на входе в кассету нет гистерезиса, возможно, что сигнал, который должен появиться в виде одного восходящего или падающего фронта, может появиться в виде быстрой последовательности восходящих и падающих фронтов, которая затем устанавливается на высоком или низком уровне несколько микросекунд спустя. , Это не должно быть проблемой, если вы проектируете свою FPGA так, чтобы она игнорировала входные изменения, которые длятся менее, например, 10 микросекунд, и игнорирует любые входные изменения, которые происходят в течение 20 микросекунд после обнаруженного изменения, но если ваша логика пытается измерить длины входных импульсов без соблюдения минимальной длины, это может иметь проблемы.

1. «Разъединенный» в этом сценарии, вероятно, относится как к последовательному конденсатору, который блокирует постоянный ток (C24), так и к C-части RC (C23), хотя он должен быть «соединительным конденсатором» для C24 (развязка также используется для обозначения DC блокирование функции, но я думаю , что это сбивает с толку таким образом, как это обычно означает «другой вид» , что шунты переменного тока на землю) и «развязки» для C23 (если вообще)
   муфты колпачком используется обычно в аудиосхем усилителя чтобы позволить одному входу ступеней быть независимо смещенным от уровня выхода постоянного тока предыдущих ступеней.

2. Да, если вы подаете на усилитель то же напряжение, что и на контакты FPGA (например, 3,3 В, 2,5 В и т. Д.), А не 5 В, как показано. Вы должны быть в состоянии использовать практически любой операционный усилитель для функции компаратора (по словам Стивена, предпочтительно, чтобы железнодорожные линии были удобными, но не обязательными, если вы встречаете вход FPGA min-high max-low)