Add MultiMode internals post (from old site).
authorW. Trevor King <wking@drexel.edu>
Fri, 19 Nov 2010 17:31:29 +0000 (12:31 -0500)
committerW. Trevor King <wking@drexel.edu>
Fri, 19 Nov 2010 17:31:29 +0000 (12:31 -0500)
posts/MultiMode.mdwn
posts/MultiMode/internals.rst [new file with mode: 0644]
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posts/MultiMode/multimode_main_board_chips.jpg [moved from posts/MultiMode/stepper/multimode_main_board_chips.jpg with 100% similarity]

index d73809d57626153337aae56d7751791e323ce839..4b596f17e3a25c714b03bbf083f08bd5d02e7ce0 100644 (file)
@@ -9,7 +9,7 @@ notes on:
 
 * [[Stepper motor control|stepper]]
 * [[Photo-diode signal access]]
-* [[MultiMode internals]]
+* [[MultiMode internals|internals]]
 * [Closest thing][connection] to a description of the
   NanoScope-MultiMode connection that I can find online. (see Ch. 10)
 * A [MultiMode manual][manual]
diff --git a/posts/MultiMode/internals.rst b/posts/MultiMode/internals.rst
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ed912d8
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,277 @@
+Here are my current guesses about the role of various connector lines
+inside the [[MultiMode II|MultiMode].
+
+DB-25 line descriptions
+=======================
+
+==========  =======================================  =======================================
+DB-25 line  Role                                     To
+==========  =======================================  =======================================
+1           Stepper A                                Main 3
+2           Stepper B                                Main 20
+3           +5 Volts                                 Main 7 (also 1,2,18,19 through 20 Ohms)
+4           Auxiliary D (role?)                      Jumper 2
+5           HV to piezo (-Y)                         Piezo 5
+6           NCAFMJM pin 2 (role?)                    Main 8
+7           HV to piezo (-X)                         Piezo 9
+8           Piezo/head chassis ground                Peizo 1; Head 13; Jumper 8
+9           -15 Volts                                Main 26
+10          Analog 2 (gain select)                   Main 17, Jumper 6
+11          Vertical cantilever deflection           Main 15
+12          Green loop (photodiode ground?)          Main 27
+13          BB2107 pin 5 (2+) though R (role?)       Main 9
+14          Manual switch mode AFM/LFM (+5 Volts?)   Switch 10
+15          Stepper C                                Main 4
+16          Stepper D                                Main 21
+17          Head Gnd?                                Head 1
+18          HV to piezo (+Y)                         Piezo 4
+19          Main board ground                        Main 5
+20          HV to piezo (+X)                         Piezo 8
+21          Horizontal deflection                    Main 33
+22          HV to piezo (+Z)                         Piezo 6
+23          NCAFMJM pin 3 (role?)                    Main 25
+24          +15 Volts                                Main 10
+25          AD620 pin 2 (in -) through R (role?)     Main 31
+==========  =======================================  =======================================
+
+Main board line descriptions
+============================
+
+=========  =========================================================  ===============================
+Main line  Role                                                       To
+=========  =========================================================  ===============================
+1          Stepper C, from DS3658N pin 6                              Stepper Black
+2          Stepper A, from DS3658N pin 1                              Stepper Brown
+3          Stepper A? in                                              DB-25 1
+4          Stepper B? in                                              DB-25 15
+5          Main board ground (black loop)                             DB-25 19
+6          Manual stepper switch direction                            Switch Purple
+7          +5 Volts                                                   DB-25 3
+8          NCAFMJM pin 2                                              DB-25 6
+9          through R to BBOPA2107 pin 5 (+2)                          DB-25 13
+10         +15 Volts                                                  DB-25 24, Head 5 though 10 Ohms
+11         Photodiode D                                               Head 11
+12         Photodiode A                                               Head 9
+13         DG403 pin 10           
+14         internal plane, but not ground loop?
+15         Vertical cantilever deflection 620 pin 6 (out)             DB-25 11
+16         DG403DJ pin 6                                              DB-25 11
+17         Gain select DG 419pin 6 (through R)                        DB-25 10
+18         Stepper D, from DS3658N pin 8                              Stepper Orange
+19         Stepper B, from DS3658N pin 3                              Stepper Yellow
+20         Stepper C? in                                              DB-25 2
+21         Stepper D? in                                              DB-25 16
+22         AD827(far) pin 7 (out) (Tapping-piezo voltage)             Head 15, tipholder 6
+23         Green loop                                                 Head 14
+24         Manual stepper switch enable                               Switch grey
+25         NCAFMJM pin 3                                              DB-25 23
+26         -15 Volts                                                  DB-25 9, Head 7 through 10 Ohms
+27         Green loop                                                 DB-25 12
+28         Photodiode ground (green loop)                             Head 2
+29         Photodiode C                                               Head 10
+30         Photodiode B                                               Head 8
+31         AD620 pin 2 (in -) through R                               DB-25 25
+32         BBOPA2107 pin 1(out1) through R(total photodiode)        
+33         DG403 pins 1 and 3 (drains from 1)(Horizontal deflection)  DB-25 21
+34
+=========  =========================================================  ===============================
+
+Chip list
+=========
+(following the [[!ltio multimode_main_board_chips.jpg]] numbering)
+
+=====  ================  ======================================================  =====================================================
+Index  Chip              Description                                             Role
+=====  ================  ======================================================  =====================================================
+1      DS3658N           Current sink.                                           Stepper motor current sink
+2      H7555IBA          CMOS timer.                                             Manual stepper motor control clock
+3      "NCAFMJM"         ?                                                       Stepper motor
+4      AD827JN           Dual op amp.                                            Far side amplifies tapping piezo signal (out Main 22)
+5      Scratched out     ?                                                       Stepper motor?
+6      Scratched out     ?                                                       Stepper motor?
+7      AD534KD           Difference multiplier (X1-X2)(Y1-Y2)/(10V)+Z2.          Photo-diode?
+8      AD734BQ           Identical to AD534, but with control over denominator.  Photo-diode?
+9      SG531P 25.0000 M  25 MHz crystal oscillator.                              Photo-diode?
+10     BBOPA 2107AU      Dual op amp.                                            Photo-diode?
+11     DG419DJ           CMOS analog switch.                                     Photo-diode?
+12     DG403DJ           CMOS analog switch.                                     Photo-diode?
+13     AD534JD           Identical to AD534KD, but with slightly more error.     Photo-diode?
+14     AD637JD           RMS-to-DC converter.                                    Photo-diode?
+15     AD620AR           Instrument amplifier.                                   Photo-diode?
+16     BBOPA 2604AU      Op amp.                                                 Photo-diode?
+17     DG411DJ           Quad CMOS analog switch                                 ?
+=====  ================  ======================================================  =====================================================
+
+Main board wiring
+=================
+
+Vertical deflection (Main line 15) comes from pins 6 and 8 (shorted
+together) of the DG403 switch.  Pin 6 drains pin 5 and pin 8 drains
+pin 9 when the switch is turned on.  I'm not sure what pin 5 is
+attached to.  Pin 9 is connected (through a resistor) to the output
+(pin 12) of AD534a.
+
+Manual switch connector line descriptions
+=========================================
+
+Line   Color   Role    To
+1      Orange  Laser LED ?     
+2      White-red     STM mode LED      DB-25 17
+3      Green         Mode TM  Main 13
+4      Blue          Mode STM 120 Ohms to DB-25 17
+5      Purple        Stepper direction Main 6
+6      White-brown   Stepper switch +5 Volts   Main 7
+7      White         Laser LED?     DB-25 17
+8      Yellow        Laser LED?     
+9      White-brown   STM mode LED   160 ohms to DB-25 17??
+10     Red           Mode AFM/LFM, +5 Volts  DB-25 14
+11     Grey          Stepper enable   Main 24
+12     Black         Stepper switch Gnd    Main 5
+
+
+AFM head micro-D 15 connector line descriptions
+===============================================
+
+outside female from top-left: 8 7 6 5 4 3 2 1/15 14 13 12 11 10 9
+
+inside male (on board) from bottom-right: 8 7 ... 1/9 10 11 ... 15 blank
+
+====  =============================================================  ========================
+Line  Role                                                           To
+====  =============================================================  ========================
+1     Laser Ground                                                   DB-25 17
+2     Photodiode ground                                              Main 28
+3     +5 Volts Laser Power                                           no main, no DB-25 ??
+4                
+5     +15 Volts                                                      DB-25 24 through 10 Ohms
+6     STM current?                                                   Jumper 1, tipholder 2
+7     -15 Volts                                                      DB-25 9 through 10 Ohms
+8     Photodiode B                                                   Main 30
+9     Photodiode A                                                   Main 12
+10    Photodiode C                                                   Main 29
+11    Photodiode D                                                   Main 11
+12    AFM tip                                                        Jumper 3, tipholder 4
+13    Chassis ground                                                 DB-25 8, Jumper 8
+14    Tapping-piezo ground (main board shorts to photodiode ground)  Main 23, tipholder 5
+15    Tapping-piezo voltage                                          Main 22, tipholder 6
+====  =============================================================  ========================
+
+(see, e.g. Glenair_) for Micro-D-Subminiature connector descriptions.)
+
+.. _Glenair: http://www.glenair.com/micro-d/index.htm
+
+AFM head to tipholder line descriptions
+=======================================
+
+Labeled looking down on tipholder along laser, with Multimode LCD at
+bottom from top-left: 1 2 3/4 5 6
+
+====  =====================  =================================================================
+Line  Role                   To
+====  =====================  =================================================================
+1     +12 Volts              ?
+2     STM current?           AFM connector 4
+3     -12 Volts              ?
+4     AFM tip?               AFM connector 12
+5     Ground                 AFM connector 14, main 23, main board shorts to photodiode ground
+6     Tapping-piezo voltage  AFM connector 15, main 22
+====  =====================  =================================================================
+
+On our tapping-in-air tipholders, removing the connector-pad plate
+shows lines 1-4 are not connected to anything.  Lines 5 and 6 have
+wires heading over towards the piezo, as you would expect.  On our
+tapping-in-fluid tipholders, the pad is not removable, but the only
+wires leaving the pad area connect to the oscillating piezo region, so
+both tipholders have identical interfaces to the head, with 5/6
+providing piezo oscillation and 1-4 as non-contacts.
+
+Since both tapping mode pins are shorted through the head to the main
+board, but not to the DB-25 connector to the NanoScope, we assume the
+tapping oscillation is being generated on the MulitMode main board
+itself.
+
+Piezo connector line descriptions
+=================================
+
+outside male from top-left: 1 2 3 4 5/6 7 8 9
+
+inside male (on board) from top-left: same + blank
+
+DB-25 labeled HV: 5,7,18,20,22
+
+====  ========  =================
+Line  Role      To
+====  ========  =================
+1     Ground    DB-25 8, Jumper 8
+2               no db
+3               no db
+4     +Y piezo  DB-25 18
+5     -Y piezo  DB-25 5
+6     +Z piezo  DB-25 22
+7     Piezo cap Jumper 7
+8     +X piezo  DB-25 20
+9     -X piezo  DB-25 7
+====  ========  =================
+
+Jumper pin descriptions
+=======================
+
+inside male from top-left: 1 2 3 4 5 6 7 8
+
+Roles from MultiMode manual, 14-9
+
+===  ===========  =========================
+Pin  Role         To
+===  ===========  =========================
+1    STM current  Head 6
+2    Auxiliary D  DB-25 4
+3    AFM tip      Head 12
+4    Analog 2     DB-25 10
+5    Gain Select  Main 17
+6    Analog 2     DB-25 10
+7    Piezo Cap    Piezo 7
+8    Ground       DB-25 8, Piezo 1, Head 13
+===  ===========  =========================
+
+LCD connector descriptions
+==========================
+
+inside male from top-left: 1 2 3 4 5 / 6 7 8 9 10
+
+===  ===========================  =================
+Pin  Role                         To
+===  ===========================  =================
+1    Manual switch AFM/LFM, +5 V  DB-25 14
+2    Total photodiode voltage     Main 32
+3    -15 Volts                    Main 26
+4    +15 Volts                    Main 10
+5    Manual switch STM mode       Switch 9
+6    Head Gnd?                    DB-25 17
+7                                 Main 16
+8    Green loop                   Main 27, DB-25 12
+9                                 Main 13
+10   Horizontal deflection        Main 33
+===  ===========================  =================
+
+
+LCD board
+=========
+
+inside male from top-left: 1 2 3 4 5 / 6 7 8 9 10
+
+===  ========================  =========================
+Pin  Role                      To
+===  ========================  =========================
+1    +5 V                      Big regulator
+2    Total photodiode voltage       
+3    -15 Volts        
+4    +15 Volts        
+5    Manual switch STM mode        
+6    Head Gnd?     
+7                              Main 16
+8    Ground                    Black loop
+9                            
+10   Horizontal deflection     top center BBOPA though R
+===  ========================  =========================
+
+[[!tag tags/hardware]]