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aneddoticamagazinestuff · 9 years ago

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EOMA68 Computing Devices

New Post has been published on https://www.aneddoticamagazine.com/eoma68-computing-devices/

EOMA68 Computing Devices

EOMA68 standard, a freely-accessible royalty-free, unencumbered hardware standard formulated and tested over the last five years around the ultra-simple philosophy of “just plug it in: it will work.”

Truly Free: Everything is freely licensed

Modular: Use the same Computer Card across many devices

Money-saving: Upgrade by replacing Computer Cards, not the whole device

Long-lived: Designed to be relevant and useful for at least a decade, if not longer

Ecologically Responsible: Keeps parts out of landfill by repurposing them

Some of you might recognise the form-factor of EOMA68 Computer Cards: it’s the legacy PCMCIA from the 1990s. The EOMA68 standard therefore re-uses legacy PCMCIA cases and housings, because that’s an environmentally responsible thing to do (and saves hugely on development costs).

Read more on the ecological implications of electronics waste in the white paper.

vimeo

Compliant with the EOMA68 Specification

A20 Dual-Core ARM Cortex A7, 1.2 GHz

2 GB RAM

8 GB NAND

Micro-HDMI Interface (for 2nd monitor)

Micro-USB-OTG (bi-directional power)

Micro-SD Card Slot

Pre-installed with Parabola GNU/Linux-libre Operating System

Respects Your Freedom (RYF) Certification from the Free Software Foundation (currently in progress with no known blockers – a full refund will be available if certification is for some reason not granted)

Micro Desktop Housing

Tiny size: 4.5” x 4.5” x 0.5”

EOMA68 Computer Card slot (user-upgradeable)

2x USB2 ports plus one USB-OTG on Computer Card

VGA port

Micro-SD Card slot

Standard 5.5 mm DC Jack, powered by anything from 7 V up to 21 V

Beautiful laser-cut wooden case

20-pin internal GPIO Expansion header documented here

15.6” Laptop Housing

15.6” 1366 x 768 LCD

10 Ah battery (approximately 6-8 hours running time)

Only 1.1 kg weight

EOMA68 Computer Card slot (user-upgradeable)

Full-sized QWERTY Keyboard including numberpad

3 USB2 ports (2 internal, 1 external) plus one USB-OTG on Computer Card

Special internal compartment (easily accessible, 8 mm x 90 mm x 60 mm)

Micro-SD Card slot (takes 256 GB MicroSD cards)

1W Stereo speakers, built-in Mic

CM108AH USB Audio with stereo headphone socket

4.3” Capacitive touch panel and backlit LCD (instead of mouse trackpad)

STM32F072 Embedded Controller with firmware under GPLv3 license

Full schematics available.

3D-printed casework design files available under GPLv3 license

Eco-friendly plywood panels

http://rhombus-tech.net/

#EOMA68 standard #freely-accessible #hardware #royalty-free

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ttrftech · 8 years ago

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HMC472ステップアッテネータチップを試してみる

RFの信号源を作ろうとするときには信号のレベル(強度)の調整が必要なケースがあります。半導体によるステップアッテネータが便利そうなので試してみたいと思っていました。先日HMC472を入手してみたので試してみました。

HMC472はHittite社のマイクロ波帯まで使えるワンチップのステップアッテネータです。0〜31dBまで1dBステップで5ビット分をパラレルでデジタル設定可能です。��頃はGaAsによる特性の良いチップが入手しやすくなりとても有り難い限りです。本来はマイクロ波帯向けですが、データシートを見ると低い周波数まで使えそうです。注意点としてHMC472はVddが5Vなことです。

試すにあたって、QFNパッケージのRFチップなので基板を起こします。このチップの試験だけではなんなので、ついでに抵抗アッテネータも付けて特性を比べてみることにしました。AS169-73LFというこれもGaAsなSPDT RFスイッチを前後に付けてパスを切り替えて、抵抗アッテネータ/スルーを切り替えるようにしています。HMC472が31dB分あるので、調整範囲が連続するよう抵抗アッテネータは30dBとしています。1段で-30dBの減衰を得るのは少し無理がありそうなので、-10dB＆-20dBの2段構えにしています。切り替え前後の分離には一応気を使っているのでCやFBが多くなっています。

アッテネータ部分の評価なので、コネクタとケーブルを取り付けます。制御には基板に載せたSTM32F072を使っています。STM32はIOピンのほとんどが5Vトレラントなので、HMC472を制御するため、オープンドレイン＋5Vへのプルアップで制御しています。

測定はNanoVNAで行います。データはPCで収集しますので、USBで接続します。

計測するための小さなコードをこんな感じで用意します。それぞれの計測を辞書(dict)に保存しています。

%matplotlib inline import numpy as np import pylab as pl from nanovna2 import NanoVNA nv = NanoVNA('/dev/cu.usbmodem401') s11 = dict() s21 = dict() def measure(label): s11[label] = nv.data(0) s21[label] = nv.data(1) nv.logmag(s11[label]) nv.logmag(s21[label])

ステップアッテネータはMCU経由でUSBシリアルで制御できるようにしておき、ターミナルから手作業で設定を変えながら、特性を計測しました。

まずはHMC472の通過特性をプロットしてみます。減衰段のビットを増やしながらグラフに重ねます。

ちゃんとステップ特性が得られています。デジタル設定なので0.5dB掛ける2の��キ(0,5,1,2,4,8..)の間隔になっています。スルーでも2dB程度の減衰があるのは全体の挿入損失です。ステップアッテネータやRF Switchなど素子をいくつも経由しているのでこれは致し方ありません。いちばん下のトレースの低域が持ち上がっていますが、残念ながら-16dBの段は特性がフラットにならないようです。-8dBの段も少しうねっていますが、他はおおよそフラットなようです。

続いて抵抗アッテネータです。ON/OFFでの差ですが、ほぼ-30dBの減衰がフラットに得られているようです。この周波数範囲では抵抗アッテネータでも十分な特性が得られています。こちらは文句ありません。

最後に全部をプロットしたものです。最大減衰では60dB前後が得られていますがノイズっぽいのは、NanoVNAのダイナミックレンジ不足の影響です。もうすこし駆動レベルを上げたいところです。

抵抗アッテネータは大変素直で良い結果でした。一方、HMC472は少々不満が残りました。実はデータシートでは330pFを4つ付けるよう指定されているのですが、この指定の通りだとさらに低域が悪化していました。このキャパシタを10nFに増やすと改善しました(上の結果がそれです)。残念ながら満足いくまでは改善されませんでした。低域が持ち上がった結果、全体で-31dBの減衰は得られず-28dBに留まります。もともとがマイクロ波帯のチップですから致し方ありません。

もともとこの実験は受信機作りに使える手軽な信号源として、Si5351Aを使って簡易SGにしてみようとの目論見でした。充分にレベルを落とした信号が得らるならば受信機に与えるトーン信号の代わりに使えます。一方、出力は方形波なので、奇数次が多いので当然ながらひずみの計測には使えません。しかし、目的を絞れば役に立つだろうとの想定です。ちなみにこの基板はミンティアのケースに入れられるようにしています。

というわけで、少し不満は残りますが、特性の雰囲気はつかめました。SGにするには少なくとも抵抗アッテネータの段数を増やす必要があります。しかし全体の減衰量をもっと増やすには、シールド無しでは厳しいかもしれません。簡易SGとしてまとめられるよう引き続き検討したいと思います。

リファレンス

HMC472 http://www.analog.com/en/products/rf-microwave/attenuators/digital-step-attenuators/hmc472a.html

AS169-73LF http://www.skyworksinc.com/uploads/documents/AS169_200105E.pdf

#HMC472 #Step Attenuator

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aneddoticamagazinestuff · 9 years ago

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EOMA68 Computing Devices

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A20 Dual-Core ARM Cortex A7, 1.2 GHz

2 GB RAM

8 GB NAND

Micro-HDMI Interface (for 2nd monitor)

Micro-USB-OTG (bi-directional power)

Micro-SD Card Slot

Pre-installed with Parabola GNU/Linux-libre Operating System

Micro Desktop Housing

Tiny size: 4.5” x 4.5” x 0.5”

EOMA68 Computer Card slot (user-upgradeable)

2x USB2 ports plus one USB-OTG on Computer Card

VGA port

Micro-SD Card slot

Standard 5.5 mm DC Jack, powered by anything from 7 V up to 21 V

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20-pin internal GPIO Expansion header documented here

15.6” Laptop Housing

15.6” 1366 x 768 LCD

10 Ah battery (approximately 6-8 hours running time)

Only 1.1 kg weight

EOMA68 Computer Card slot (user-upgradeable)

Full-sized QWERTY Keyboard including numberpad

3 USB2 ports (2 internal, 1 external) plus one USB-OTG on Computer Card

Special internal compartment (easily accessible, 8 mm x 90 mm x 60 mm)

Micro-SD Card slot (takes 256 GB MicroSD cards)

1W Stereo speakers, built-in Mic

CM108AH USB Audio with stereo headphone socket

4.3” Capacitive touch panel and backlit LCD (instead of mouse trackpad)

STM32F072 Embedded Controller with firmware under GPLv3 license

Full schematics available.

3D-printed casework design files available under GPLv3 license

Eco-friendly plywood panels

http://rhombus-tech.net/

Pawel Kuczynski: Narcissus ( Caravaggio travesty )

Atiq Shahid :”Barcellona: Attentato terroris...

Alexandria and the Open Index Protocol

RootIO Radio stations

I ghost fliers

Pete Kreiner “Flame Eternal”

The European Robotics Week (ERW)

Transfert price: intervista ad Enrico Furia

ORIGINE DELLA PAROLA “OK”

Dalle forze speciali agli eserciti privati

Robert A. Heinlein: La Storia Futura inizia oggi

Super Blue Blood Moon and Lunar Eclipse

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#EOMA68 standard #freely-accessible #hardware #royalty-free

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ttrftech · 9 years ago

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小型ネットワークアナライザNanoVNAを実験中です

ちょっと間が空いてしまいましたが、試作中の手のひらサイズの小型ネットワークアナライザNanoVNAを試しています。基板に部品を実装して、動作を少しずつ確認していますが、その状況についてです。

組み立ては7月末に行い、アナログ部分の動作確認を済ませてありました。ファームウェアは、現時点ではChibiOSを使っています。USBのサポートと、I2S��使えることが理由です。コーデックTLV320AIC3204からI2Sの信号を受け取り、信号処理をします。このあたりはFriskSDRでやっていることとほとんど同じです。今の段階では検証のため、シリアル経由でPCでデータを取得し、プロットしています。当初はPCとのインターフェースをUSB Audioでやろうとして余計な回り道をしましたが、結局USB CDC(シリアル)でやるのが早道でした。USBで接続して、screenで/dev/cu.usbmodem401に接続します。

コマンドをシリアル経由で与えて150MHzまでの任意の周波数を設定できるようにしてみました。Si5351Aから、RFとLOの2つの信号を5000Hzのオフセットで発生させます。ついでにTLV320AIC3204用のクロックとして8MHzを生成していますので、Si5351Aの3出力をフル活用しています。原発振は26MHzのVCTCXOですが、微調整用のコントロール電圧はMCUの12bit-DACで制御します。

さて動作の確認ですが、最初はTXポートに何もつながずオープンのまま、周波数の設定は10MHzにしています。コーデックのADCが動作している状態で、I2Sの受信バッファをシリアル経由でそのままダンプします。読み込むバッファは5ms分、ステレオ16ビット48kHzですので、960バイトです。それをPCで受け取り、Pythonでごにょごにょしてグラフにします。ステレオのLとRが、参照信号と測定対象の反射信号に対応しています。

上のグラフが波形、下がスペクトラムです。緑が参照信号(Reference)、青がTXポートの抵抗ブリッジから得た反射信号(Reflect)です。サンプリング周波数(48kHz)がIF周波数(5kHz)の10倍程度なので、波形がカクカクして尖っています。ReferenceとReflectが同相になっていることがポイントです。スペクトラムを見ると、5kHzの成分のほかに、3倍の15kHzの成分があることがわかります。元が方形波なので、IFにも奇数次の成分が大きく出てきます。5倍の成分25kHzが、ナイキスト周波数24kHzで折り返されて23kHzの位置にわずかに見えていますね。

今��はTXポートに50Ωのターミネータを挿してみます。

そして同様にダンプしてグラフを描��てみます。

青の反射波がほとんど無くなります。信号がターミネートされて反射される信号がほとんど無くなるからです。参照波とくらべて振幅が小さいため、波形では反射波は全然見えませんが、スペクトラムの方ではわずかに見えています。ので、反射波が全く無くなったわけではありません。コーデックのPGAがゲイン0の動作状態ですので、ゲインを上げればぐっと浮かび上がってくるはずです。反射波の大きさに合わせて自動ゲイン調整(AGC)させれば、ダイナミックレンジを大きく確保できるはずです。ちなみに、この反射波の大きさが、負荷インピーダンスについて基準50Ωとの差異を示しています。

今度はショートプラグを挿してみます。

青の反射波が見えてきますが、先ほどオープンのときとは逆相になっています。オープンと同様にショートでも全反射となりますが、ショートの反射は、位相が反対となるからです。

今度は周波数の設定を100MHzにして、オープン状態の波形を観察してみます。

オフセットは5kHzなので見える波形は10MHzのときとほとんど同じです。理由はわかりませんが2倍の成分が増えてきました。100MHzくらいだとオープン状態での位相差が見えてくるほどではないようです(ブリッジからコネクタの距離に相当する)。

位相差が生ずる様子を見たいので、同軸ケーブルを接続してみます。遠端はオープンのままです。

そうすると、反射波の位相がずれるのがわかります。信号が同軸ケーブルを伝搬して、オープン端で反射して戻ってくるのに、往復の長さ分の時間がかかるため、位相がずれるのです。30cmだと、光速3x10^8m/sに、同軸ケーブルの短縮率0.67を乗じて往復で3ns程度です。100MHzの周期10nsに対して30%くらいになります。光の速さが見えるのは面白いですね。同軸の長さを1/4波長に調節すると、往復で位相が180度回転し、遠端オープンの同軸がショートと同じに見えます。教科書通りの話ですが。

というわけで、反射波の振幅と位相が変化している様子を観察する��とができました。こういう観察はネットワークアナライザの原理が理解しやすくなると思うのですが、いかがでしょう。

あとは位相と振幅を数値化したうえで、周波数をスキャンしながらプロットすると、周波数特性が得られるはずです。ただし以上示したようなPCでのプロットはあくまで動作検証です。原理と動作を確認してファームウェアに落としておきたいと思っています。スタンドアロン化のためのLCD表示はまだ全く手が付いていませんが、これもぼちぼち作業していきたいと思います。

ところで当初の目論見では、Si5351Aの出力する方形波のハーモニクスを使って帯域をGHz程度まで広げることを考えていたのですが、このNanoVNAの構成ではうまくいかないだろうなと考え直しています。というのは、知られているようにミキサSA612は飽和に弱く、入力IP3が-13dBm程度と低い(HF帯からのアップコンバータにSA612を使うと結果が良くない理由の一つがこれです)のですが、元の信号に含まれている3倍成分が、ミキサの歪みで生ずる3倍成分に覆い隠されてしまうのです(下のグラフはSA612のデータシートから引用)。歪みを減らすためには基本波の入力を小さくする必要がありますが、そうすると3倍成分も小さくなってしまい、ダイナミックレンジがほとんど残らず測定にならないだろうと思われます。VWNAがうまくいくのはDDSのエイリアス成分を高次帯域での測定に使っており、ミキサの高調波とは全く違う周波数なので大丈夫ということのようです。SA612とは違う品種の、直線性の良いミキサを使う手もありますが、なかなか安価なものは見当たりません。

というわけで、NanoVNAでは欲張らず基本波だけを前提として〜150MHz程度の帯域と考えておいたほうが良さそうです。

リファレンス

前回の記事：設計編。 http://ttrftech.tumblr.com/post/145707901466/

SA612(NXP) http://www.nxp.com/documents/data_sheet/SA612A.pdf

プロットに使ったpythonのコード https://gist.github.com/edy555/af54b4f3d5ca804541cb29f6a50708bb

NanoVNAを組み立てたのは2016/7/24でした https://twitter.com/edy555/status/757298378900320256

2013年に試したVNWAの原理の実験 http://ttrftech.tumblr.com/post/44220192957/

#VNA #Vector Network Analyzer #STM32 #Cortex-M0 #STM32F072 #ChibiOS #Si5351A #SA612 #ネットワークアナライザ #ベクトルネットワークアナライザ #ARM #DSP #信号処理 #Python #nanovna #HP8753 #HP8702

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