РадиоЛоцман 2021 №07-08

êîì, ïîòåíöèàë êîòîðîãî ïîääåðæèâàåòñÿ çîâàíèå çåìëÿíûõ ñëîåâ, âëèÿíèå êîðïóñà
ðàâíûì ïîòåíöèàëó ñàìîãî óçëà, ÷òî ïîçâî- ÎÓ è ñïîñîáû ýêðàíèðîâàíèÿ è ðàçâîäêè. ÐË
ëÿåò îòâåñòè òîêè óòå÷åê íà îõðàííûé ïðî-
âîäíèê â îáõîä ÷óâñòâèòåëüíîãî óçëà. Íà Ññûëêè
Ðèñóíêå 15à ïîêàçàíû ñõåìû ïîäêëþ÷åíèÿ
îõðàííîãî êîëüöà äëÿ èíâåðòèðóþùåãî è 1. Ardizzoni, John, “Keep High-Speed Circuit-Board
íåèíâåðòèðóþùåãî óñèëèòåëÿ. Íà Ðèñóí- Layout on Track,” EE Times, May 23, 2005.
êå 15á ïðåäñòàâëåíà òèïè÷íàÿ ðåàëèçàöèÿ
îõðàííûõ êîëåö äëÿ ÎÓ â êîðïóñå SOT-23-5. 2. Brokaw, Paul, “An IC Amplifier User’s Guide to
Decoupling, Grounding, and Making Things Go
Ñóùåñòâóåò ìíîæåñòâî äðóãèõ âàðèàíòîâ Right for a Change,” Analog Devices Application
ýêðàíèðîâàíèÿ è ðàçâîäêè. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ Note AN-202.
äîïîëíèòåëüíîé èíôîðìàöèè ïî ðàññìîò-
ðåííûì òåìàì ðåêîìåíäóåì ÷èòàòåëþ îáðà- 3. Brokaw, Paul and Jeff Barrow, “Grounding for
òèòñÿ ê èñòî÷íèêàì ïî ïðèâåäåííûì íèæå Low- and High-Frequency Circuits,” Analog
ññûëêàì. Devices Application Note AN-345.

Çàêëþ÷åíèå 4. Buxton, Joe, “Careful Design Tames High-Speed
Op Amps,” Analog Devices Application Note AN-
Äëÿ óñïåøíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ñõåì íà 257.
ÎÓ è, îñîáåííî, âûñîêîñêîðîñòíûõ ñõåì,
áîëüøîå çíà÷åíèå èìååò ðàöèîíàëüíàÿ êîì- 5. DiSanto, Greg, “Proper PC-Board Layout
ïîíîâêà ïëàòû. Õîðîøàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ Improves Dynamic Range,” EDN, November 11,
ñõåìà ÿâëÿåòñÿ îñíîâîé äëÿ õîðîøåé êîìïî- 2004.
íîâêè; ñóùåñòâåííî âàæíî òåñíîå âçàèìîäå-
éñòâèå ïðîåêòèðîâùèêîâ ñõåìû è ïëàòû, îñî- 6. Grant, Doug and Scott Wurcer, “Avoiding
áåííî â âîïðîñàõ ðàñïîëîæåíèÿ êîìïîíåíòîâ Passive-Component Pitfalls,” Analog Devices
è ðàçâîäêè äîðîæåê. Òåìû äëÿ îáñóæäåíèÿ Application Note AN-348.
äîëæíû âêëþ÷àòü áëîêèðîâêó ïî ïèòàíèþ,
áîðüáó ñ ïàðàçèòíûìè ïàðàìåòðàìè, èñïîëü- 7. Johnson, Howard W., and Martin Graham, High-
Speed Digital Design, a Handbook of Black
Magic, Prentice Hall, 1993.

8. Jung, Walt, ed., Op Amp Applications Handbook,
Elsevier-Newnes, 2005.

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Analog Devices AD8045

2. Datasheet Analog Devices AD8099

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 51

Ñõåìà èçìåðÿåò

åìêîñòü èëè èíäóêòèâíîñòü

Jim McLucas

EDN

ÎÎáû÷íî èíæåíåðàì äîñòóïíû ãåíåðàòîðû Ðåøåíèå óðàâíåíèÿ îòíîñèòåëüíî XC äàåò:

ñèãíàëîâ è ôóíêöèé, à òàêæå ÷àñòîòîìåðû è XC = R.
îñöèëëîãðàôû, íî ó íèõ ìîæåò íå áûòü èçìå- 2
ðèòåëÿ åìêîñòè èëè èíäóêòèâíîñòè. Èñïîëü- (3)
çóÿ èñïûòàòåëüíóþ óñòàíîâêó, ïîêàçàííóþ íà VIN - 1
Ðèñóíêå 1, ìîæíî èçìåðèòü åìêîñòü èëè VOUT
èíäóêòèâíîñòü ñ ïîìîùüþ ôóíêöèîíàëüíîãî
ãåíåðàòîðà, ìóëüòèìåòðà, ÷àñòîòîìåðà è Èñïîëüçóÿ ñîîòíîøåíèå
îñöèëëîãðàôà.
C= 1 , (4)
Óñòàíîâêà èñïîëüçóåòñÿ äëÿ èçìåðåíèÿ 2pfXC
àìïëèòóäû äâóõ ñèãíàëîâ. Çàòåì ìîæíî ðàñ-
ñ÷èòàòü åìêîñòü èëè èíäóêòèâíîñòü áåç èçìå- ïîëó÷àåì îñíîâíîå âûðàæåíèå äëÿ åìêîñòè:
ðåíèÿ ôàçîâûõ óãëîâ. Îòíîøåíèå âõîäíîãî
íàïðÿæåíèÿ ê âûõîäíîìó ìîæíî âûðàçèòü êàê

2
VIN - 1
VIN = R2 + XC2 (1) C = VOUT (5)
VOUT XC
2pfR .

è ïðèâåñòè ôîðìóëó ê ñòàíäàðòíîìó âèäó: Åñëè èñïîëüçîâàòü óäîáíîå ñîîòíîøåíèå
|VIN/VOUT| = 2, òî
R2 2 = 0.
XC2 + 1- VIN (2)

VOUT C= 3 . (6)
2pf R

R

ÃÅÍÅÐÀÒÎÐ ÑÈÃÍÀËÎÂ ÊÎÀÊÑÈÀËÜÍÛÉ ÊÀÁÅËÜ

RT VIN C VOUT
50

Ðèñóíîê 1. Ñ ïîìîùüþ ýòîé èñïûòàòåëüíîé óñòàíîâêè ìîæíî èçìå-
ðÿòü åìêîñòü è èíäóêòèâíîñòü.

52 ÑÒÀÒÜÈ

×òîáû èçìåðèòü åìêîñòü êîíäåíñàòîðà, Åñëè óñòàíîâèòü îòíîøåíèå VIN/VOUT = 2,
èçìåðüòå âõîäíîå íàïðÿæåíèå, à çàòåì ïåðå- òî
ñòðàèâàéòå ÷àñòîòó ãåíåðàòîðà ñèãíàëîâ òàê,
÷òîáû âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ñòàëî ðàâíî L= R , (12)
ïîëîâèíå âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Âîîáùå ãîâî- 2pf 3
ðÿ, óñòàíàâëèâàòü îòíîøåíèå VIN/VOUT, ðàâ-
íûì 2:1, íå íóæíî. Ìîæíî ïðîñòî èçìåðèòü R = 2pf L 3 , (13)
âõîäíîå è âûõîäíîå íàïðÿæåíèå è èñïîëüçî-
âàòü îäíî èç îñíîâíûõ óðàâíåíèé äëÿ âû÷èñ- f= R (14)
ëåíèÿ çíà÷åíèÿ åìêîñòè èëè èíäóêòèâíîñòè, 2pL 3
íî ñîîòíîøåíèå, áëèçêîå ê 2:1, ÿâëÿåòñÿ
ñàìûì óäîáíûì âûáîðîì. è

Äëÿ äîñòèæåíèÿ íàèëó÷øèõ ðåçóëüòàòîâ XL = R. (15)
ìîæíî èñïîëüçîâàòü ÷àñòîòîìåð äëÿ èçìåðå- 3
íèÿ ÷àñòîòû è öèôðîâîé ìóëüòèìåòð äëÿ
èçìåðåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ. Áîëüøèíñòâî  êà÷åñòâå ïðèìåðà èçìåðåíèÿ åìêîñòè
ñîâðåìåííûõ îñöèëëîãðàôîâ ìîæåò èçìå- ïðåäïîëîæèì, ÷òî C ïðèáëèçèòåëüíî ðàâíà
ðÿòü ñèãíàëû, íå íàãðóæàÿ ñõåìû. Èñêëþ÷å- 1000 ïÔ, à ÷àñòîòà f ðàâíà 1 ÌÃö. Ðàñ÷åò
íèå ñîñòàâëÿåò åìêîñòü ùóïîâ. Åìêîñòü îáû÷- áóäåò ñëåäóþùèé:
íî óêàçûâàåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî íà ùóïàõ.
Èñïîëüçóÿ ïðåäûäóùóþ ôîðìóëó, ðàññ÷è- R = 3 = 3 = 277.88 Îì (16)
òàéòå çíà÷åíèå åìêîñòè êîíäåíñàòîðà. Âû÷- 2pfC 2p ×106 ×10-9
òèòå èç ðåçóëüòàòà åìêîñòü ùóïà è âû ïîëó÷è-
òå òî÷íîå çíà÷åíèå èçìåðÿåìîé åìêîñòè.

Ïðèáëèçèòåëüíîå çíà÷åíèå èçìåðÿåìîé
åìêîñòè îáû÷íî èçâåñòíî, ïîýòîìó ìîæíî
âûáðàòü íà÷àëüíûå çíà÷åíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ
R è ÷àñòîòû f, èñïîëüçóÿ ñëåäóþùèå ôîðìóëû:

R= 3 , (7) Èñïîëüçóéòå â óñòàíîâêå íà Ðèñóíêå 1
2pfC (8) ðåçèñòîð 301 Îì èëè ëþáîå óäîáíîå çíà÷åíèå
(9) â äèàïàçîíå ïðèìåðíî îò 250 Îì äî 500 Îì.
f= 3 , Ïåðåñòðàèâàéòå ÷àñòîòó äî òåõ ïîð, ïîêà ñîîò-
2pRC íîøåíèå èçìåðåííûõ âõîäíîãî è âûõîäíîãî
íàïðÿæåíèé íå áóäåò ðàâíî 2:1. Åñëè ïîëó÷èâ-
XC = R. øàÿñÿ ÷àñòîòà ðàâíà 912 Ãö, èçìåðåííîå
3 ñîïðîòèâëåíèå R ðàâíî 304 Îì è åìêîñòü
ùóïà ðàâíà 10 ïÔ, òî åìêîñòü ñîñòàâèò

Èñïîëüçóÿ àíàëîãè÷íóþ ïðîöåäóðó, ìîæíî
èçìåðèòü èíäóêòèâíîñòü.  ýòîì ñëó÷àå

R. C = 3 = 994.3 ïÔ (17)
2 2p × 912 ×103
XL = × 304
VIN - 1
VOUT (10)

Îñíîâíîå âûðàæåíèå äëÿ èíäóêòèâíîñòè ìèíóñ åìêîñòü ùóïà 10 ïÔ. Îêîí÷àòåëüíûé
èìååò âèä ðåçóëüòàò – 984.3 ïÔ.

L= R. (11) Çíà÷åíèÿ R è f íå êðèòè÷íû; èõ ñëåäóåò
2pf 2 âûáèðàòü, èñõîäÿ èç ìèíèìèçàöèè ïàðàçèò-
íûõ ýôôåêòîâ. Ñõåìà äîëæíà ðàáîòàòü ñ
VIN - 1 ñîïðîòèâëåíèÿìè îò 300 äî 3000 Îì è ÷àñòî-
VOUT òàìè îò 100 êÃö äî 1 ÌÃö. ÐË

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 53

Èçìåðåíèå èíäóêòèâíîñòè:
äîïîëíåíèå ê ñòàòüå

Jim McLucas

EDN

Ïðèìå÷àíèå ðåäàêòîðà EDN:

Jim McLucas, àâòîð ñòàòüè «Ñõåìà èçìåðÿåò åìêîñòü èëè èíäóêòèâíîñòü», çàõîòåë
îòâåòèòü íà íåêîòîðûå âîïðîñû, âîçíèêøèå â ïðîöåññå äèñêóññèè îá èñïîëüçîâàíèè
ýòîé ñõåìû.

ÍÍèæå äàí àíàëèç âëèÿíèÿ ïàðàçèòíîé ãäå f < f0. (f0 – ðåçîíàíñíàÿ ÷àñòîòà öåïè
LX||CP).
åìêîñòè (íàïðèìåð, åìêîñòè ùóïà) íà èçìå-
ðåíèå èíäóêòèâíîñòè. Ýòîò ýôôåêò ìîæåò Ïîòîìó îòíîøåíèå VIN/VOUT ìîæíî ïðåîá-
ïðèâåñòè ê áîëüøîé îøèáêå, åñëè ÷àñòîòà ðàçîâàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì:
èçìåðåíèÿ ïðèáëèæàåòñÿ ê ðåçîíàíñíîé ÷àñ-
òîòå LX||CP. VIN = R2 æç XCp - XLx ö÷2 +1 = R2 + 1. (2)
VOUT ç XCp XLx ÷ XL2
Ïðè èçìåðåíèè èíäóêòèâíîñòè ñ ïîìîùüþ è ø
óñòàíîâêè, ïîêàçàííîé íà Ðèñóíêå 1, åìêîñòü
ùóïà CP ñíèæàåò òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ. Íåóñ- Òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ ìîæíî ïîâûñèòü, ñäå-
òðàíèìàÿ åìêîñòü ùóïà, ïàðàëëåëüíàÿ íåèç- ëàâ ðåàêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå CP íàìíîãî
âåñòíîé èíäóêòèâíîñòè, èçìåíèò ðåàêòèâíîå áîëüøå, ÷åì ðåàêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå LX.
ñîïðîòèâëåíèå èíäóêòèâíîñòè, â ðåçóëüòàòå Âûáåðèòå òàêóþ ÷àñòîòó, ïðè êîòîðîé ýòî
÷åãî ïîëó÷èòñÿ êàæóùàÿñÿ èíäóêòèâíîñòü. óñëîâèå áóäåò âûïîëíÿòüñÿ. Ïðèñâîéòå çíà-
÷åíèå LX è çàòåì âûáåðèòå âåëè÷èíó m â âûðà-
Ðåàêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå XL êàæóùåéñÿ æåíèè (3). Ïîñëå ýòîãî âû÷èñëèòå ìàêñè-
èíäóêòèâíîñòè L, êîãäà åìêîñòü ùóïà CP ìàëüíóþ ïîäõîäÿùóþ ÷àñòîòó äëÿ ýòîãî çíà-
ïàðàëëåëüíà íåèçâåñòíîé èíäóêòèâíîñòè LX, ÷åíèÿ m. ×àñòîòû íèæå ðàñ÷åòíîãî çíà÷åíèÿ
ñîñòàâëÿåò (áåç ó÷åòà ïîòåðü â LX è CP): óìåíüøàò ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ; áîëåå
âûñîêèå ÷àñòîòû óâåëè÷àò ïîãðåøíîñòü.
XL = XCp XLx , (1)
XCp - XLx

R

ÃÅÍÅÐÀÒÎÐ ÑÈÃÍÀËÎÂ ÊÎÀÊÑÈÀËÜÍÛÉ ÊÀÁÅËÜ

RT VIN LX C VOUT
50

Ðèñóíîê 1. Èñïûòàòåëüíàÿ óñòàíîâêà äëÿ èçìåðåíèÿ èíäóêòèâíîñòè
ïðè íåèçâåñòíîì çíà÷åíèè LX è åìêîñòè ùóïà CP.

54 ÑÒÀÒÜÈ

Äëÿ XCp = mXLx Çàòåì âû÷èñëèòå çíà÷åíèå L:
L= R .
f= 1 . (5)
2p mL XCP 2pf 3
(3)

Òåïåðü ðàññ÷èòàéòå âåëè÷èíó ñîïðîòèâëå- Ïðàâèëüíîå çíà÷åíèå LX ìîæíî ïîëó÷èòü
íèÿ R: èç âûðàæåíèÿ

LX = 1+ L . (6)
w2CPL

R = 2pf LX 3 . (4) Ïðè m ³ 20 îøèáêà èçìåðåíèÿ íå ïðåâûñèò
5%. Åñëè íåîáõîäèìà âûñîêàÿ òî÷íîñòü, äëÿ
Óñòàíîâèòå ÷àñòîòó ãåíåðàòîðà ñèãíàëîâ îïòèìèçàöèè èçìåðåíèé ìîæåò ïîòðåáîâàòü-
òàêîé, ÷òîáû îòíîøåíèå VIN/VOUT ðàâíÿëîñü 2. ñÿ íåñêîëüêî èòåðàöèé. ÐË

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 55

Ñîâåðøåííî

íîâûé ñïîñîá

ïðîèçâîäñòâà ýëåêòðîýíåðãèè

Ally Winning

Power Systems Design

ÍÍå ÷àñòî ìîæíî íàïèñàòü çàãîëîâîê, ïî- îíè, ïîõîæå, íå ñäåëàëè íàñòîÿùåãî ïðîðûâà
â ïîâñåäíåâíîå èñïîëüçîâàíèå. Èññëåäîâà-
äîáíûé òîìó, ÷òî âû âèäèòå âûøå. Îñíîâíûå òåëè èç MIT çàñòàâèëè ðàñòâîðèòåëü, òåêó-
ìåòîäû ïðîèçâîäñòâà ýëåêòðîýíåðãèè èçâåñò- ùèé ÷åðåç ñëîé ýòèõ ÷àñòèö, âûòÿãèâàòü èç
íû óæå ìíîãî ëåò, äåñÿòèëåòèé èëè äàæå ñòî- íèõ ýëåêòðîíû. Â ñâîåé ñòàòüå èññëåäîâàòå-
ëåòèé. Çà ýòî âðåìÿ îíè áûëè óñîâåðøåí- ëè ïîäðîáíî îïèñàëè, êàê îíè èñïîëüçîâàëè
ñòâîâàíû, ìîäåðíèçèðîâàíû, ïåðåñòðîåíû ñ âûðàáàòûâàåìîå ýëåêòðè÷åñòâî äëÿ çàïóñêà
èñïîëüçîâàíèåì ëó÷øèõ ìàòåðèàëîâ è áîëåå ðåàêöèè, èçâåñòíîé êàê îêèñëåíèå ñïèðòà.
òî÷íûõ êîíñòðóêöèé, íî îñíîâíûå ïðèíöèïû, Îêèñëåíèå ñïèðòà – ýòî îðãàíè÷åñêàÿ õèìè-
ëåæàùèå â îñíîâå ïðîèçâîäñòâà ýíåðãèè, ÷åñêàÿ ðåàêöèÿ, êîòîðàÿ ÷àñòî èñïîëüçóåòñÿ
îñòàâàëèñü íåèçìåííûìè. â õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè.

Òåïåðü æå êîìàíäà ó÷åíûõ èç Ìàññà÷óñåò- Âåäóùèì àâòîðîì íîâîé ñòàòüè ÿâëÿåòñÿ
ñêîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî èíñòèòóòà (MIT) ïðè- Ìàéêë Ñòðàíî (Michael Strano), ïðîôåññîð
ìåíèëà íîâûé ïîäõîä ê ïðîèçâîäñòâó ýëåê- õèìè÷åñêîãî ìàøèíîñòðîåíèÿ â MIT. Èññëå-
òðîýíåðãèè, îñíîâàííûé íà âçàèìîäåéñòâèè äîâàíèÿìè óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê Ñòðàíî
ìàòåðèàëîâ ñ æèäêîñòÿìè. Ðå÷ü èäåò îá óãëå- çàíèìàåòñÿ óæå áîëåå äåñÿòè ëåò.  2010 ãîäó
ðîäíûõ íàíîòðóáêàõ. Ýòî íåóäèâèòåëüíî, îí ïðîäåìîíñòðèðîâàë, ÷òî óãëåðîäíûå
ïîñêîëüêó ñ òåõ ïîð, êàê îíè áûëè âïåðâûå íàíîòðóáêè ìîãóò ãåíåðèðîâàòü «âîëíû òåð-
îáíàðóæåíû, èõ ðåêëàìèðîâàëè êàê ÷óäåñ- ìîÝÄÑ». Ýòîò ýôôåêò âîçíèêàåò, êîãäà óãëå-
íûé ìàòåðèàë, êîòîðûé ïîìîæåò ðåøèòü ìíî- ðîäíàÿ íàíîòðóáêà ïîêðûòà ñëîåì ãîðþ÷åãî
ãèå ïðîáëåìû ÷åëîâå÷åñòâà. Õîòÿ äî ñèõ ïîð âåùåñòâà, êîòîðîå ïåðåìåùàåò òåïëîâûå
èìïóëüñû ïî òðóáêå, ñîçäàâàÿ ýëåêòðè÷åñêèé
òîê. Èññëåäîâàíèå ïðèâåëî ê äàëüíåéøèì
äîñòèæåíèÿì, ïîêàçàâ, íàïðèìåð, ÷òî êîãäà
÷àñòü íàíîòðóáêè ïîêðûòà òåôëîíîïîäîá-
íûì ïîëèìåðîì, ýëåêòðîíû ìîãóò ïåðåòåêàòü
èç ïîêðûòîé ÷àñòè òðóáêè â íåïîêðûòóþ. Ýòîò
ýôôåêò ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ ýëåêòðè-
÷åñêîãî òîêà. Åñëè ÷àñòèöû ïîãðóæåíû â ðàñ-
òâîðèòåëü, êîòîðîìó íóæíû ýëåêòðîíû, îíè
âûòÿãèâàþòñÿ.

56 ÑÒÀÒÜÈ

Ïðîôåññîð Ìàéêë Ñòðàíî (Ôîòî: NS êå ñôîðìèðîâàëè ìàññèâû èç ñîòåí ÷àñòèö.
Business). Ïîëó÷èâøèéñÿ ðåàêòîð ñ «óïëîòíåííûì ñëî-
åì» ãåíåðèðîâàë äîñòàòî÷íî ýíåðãèè äëÿ
Äëÿ ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ îòêðû- ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêîé ðåàêöèè îêèñëåíèÿ
òèÿ èññëåäîâàòåëè èçìåëü÷èëè óãëåðîäíûå ñïèðòà. Ýòà ðåàêöèÿ ïðåâðàùàåò ñïèðò â
íàíîòðóáêè, à çàòåì ñôîðìèðîâàëè èç íèõ àëüäåãèä èëè êåòîí. Îáû÷íî òàêàÿ ðåàêöèÿ
òîíêóþ ïëàñòèí÷àòóþ ñòðóêòóðó. Çàòåì îíè òðåáóåò èñïîëüçîâàíèÿ ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ
ïîêðûëè îäíó ñòîðîíó ëèñòà ïîëèìåðîì, ïðîöåññîâ è áîëüøîãî êîëè÷åñòâà âíåøíåé
ïîõîæèì íà òåôëîí. Ïîñëå ÷åãî èç ëèñòà ýíåðãèè.
áûëè âûðåçàíû ìåëêèå ÷àñòèöû ðàçìåðîì
250 ìêì íà 250 ìêì. ×àñòèöû ïîãðóæàëèñü Ñòðàíî íàäååòñÿ, ÷òî â áóäóùåì ýòîò ñïî-
â îðãàíè÷åñêèé ðàñòâîðèòåëü, ïðèëèïàþùèé ñîá ïîëó÷åíèÿ ýíåðãèè ìîæíî áóäåò èñïîëü-
ê èõ íåïîêðûòîé ïîâåðõíîñòè, êîòîðûé íà÷è- çîâàòü äëÿ ñîçäàíèÿ ïîëèìåðîâ, â êà÷åñòâå
íàë âûòÿãèâàòü èç ÷àñòèö ýëåêòðîíû, íå òðå- èñõîäíîãî ìàòåðèàëà äëÿ êîòîðûõ áóäåò
áóÿ èñïîëüçîâàíèÿ âíåøíèõ ïðîâîäîâ äëÿ èñïîëüçîâàòüñÿ òîëüêî óãëåêèñëûé ãàç. Îí
ïîääåðæàíèÿ ýëåêòðîõèìè÷åñêîé ðåàêöèè. óæå ñîçäàë ïîëèìåðû, ñïîñîáíûå ðåãåíåðè-
ðîâàòüñÿ, èñïîëüçóÿ â êà÷åñòâå ñòðîèòåëüíî-
Êàæäàÿ òàêàÿ ÷àñòèöà ãåíåðèðóåò îêîëî ãî ìàòåðèàëà óãëåêèñëûé ãàç â ïðîöåññå,
0.7 âîëüò ýëåêòðè÷åñòâà. Äëÿ äàëüíåéøèõ îñíîâàííîì íà ñîëíå÷íîé ýíåðãèè.
èññëåäîâàíèé ó÷åíûå â íåáîëüøîé ïðîáèð-
 áîëåå äîëãîñðî÷íîé ïåðñïåêòèâå ýòîò
ïîäõîä ñìîæåò òàêæå èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ
ïèòàíèÿ ìèêðî- èëè íàíîðàçìåðíûõ ðîáîòîâ.
Ëàáîðàòîðèÿ Ñòðàíî óæå ïðèñòóïèëà ê ñîçäà-
íèþ ïîäîáíûõ ðîáîòîâ, êîòîðûõ îäíàæäû
ìîæíî áóäåò èñïîëüçîâàòü â êà÷åñòâå äèàã-
íîñòè÷åñêèõ èëè ýêîëîãè÷åñêèõ äàò÷èêîâ,
èñïîëüçóþùèõ òîëüêî ýíåðãèþ, ñîáðàííóþ èç
îêðóæàþùåé ñðåäû.

Èññëåäîâàíèå ôèíàíñèðîâàëîñü Ìèíèñ-
òåðñòâîì ýíåðãåòèêè ÑØÀ è íà÷àëüíûì ãðàí-
òîì MIT Energy Initiative.ÐË

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 57

Èñòî÷íèê

ïîñòîÿííîãî òîêà

äëÿ ISFET è MEMFET

S Casans, D Ramirez, AE Navarro

EDN

ÈÈîí-÷óâñòâèòåëüíûå è èîí-ñåëåêòèâíûå ISFET/MEMFET ñòàáèëüíûì ïîñòîÿííûì
òîêîì. Èñòî÷íèê òîêà I ñîçäàåò ïàäåíèå
ïîëåâûå òðàíçèñòîðû (ISFET è MEMFET, íàïðÿæåíèÿ íà ðåçèñòîðå R1, à ïîâòîðèòåëü
ñîîòâåòñòâåííî) ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé òâåð- íàïðÿæåíèÿ îòðàæàåò ýòî íàïðÿæåíèå íà
äîòåëüíûå õèìè÷åñêèå äàò÷èêè, âûõîäíûå âûâîäû ñòîêà è èñòîêà õèìè÷åñêîãî äàò÷èêà.
ýëåêòðè÷åñêèå ñèãíàëû êîòîðûõ ñâÿçàíû ñ  íàøåì ïðèìåðå íàïðÿæåíèå VDS ìåæäó
èçìåíåíèåì êîíöåíòðàöèè õèìè÷åñêîãî ñòîêîì è èñòîêîì äàò÷èêà ðàâíî IR. Âåñü òîê I
âåùåñòâà â ðàñòâîðå. Äàò÷èêàì òàêîãî òèïà ïðîõîäèò ÷åðåç ðåçèñòîð R1, ïîñêîëüêó âõîä-
òðåáóåòñÿ ñòàáèëüíîñòü ïîëîæåíèÿ ðàáî÷åé íûå òîêè èñïîëüçóåìîãî îïåðàöèîííîãî óñè-
òî÷êè. Òèïè÷íîé ðàáî÷åé òî÷êîé ÿâëÿåòñÿ òîê ëèòåëÿ íàõîäÿòñÿ â äèàïàçîíå ôåìòîàìïåð.
ñòîêà 100 ìêÀ ïðè íàïðÿæåíèè ñòîê-èñòîê Òîê ñòîêà äàò÷èêà IDS ÿâëÿåòñÿ ðàçíîñòüþ
VGS, ðàâíîì 500 ìÂ. Íà Ðèñóíêå 1 ïîêàçàíà äâóõ ïîñòîÿííûõ òîêîâ èñòî÷íèêîâ 2I è I; â
ñõåìà äðàéâåðà, îáåñïå÷èâàþùàÿ ïèòàíèå

VCC

I R2
+
OPA128

R1 –

2I + ÂÎËÜÒÌÅÒÐ
–VCC
OPA128
–

Ðèñóíîê 1. Äðàéâåð ïîñòîÿííîãî òîêà ñëóæèò îñíîâîé äëÿ
ñèñòåìû èçìåðåíèÿ êîíöåíòðàöèè õèìè÷åñêèõ âåùåñòâ.

58 ÑÒÀÒÜÈ

1.8 10×10–5 = pH 12
8×10–5 = pH 9.29
1.7 6×10–5 = pH 6.71
4×10–5 = pH 3.06
1.6 2×10–5
VGS (Â)
1.5 IGS (À)

1.4 0
0 0.5 1 1.5
1.3 VGS (Â)
= ËÈÍÅÉÍÀß ÒÅÍÄÅÍÖÈß
Ðèñóíîê 3. Íàïðÿæåíèå çàòâîð-èñòîê ISFET
1.2 = SiO2 èçìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò ñòåïåíè êèñ-
ëîòíîñòè.
1.1
1 3 5 7 9 11 13 Ìîæíî âèäåòü, ÷òî ñõåìà îáåñïå÷èâàåò
pH ëèíåéíóþ çàâèñèìîñòü ìåæäó íàïðÿæåíèåì
çàòâîð-èñòîê (VGS) è êîíöåíòðàöèåé èîíîâ
Ðèñóíîê 2. Íàïðÿæåíèå çàòâîð-èñòîê õîðî- [H+].  ýêñïåðèìåíòàõ èñïîëüçîâàëèñü äàò÷è-
øî êîððåëèðóåò ñ êîíöåíòðàöèåé èîíîâ [H1]. êè ISFET íà îñíîâå SiO2 è Si3N4. Íà Ðèñóíêå 3
ïîêàçàíî èçìåíåíèå ïîðîãîâîãî íàïðÿæåíèÿ
äàííîì ñëó÷àå îí ðàâåí I. Èñòî÷íèêîì ïîñòî- â çàâèñèìîñòè îò çíà÷åíèÿ âîäîðîäíîãî ïîêà-
ÿííûõ òîêîâ â ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 ñëóæèò ìèê- çàòåëÿ pH.ÐË
ðîñõåìà REF200. Ìèêðîñõåìà REF200
ñîäåðæèò äâà âíóòðåííèõ èñòî÷íèêà òîêà Ìàòåðèàëû ïî òåìå
100 ìêÀ è òîêîâîå çåðêàëî.
1. Datasheet Texas Instruments OPA128
Îäèí èç èñòî÷íèêîâ (I) îáåñïå÷èâàåò 2. Datasheet Texas Instruments REF200
ñõåìó òîêîì 100 ìêÀ.  íèæíåì ïî ñõåìå
èñòî÷íèêå òîêà 2I èñïîëüçóþòñÿ âòîðîé 100-
ìèêðîàìïåðíûé èñòî÷íèê ìèêðîñõåìû
REF200 è òîêîâîå çåðêàëî. Âòîðîé ïîâòîðè-
òåëü íàïðÿæåíèÿ èçìåðÿåò íàïðÿæåíèå
çàòâîð-èñòîê äàò÷èêà, òî åñòü, èíòåðåñóþ-
ùóþ õèìè÷åñêóþ êîíöåíòðàöèþ. Ðåçóëüòàòû
ýêñïåðèìåíòîâ ïðåäñòàâëåíû íà Ðèñóíêå 2.

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 59

Îðèãèíàëüíàÿ ñõåìà
ïëàâàþùåãî
èñòî÷íèêà òîêà

S Casans, AE Navarro, D Ramirez

EDN

ÍÍà Ðèñóíêå 1 ïîêàçàíà ñõåìà ïîëÿðèçà- íèòü óñëîâèÿ ñìåùåíèÿ, ÷òî óâåëè÷èâàåò
ñòîèìîñòü è ñëîæíîñòü ñõåìû ñìåùåíèÿ.
öèè, ïðèìåíèìàÿ ê äàò÷èêàì ISFET (èîí- Íåäîðîãîé âñïîìîãàòåëüíûé ìîäóëü íà
÷óâñòâèòåëüíûì ïîëåâûì òðàíçèñòîðàì). Ðèñóíêå 2 ïîçâîëÿåò ðåàëèçîâàòü îðèãèíàëü-
ISFET – ýòî òâåðäîòåëüíûå õèìè÷åñêèå äàò- íûé ïëàâàþùèé èñòî÷íèê òîêà, óïðàâëÿåìûé
÷èêè, èçìåðÿþùèå çíà÷åíèå pH ðàñòâîðîâ, íàïðÿæåíèåì. Äèàïàçîí òîêîâ ñîñòàâëÿåò îò
íàïðèìåð, â áèîìåäèöèíñêèõ è ýêîëîãè÷åñ- 0 äî 100 ìêÀ. Ýòîò ìîäóëü ïðåäíàçíà÷àëñÿ
êèõ ïðèëîæåíèÿõ. Ñõåìà íà Ðèñóíêå 1 ÷ðåç- äëÿ óïðàâëåíèÿ íàïðÿæåíèåì ñìåùåíèÿ äàò-
âû÷àéíî ïðîñòà; îíà çàäàåò óñëîâèÿ ôèêñè- ÷èêà ISFET, íî åãî ìîæíî èñïîëüçîâàòü ñ
ðîâàííîãî ñìåùåíèÿ äëÿ äàò÷èêîâ ISFET (VDS ëþáûì äàò÷èêîì, êîòîðîìó òðåáóåòñÿ ñìåùå-
= I0·RX; IDS = I0). Åñëè òðåáóåòñÿ îïðåäåëåíèå íèå 100 ìêÀ èëè íèæå.  ïëàâàþùåì èñòî÷íè-
õàðàêòåðèñòèê äàò÷èêà, íåîáõîäèìî èçìå- êå òîêà èñïîëüçîâàíû òðè îïåðàöèîííûõ óñè-
ëèòåëÿ èç ÷åòûðåõ, ñîäåðæàùèõñÿ â êîðïóñå
VCC ìèêðîñõåìû TL084.  èñòî÷íèêàõ òîêà (I0) è
òîêîâûõ çåðêàëàõ (E1 è E2) èñïîëüçóåòñÿ ìèê-
I0 ÎÏÎÐÍÛÉ ðîñõåìà REF200. REF200 ñîäåðæèò äâà ïëà-
ÄÀÒ×ÈÊ ÝËÅÊÒÐÎÄ âàþùèõ èñòî÷íèêà òîêà 100 ìêÀ è îäíî òîêî-
+ ISFET âîå çåðêàëî. Íàïðÿæåíèÿ VR1 è VR2 êîìïåíñè-
TL082 ðóþò îòêëîíåíèÿ, âîçíèêàþùèå èç-çà íàïðÿ-
D æåíèé ñìåùåíèÿ îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëåé
– S è ðàçáðîñà íîìèíàëüíûõ ñîïðîòèâëåíèé
RX ðåçèñòîðîâ. Íàïðÿæåíèå VC óïðàâëÿåò òîêà-
+ ìè I1 è I2, ïîýòîìó â ñõåìå íà Ðèñóíêå 2 VC ðåãó-
TL082 VSG ëèðóåò íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ äàò÷èêà VDS.

– Íà Ðèñóíêàõ 3 è 4 ïîêàçàíû èçìåðåííûå
çíà÷åíèÿ àáñîëþòíûõ ïîãðåøíîñòåé òîêà è
2I0 íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ, ñîîòâåòñòâåííî.
Îñíîâíûå ïðåèìóùåñòâà ýòîãî èñòî÷íèêà
–VCC òîêà çàêëþ÷àþòñÿ â òîì, ÷òî îí ïëàâàþùèé, è

Ðèñóíîê 1. Ýòî êëàññè÷åñêàÿ êîíôèãóðàöèÿ
ñõåìû ñìåùåíèÿ äàò÷èêîâ ISFET.

60 ÑÒÀÒÜÈ

VCC

R0 E1 I1 I0 ÎÏÎÐÍÛÉ
RX ÄÀÒ×ÈÊ ÝËÅÊÒÐÎÄ
_ _ + ISFET
TL084 TL084 TL082
VC + + _ D
S
R0
VR2 I2 + VSG
E2 2I0
RR TL082
_
VR1 R _
TL084 –VCC
+

Ðèñóíîê 2. Ýòîò îðèãèíàëüíûé ïëàâàþùèé èñòî÷íèê òîêà ïîçâîëÿåò ðåàëèçîâàòü óëó÷øåííûé
ñïîñîá ñìåùåíèÿ äàò÷èêîâ ISFET.

åãî ìîæíî ïîäêëþ÷èòü ê ëþáîé ñõåìå, íå åìûì íà äàò÷èê íàïðÿæåíèåì ñìåùåíèÿ, íå
ìåíÿÿ ðåæèìà åå ðàáîòû, ïîñêîëüêó òîêè I1 è ìåíÿÿ òîê ñìåùåíèÿ IDS. ÐË
I2 ÿâëÿþòñÿ âçàèìîäîïîëíÿþùèìè. Ñëåäîâà-
òåëüíî, åñëè òîê I1 óìåíüøàåòñÿ, I2 óâåëè÷è- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
âàåòñÿ â òîé æå ïðîïîðöèè, è ýòî ñîáûòèå íå
âëèÿåò íà äðóãèå òîêè â ñõåìå.  ñëó÷àå äàò- 1. Datasheet Texas Instruments REF200
÷èêà ISFET èçìåíåíèå òîêà I2 ñ ïîìîùüþ 2. Datasheet Texas Instruments TL082
íàïðÿæåíèÿ VC ïîçâîëÿåò óïðàâëÿòü ïîäàâà- 3. Datasheet Texas Instruments TL084

1.5

0.1

0.5

0ÎØÈÁÊÀ (ìêÀ)
ÎØÈÁÊÀ (ìÂ)
–0.5

–0.1

–1.5

–0.2

–2.5

–0.3

–0.4 –3.5 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0 0 VDS (Â)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
VDS (ìêÀ)

Ðèñóíîê 3. Èçìåðåííàÿ îøèáêà òîêà ñìåùå- Ðèñóíîê 4. Âî âñåì äèàïàçîíå èçìåíåíèÿ VDS
íèÿ äàò÷èêà ISFET î÷åíü ìàëà. îøèáêà ñîñòàâëÿåò âñåãî íåñêîëüêî ìèëëè-

âîëüò.

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 61

Àâòîìàòè÷åñêàÿ ñèñòåìà

áåñïåðåáîéíîãî ïèòàíèÿ 12 Â

Dilshan Jayakody

Hackster.io

Îáùèå ñâåäåíèÿ Ðèñóíîê 1. Àâòîìàòè÷åñêèé èñòî÷íèê áåñïå-
ðåáîéíîãî ïèòàíèÿ 12 Â.
 ñòàòüå ìû ðàññìîòðèì êîíñòðóêöèþ ïðî-
ñòîé è ïîëíîñòüþ àâòîìàòè÷åñêîé ñèñòåìû öîâî-êèñëîòíûé àêêóìóëÿòîð íà 12  áîëü-
áåñïåðåáîéíîãî ïèòàíèÿ 12 Â äëÿ óñòðîéñòâ øîé åìêîñòè. Âñÿ ñèñòåìà ñïðîåêòèðîâàíà ñ
ìàëîé è ñðåäíåé ìîùíîñòè (Ðèñóíîê 1). Ýòîò èñïîëüçîâàíèåì øèðîêî ðàñïðîñòðàíåííûõ
èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ñïåöèàëüíî ðàçðàáîòàí è äîñòóïíûõ ýëåìåíòîâ.
äëÿ ðàáîòû ñ ìàðøðóòèçàòîðàìè è âîëîêîí-
íî-îïòè÷åñêèìè ìîäåìàìè äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ÂÛÕÎÄ
áåñïåðåáîéíîãî äîñòóïà ê ñåòè Èíòåðíåò è (12 Â)
òåëåôîííûì óñëóãàì â ðàéîíàõ ñ ÷àñòûìè
ïåðåáîÿìè â ñåòè ýëåêòðîñíàáæåíèÿ.

Áëîê-ñõåìà è îñíîâíûå ýëåìåíòû

Îñíîâíûìè áëîêàìè (Ðèñóíîê 2) àâòîìà-
òè÷åñêîãî èñòî÷íèêà áåñïåðåáîéíîãî ïèòà-
íèÿ (ÈÁÏ) ÿâëÿþòñÿ: çàðÿäíîå óñòðîéñòâî ñ
ðåæèìîì ñòàáèëèçàöèè âûõîäíîãî íàïðÿæå-
íèÿ, èñòî÷íèê ïèòàíèÿ 12 Â, áëîê êîíòðîëÿ
ñåòè ïåðåìåííîãî òîêà è ãåðìåòè÷íûé ñâèí-

LM2576 Ðåëå
Èñòî÷íèê ïèòàíèÿ

12 Â

Òðàíñôîðìàòîð LM350T Àêêóìóëÿòîð
Çàðÿäíîå
óñòðîéñòâî

ÂÕÎÄ Ëèíèÿ 7805 Êîíòðîëëåð
(230 Â) ïåðåìåííîãî òîêà Èñòî÷íèê ïèòàíèÿ çàðÿäêè

5Â Êîíòðîëü ñåòåâîãî
íàïðÿæåíèÿ

PIC16F688

Ðèñóíîê 2. Áëîê-ñõåìà àâòîìàòè÷åñêîãî èñòî÷íèêà áåñïåðåáîéíîãî ïèòàíèÿ 12 Â.

62 ÑÕÅÌÛ

Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà àâòîìàòè÷åñêîãî òâîì êîíòàêòîâ. Ýòî íåîáõîäèìî äëÿ âûïîë-
ÈÁÏ ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 3. Â ñõåìå çàðÿäêè íåíèÿ äàëüíåéøåé íàñòðîéêè ÈÁÏ.
àêêóìóëÿòîðà ïðèìåíåí ïîïóëÿðíûé èíòåã-
ðàëüíûé ðåãóëèðóåìûé ñòàáèëèçàòîð íàïðÿ- Äëÿ ïîëó÷åíèÿ òî÷íûõ ðåçóëüòàòîâ èçìå-
æåíèÿ ñåðèè LM350. Ïîäñòðîå÷íûìè ðåçèñ- ðåíèé â ñõåìå ÈÁÏ ðåêîìåíäóåòñÿ èñïîëüçî-
òîðàìè RV2 è RV3 íàñòðàèâàþòñÿ ðåæèìû âàòü ìåòàëëîïëåíî÷íûå ðåçèñòîðû R3, R7 è
áûñòðîé çàðÿäêè (fast charging, 14.4 Â) è R8 ìîùíîñòüþ 0.25 Âò ñ äîïóñêîì 1%. Ðåçèñ-
íåïðåðûâíîé ïîäçàðÿäêè (trickle charging, òîðû R2 è R4 – êåðàìè÷åñêèå öåìåíòíûå,
13.6 Â). Â çàâèñèìîñòè îò ñîñòîÿíèÿ àêêóìó- ìîùíîñòüþ íå ìåíåå 3 Âò.
ëÿòîðà ìèêðîêîíòðîëëåð îïðåäåëèò ïîäõîäÿ-
ùèé ðåæèì çàðÿäêè. Â «îíëàéí» ðåæèìå ðàáî- Äëÿ ÈÁÏ â ÑÀÏÐ KiCAD ðàçðàáîòàíà îäíî-
òû ÈÁÏ âûõîäíîå íàïðÿæåíèå 12  äëÿ öåëå- ñòîðîííÿÿ ïå÷àòíàÿ ïëàòà ñ ðàçìåðàìè
âîãî óñòðîéñòâà (ìîäåì, ìàðøðóòèçàòîð) 131.7 ìì × 100 ìì, ïðîåêò êîòîðîé äîñòóïåí
îáåñïå÷èâàåòñÿ èìïóëüñíûì ïðåîáðàçîâàòå- äëÿ ñêà÷èâàíèÿ â ðàçäåëå çàãðóçîê. Âèä òåñ-
ëåì íàïðÿæåíèÿ íà ìèêðîñõåìå LM2576-12. òîâîé óñòàíîâêè ÈÁÏ ïîêàçàí íà Ðèñóíêå 4.

Ìèêðîêîíòðîëëåð Microchip PIC16F688 Íàñòðîéêà è ïðîâåðêà ðàáîòû
êîíòðîëèðóåò ñåòü ïåðåìåííîãî òîêà, íàïðÿ-
æåíèå àêêóìóëÿòîðà, óïðàâëÿåò ðåæèìîì Ïåðåä ïîäêëþ÷åíèåì íàãðóçêè è àêêóìóëÿ-
ðàáîòû (âûõîäíûì íàïðÿæåíèåì) ñòàáèëèçà- òîðà ê ÈÁÏ íåîáõîäèìî âûïîëíèòü ïðîñòóþ
òîðà LM350 è âûõîäíûì ðåëå. Ïðîøèâêà ìèê- íàñòðîéêó (êàëèáðîâêó) ÈÁÏ.
ðîêîíòðîëëåðà íàïèñàíà ñ èñïîëüçîâàíèåì
êîìïèëÿòîðà Microchip XC8. Èñõîäíûé êîä è 1. Èçâëåêèòå ìèêðîêîíòðîëëåð PIC16F688
ôàéëû êîíôèãóðàöèè äîñòóïíû â ðàçäåëå èç ïàíåëüêè è çàòåì âêëþ÷èòå ïèòàíèå.
çàãðóçîê è â ðåïîçèòîðèè íà GitHub [1].
2. Ïîäêëþ÷èòå ìóëüòèìåòð ê êàòîäó äèîäà
Ãåðìåòè÷íûé ñâèíöîâî-êèñëîòíûé àêêóìó- D3 (+VBAT).
ëÿòîð 12 Â ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå âàæíûì êîì-
ïîíåíòîì ÈÁÏ. Ðåêîìåíäóåòñÿ èñïîëüçîâàòü 3. Çàìêíèòå êîíòàêòû 7 è 1 ïàíåëüêè, â êîòî-
àêêóìóëÿòîð åìêîñòüþ íå ìåíåå 9 À·÷. Â ðóþ óñòàíàâëèâàåòñÿ ìèêðîêîíòðîëëåð.
îíëàéí ðåæèìå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ÈÁÏ
ñîñòàâëÿåò 12 Â.  àâòîíîìíîì ðåæèìå ïðè 4. Ñ ïîìîùüþ ïîäñòðîå÷íîãî ðåçèñòîðà
ïîëíîñòüþ çàðÿæåííîì àêêóìóëÿòîðå âûõîä- RV2 óñòàíîâèòå íàïðÿæåíèå íà óðîâíå
íîå íàïðÿæåíèå ñîñòàâëÿåò 12.5 Â. 13.6 Â.

ÈÁÏ ïîäõîäèò äëÿ óñòðîéñòâ ñ íàïðÿæåíè- 5. Òåïåðü çàìêíèòå êîíòàêòû 7 è 14 ïàíåëü-
åì ïèòàíèÿ 12 - 13 Â è ïîòðåáëÿåìûì òîêîì êè, â êîòîðóþ óñòàíàâëèâàåòñÿ ìèêðîêîí-
äî 2 À. Ñ êîíôèãóðàöèåé, óêàçàííîé âûøå, òðîëëåð.
ÈÁÏ îáåñïå÷èâàë áåñïåðåáîéíóþ ðàáîòó
îïòîâîëîêîííîãî ìðàøðóòèçàòîðà Huawei 6. Ñ ïîìîùüþ ïîäñòðîå÷íîãî ðåçèñòîðà
HG8245H5 áîëåå 7 ÷àñîâ. RV3 óñòàíîâèòå íàïðÿæåíèå íà óðîâíå
14.4 Â.
Ðåêîìåíäóåìûé ïîíèæàþùèé òðàíñôîð-
ìàòîð äëÿ ÈÁÏ äîëæåí èìåòü âòîðè÷íûå 7. Îáåñòî÷üòå ñõåìó ÈÁÏ è óñòàíîâèòå ìèê-
îáìîòêè: 15 Â×2 (5 À) è 12 Â×2 (500 ìÀ). ðîêîíòðîëëåð â ïàíåëüêó.

Ñòàáèëèçàòîð íàïðÿæåíèÿ LM350, èì- Ïîñëå âûïîëíåíèÿ óêàçàííûõ âûøå øàãîâ
ïóëüñíûé ïðåîáðàçîâàòåëü LM2576 è ðåãóëÿ- ïîäêëþ÷èòå ê ÈÁÏ àêêóìóëÿòîð, à ê îòëàäî÷-
òîð íàïðÿæåíèÿ LM7805 äîëæíû áûòü óñòà- íîìó ðàçúåìó J6 – àäàïòåð USB-UART (âåð-
íîâëåíû íà ðàäèàòîðû îõëàæäåíèÿ. Äîïóñ- ñèÿ ñ íàïðÿæåíèåì ïèòàíèÿ 5 Â). Ïîäêëþ÷èòå
êàåòñÿ óñòàíîâêà ìèêðîñõåì LM350 è LM2576 àäàïòåð USB-UART ê ÏÊ è çàïóñòèòå òåðìè-
íà îäèí îáùèé ðàäèàòîð ñ ïðèìåíåíèåì êåðà- íàëüíóþ ïðîãðàììó äëÿ ñîîòâåòñòâóþùåãî
ìè÷åñêèõ èëè ñëþäÿíûõ èçîëÿòîðîâ äëÿ COM-ïîðòà (ñêîðîñòü 1200 áîä, 8 áèò äàííûõ,
LM2576. 1 ñòîï-áèò, àïïàðàòíîå óïðàâëåíèå ïîòîêîì
âûêëþ÷åíî). Ïîäêëþ÷èòå ìóëüòèìåòð ê êëåì-
Ìèêðîêîíòðîëëåð íà ïëàòå óñòàíàâëèâà- ìàì àêêóìóëÿòîðà è ðåãóëèðîâêîé ïîäñòðî-
åòñÿ â ïàíåëüêó ñ ñîîòâåòñòâóþùèì êîëè÷åñ- å÷íîãî ðåçèñòîðà RV1 äîáåéòåñü îòîáðàæå-
íèÿ â òåðìèíàëüíîé ïðîãðàììå çíà÷åíèÿ
íàïðÿæåíèÿ, â 10 ðàç ïðåâûøàþùåãî ïîêàçà-
íèÿ ìóëüòèìåòðà. Íàïðèìåð, çíà÷åíèå

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 63

D1 5 Âò ÏÐÎÂÎËÎ×ÍÎÅ R11 ÑÒÀÒÓÑ ÇÀÐßÄÊÈ 0
1N4004 R2 560R
D6
0.47R 5 ìì ÊÐÀÑÍÛÉ

++VDC 5 Âò ÏÐÎÂÎËÎ×ÍÎÅ STATUS-LED0
R4
U1 D3
LM350 0.47R 1N5399

3 VI VO 2 +VBAT GND

ÒÐÅÁÓÅÒÑß 1 ADJ R7 D4
ÒÅÏËÎÎÒÂÎÄ 270.0R 1N4004

R14 ÑÒÀÒÓÑ ÇÀÐßÄÊÈ 1
560R
D9
5 ìì ÇÅËÅÍÛÉ

+ C1 RV21 33 1 2 ÐÅÃÓËÈÐÎÂÊÀ STATUS-LED1
5K ÍÀÏÐßÆÅÍÈß ÇÀÐßÄÊÈ
10MFD

GND R9 GND

2 RV3 31 10K R10

ÐÅÃÓËÈÐÎÂÊÀ 2K Q1 0R
CHG_FLOAT

ÍÀÏÐßÆÅÍÈß BC547 2

ÁÛÑÒÐÎÉ ÇÀÐßÄÊÈ

GND GND

ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ ÀÊÊÓÌÓËßÒÎÐÀ/ÇÀÐßÄÊÈ

+5V

TP1

+VBAT BAT-V

ÒÐÀÍÑÔÎÐÌÀÒÎÐ ÂÕÎÄÍÎÅ
15 Â-0-15 Â
3À ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ

++VDC ÀÖÏ D2
1N5819
J1 D7 R3 TP2 R6
15V-AC-IN 6A10 22.0K ADC-V+ R5 100R ADC-IN

3 0R
2

1 + C2 + C3 13

D8 4700MFD 2200MFD C2 ÊÀËÈÁÐÎÂÊÀ RV1 2
6A10 0.1MFD ÀÖÏ 10K
D2
1N5819

GND GND GND GND

R8 GND
680.0K

++VDC +12V GND

+ C6 ÒÐÅÁÓÅÒÑß ÒÅÏËÎÎÒÂÎÄ H1
M3-MOUNT1
100MFD U4
LM2576T-12 H2
M3-MOUNT2
1 VDD FB 4 L1
H3
5 ON/OFF 3 GND OUT 2 100µH M3-MOUNT3

D11 + C7
1000MFD
1N5822

GND GND GND GND

ÒÐÀÍÑÔÎÐÌÀÒÎÐ +12V ÒÐÅÁÓÅÒÑß ÒÅÏËÎÎÒÂÎÄ +5V +5V +12V
12 Â-0-12 Â +12L
500 ìÀ
U5
J8 D13 LM7805
12V-AC-IN 1N4007
1 VI VO 3
3 2 GND

2 + C11 C8 C9
0.1MFD 0.1MFD
1 + C14 + C15 C10 33MFD
0.1MFD
D14
1N4007 2200MFD 1000MFD

GND GND GND GND GND GND GND GND

Ðèñóíîê 3. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà àâòîìàòè÷åñêîãî èñòî÷íèêà áåñïåðåáîéíîãî ïèòàíèÿ 12 Â.

64 ÑÕÅÌÛ

+5V U2
PIC16F688

1 VDD RC0/AN4/C2IN+ 10 STATUS-LED1
RC1/AN5/C2IN- 9 STATUS-LED0
PGD 13 RA0/ANO/C1IN+/ICSPDAT/ULPWU 8 RELAY-DRV
PGC 12 RC2/AN6 7 CHG_FLOAT
AC-SENSE 11 RA1/AN1/C1IN-/VREF/ICSPCLK RC3/AN7 6 DEBAG-TX
MCLR RA2/AN2/T0CKI/INT/C10UT RC4/C20UT/TX/CK 5
ADC-IN 4 RA3/MCLR/VPP RC5/RX/DT
3 RA4/AN3/T1G/0SC2/CLK0UT
2 RA5/T1CKI/0SC1/CLKIN VSS 14

ÇÎÍÀ ÂÛÑÎÊÎÃÎ ÍÀÏÐßÆÅÍÈß 230  GND +5V
+5V
F1
L 3A/230V AC-L

RV4 R12 R13
U 7D471K 220K 5.6K

J2 AC-SENSE
AC-IN
U3
3 PC817
2 14
1
23
N E 12 NE1 RV5 C5
D107D471K 0.1MFD
1N4007NEON Q2
31U 2 BC548

RV6 R15
U 7D471K 1M

AC-N GND GND

+5V +5V

R16 ÂÕÎÄ AC
10K ÒÐÀÍÑÔÎÐÌÀÒÎÐ A À

MCLR 1 AC-L 1 J7
2 AC-N 2 AC-OUT
PGD 3
B+ PGC 4 J3
5 ICSP
+12V GND
+12V ÏÎÑËÅÄÎÂÀÒÅËÜÍÛÉ
R17 ÎÒËÀÄÎ×ÍÛÉ ÏÎÐÒ
0R
DEBUG-TX 1 J6
2 DEBUG

81 GND
12
D12 RL1 ÀÊÊÓÌÓËßÒÎÐ 12 Â/9 À·÷
1N4004 2 G2RL-2-DC12
3
B+ 1 J7
4 2 AC-OUT
7
R18 6 +VBAT GND
1K 5
RELAY-DRV Q3 +12V-OUT ÂÛÕÎÄ 12 Â
BD135
3 C12 + C13 +12V-OUT 1
0.22MFD 2
4700MFD J5
OUTPUT

GND GND GND GND

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 65

Ðèñóíîê 4. Âèä òåñòîâîé óñòàíîâêè ÈÁÏ äëÿ Ðèñóíîê 5. Âûâîä îòëàäî÷íûõ äàííûõ ÈÁÏ â
íàñòðîéêè è ïðîâåðêè. òåðìèíàëüíîé ïðîãðàììå.

íàïðÿæåíèÿ 12.6 Â â òåðìèíàëüíîé ïðîãðàì- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ìå áóäåò îòîáðàæåíî êàê 126 (Ðèñóíîê 5).
1. Datasheet Diodes 1N5399
Ïîñëå òàêîé íàñòðîéêè ÈÁÏ ãîòîâ ê ðàáîòå. 2. Datasheet Fairchild 1N5819
Ïðè ïåðâîíà÷àëüíîì ïîäêëþ÷åíèè àêêóìóëÿ- 3. Datasheet ON Semiconductor 1N5822
òîðà ê ÈÁÏ äîæäèòåñü ïîëíîé åãî çàðÿäêè. 4. Datasheet MCC 6A10
5. Datasheet Fairchild BC547
Çàìå÷àíèå 6. Datasheet Fairchild BC548
7. Datasheet ON Semiconductor BD135
Ýòà ïå÷àòíàÿ ïëàòà íàïðÿìóþ ïîäêëþ÷åíà ê 8. Datasheet Texas Instruments LM2576T-12
ñåòè ïåðåìåííîãî òîêà, ïîýòîìó âñåãäà ñîáëþ- 9. Datasheet Texas Instruments LM350-N
äàéòå íåîáõîäèìûå ìåðû ïðåäîñòîðîæíîñòè 10. Datasheet Texas Instruments LM7805
ïðè èçìåðåíèè íàïðÿæåíèé è êàëèáðîâêå. ÐË 11. Datasheet First Silicon PC817
12. Datasheet Microchip PIC16F688
Ññûëêè 13. Datasheet Omron G2RL-2-DC12

1. Ñòðàíèöà ïðîåêòà íà ñàéòå github.com

Çàãðóçêè

Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà, ïðîåêò ïå÷àòíîé ïëàòû (KiCAD), èñõîäíûé êîä ïðîãðàììû ìèêðîêîíòðîëëåðà, hex-
ôàéë ïðîøèâêè.

66 ÑÕÅÌÛ

RC-ãåíåðàòîð

ñèíóñîèäàëüíûõ ñèãíàëîâ
ñ ðåãóëèðîâêîé ÷àñòîòû
îäíèì ïîòåíöèîìåòðîì

Ìèõàèë Øóñòîâ, ã. Òîìñê

Äàíî îïèñàíèå RC-ãåíåðàòîðîâ ñèíóñîèäàëüíûõ ñèãíàëîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì ñáàëàíñèðî-
âàííûõ ñèììåòðè÷íûõ ðåçèñòèâíî-åìêîñòíûõ ìîñòîâ è äâóõ îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëåé,
÷òî ïîçâîëÿåò ðåãóëèðîâàòü ÷àñòîòó ãåíåðàöèè îäíèì ïîòåíöèîìåòðîì. Äëÿ îáåñïå÷å-
íèÿ ðàáîòû ãåíåðàòîðîâ ñîîòíîøåíèå àêòèâíûõ è ðåàêòèâíûõ ñîïðîòèâëåíèé ïëå÷
ðåçèñòèâíî-åìêîñòíûõ ìîñòîâ äîëæíî áûòü îäèíàêîâî è èìåòü çíà÷åíèå íå ìåíåå 2.5.

ÄÄëÿ ïîëó÷åíèÿ ïåðèîäè÷åñêèõ íèçêî÷àñ- èëè Ñ-ïàðàëëåëü). Êàê íåñëîæíî çàìåòèòü,
î÷åâèäíûì íåäîñòàòêîì òàêèõ ãåíåðàòîðîâ
òîòíûõ êîëåáàíèé ñèíóñîèäàëüíîé ôîðìû ÿâëÿåòñÿ íåâîçìîæíîñòü ðåãóëèðîâàíèÿ ÷àñ-
èñïîëüçóþò RC-ãåíåðàòîðû íåðåãóëèðóåìîé è òîòû ïðîñòûìè ñðåäñòâàìè, ÷òî ðåçêî îãðàíè-
ðåãóëèðóåìîé ÷àñòîòû. Ê ãåíåðàòîðàì ïåðâî- ÷èâàåò îáëàñòü ïðàêòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ
ãî âèäà îòíîñÿò àâòîãåíåðàòîðû ñ ëåñòíè÷íîé ïîäîáíûõ ãåíåðàòîðîâ.
ìíîãîçâåííîé ôàçîñäâèãàþùåé RC-öåïüþ (R-

R CR C1 R1
2C R/2
R1
C

RC R2 CR C2 R2

R2 = 0.5R1 Äâîéíîé Ò-ìîñò R1 = C2 = XC1 > 2.5
R2 C1 XC2
Ìîñò Âèíà-Ðîáèíñîíà (á) Ðåçèñòèâíî-åìêîñòíîé ìîñò

(à) (â)

Ðèñóíîê 1. Ñõåìû RC-ìîñòîâ, êîòîðûå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â ãåíåðàòîðàõ ñèíóñîè-
äàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ.

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 67

 1891 ã. íåìåöêèé ôèçèê Ìàêñ Âèí (Max C1*
Wien, 1866–1938) äëÿ èçìåðåíèÿ èìïåäàí-
ñîâ ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé ïðåäëîæèë ïàññèâ- 10.4í C2 C3
íûé ÷åòûð¸õïîëþñíèê íà îñíîâå RC-ôèëüò-
ðîâ âåðõíèõ è íèæíèõ ÷àñòîò (ìîñò Âèíà). R1 2Ì R2 150í 30í
11 èþëÿ 1939 ã. àìåðèêàíåö Óèëüÿì Ðåääèí- R3 R4
ãòîí Õüþëåòò (William Reddington Hewlett,
1913–2001) ïîäàë çàÿâêó íà èçîáðåòåíèå è 100ê 20ê 100ê
6 ÿíâàðÿ 1942 ã. ïîëó÷èë ïàòåíò ÑØÀ +12 Â
¹ 2268872 íà «Ïåðåñòðàèâàåìûé ãåíåðàòîð 2 – DA1.1 DA1.2
çâóêîâîé ÷àñòîòû». Ýòî áûë ïåðâûé íèçêî- 1
÷àñòîòíûé ïåðåñòðàèâàåìûé ãåíåðàòîð íà 9–
RC-ýëåìåíòàõ [1]. 3 4 UÂÛÕ
+ DA1 8
Òåîðåòè÷åñêèå îáîñíîâàíèÿ è óñëîâèÿ
âîçáóæäåíèÿ íåçàòóõàþùèõ ñèíóñîèäàëüíûõ LM324 10
êîëåáàíèé â RC-ãåíåðàòîðàõ ðàññìîòðåíû â +
ðàáîòàõ [2–4]. 11

Ñîâðåìåííûå RC-ãåíåðàòîðû ñ âîçìîæ- 1…4.8 êÃö
íîñòüþ ïëàâíîé ïåðåñòðîéêè ÷àñòîòû âûïîë-
íÿþò ñ èñïîëüçîâàíèåì ìîñòà Âèíà (Âèíà – –12 Â
Ðîáèíñîíà), Ðèñóíîê 1à; îäèíàðíîãî èëè äâîé-
íîãî Ò-îáðàçíûõ ìîñòîâ, Ðèñóíîê 1á, à òàêæå Ðèñóíîê 3. Âàðèàíò ñõåìû RC-ãåíåðàòîðà
ñ èñïîëüçîâàíèåì êâàäðàòóðíûõ ãåíåðàòîðîâ ñèíóñîèäàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ.
[2, 3], ôàçîâðàùàòåëåé íà îïåðàöèîííûõ óñè-
ëèòåëÿõ, ôóíêöèîíàëüíûõ ãåíåðàòîðîâ [5–7]. íûõ è ðåàêòèâíûõ ñîïðîòèâëåíèé ïëå÷ ðàâíî
Âî âñåõ ýòèõ ñëó÷àÿõ äëÿ ðåãóëèðîâêè ÷àñòî- è äîëæíî èìåòü çíà÷åíèå íå ìåíåå 2.5.
òû èñïîëüçóþò ñäâîåííûé ïîòåíöèîìåòð.
Ïëå÷î ìîñòà íèçêîãî àêòèâíî-ðåàêòèâíîãî
Ïðîáëåìó ñîçäàíèÿ RC-ãåíåðàòîðà ñèíó- ñîïðîòèâëåíèÿ ïîäêëþ÷åíî ê âûõîäó ïåðâîãî
ñîèäàëüíûõ ñèãíàëîâ ñ ðåãóëèðîâêîé ÷àñòî- îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ, Ðèñóíêè 2 è 3,
òû îäíèì ïîòåíöèîìåòðîì óäàëîñü ðåøèòü à âûñîêîãî – ê âûõîäó âòîðîãî îïåðàöèîííîãî
çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ñáàëàíñèðîâàííîãî óñèëèòåëÿ. Äèàãîíàëü ìîñòà åìêîñòíîãî
ñèììåòðè÷íîãî ðåçèñòèâíî-åìêîñòíîãî ïëå÷à ïðèñîåäèíåíà ê èíâåðòèðóþùåìó
ìîñòà, Ðèñóíîê 1â, ïëå÷è êîòîðîãî ñîñòîÿò èç âõîäó ïåðâîãî óñèëèòåëÿ, à ðåçèñòèâíîãî
ïîñëåäîâàòåëüíî âêëþ÷åííûõ ðåçèñòîðîâ è ïëå÷à – ê èíâåðòèðóþùåìó âõîäó âòîðîãî
êîíäåíñàòîðîâ, ïðè÷åì ñîîòíîøåíèå àêòèâ- óñèëèòåëÿ. Ìåæäó âõîäîì è âûõîäîì ïåðâîãî
îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ âêëþ÷åí ïîòåíöèî-
ìåòð, ðåãóëèðóþùèé ÷àñòîòó ãåíåðàöèè.
Èíâåðòèðóþùèå âõîäû óñèëèòåëåé ñîåäèíå-
íû ñ îáùåé øèíîé.

Ãåíåðàòîð, Ðèñóíîê 2, âûïîëíåí íà ýëå-
ìåíòàõ DA1.1 è DA1.2 ìèêðîñõåìû LM324.
Ïðè âûïîëíåíèè óñëîâèÿ

C1 C2 R4 = C1 = XC2 > 2.5
R3 C2 XC1
R1 100ê R2 1ìê 100í
R3 R4 ãåíåðàòîð ïðè ðåãóëèðîâêå ïîòåíöèîìåòðà
R1 âûðàáàòûâàåò ñèãíàë ñèíóñîèäàëüíîé
10ê 20ê 200ê ôîðìû ÷àñòîòîé îò 0.3 äî 1 êÃö. ×àñòîòó ãåíå-
2 – DA1.1 +12 Â ðàöèè ìîæíî îïðåäåëèòü èç âûðàæåíèÿ:

1 DA1.2 f [Ãö] = 100 .
(R1+ R2)[Îì] × C1[Ô]
3 9– 4 UÂÛÕ
+ DA1 8 Êîýôôèöèåíò íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé
LM324 çàâèñèò îò òî÷íîñòè áàëàíñèðîâêè ìîñòà è ñ
10 ðîñòîì ÷àñòîòû ìåíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ îò
+ 11 0.6 äî 2.2%. Àìïëèòóäà âûõîäíûõ ñèãíàëîâ
â òåõ æå óñëîâèÿõ ñíèæàåòñÿ îò 10.9 äî 8.4 Â.
0.3…1 êÃö

–12 Â

Ðèñóíîê 2. RC-ãåíåðàòîð ñèíóñîèäàëüíîãî
íàïðÿæåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ñáàëàíñèðî-
âàííîãî ñèììåòðè÷íîãî ðåçèñòèâíî-åì-
êîñòíîãî ìîñòà.

68 ÑÕÅÌÛ

Íà Ðèñóíêå 3 ïîêàçàíà ìîäèôèöèðîâàí- 2. Êàðòåð Á., Ìàí÷èíè Ð. Îïåðàöèîííûå óñèëèòå-
íàÿ ñõåìà ãåíåðàòîðà, îòëè÷àþùàÿñÿ íàëè- ëè äëÿ âñåõ. – Ì.: Äîäýêà, Ñåðèÿ: Ñõåìîòåõíè-
÷èåì äîïîëíèòåëüíîãî êîíäåíñàòîðà C1. êà, 2011. – 530 ñ.
Ãåíåðàòîð ðàáîòàåò â äèàïàçîíå ÷àñòîò îò
1 äî 4.8 êÃö, ïðè÷åì êîýôôèöèåíò íåëèíåé- 3. Òèòöå Ó., Øåíê Ê. Ïîëóïðîâîäíèêîâàÿ ñõåìî-
íûõ èñêàæåíèé ñ ðîñòîì ÷àñòîòû ìåíÿåòñÿ â òåõíèêà. 12-å èçä. Òîì II, – Ì.: ÄÌÊ Ïðåññ,
ïðåäåëàõ îò 0.6 äî 1.8%. Àìïëèòóäà âûõîä- 2007. – 942 ñ.
íûõ ñèãíàëîâ âî âñåì äèàïàçîíå ÷àñòîò íå
èçìåíÿåòñÿ è ñîñòàâëÿåò 10.9 Â. 4. Ðûáèí Þ.Ê. Óñëîâèÿ âîçáóæäåíèÿ è óñòàíîâ-
ëåíèÿ ñèíóñîèäàëüíûõ àâòîêîëåáàíèé â
 êà÷åñòâå RC-êîìïëåêòóþùèõ ãåíåðàòî- RC_ãåíåðàòîðàõ // Èçâåñòèÿ Òîìñêîãî ïîëèòåõ-
ðîâ ñëåäóåò èñïîëüçîâàòü ïðåöèçèîííûå íè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà. – 2003. – Ò. 306. –
ýëåìåíòû. Äëÿ ãåíåðàòîðà, Ðèñóíîê 3, äëÿ ¹ 3. – Ñ. 77–83.
ìèíèìèçàöèè êîýôôèöèåíòà íåëèíåéíûõ
èñêàæåíèé êîíäåíñàòîð C1 ïîëó÷àþò ïóòåì 5. Øóñòîâ Ì.À. Ñõåìîòåõíèêà. 500 óñòðîéñòâ íà
ïàðàëëåëüíîãî âêëþ÷åíèÿ äâóõ-òðåõ êîíäåí- àíàëîãîâûõ ìèêðîñõåìàõ. – ÑÏá.: Íàóêà è
ñàòîðîâ – ïîñòîÿííîé è ïåðåìåííîé (ïîä- Òåõíèêà, 2013. – 352 ñ.
ñòðîå÷íîé) åìêîñòè. Ïðè ðàçáàëàíñå ìîñòà
ãåíåðàòîðû ïåðåõîäÿò ëèáî â ðåæèì ãåíåðà- 6. Shustov M.A., Shustov A.M. Electronic Circuits for
öèè ðåëàêñàöèîííûõ êîëåáàíèé íèçêîé ÷àñ- All. – London: Elektor International Media BV,
òîòû, ëèáî àìïëèòóäà ñèíóñîèäàëüíîãî ñèã- 2017. – 397 p.; Elektronika za sve: Priruènik
íàëà áûñòðî çàòóõàåò âî âðåìåíè. ÐË praktiène elektronike. – Niš: Agencija EHO, 2017;
2018. – 392 St. (Ñåðáèÿ).
Ëèòåðàòóðà
7. Shustov M.A., Shustov A.M. Simple Function
1. Øóñòîâ Ì.À. Èñòîðèÿ ýëåêòðè÷åñòâà. – Ìîñ- Generator with Reverse-Order Signal Creation //
êâà; Áåðëèí: Äèðåêò-Ìåäèà, 2019. – 567 ñ. Elektor. – 2020. – V. 46. – ¹ 7–8 (502). –
P. 20–23.

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Texas Instruments LM324

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 69

Èñïîëüçîâàíèå

àóäèî ÎÓ LM1875

íå ïî ïðÿìîìó íàçíà÷åíèþ

Àëåêñåé Êóçüìèíîâ, Ìîñêâà

 ñòàòüå îïèñàí äâóïîëÿðíûé èñòî÷íèê ïèòàíèÿ (ÈÏ) ñ ðåãóëèðîâêîé âûõîäíîãî íàïðÿæå-
íèÿ (±3  – ±15 Â) è îãðàíè÷åíèÿ òîêà (20 ìÀ – 1 À) ñ èíäèêàöèåé ïåðåãðóçêè íà áàçå äâóõ
ìîùíûõ àóäèî ÎÓ LM1875T, ðåãóëèðóåìîãî ñòàáèëèçàòîðà L200 è ÎÓ MC33074. Ðàññìîò-
ðåíî ñàìîñòîÿòåëüíîå ïðèìåíåíèå óñòðîéñòâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ÈÏ (ñòàáèëèçàòîð
+34 Â è ôîðìèðîâàòåëü èñêóññòâåííîé «çåìëè») è ñêîíñòðóèðîâàííûõ íà ÎÓ LM1875T.
Ïðèâåäåíû ïðèíöèïèàëüíåå ñõåìû, ðàçâîäêà ïëàò è âíåøíèé âèä óñòðîéñòâà.

Ââåäåíèå æåíèÿ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ (Power Supply
Rejection Ratio – PSRR) ó LM1875T äîñòèãàåò
Àóäèî ÎÓ LM1875T, ðàçðàáîòàííûé êîìïà- 80 äÁ, èëè, äðóãèìè ñëîâàìè, îíà ïîäàâëÿåò
íèåé National Semiconductor áîëåå 20 ëåò òàêóþ ïóëüñàöèþ â 10000 ðàç è áîëåå. Ñòàí-
íàçàä (ñóùåñòâóåò, íàïðèìåð, ñïðàâî÷íûé äàðòíûå ìîùíûå ÎÓ, íàïðèìåð, L165 è
ëèñòîê, äàòèðîâàííûé 1999 ã.), ñåé÷àñ âûïóñ- LM675 ñ ìàêñèìàëüíûì òîêîì â 3 À ñòîÿò â
êàåòñÿ óæå ïîä ìàðêîé êîìïàíèè Texas íåñêîëüêî ðàç äîðîæå LM1875T, à ñòîèìîñòü
Instruments, â êîòîðóþ â ñâîå âðåìÿ âîøëà OPA544 (4 A) ìîæåò äîñòèãàòü 1.5 – 2 òûñ. ðóá.
êîìïàíèÿ National Semiconductor. Â ñâÿçè ñ
òåì, ÷òî èíòåðåñ, à çíà÷èò è ñïðîñ íà Âûñîêèå òåõíè÷åñêèå ïîêàçàòåëè ÎÓ
LM1875T óæå äàâíî óïàë, à òàêæå ñ òåì, ÷òî çà LM1875T è åãî óíèêàëüíî íèçêàÿ öåíà íàòîëê-
òàêîå áîëüøîå âðåìÿ âûïóùåíî îãðîìíîå èõ íóëè àâòîðà íà èäåþ: à íåëüçÿ ëè èñïîëüçî-
êîëè÷åñòâî åùå ïîä ìàðêîé National Semicon- âàòü ýòó ìèêðîñõåìó â äðóãèõ, íå ñâÿçàííûõ ñ
ductor, ñòîèìîñòü ýòîé ìèêðîñõåìû óíèêàëü- àóäèî, ïðèëîæåíèÿõ?
íî íèçêà: ñåé÷àñ LM1875T ìîæíî ïðèîáðåñòè
çà ñìåõîòâîðíóþ öåíó – ìåíåå 60 ðóá./øò., à â Òàê, íàïðèìåð, íà îñíîâå LM1875T ìîæíî
ïàðòèè èç 5 øòóê – åùå äåøåâëå. Õîòÿ ÎÓ ëåãêî ïîëó÷èòü âûñîêîâîëüòíûé (äî 60 Â) ñòà-
LM1875T â îñíîâíîì ïðåäíàçíà÷åí äëÿ áèëèçàòîð íàïðÿæåíèÿ, êîòîðûé ñóùåñòâåí-
àóäèî ïðèìåíåíèé (êàê ïðàâèëî, äëÿ ÓÌÇ× íî ïðåâîñõîäèò ðàçðàáîòàííûé êîìïàíèåé
íåáîëüøîé ìîùíîñòè – äî 20 Âò), åãî ñâîéñòâ Fairchild âûñîêîâîëüòíûé ñòàáèëèçàòîð
êàê ÎÓ íèêòî íå îòìåíÿë. À ñâîéñòâà ýòè äîñ- LM317HV (ñåé÷àñ îí òàêæå âûïóñêàåòñÿ ïîä
òàòî÷íî ïðèëè÷íû: åãî âûõîäíîé òîê ìîæåò ìàðêîé Texas Instruments) êàê ïî òîêó (4 À ïðî-
äîñòèãàòü 4 À, à íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ – äî òèâ 1 À ó LM317HV), òàê è ïî ñòîèìîñòè
60 Â. Ìèêðîñõåìà èìååò çàùèòó îò ïðåâûøå- (60 ðóá. ïðîòèâ 190 ðóá. äëÿ LM317HV). Áîëåå
íèÿ òîêà (4 À) è îò ïåðåãðåâà. Êðîìå òîãî, îíà ïîäðîáíî î òàêîì ñòàáèëèçàòîðå – ñì. äàëåå.
äîñòàòî÷íî øèðîêîïîëîñíà (200 êÃö è âûøå).
Êîýôôèöèåíò ïîäàâëåíèÿ ïóëüñàöèé íàïðÿ- Êðîìå òîãî, íà îñíîâå LM1875T ëåãêî ïîëó-
÷èòü ìîùíûé ïðåîáðàçîâàòåëü îäíîïîëÿðíî-
ãî íàïðÿæåíèÿ â äâóïîëÿðíîå, èëè, äðóãèìè

70 ÑÕÅÌÛ

ñëîâàìè, – ôîðìèðîâàòåëü èñêóññòâåííîé 1 À), ïðè ïðåâûøåíèè êîòîðîãî òîê áîëüøå íå
«çåìëè». Ïîäîáíûé ôîðìèðîâàòåëü àâòîð óâåëè÷èâàåòñÿ (íåñìîòðÿ íà, íàïðèìåð, ñíè-
èñïîëüçîâàë äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ èñêóññòâåí- æåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ íàãðóçêè âïëîòü äî
íîé «çåìëè» ïðè îäíîïîëÿðíîì ïèòàíèè êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ). Êðîìå òîãî, ñàì ôàêò
ÓÌÇ× íà áàçå äâóõ ìîùíûõ ÎÓ LM3886, âêëþ- íàñòóïëåíèÿ ñîáûòèÿ îãðàíè÷åíèÿ òîêà èíäè-
÷åííûõ â ìîñòîâîì ðåæèìå ðàáîòû – öèðóåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñâåòîäèîäà. Òàêîé ÈÏ
ñì. äàëåå. ñóùåñòâåííî ïðåâîñõîäèò ïî âîçìîæíîñòÿì,
óäîáñòâó ðàáîòû, ìîùíîñòè è ïðîñòîòå
Îáà ýòèõ ïðèìåíåíèÿ LM1875T àâòîð ñõåìû ñêîíñòðóèðîâàííûé àâòîðîì ÈÏ, îïè-
èñïîëüçîâàë â îïèñàííîì äàëåå äâóïîëÿð- ñàííûé â êíèãå [1].
íîì ÈÏ ñ ðåãóëèðóåìûì âûõîäíûì íàïðÿæå-
íèåì (îò ±3 Â äî ±15 Â) è ðåãóëèðóåìûì ïîðî- Òàêèì îáðàçîì, äàëüíåéøåå èçëîæåíèå
ãîì îãðàíè÷åíèÿ âûõîäíîãî òîêà (îò 20 ìÀ äî áóäåò ïîñòðîåíî ñëåäóþùèì îáðàçîì. Âíà-

R1 R2 1
2
7.5K +34 V(5) R3 X3 2
1% 1K PSLM-2 1
+46 30K C1 + C3* R4
1% 5 DA2
1 OUT 2
10.0/50 100.0/50 5K
IN LIM R7
À 2 5 DA1 C2 +46 +34 GND REF DA4.1 2
VD1 +V 4 + C4* 3 4 L200CV 1 3 0.15
S-562T 1% VO
1 –V 1.0/100 100.0/63 R6 V(2) (+6…+30)
Ê C5
750 0.22
3 LM1875T R5
*)C3, C4 – íèçêîèìïåäàíñíûå
VD2 750
BZT52C6V8S X4
PSLM-2

VO C6 C7 + C8* VO X2
+34 0.1 10.0 VO 1 +V
C9 C10 + C13 VG 2 GND
R8 0.1 10.0 47.0/50 C12 100.0/50
3 –V
10K 2 5 DA3 C14 VG
0.1% DG308 2.54-03P
0.1 + C11* 10.0
X1
+V 4 VG 47.0/50 1
+46
1 –V 2

LM1875T DG308 2.54-02P
3

R9 +34
10K *)C8, C11 – íèçêîèìïåäàíñíûå
0.1%

+34 C15
R17 +34
R10 R12
10K 10K R14 82K 0.15
0.1% 0.1%
5K +34 X5
DA4.2
6 R15 R18 DA4.4 +34 1 ÎÀ
7.5K 30K 13 2 Êð.
7 3 Çåë.
5 9 4 DA4.3 R19 12
+V 8 R21 PSLM-3
R11 R13 14
510 510 10 –V 20K 47K
1% 1% MC34074

V(5) V(2) 11

R16 R20
3K

20K

Ðèñóíîê 1. Ñõåìà ïëàòû ðåãóëèðóåìîãî äâóïîëÿðíîãî ÈÏ ñ îãðàíè÷åíèåì òîêà è èíäèêàöèåé ïåðåãðóçêè.

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 71

VD1,VD2 +46 X3¢ X4¢
MBRF20100 2 1 1
+ C1 2
T1 10000.0/63 R4¢ 2 R5¢
SIP-2
13 100Ê 6.8Ê
SIP-2
~220 Â ÂÊ1 ~220
12 ~36
FU1 1 3
MTS102 3 LED3
1 À TÐ220/36
R1 VD3,VD4 2 ARL-5613RGBW/4A
–V
FRH20A10
1K
LED1 Õ1 B1 –V
R3
+V Ñèí. R2 1 BP-301GB (×åðí.) –V –V
Æåë. 1K +V +V
1K R4 +V 2 GND
–V
3 B2 Êð. Ñèí. Çåë.
4 BP-303GB (×åðí.) 42 1

1K PC4TB(B) B3 +V 123
BP-301GR (Êðàñí.) X5¢ SIP-3
LED2

Ðèñóíîê 2. Ñõåìà äîïîëíèòåëüíûõ óñòðîéñòâ ÈÏ.

÷àëå áóäóò ïðèâåäåíû ïðèíöèïèàëüíûå áèëèçàöèÿ òîêà ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîé
ñõåìû ÈÏ, çàòåì áóäóò äàíû ðàçâîäêà è âíåø- ñòàáèëüíîñòè íàïðÿæåíèÿ íà ñòàáèëèòðîíå
íèé âèä åãî ïëàòû, äàëåå áóäåò ïðåäñòàâëåí íåçàâèñèìî îò èçìåíåíèÿ è ïóëüñàöèé âõîä-
îáùèé âèä âñåãî óñòðîéñòâà è, íàêîíåö, äàíû íîãî íàïðÿæåíèÿ. Êîýôôèöèåíò ñòàáèëèçà-
ðåêîìåíäàöèè ïî åãî íàñòðîéêå. öèè ïðè òàêîì âêëþ÷åíèè äèîäíîãî ñòàáèëè-
çàòîðà òîêà è ñòàáèëèòðîíà ìîæåò äîñòèãàòü
Ïðèíöèïèàëüíûå ñõåìû 10000 è áîëåå. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî, íàïðèìåð,
ïðè èçìåíåíèè âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ íà 10 Â
 ñîñòàâ ÈÏ âõîäÿò åãî ïå÷àòíàÿ ïëàòà èçìåíåíèå íàïðÿæåíèÿ ñòàáèëèòðîíà íå ïðå-
(Ðèñóíîê 1) è äîïîëíèòåëüíûå êîìïîíåíòû âûñèò 1 ìÂ.
(Ðèñóíîê 2).
Òàêèì îáðàçîì, âûõîäíîå íàïðÿæåíèå
Ñõåìó ïëàòû ÈÏ (Ðèñóíîê 1) óñëîâíî ÈÎÍ (ýòî òî÷êà ñîåäèíåíèÿ VD1 è VD2)
ìîæíî ðàçäåëèòü íà 4 ÷àñòè. ñîñòàâëÿåò 6.8 Â; îíî ÿâëÿåòñÿ îïîðíûì è
ïîäêëþ÷åíî ê íåèíâåðòèðóþùåìó âõîäó ÎÓ
×àñòü 1 – ñòàáèëèçàòîð ñ âûõîäíûì íàïðÿ- DA1 (âûâîä 1). À ê åãî èíâåðòèðóþùåìó âõîäó
æåíèåì +34  (â ëåâîì âåðõíåì ïóíêòèðíîì (âûâîä 2 DA1) ïîäêëþ÷åíî íàïðÿæåíèå, ñíÿ-
ïðÿìîóãîëüíèêå Ðèñóíêà 1), ñêîíñòðóèðîâàí- òîå ñ òî÷êè ñîåäèíåíèÿ ðåçèñòîðîâ R1 è R2
íûé íà áàçå ÎÓ LM1875T (DA1). Â ñîñòàâ ñòà- äåëèòåëÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ (+34 Â) ñòà-
áèëèçàòîðà âõîäèò èñòî÷íèê îáðàçöîâîãî áèëèçàòîðà (âûâîä 4 DA1). Ïðè âûõîäíîì
íàïðÿæåíèÿ (ÈÎÍ) íà áàçå äèîäíîãî ñòàáèëè- íàïðÿæåíèè ñòàáèëèçàòîðà +34 Â, êàê
çàòîðà òîêà S-562T (VD1) ñ íîìèíàëüíûì íåòðóäíî ïîäñ÷èòàòü, â òî÷êå ñîåäèíåíèÿ R1
òîêîì 5.6 ìÀ è ñòàáèëèòðîíà BZT52S6V8S è R2 îáðàçóåòñÿ íàïðÿæåíèå 6.8  (ò.å. ðàâ-
(VD2) ñ íîìèíàëüíûì íàïðÿæåíèåì 6.8 Â. íîå îïîðíîìó). Ñïðàâåäëèâî è îáðàòíîå: ïðè
íîìèíàëàõ R1 è R2, óêàçàííûõ íà ñõåìå,
Çäåñü ñëåäóåò íàïîìíèòü, ÷òî òàêîé äèîä- âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ñòàáèëèçàòîðà óñòà-
íûé ñòàáèëèçàòîð òîêà â çàðóáåæíîé ëèòåðà- íàâëèâàåòñÿ ðàâíûì +34 Â. Ïðè ïîäêëþ÷å-
òóðå èìåíóåòñÿ êàê Constant Current Diode íèè ê ñòàáèëèçàòîðó íàãðóçêè â ïåðâûé
(CCD) èëè Current Regulative Diode (CRD) è ìîìåíò åãî íàïðÿæåíèå ïàäàåò, îò÷åãî ïàäà-
ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé n-êàíàëüíûé ïîëåâîé åò è íàïðÿæåíèå, ñíÿòîå ñ äåëèòåëÿ R1R2, à
òðàíçèñòîð ñ óïðàâëÿþùèì p-n-ïåðåõîäîì ïîñêîëüêó îíî ïîäêëþ÷åíî ê èíâåðòèðóþùå-
(JFET), ó êîòîðîãî çàòâîð ñîåäèíåí ñ èñòîêîì. ìó âõîäó DA1, åãî âûõîäíîå íàïðÿæåíèå âîç-
Ïðè íàïðÿæåíèè ìåæäó ñòîêîì è èñòîêîì, ðàñòàåò è óñòàíàâëèâàåòñÿ íà ïðåæíèé óðî-
ïðåâûøàþùèì 10 Â, òàêîé òðàíçèñòîð âõî- âåíü. Ïðè îòêëþ÷åíèè íàãðóçêè âñå ïðîèñõî-
äèò â íàñûùåíèå, è ïðè äàëüíåéøåì ðîñòå äèò ñ òî÷íîñòüþ äî íàîáîðîò.
íàïðÿæåíèÿ (âïëîòü äî 100 Â) òîê ñòîê-èñòîê
ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿåòñÿ, ò.å. ýòîò òðàíçèñòîð
ÿâëÿåòñÿ èñòî÷íèêîì ñòàáèëüíîãî òîêà. Ñòà-

72 ÑÕÅÌÛ

Êîíäåíñàòîðû C1 – C4 ñ îäíîé ñòîðîíû ñîñòàâå LM4780, îïèñàííîå â åãî ñïðàâî÷íîì
ïðåäîòâðàùàþò ñàìîâîçáóæäåíèå ÎÓ, ñ äðó- ëèñòêå). Íî ãäå ìîæíî ïàðàëëåëèòü äâà ÎÓ
ãîé – ñóùåñòâåííî ïîäàâëÿþò ïóëüñàöèè LM1875T, òàì ìîæíî ïàðàëëåëèòü è òðè, è
âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ; èõ ðàçìàõ ñîñòàâëÿ- ïîëó÷èòü âûõîäíîé òîê, íàïðèìåð, 10 À.
åò íå áîëåå ±2 ì ïðè ìàêñèìàëüíîì òîêå 1 À.
×àñòü 2 – ñòàáèëèçàòîð ñ ðåãóëèðóåìûì
Çäåñü íåîáõîäèìî äîáàâèòü äâà ìîìåíòà, âûõîäíûì íàïðÿæåíèåì (ïðèáëèçèòåëüíî â
ñâÿçàííûõ ñî ñòàáèëèçàòîðîì. äèàïàçîíå +5 – +32 Â) è ðåãóëèðóåìûì ïîðî-
ãîì îãðàíè÷åíèÿ òîêà (20 ìÀ – 1 À), ñêîíñòðó-
Ïåðâûé ìîìåíò ñâÿçàí ñ òåì, ÷òî ïðåæäå èðîâàííûé íà áàçå ðåãóëèðóåìîãî ñòàáèëè-
÷åì ïîïàñòü â ñõåìó Ðèñóíîê 1, ñõåìà ñòàáè- çàòîðà L200 (DA2) è îäíîì èç ñ÷åòâåðåííûõ
ëèçàòîðà áûëà ðàçâåäåíà íà îòäåëüíîé ÎÓ MC34074 (DA4.1) – ñõåìà â âåðõíåé ïðà-
ïëàòå è òùàòåëüíî ïðîâåðåíà â ðàáîòå. Ïîý- âîé ÷àñòè Ðèñóíêà 1. Ïîäîáíàÿ ñõåìà îïèñà-
òîìó ýòîò ñòàáèëèçàòîð ìîæåò èñïîëüçîâàòü- íà â ñïðàâî÷íîì ëèñòêå íà L200 (ïðàâäà, ñ
ñÿ è êàê ñàìîñòîÿòåëüíîå óñòðîéñòâî. Â äðóãèìè âûõîäíûìè ïàðàìåòðàìè è äðóãèìè
ñòàòüå ýòà ðàçâîäêà íå ïîêàçàíà, îäíàêî îíà íîìèíàëàìè ðåçèñòîðîâ).
ïðèâåäåíà â äîïîëíèòåëüíûõ ìàòåðèàëàõ ê
ñòàòüå (ñì. ðàçäåë Çàãðóçêè). Ðåãóëèðîâêà âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ (VÎ)
îñóùåñòâëÿåòñÿ ðåçèñòîðîì R5' (Ðèñóíîê 2).
ÈÎÍ UÈÎÍ 2 4 R1 Ýòî ïîòåíöèîìåòð ìàðêè ÑÏ5-35À ñ âûñîêîé
1 0.1 ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ áëàãîäàðÿ ãðó-
áîòî÷íîé ñõåìå, ïîñòðîåííîé íà äâóõ
2 4 R2 UÑÒÀÁ ñîîñíûõ ðåçèñòèâíûõ ýëåìåíòàõ. Ê íåìó ïðè-
1 0.1 ïàÿí äâóõïðîâîäíûé êàáåëü, êî âòîðîìó
êîíöó êîòîðîãî ïðèïàÿí ðàçúåì X4' (öàíãîâîå
R3 äâóõêîíòàêòíîå ãíåçäî íà Ðèñóíêå 2), ïîä-
êëþ÷àåìûé ê 2-êîíòàêòíîìó öàíãîâîìó øòû-
UÈÎÍ ðåâîìó ðàçúåìó X4 ïëàòû (Ðèñóíîê 1).

UÑÒÀÁ = UÈÎÍ (R3 + R4) R4 Ðåãóëèðîâêà ïîðîãà îãðàíè÷åíèÿ òîêà ïðî-
R4 èçâîäèòñÿ ðåçèñòîðîì R4' (Ðèñóíîê 2), êîòî-
ðûé àíàëîãè÷íî ïîäêëþ÷àåòñÿ ê ðàçúåìó X3
Ðèñóíîê 3. Óïðîùåííàÿ ñõåìà ïàðàëëåëüíî- ïëàòû (Ðèñóíîê 1). Ðåçèñòîð R4' äîëæåí
ãî âêëþ÷åíèÿ äâóõ ÎÓ â óìîùíåííîì ñòàáè- èìåòü êâàçèëîãàðèôìè÷åñêóþ õàðàêòåðèñòè-
ëèçàòîðå. êó (òèï C, Ðèñóíîê 4), à åñëè åãî êîíòàêòû
ïåðåñòàâèòü ìåñòàìè, òî ïðè âðàùåíèè
øòîêà ðåçèñòîðà ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå åãî
õàðàêòåðèñòèêà ïðèìåò âèä ñïëîøíîé êðèâîé

Âòîðîé ìîìåíò ñâÿçàí ñ óâåëè÷åíèåì R/RMAX C
íàãðóçî÷íîé ñïîñîáíîñòè îïèñûâàåìîãî ñòà- 1.0 B
áèëèçàòîðà. Êàê áûëî óêàçàíî âûøå, ìàêñè-
ìàëüíûé âûõîäíîé òîê ÎÓ LM1875T ñîñòàâ- 0.5
ëÿåò 4 À. Åñëè òðåáóåòñÿ ñòàáèëèçàòîð ñ
áîóëüøèì âûõîäíûì òîêîì, òî äâà ÎÓ A
LM1875T ìîæíî ïîäêëþ÷èòü ïàðàëëåëüíî
(Ðèñóíîê 3), à äëÿ êîìïåíñàöèè íåáîëüøîé 0 j/jMAX
ðàçíèöû âûõîäíûõ ñîïðîòèâëåíèé äâóõ 0 0.5 1.0
ýêçåìïëÿðîâ ÎÓ ïåðåä èx îáúåäèíåíèåì ê
âûõîäàì íåîáõîäèìî ïîäêëþ÷èòü ðåçèñòîðû Ðèñóíîê 4. Õàðàêòåðèñòèêè ðåçèñòîðà, ðåãó-
(R1, R2, Ðèñóíîê 3) ñ íåáîëüøèì íîìèíàëîì ëèðóþùåãî ïîðîã îãðàíè÷åíèÿ òîêà (çàâèñè-
(0.1 Îì).  ýòîì ñëó÷àå âûõîäíîé òîê ñòàáè- ìîñòü îòíîñèòåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ
ëèçàòîðà óäâîèòñÿ. Òàêîå âêëþ÷åíèå äâóõ ðåçèñòîðà R/RMAX îò îòíîñèòåëüíîãî óãëà
ìîùíûõ ÎÓ ÿâëÿåòñÿ øèðîêî ðàñïðîñòðà- ïîâîðîòà j/jMAX øòîêà).
íåííîé ïðàêòèêîé (ñì., íàïðèìåð, ïàðàë-
ëåëüíîå âêëþ÷åíèå äâóõ ìîùíûõ àóäèî ÎÓ â

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 73

(Ðèñóíîê 4).  ýòîì ñëó÷àå ïðè ïðèáëèçèòåëü- ñòàòüå). Îäíàêî, åñëè ïðèìåíåíèå ñòàáèëè-
íîì óäâîåíèè íîìèíàëà îãðàíè÷åíèÿ òîêà çàòîðó +34  (íà DA1, Ðèñóíîê 1) àâòîð ïîêà
øêàëà ïîâîðîòà ðåçèñòîðà ïîëó÷èòñÿ áîëåå- íå íàøåë, òî ïðèìåíåíèå ïîäîáíîãî ôîðìè-
ìåíåå ðàâíîìåðíîé (ñì. äàëåå Ðèñóíîê 7). ðîâàòåëÿ èñêóññòâåííîé «çåìëè» ïðè
È åñëè ýòó øêàëó ðàçìåñòèòü â âåðõíåé ÷àñòè îäíîïîëÿðíîì ïèòàíèè ÓÌÇ× íà áàçå äâóõ
(ïî îòíîøåíèþ ê øòîêó), òî ïðè âðàùåíèè ìîùíûõ ÎÓ LM3886, âêëþ÷åííûõ â ìîñòîâîì
øòîêà ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå òîê áóäåò óâåëè÷è- ðåæèìå ðàáîòû, ïîëó÷èëî íåîæèäàííûé è
âàòüñÿ ïî íàïðàâëåíèþ ñëåâà íàïðàâî. î÷åíü èíòåðåñíûé ýôôåêò (ñì. [1]). Äëÿ îáú-
Ðåçèñòîðû ñ êâàçèëîãàðèôìè÷åñêîé õàðàê- ÿñíåíèÿ ýòîãî ýôôåêòà ñäåëàåì íåêîòîðîå
òåðèñòèêîé (òèïà C) ìåíåå ðàñïðîñòðàíåíû, îòñòóïëåíèå.
÷åì ðåçèñòîðû ñ ïîêàçàòåëüíîé õàðàêòåðèñ-
òèêîé (òèï À, Ðèñóíîê 4), êîòîðûå, êàê ïðàâè- Êàê èçâåñòíî, ïðè ìîñòîâîì âêëþ÷åíèè
ëî, èñïîëüçóþòñÿ â ðåãóëÿòîðàõ ãðîìêîñòè äâóõ ÎÓ íàãðóçêà (íàïðèìåð, àêóñòè÷åñêàÿ
(îò÷åãî è áîëåå äîñòóïíû). Ïîýòîìó, åñëè ñèñòåìà – ÀÑ) ïîäêëþ÷àåòñÿ ñâîèì ïëþñîì
ðåçèñòîð òèïà C íàéòè áóäåò çàòðóäíèòåëüíî, (+) ê âûõîäó îäíîãî èç íèõ, à ìèíóñîì (-) – ê âû-
ìîæíî èñïîëüçîâàòü ðåçèñòîð òèïà À, íî ïðè õîäó âòîðîãî. Ïðè ýòîì îáà ÎÓ âêëþ÷åíû
ýòîì âðàùàòü åãî íóæíî áóäåò óæå ïðîòèâ èäåíòè÷íî è ðàáîòàþò â ðåæèìå èíâåðòèðóþ-
÷àñîâîé ñòðåëêè, à øêàëó íåîáõîäèìî ðàñïî- ùåãî ÎÓ ñ êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ îêîëî
ëîæèòü ñíèçó øòîêà. Òîãäà óâåëè÷åíèå òîêà 20.  òàêîì ðåæèìå ðàáîòû èñêàæåíèÿ (êîýô-
ïðè òàêîì âðàùåíèè áóäåò òàêæå â íàïðàâëå- ôèöèåíò íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé ïëþñ øóì –
íèè ñëåâà íàïðàâî. ÊÍÈ+Ø) ìèíèìàëüíû. À âîò êî âõîäàì îáîèõ
ÎÓ ïîäêëþ÷àþòñÿ âçàèìíî èíâåðñíûå ñèãíà-
Íàèáîëåå âîñòðåáîâàííûé äèàïàçîí ëû. Ïðè ìàêñèìóìå ïîëîæèòåëüíîé ïîëóâîë-
òîêîâ, íà âçãëÿä àâòîðà, ñîñòàâëÿåò îò 20 ìÀ íû âõîäíîãî ñèãíàëà ïîòåíöèàë âõîäà (+) ÀÑ
äî 0.25 À, è áëàãîäàðÿ õàðàêòåðèñòèêå ðåçèñ- îêàçûâàåòñÿ áëèçêèì ê ïîëîæèòåëüíîìó
òîðà R4' òèïà C òîêè â ýòîì äèàïàçîíå (20 ìÀ, íàïðÿæåíèþ ïèòàíèÿ (ðàçíèöà ñîñòàâëÿåò
50 ìA, 100 ìÀ è 0.25 À) äîñòàòî÷íî ëåãêî òàê íàçûâàåìîå íàïðÿæåíèå îòñå÷åíèÿ), à ïî-
âûñòàâèòü, ïîñêîëüêó ðàçíèöà ïî óãëó ïîâî- òåíöèàë (-) ÀÑ (èëè åå ñèëîâàÿ «çåìëÿ») –
ðîòà R4' äëÿ íèõ äîâîëüíî áîëüøàÿ. áëèçêèì ê îòðèöàòåëüíîìó. Ïðè îòðèöàòåëü-
íîé ïîëóâîëíå âõîäíîãî ñèãíàëà ñèëîâàÿ
Êîíäåíñàòîð C5 ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ïîäàâ- «çåìëÿ» ÀÑ áóäåò íàõîäèòüñÿ ïîä ïîòåíöèà-
ëåíèÿ íàâîäîê â âûõîäíîì íàïðÿæåíèè ñòà- ëîì áëèçêèì ê ïîëîæèòåëüíîìó íàïðÿæåíèþ
áèëèçàòîðà. ïèòàíèÿ, à (+) ÀÑ – áëèçêèì ê îòðèöàòåëüíîìó,
ò.å. ïîòåíöèàëû (+) è (-) ÀÑ ïîìåíÿþòñÿ ìåñ-
×àñòü 3 – ôîðìèðîâàòåëü èñêóññòâåííîé òàìè. Òàêèì îáðàçîì, ðîëü ñèëîâîé çåìëè
«çåìëè» èëè, äðóãèìè ñëîâàìè, ïðåîáðàçî- âûïîëíÿåò âûõîä îäíîãî èç ÎÓ. Â ñòàíäàðò-
âàòåëü îäíîïîëÿðíîãî íàïðÿæåíèÿ VÎ â äèà- íîì (íå ìîñòîâîì) ðåæèìå ðàáîòû ÎÓ ÀÑ
ïàçîíå +6  – +30  â äâóïîëÿðíîå â äèàïàçî- ñâîèì ïëþñîì (+) ïîäêëþ÷åíà ê âûõîäó ÎÓ, à
íå ±3 Â – ±15 Â íà áàçå åùå îäíîãî ÎÓ ìèíóñîì – ê ñèëîâîé «çåìëå», òîê ïî êîòîðîé
LM1875T (ñõåìà â ëåâîìíèæíåì ïóíêòèðíîì ñîñòàâëÿåò åäèíèöû àìïåð. Âîò ïîýòîìó äëÿ
ïðÿìîóãîëüíèêå Ðèñóíêà 1). Êàê âèäíî èç ñõå- òàêîãî ðåæèìà ðàáîòû ÎÓ è òðåáóåòñÿ äâóïî-
ìû, ÎÓ èñïîëüçóåòñÿ êàê ïîâòîðèòåëü íàïðÿ- ëÿðíûé ÈÏ ñ ñèëîâîé «çåìëåé», èç êîòîðîãî â
æåíèÿ, ïîäàííîãî íà åãî íåèíâåðòèðóþùèé óñèëèòåëü ïðèõîäÿò òðè ïðîâîäà: äâà ïðîâî-
âõîä ñ äåëèòåëÿ (â 2 ðàçà) âõîäíîãî íàïðÿæå- äà ïèòàíèÿ (+U, –U) è ïðîâîä «çåìëè».
íèÿ VÎ. Ýòîò äåëèòåëü ñîñòàâëåí èç äâóõ ðàâ-
íûõ ðåçèñòîðîâ R8 è R9 (ñ òî÷íîñòüþ 0.1%).  Ïîìèìî ñèëîâîé «çåìëè» â ìîùíîì ÎÓ
ñâÿçè ñ ýòèì, íàïðÿæåíèå VG ðàâíî ïîëîâèíå èñïîëüçóåòñÿ åùå òàê íàçûâàåìàÿ âñïîìîãà-
íàïðÿæåíèÿ VÎ. Êîíäåíñàòîðû C6 – C13 òåëüíàÿ «çåìëÿ». Ê ýòîé «çåìëå» ïîäêëþ÷à-
èñêëþ÷àþò ñàìîâîçáóæäåíèå ïðåîáðàçîâà- þòñÿ êîíäåíñàòîðû ïî ïèòàíèþ ÎÓ, íåêîòî-
òåëÿ è ñíèæàþò ðàçìàõ ïóëüñàöèé åãî âûõîä- ðûå RC-öåïî÷êè, ñèãíàë «mute» è ò.ï. Êðîìå
íûõ íàïðÿæåíèé; êîíäåíñàòîð C14 – áëîêèðî- òîãî, â óñèëèòåëå èñïîëüçóþòñÿ äîïîëíè-
âî÷íûé. Ýòîò ôîðìèðîâàòåëü òàêæå áûë ðàç- òåëüíûå óñòðîéñòâà: ïðåäâàðèòåëüíûé óñè-
âåäåí íà îòäåëüíîé ïëàòå è òùàòåëüíî ïðî- ëèòåëü, óñòðîéñòâî, èíäèöèðóþùåå ïðåâû-
âåðåí â ðàáîòå (ðàçâîäêà òàêîé ïëàòû ïðèâå- øåíèå îïðåäåëåííîãî ïîðîãà âõîäíûì ñèãíà-
äåíà â äîïîëíèòåëüíûõ ìàòåðèàëàõ ê

74 ÑÕÅÌÛ

ëîì, è íåêîòîðûå äðóãèå. Âñå ýòè óñòðîéñòâà áûëî óäèâëåíèå àâòîðà, êîãäà áûëî îáíàðó-
òàêæå ïîäêëþ÷àþòñÿ ê âñïîìîãàòåëüíîé «çåì- æåíî, ÷òî âûøåîïèñàííûé ôîí íå òîëüêî
ëå».  ñóììå òîê ïî òàêîé âñïîìîãàòåëüíîé ñíèçèëñÿ, à âîîáùå èñ÷åç: óñòàíîâèâ ðåãóëÿ-
«çåìëå» íå ïðåâûøàåò íåñêîëüêèõ äîëåé òîð ãðîìêîñòè â óñèëèòåëå íà ìàêñèìóì è
àìïåð (íå áîëåå 0.2 – 0.3 À). ïðèëîæèâ óõî âïëîòíóþ ê äèíàìèêàì ÀÑ, ó Â×
äèíàìèêà ìîæíî áûëî óñëûøàòü òîëüêî ñëà-
Êðîìå âñïîìîãàòåëüíîé «çåìëè» èìååòñÿ áîå ñèïåíèå, ó Ñ× äèíàìèêà – ñëàáîå øèïå-
åùå òàê íàçûâàåìàÿ ñèãíàëüíàÿ çåìëÿ, òîê íèå, à ó Í× äèíàìèêà âîîáùå áûëà ïîëíàÿ
êîòîðîé íè÷òîæíî ìàë. òèøèíà. Àâòîð î÷åíü òùàòåëüíî ïðèñëóøè-
âàëñÿ, íàäåÿñü óñëûøàòü çíàêîìûé 50-
Ñèëîâàÿ «çåìëÿ», ïåðåäàâàåìàÿ èç ÈÏ ãåðöîâûé ôîí, íî òàê íè÷åãî è íå óñëûøàë.
îòäåëüíûì ïðîâîäîì (ïîìèìî +U è –U), ÿâëÿ- Ýòà, íà ïåðâûé âçãëÿä íå ñîâñåì çàìåòíàÿ
åòñÿ èñòî÷íèêîì î÷åíü áîëüøèõ ïîìåõ: ýòî îñîáåííîñòü, íà ñàìîì äåëå ñóùåñòâåííî
íàâîäêè ñåòåâîãî íàïðÿæåíèÿ (50 Ãö) è ïîìå- ïîâûøàåò êîìôîðòíîå âîñïðèÿòèå âûñîêî-
õè, âîçíèêàþùèå â âûïðÿìèòåëå (ñãëàæèâàþ- êà÷åñòâåííîãî ìóçûêàëüíîãî ñèãíàëà.
ùèå êîíäåíñàòîðû ïîñëå âûïðÿìèòåëÿ
çàçåìëÿþòñÿ íà ýòó æå ñèëîâóþ «çåìëþ»). Òåïåðü, âîçâðàùàÿñü ê ïðåðâàííîé ïîñëå-
È, åñëè ÎÓ âêëþ÷åí â ñòàíäàðòíîì ðåæèìå, è äîâàòåëüíîñòè èçëîæåíèÿ, ìîæíî îòìåòèòü,
áåç ñèëîâîé «çåìëè» íå îáîéòèñü, òî ïðè ÷òî â ýòîì è çàêëþ÷àåòñÿ íåîáû÷íûé ýôôåêò,
ðàáîòå ÎÓ â ìîñòîâîì âêëþ÷åíèè ñèëîâàÿ ïîëó÷åííûé ïðè ïðèìåíåíèè ôîðìèðîâàòå-
«çåìëÿ» íå òðåáóåòñÿ (åå ðîëü, êàê áûëî ñêà- ëÿ èñêóññòâåííîé «çåìëè».
çàíî âûøå, âûïîëíÿåò âûõîä îäíîãî èç ÎÓ). À
ðàç òàê, òî âîçíèêàåò ñëåäóþùàÿ èäåÿ: åñëè ×àñòü 4 – óñòðîéñòâî èäåíòèôèêàöèè è
ñèëîâàÿ «çåìëÿ» íå íóæíà, òî âîîáùå îñòà- èíäèêàöèè ôàêòà ïåðåõîäà ÈÏ â ðåæèì
âèòü åå â ÈÏ, èç êîòîðîãî ïåðåäàâàòü òîëüêî îãðàíè÷åíèÿ òîêà (íèæíÿÿ ÷àñòü ñõåìû
+U è –U, à äëÿ ñîçäàíèÿ âñïîìîãàòåëüíîé Ðèñóíêà 1).
«çåìëè» èñïîëüçîâàòü âûøåîïèñàííûé ôîð-
ìèðîâàòåëü èñêóññòâåííîé «çåìëè».  ýòîì Êàê ñëåäóåò èç ñïðàâî÷íîãî ëèñòêà íà L200,
ñëó÷àå âñå ïîìåõè îñòàíóòñÿ â ÈÏ è ïåðåäà- ïåðåõîä ýòîãî ñòàáèëèçàòîðà â ðåæèì îãðàíè-
âàòüñÿ â óñèëèòåëü óæå íå áóäóò. ÷åíèÿ òîêà ïðîèñõîäèò ïðè íàïðÿæåíèè
ìåæäó âûâîäàìè 5 è 2 (V5-2) ðàâíîì 0.45 Â.
Íî òîãäà âîçíèêàåò åùå îäèí âîïðîñ: à Îäíàêî ýòî òèïîâîå çíà÷åíèå. Íà ñàìîì äåëå
íóæåí ëè âîîáùå äâóïîëÿðíûé ÈÏ ñ íàïðÿ- V5-2 ìîæåò âàðüèðîâàòüñÿ îò 0.38 Â äî 0.52 Â â
æåíèÿìè +U, –U è «çåìëåé» (íàïðèìåð, çàâèñèìîñòè îò ýêçåìïëÿðà ìèêðîñõåìû
+14 Â, –14 Â, «çåìëÿ»)? Ïî÷åìó áû íå L200. Êàê áûëî âûÿñíåíî, ó ýêçåìïëÿðà L200,
îáîéòèñü îäíîïîëÿðíûì ÈÏ ñ åäèíñòâåííûì èñïîëüçîâàííîãî àâòîðîì, ýòîò ïåðåõîä îñó-
ñòàáèëèçèðîâàííûì íàïðÿæåíèåì 28 Â? Âî- ùåñòâëÿëñÿ ïðè V5-2 = 0.42 Â – 0.43 Â. Öåëü
ïåðâûõ, â ýòîì ñëó÷àå ïîòðåáóåòñÿ âñåãî óñòðîéñòâà, âî-ïåðâûõ, êàê-òî èäåíòèôèöèðî-
îäèí ñòàáèëèçàòîð âìåñòî äâóõ (à îí â 2 ðàçà âàòü ýòîò ïåðåõîä, è, âî-âòîðûõ, èíäèöèðî-
äåøåâëå), âî-âòîðûõ, êîëè÷åñòâî âûïðÿìè- âàòü åãî ñ ïîìîùüþ ñâåòîäèîäà.
òåëüíûõ äèîäîâ è äîðîãèõ ýëåêòðîëèòè÷åñ-
êèõ êîíäåíñàòîðîâ òàêæå áóäåò â 2 ðàçà ìåíü- Ïîñêîëüêó ðàáîòàòü ñ òàêèìè ìàëûìè
øå è, â-òðåòüèõ, ìîùíîñòü òðàíñôîðìàòîðà íàïðÿæåíèÿìè (0.42  – 0.43 Â) î÷åíü íåóäîá-
(à çíà÷èò åãî ãàáàðèòû è, ñîîòâåòñòâåííî, íî, âíà÷àëå íåîáõîäèìî, âî-ïåðâûõ, óñèëèòü
ñòîèìîñòü) ìîæíî ñíèçèòü ïðèáëèçèòåëüíî V5-2 ðàç â 20 ñ ïîìîùüþ óñèëèòåëÿ è, âî-
íà 20% (à òî è áîëüøå). âòîðûõ, ïðèâÿçàòü âûõîäíîå íàïðÿæåíèå
ýòîãî óñèëèòåëÿ ê «çåìëå», ïîñêîëüêó ñàìè
 ëþáîì ñëó÷àå (íå âàæíî, èñïîëüçóåòñÿ ïîòåíöèàëû V5 è V2 áëèçêè ê âûõîäíîìó
îäíîïîëÿðíûé ÈÏ, ëèáî äâóïîëÿðíûé), ïî íàïðÿæåíèþ L200. Ýòó çàäà÷ó ñ óñïåõîì
ïðåäïîëîæåíèþ àâòîðà ïðèìåíåíèå ôîðìè- âûïîëíÿåò êëàññè÷åñêèé äèôôåðåíöèàëü-
ðîâàòåëÿ èñêóññòâåííîé çåìëè äîëæíî íûé óñèëèòåëü (ÄÓ) ñ ïðèâÿçêîé âûõîäíîãî
íåñêîëüêî ñíèçèòü íåáîëüøîé 50- è 100- íàïðÿæåíèÿ ê «çåìëå», ïîñòðîåííûé íà ÎÓ
ãåðöîâûé ôîí, ïðîñëóøèâàþùèéñÿ â ÀÑ DA4.2 è ÷åòûðåõ ðåçèñòîðàõ R10 – R13. Êîýô-
(ïðàâäà, äîñòàòî÷íî áëèçêî – íåñêîëüêî ñàí- ôèöèåíò óñèëåíèÿ, KÓ, ýòîãî ÄÓ ðàâåí îòíî-
òèìåòðîâ) ïðè îòñóòñòâèè çâóêîâîãî ñèãíàëà øåíèþ ðåçèñòîðîâ: KÓ = R10/R11 = R12/R13 =
èëè â ïàóçå ìåæäó ôîíîãðàììàìè. Êàêîâî æå = 19.6 (ò.å. îêîëî 20), à ïðèâÿçêà âûõîäíîãî

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 75

íàïðÿæåíèÿ ê «çåìëå» îñóùåñòâëÿåòñÿ êàöèÿ ïåðåõîäà L200 â ðåæèì îãðàíè÷åíèÿ
çàçåìëåíèåì âõîäà îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ òîêà (è îáðàòíî – â ðåæèì ñòàáèëèçàöèè
ÄÓ: ýòî âåðõíèé ïî ñõåìå âûâîä R10. Íà âõîä íàïðÿæåíèÿ).
ÄÓ ïîäàåòñÿ V5-2. Òàêèì îáðàçîì, ïðè V5-2 =
= 0.42 Â – 0.43 Â âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ÄÓ Äëÿ èíäèêàöèè ýòèõ äâóõ ñîñòîÿíèé ÒØ
áóäåò èçìåíÿòüñÿ â ïðåäåëàõ 8.23 Â – 8.43 Â èñïîëüçóåòñÿ ïîëíîöâåòíûé RGB ñâåòîäèîä
(ïðè KÓ = 19.6) è 8.4 Â – 8.6 Â (ïðè KÓ = 20), ÷òî ARL-5613RGBW/4A ñ îáùèì àíîäîì (ÎÀ) è
íåòðóäíî ïîäñ÷èòàòü. Äàëåå ýòî íàïðÿæåíèå ìàòîâîé ëèíçîé äèàìåòðîì 5 ìì (LED3, Ðèñó-
ïîäàåòñÿ íà âõîä òðèããåðà Øìèòòà (ÒØ), íîê 2) è åùå îäèí êîìïàðàòîð, ïîñòðîåííûé
ïîñòðîåííîãî íà ÎÓ DA4.3 è ÷åòûðåõ ðåçèñ- íà ÎÓ DA4.4. Ê êîíòàêòàì ñâåòîäèîäà (êðàñ-
òîðàõ R14 – R17. Ýòîò ÒØ ïðåäñòàâëÿåò íîìó, çåëåíîìó è ÎÀ) ïðèïàÿí 3-ïðîâîäíûé
ñîáîé îáû÷íûé êîìïàðàòîð, íà èíâåðòèðóþ- êàáåëü, íà âòîðîì êîíöå êîòîðîãî ðàñïîëîæå-
ùèé âõîä êîòîðîãî (âûâîä 9 DA4.3) ïîäàåòñÿ íî 3-êîíòàêòíîå öàíãîâîå ãíåçäî SIP-3 (X5',
âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ñ âûõîäà ÄÓ, à íà íåèí- Ðèñóíîê 2). Ýòî ãíåçäî ïîäêëþ÷àåòñÿ ê 3-
âåðòèðóþùèé âõîä (âûâîä 10 DA4.3) – îïîð- êîíòàêòíîìó øòûðåâîìó öàíãîâîìó ðàçúåìó
íîå íàïðÿæåíèå, ñíÿòîå ñ äåëèòåëÿ (R14 – X5, ðàñïîëîæåííîìó íà ïëàòå.  êà÷åñòâå
R16) íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ (+34 Â). Ïîëîæè- îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ êîìïàðàòîðà èñïîëüçó-
òåëüíàÿ îáðàòíàÿ ñâÿçü (ÏÎÑ) ñ ïîìîùüþ åòñÿ îïîðíîå íàïðÿæåíèå äëÿ ÒØ (îêîëî 8 Â),
ðåçèñòîðà R17 ïðåâðàùàåò ýòîò êîìïàðàòîð ò.ê. îíî äîñòàòî÷íî äàëåêî êàê îò íàïðÿæåíèÿ
â ÒØ, èìåþùìé äâà óñòîé÷èâûõ ñîñòîÿíèÿ: ïèòàíèÿ (+34 Â), òàê è îò íàïðÿæåíèÿ «çåìëè»
ýòî ñáðîøåííîå ñîñòîÿíèå (reset), ïðè êîòî- (ïî÷òè 0 Â). Ýòî íàïðÿæåíèå ÷åðåç ðåçèñòîð
ðîì âûõîäíîå íàïðÿæåíèå íàõîäèòñÿ â âûñî- R20 ïîäêëþ÷àåòñÿ ê íåèíâåðòèðóþùåìó
êîì óðîâíå (áëèçêîì ê íàïðÿæåíèþ ïèòàíèÿ) âõîäó ÎÓ DA4.4 (âûâîä 12). À âûõîä ÒØ ÷åðåç
è âçâåäåííîå (set), ïðè êîòîðîì âûõîäíîå ðåçèñòîð R19 ïîäêëþ÷àåòñÿ ê åãî èíâåðòèðó-
íàïðÿæåíèå íàõîäèòñÿ â íèçêîì óðîâíå (ïî- þùåìó âõîäó (âûâîä 13). Ðåçèñòîðû R18 è
÷òè «çåìëÿ»). Åñëè âûõîä ÒØ íàõîäèòñÿ â R21 – òîêîîãðàíè÷èâàþùèå. Åñëè âûõîäíîå
âûñîêîì óðîâíå, òî ðåçèñòîð R17 îêàçûâàåò- íàïðÿæåíèå ÒØ íàõîäèòñÿ â âûñîêîì óðîâíå
ñÿ ïàðàëëåëüíî ïîäêëþ÷åí ê ðåçèñòîðàì R14 (øòàòíûé ðåæèì ðàáîòû), òî âûõîäíîå íàïðÿ-
è R15, êîòîðûå â ñóììå ñîñòàâëÿþò 10 êÎì æåíèå êîìïàðàòîðà íà DA4.4 (âûâîä 14) íàõî-
(ïðè ñðåäíåì ïîëîæåíèè äâèæêà R15). Â ýòîì äèòñÿ â íèçêîì óðîâíå, ò.ê. êîìïàðàòîð èíâåð-
ñëó÷àå íàïðÿæåíèå âåðõíåãî ïîðîãà ïåðå- òèðóþùèé.  ýòîì ñëó÷àå íà êàòîä êðàñíîãî
êëþ÷åíèÿ ÒØ VÂÏ = 8.56  (÷òî íåòðóäíî ïîä- ñâåòîäèîäà ïîäàåòñÿ ïî÷òè íàïðÿæåíèå ïèòà-
ñ÷èòàòü). Åñëè âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ÒØ íèÿ (òàê æå, êàê è íà àíîä), ïîýòîìó êðàñíûé
íàõîäèòñÿ â íèçêîì óðîâíå, òî R17 îêàçûâà- ñâåòîäèîä ãîðåòü íå áóäåò. À âîò íà êàòîä
åòñÿ ïîäêëþ÷åí ïàðàëëåëüíî R16.  ýòîì çåëåíîãî ñâåòîäèîäà ïîäàåòñÿ íèçêèé óðî-
ñëó÷àå íàïðÿæåíèå íèæíåãî ïîðîãà ÒØ VÍÏ = âåíü íàïðÿæåíèÿ (ñ âûõîäà êîìïàðàòîðà),
= 7.62  (÷òî òàêæå íåòðóäíî ïîäñ÷èòàòü). ïîýòîìó çåëåíûé ñâåòîäèîä áóäåò ãîðåòü.
Ãèñòåðåçèñ ÒØ ñîñòàâëÿåò VÂÏ – VÍÏ = 8.56 Â – Ïðè âîçíèêíîâåíèè ïåðåãðóçêè ïî òîêó çåëå-
– 7.62 Â = 0.94 Â (ò.å. îêîëî 1 Â). Òàêèì îáðà- íûé ñâåòîäèîä ãàñíåò, à êðàñíûé çàæèãàåòñÿ.
çîì, â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè, ò.å. êîãäà âûõîä-
íîå íàïðÿæåíèå ÄÓ ìåíüøå 8.56 Â, âûõîäíîå Íåñìîòðÿ íà òàêîå äîñòàòî÷íî «ïðîñòðàí-
íàïðÿæåíèå ÒØ íàõîäèòñÿ â âûñîêîì ñîñòîÿ- íîå» îáúÿñíåíèå ïðèíöèïà ðàáîòû ïëàòû,
íèè. Íî êàê òîëüêî âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ÄÓ îíà äîñòàòî÷íî ìèíèàòþðíà (ñì. äàëåå). Êàê
äîñòèãíåò 8.56 Â, âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ÒØ íè ñòðàííî, ñ÷åòâåðåííûé ÎÓ MC34074 (ñòî-
ñêà÷êîì ïåðåêëþ÷èòñÿ â íèçêèé óðîâåíü (íå èìîñòüþ îêîëî 20 ðóá.) ïî÷òè â 5(!) ðàç
çàáûâàåì, ÷òî ÒØ èíâåðòèðóþùèé). Ïðè äåøåâëå ñäâîåííîãî MC34072 (70 – 110 ðóá.),
óìåíüøåíèè íàïðÿæåíèÿ ÄÓ è ïðè åãî äîñòè- òàê ÷òî ñòîèìîñòü êîìïëåêòóþùèõ ïëàòû
æåíèè íèæíåãî ïîðîãà (7.62 Â), âûõîäíîå òàêæå íåâûñîêà.
íàïðÿæåíèå ÒØ îïÿòü ñêà÷êîì ïåðåêëþ÷èòñÿ
â âûñîêèé óðîâåíü. Ïîäñòðîéêà ïîðîãà ïåðå- Ïîìèìî ïëàòû â ÈÏ èñïîëüçóþòñÿ ñëåäó-
êëþ÷åíèÿ ÒØ îñóùåñòâëÿåòñÿ ðåçèñòîðîì þùèå äîïîëíèòåëüíûå êîìïîíåíòû (Ðèñó-
R14. Òàêèì îáðàçîì è ïðîèñõîäèò èäåíòèôè-
íîê 2). Ýòî òðàíñôîðìàòîð (»220/36 Â (Ò1)
ìîùíîñòüþ â 50 Âò, âûïðÿìèòåëü íà äèîäàõ
VD1 – VD4, ñãëàæèâàþùèé êîíäåíñàòîð C1,
ñâåòîäèîäû LED, LED2 (ñî ñâîèìè òîêîîãðà-

76 ÑÕÅÌÛ

íè÷èòåëüíûìè ðåçèñòîðàìè R1 – R4), èíäè- îáîéòèñü áåç ìåòàëëèçàöèè îòâåðñòèé – òåõ-
öèðóþùèå íàëè÷èå âûõîäíûõ íàïðÿæåíèé, íîëîãè÷åñêè äîñòàòî÷íî ñëîæíîé ïðîöåäóðû
êëåììû B1 – B3, ê êîòîðûì ïîäêëþ÷àþòñÿ ïðè èçãîòîâëåíèè ïëàò ñâîèìè ñèëàìè. Â
âûõîäíûå íàïðÿæåíèÿ ÈÏ è äóáëèðóþùèé êà÷åñòâå ïðèìåðà ìîæíî ïðèâåñòè êîíäåíñà-
âûõîäíûå íàïðÿæåíèÿ ðàçúåì ÐÑ4ÒÂ(Â) – òîð C15 (Ðèñóíîê 1). Îí íåñëó÷àéíî âûáðàí
X1. Î ðåçèñòîðàõ R4' è R5' óæå óïîìèíàëîñü âûâîäíûì, ò.å. ïðåäíàçíà÷åí äëÿ íàâåñíîãî
âûøå. (à íå äëÿ ïîâåðõíîñòíîãî) ìîíòàæà. Îñíîâ-
íàÿ åãî ôóíêöèÿ – îí ïîëîæåí ïî øòàòó ðàáî-
Ðàçìàõ ïóëüñàöèé âûõîäíûõ íàïðÿæåíèé òû DA4 êàê áëîêèðîâî÷íûé è äîëæåí áûòü
ÈÏ ïðè òîêå 1 À íå ïðåâûøàåò 2 ìÂ, ïðè òîêå óñòàíîâëåí ìåæäó âûâîäàìè ïèòàíèÿ è «çåì-
0.5 À – 1 ìÂ, ïðè ìåíüøåì òîêå – ìåíüøå 1 ìÂ. ëè». Âñïîìîãàòåëüíàÿ åãî ôóíêöèÿ – ïîäâîä-
êà ïèòàíèÿ è «çåìëè» (ñ îäíîé ñòîðîíû ïëà-
Ðàçâîäêà è âíåøíèé âèä ïëàòû òû) ê DA4, ðàñïîëîæåííîé íà äðóãîé å¸ ñòîðî-
íå, êàê ðàç ÷åðåç âûâîäû C15. Ýòîò êîíäåíñà-
Ðàçâîäêà âñåõ ïëàò ñäåëàíà àâòîðîì ñ òîð ìîæíî çàìåòèòü íà Ðèñóíêå 5ã (îí æ¸ëòî-
ïîìîùüþ ïðîãðàììû Sprint-Layout 6.0, à ãî öâåòà).
ññûëêó íà ôàéë ðàçâîäêè â ôîðìàòå *.lay6
ìîæíî íàéòè â ðàçäåëå Çàãðóçêè. Ðèñóíêè Êîíñòðóêöèÿ ÈÏ
ðàçâîäêè è ôîòîãðàôèè ñàìîé ïëàòû ÈÏ (Ðè-
ñóíîê 5) ñïåöèàëüíî ðàñïîëîæåíû â òàêîì ÈÏ ðàñïîëîæåí â íåáîëüøîì êîðïóñå
ïîðÿäêå, êîòîðûé ïîçâîëÿåò ñðàâíèòü èõ (G418) ðàçìåðîì 150×80×60 ìì (Ðèñóíîê 6).
ìåæäó ñîáîé.
Òðàíñôîðìàòîð, ñãëàæèâàþùèé ýëåêòðî-
Îòëè÷èòåëüíàÿ îñîáåííîñòü ðàçâîäêè: ëèòè÷åñêèé êîíäåíñàòîð è âûïðÿìèòåëüíûå
÷åðåç âñå ïåðåõîäíûå îòâåðñòèÿ (ñî ñëîÿ íà äèîäû (ïðèêðó÷åííûå ê íåáîëüøîé àëþìèíè-
ñëîé) ïðîõîäÿò âûâîäû ìîùíûõ ìèêðîñõåì åâîé ïëàñòèíå) óêðåïëåíû íà äíèùå êîðïóñà.
èëè êîíäåíñàòîðîâ. Ýòè âûâîäû ïðîïàèâàþò- Ïëàòà íå èìååò êðåïåæíûõ îòâåðñòèé,
ñÿ ñ äâóõ ñòîðîí ïëàòû. Ýòî ïîçâîëÿåò

(à) (á)

(â) (ã)

Ðèñóíîê 5. Ðàçâîäêà è âíåøíèé âèä ïëàòû ÈÏ ñî ñòîðîíû ðàñïîëîæåíèÿ SMD êîìïîíåíòîâ (à, â)
è ñ îáðàòíîé ñòîðîíû (á, ã).

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 77

Ðèñóíîê 7. Îáùèé âèä ÈÏ â ñáîðå.

Ðèñóíîê 6. Îáùèé âèä ÈÏ â îòêðûòîì êîðïóñå. Íàñòðîéêà ÈÏ

ïîñêîëüêó äåðæèòñÿ íà äîñòàòî÷íî æåñòêèõ Íàñòðîéêà ÈÏ ñâîäèòñÿ ê ïîëó÷åíèþ
âûâîäàõ âñåõ òðåõ ìèêðîñõåì ê êîðïóñå ÒÎ- ðèñîê íà øêàëå, ñîîòâåòñòâóþùèõ îïðåäå-
220. Ñàìè ìèêðîñõåìû ïðèêðó÷åíû ê èãîëü÷à- ëåííîìó òîêó è óãëó, íà êîòîðûé íåîáõîäèìî
òîìó ðàäèàòîðó âèíòàìè ÷åðåç êåðàìè÷åñêèå ïîâåðíóòü ðó÷êó ïîòåíöèîìåòðà, ðåãóëèðóþ-
òåïëîïðîâîäÿùèå ïðîêëàäêè ñ èñïîëüçîâà- ùåìó ïîðîã çàùèòû ïî òîêó (Ðèñóíîê 7). Äëÿ
íèåì òåïëîïðîâîäíîé ïàñòû ÊÏÒ-8. Ðàäèà- ýòîãî àâòîð èñïîëüçîâàë òðè ïðåöèçèîííûõ
òîð çàêðåïëåí íà çàäíåé ñòåíêå êîðïóñà, â ðåçèñòîðà: 400 Îì, 0.25 Âò ñ òî÷íîñòüþ
êîòîðîé äëÿ ïëàòû ïðîðåçàíî ïðÿìîóãîëüíîå 0.05%; 100 Îì, 5 Âò, 1% è 30 Îì, 15 Âò, 1%.
îêíî. Íà çàäíåé ñòåíêå òàêæå ðàñïîëîæåí Êðîìå ýòîãî íåîáõîäèì öèôðîâîé âîëüòìåòð
âûêëþ÷àòåëü ïèòàíèÿ è ðåçèíîâàÿ âòóëêà, (èëè öèôðîâîé òåñòåð, ðàáîòàþùèé â ðåæèìå
÷åðåç êîòîðóþ ïðîïóùåí ñåòåâîé ïðîâîä. âîëüòìåòðà).
Êåðàìè÷åñêèé ïðåäîõðàíèòåëü ñ âûâîäàìè
ïîä ïàéêó (ÂÏ4-3 1À) ðàçìåðîì 3×7 ìì îäíèì Ðåçèñòîðû è âîëüòìåòð ïîäêëþ÷àëèñü ê
êîíöîì ïðèïàÿí ê âûêëþ÷àòåëþ, à âòîðûì – äâóì êðàéíèì êëåììàì ÈÏ (÷¸ðíàÿ è êðàñ-
ê ñåòåâîìó âûâîäó òðàíñôîðìàòîðà. Äëÿ íàÿ). Ïîòåíöèîìåòðîì, ðåãóëèðóþùèì âûõîä-
èñêëþ÷åíèÿ ñëó÷àéíîãî êàñàíèÿ îãîëåííûõ íîå íàïðÿæåíèå, âûñòàâëÿëîñü íåîáõîäèìîå
êîíòàêòîâ ñ ñåòåâûì íàïðÿæåíèåì íà ïðåä- íàïðÿæåíèå, à ïîòåíöèîìåòðîì, ðåãóëèðóþ-
îõðàíèòåëü íàäåòà ÏÂÕ òðóáêà (êåìáðèê). Íà ùèì ïîðîã çàùèòû ïî òîêó, óñòàíàâëèâàëñÿ
ïåðåäíåé ñòåíêå êîðïóñà (Ðèñóíîê 7) ðàñïî- óãîë ïîâîðîòà, ñîîòâåòñòâóþùèé îïðåäåëåí-
ëîæåíû ñâåòîäèîäû â ñïåöèàëüíûõ îïðàâ- íîìó òîêó.
êàõ, ïîòåíöèîìåòðû, ðåãóëèðóþùèå âûõîä-
íîå íàïðÿæåíèå è ïîðîã çàùèòû ïî òîêó, êëåì- Ïðè âûõîäíîì íàïðÿæåíèè 8  ÷åðåç
ìû è ðàçúåì ñ äóáëèðóþùèìè íàïðÿæåíèÿ- ðåçèñòîð 400 Îì, êàê íåòðóäíî ïîäñ÷èòàòü,
ìè. Ê äíèùó êîðïóñà ïðèêëååíû ðåçèíîâûå ïðîõîäèò òîê 20 ìÀ. Ðèñêà äëÿ ýòîãî òîêà äîë-
íîæêè, âõîäÿùèå â êîìïëåêò ïîñòàâêè êîðïó- æíà áûòü â ñàìîì êðàéíåì ëåâîì ïîëîæåíèè
ñà. Îáå ïîëîâèíû êîðïóñà ñêðó÷èâàþòñÿ âèí- ðó÷êè ïîòåíöèîìåòðà (ïîâåðíóòîì ïðîòèâ
òàìè Ì3 âïîòàé. ÷àñîâîé ñòðåëêè), ðåãóëèðóþùåãî òîê.  ýòîì
ïîëîæåíèè ðó÷êè ïðè óâåëè÷åíèè íàïðÿæå-
íèÿ âûøå 8 Â äîëæåí çàãîðåòüñÿ êðàñíûé
ñâåòîäèîä, à ïðè ñíèæåíèè íàïðÿæåíèÿ íèæå
8  – çåëåíûé. Íàñòðîéêà òîêà 20 ìÀ îñó-
ùåñòâëÿåòñÿ ïîäñòðîå÷íûì ðåçèñòîðîì R4
(Ðèñóíîê 1) â îòêðûòîì êîðïóñå. Âîçìîæíà
òàêæå íåêîòîðàÿ ïîäñòðîéêà ðåçèñòîðîì R14
ïîðîãà òðèããåðà Øìèòòà. Ïîñëå òîãî êàê
íàñòðîåí òîê 20 ìÀ, âñå äàëüíåéøèå

78 ÑÕÅÌÛ

íàñòðîéêè ìîæíî óæå ïðîâîäèòü â çàêðûòîì ðîì), ýòè ðèñêè áûëè ïåðåíåñåíû íà øêàëó,
êîðïóñå. ñåòêà è îêðóæíîñòè óäàëåíû, è øêàëà áûëà
ðàñïå÷àòàíà è ïðèêëååíà íà ñâîå ìåñòî (Ðè-
Ïðè íàïðÿæåíèè 20  òîê ÷åðåç ðåçèñòîð ñóíîê 7). Âñå ýòî áûëî âûïîëíåíî â ïðîãðàì-
400 Îì áóäåò ðàâåí 50 ìÀ. Ýòî âòîðàÿ ðèñêà ìå ðàçâîäêè ïëàò (Sprint-Layout 6.0). Øêàëà ñ
íà øêàëå. ñåòêîé (Ðèñóíîê 8) è áåç ñåòêè è îêðóæíîñòåé
(Ðèñóíîê 7) äîáàâëåíà â ôàéë ðàçâîäêè ïëàò,
Äàëåå ïîäêëþ÷àåòñÿ ðåçèñòîð 100 Îì. ïðèâåäåííûé â äîïîëíèòåëüíûõ ìàòåðèàëàõ
Ïðè íàïðÿæåíèÿõ 10 Â è 25 Â òîêè, ñîîòâå- íà ñàéòå æóðíàëà.
òñòâåííî, áóäóò 100 ìÀ è 0.25 À (ñëåäóþùèå
2 ðèñêè). Ïîñëå ýòîãî ïîäêëþ÷àåòñÿ ðåçèñòîð Çàêëþ÷åíèå
30 Îì. Ïðè íàïðÿæåíèÿõ 15 Â è 30 Â òîêè,
ñîîòâåòñòâåííî, ñîñòàâÿò 0.5 À è 1.0 À (ïî- Ïðèâåäåííûå â ñòàòüå óñòðîéñòâà ñâèäåò-
ñëåäíèå äâå ðèñêè). åëüñòâóþò, ÷òî ìèêðîñõåìà ìîùíîãî àóäèî ÎÓ
LM1875T, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ ïîñòðîåíèÿ
Ðèñóíîê 8. Øêàëà òîêà ñ ñåòêîé. íà åå îñíîâå ÓÌÇ×, ñ óñïåõîì ìîæåò èñïîëü-
çîâàòüñÿ â ïðèêëàäíûõ çàäà÷àõ, íàïðÿìóþ íå
Äëÿ òî÷íîãî ïîëó÷åíèÿ ïîëîæåíèÿ ðèñîê ñâÿçàííûõ ñ å¸ àóäèî ïðèëîæåíèÿìè. ÐË
àâòîð âíà÷àëå ðàñïå÷àòàë øêàëó òîêà ñ ñåò-
êîé ñ øàãîì 1 ìì (Ðèñóíîê 8). Ýòà øêàëà áûëà Ëèòåðàòóðà
ïðèêëååíà ñêîò÷åì ñ äâóñòîðîííèì ëèïêèì
ñëîåì íà ìåñòî îñíîâíîé øêàëû òîêà. Ïîñëå 1. Êóçüìèíîâ À. Þ. Ýëåêòðîííûå óñòðîéñòâà.
ïîëó÷åíèÿ ðèñîê (îáû÷íûì òîíêèì ìàðêå- Ñîâðåìåííûå àïïàðàòíûå è ïðîãðàììíûå
ñðåäñòâà. – Ì.: Ïåðî, 2021.

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Texas Instruments LM1875T
2. Datasheet ON Semiconductor MC34074
3. Datasheet Texas Instruments LM4780
4. Datasheet STMicroelectronics L200
5. Datasheet Semitec S-562T
6. Datasheet Arlight ARL-5613RGBW/4A
7. Datasheet Vishay BZT52
8. Datasheet Taiwan Semiconductor MBRF20100
9. Datasheet Kyocera FRH20A10

Çàãðóçêè

Äîïîëíèòåëüíûå ìàòåðèàëû ê ñòàòüå

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 79

TinyCalibrator –

óñòðîéñòâî äëÿ êàëèáðîâêè

âñòðîåííûõ îñöèëëÿòîðîâ
8-âûâîäíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ
ATtiny è ñáðîñà Fuse-áèòîâ

Stefan Wagner

GitHub

Ïðîñòîå óñòðîéñòâî ïîçâîëÿåò â àâòîìàòè÷åñêîì ðåæèìå âûïîëíÿòü êàëèáðîâêó
âñòðîåííîãî RC-îñöèëëÿòîðà 8-âûâîäíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ ñåðèè ATtiny, à òàêæå, ïðè
íåîáõîäèìîñòè, ñáðàñûâàòü Fuse-áèòû ê çàâîäñêèì óñòàíîâêàì

Îáùèå ñâåäåíèÿ Ðèñóíîê 1. Óñòðîéñòâî äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé
êàëèáðîâêè âñòðîåííîãî RC-îñöèëëÿòîðà 8-
Èç-çà îãðàíè÷åííîãî êîëè÷åñòâà äîñòóï- âûâîäíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ ATtiny.
íûõ ïîðòîâ ââîäà/âûâîäà 8-âûâîäíûõ ìèêðî-
êîíòðîëëåðîâ (ÌÊ) ñåðèè ATtiny âî ìíîãèõ âàòåëüíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ, HVSP), êîòî-
ïðîåêòàõ îíè èñïîëüçóþòñÿ áåç âíåøíåãî ðàÿ ïîçâîëÿåò âîññòàíîâèòü çàâîäñêèå óñòà-
êâàðöåâîãî ðåçîíàòîðà. Âñòðîåííûé RC- íîâêè «çàáëîêèðîâàííûõ» ÌÊ ñåðèè ATtiny.
îñöèëëÿòîð õîðîøî ðàáîòàåò â áîëüøèíñòâå
ïðèëîæåíèé, íî êîãäà äåëî äîõîäèò äî òî÷íîé Àïïàðàòíàÿ ÷àñòü
ñèíõðîíèçàöèè, åãî òî÷íîñòü ±10% ÷àñòî îêà-
çûâàåòñÿ íåäîñòàòî÷íîé. Ê ñ÷àñòüþ, âñòðîåí- Íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ óñòðîéñòâà 5  ïîäà-
íûé RC-îñöèëëÿòîð ìîæíî îòêàëèáðîâàòü, åòñÿ ÷åðåç ðàçúåì microUSB. Ïîñêîëüêó ÷àñ-
óâåëè÷èâ òî÷íîñòü äî ±2% è äàæå ëó÷øå.
Ñóùåñòâóåò íåñêîëüêî ñïîñîáîâ ðó÷íîé
êàëèáðîâêè, êîòîðûå ïîòðåáóþò âðåìåíè è
âíåøíåãî ïðîãðàììàòîðà.

Óñòðîéñòâî TinyCalibrator (Ðèñóíîê 1)
âûïîëíèò êàëèáðîâêó âñòðîåííîãî îñöèëëÿ-
òîðà ïîëíîñòüþ â àâòîìàòè÷åñêîì ðåæèìå
íàæàòèåì îäíîé êíîïêè. ×òîáû óñòðîéñòâî
ïîëó÷èëîñü áîëåå óíèâåðñàëüíûì, àâòîð
äîáàâèë ôóíêöèþ ñáðîñà óñòàíîâîê Fuse-
áèòîâ (â ðåæèìå âûñîêîâîëüòíîãî ïîñëåäî-

80 ÑÕÅÌÛ

Ìèêðîêîíòðîëëåð ATtiny84 X1
12 ÌÃö 10 ppm
VCC U1 GND XTAL2
ATTINY84A-SSU 43
XTAL1
PA0 12
PA1
XTAL1 1 VCC GND 14 PA2 C3 C4
XTAL2 2 (PCINT8/XTAL1/CLKI)PB0 PA0(AREF/PCINT0) 13 PA3 22p 22p
RESET 3 (PCINT9/XTAL2)PB1 PA1(AIN0/PCINT1) 12 SCK
TGTVCC 4 (PCINT11/RESET#/dW)PB3 PA2(AIN1/PCINT2) 11 PA5 GND GND GND GND
5 (PCINT10/INT0/OC0A/CKOUT)PB2 10
PA7 6 (PCINT7/ICP/OC0B/ADC7)PA7 PA3(T0/PCINT3) 9
MOSI 7 (PCINT6/OC1A/SDA/MOSI/DI)PA6 PA4(USCK/SCL/T1/PCINT4) 8
PA5(DO/MISO/OC1B/PCINT5)
VCC VCC VCC

C1 C2 R1
100n 47u 10k

GND GND RESET

Çàðÿäîâûé íàñîñ 12  +5V Èñòî÷íèê ïèòàíèÿ

U2 12V +5V +5V SW4 VCC
1
C5 ST662ACD-TR C7 C8 U3 3
4u7 4u7 HT7333-A 2
220n 1 C1- SHDN 8
C6 2 C1+ GND 7 25V Vout 3 PWRSLCT R2
3 C2- VOUT 6 1k
4 C2+ VCC 5 2 Vin

220n GND 1
C10
10u C9
10u LED1

PWR

GND GND GND GND GND GND GND
Êíîïêè VCC
Èíòåðôåéñ ïðîãðàììèðîâàíèÿ VCC

R15 D1 R11 R12 SW3 R13 SW2 R14 SW1
1k 1N5817 10k 10k 1 2 10k 1 2 10k 1 2
RST
PA5 PA0

R7 34 34 34
1k R8
SCI R9 1k PA0
SDO 1k R10 PA1
SII 1k PA2
SDI PA3 GND GND GND GND GND GND

U4 Ðàçúåìû
DIP8 SOCKET
USB1
RST 1 PB5 VCC 8 TGTVCC H1 VCC +5V Ïèòàíèå
SCI 2 PB3 PB2 7 SDO ICSP MOSI îò USB
3 PB4 PB1 6 SII
4 GND PB0 5 SDI PA5 12 1 +5 V
SCK 34 2 GND
RESET 56

GND GND GND

Âûñîêîâîëüòíûé êëþ÷ Äèñïëåé VCC
12V
R6 R3 R4 H2
Q1 10k 10k 10k OLED
AO3401A
Q2 MOSI 4 SDA OLED
RST MMBT3904 SCK 3 SCK
PA7 2 VCC
1 GND
R5
1k

GND GND

Ðèñóíîê 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà óñòðîéñòâà äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé êàëèáðîâêè RC-îñöèëëÿòîðà
8-âûâîäíûõ ÌÊ ATtiny.

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 81

òîòà ãåíåðàöèè çàâèñèò îò íàïðÿæåíèÿ ïèòà- ðàÿ çàãðóæàåòñÿ â öåëåâîé ÌÊ äîñòóïíû äëÿ
íèÿ ÌÊ ATtiny, â ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ ðåãóëÿ- ñêà÷èâàíèÿ â ðàçäåëå çàãðóçîê, à òàêæå â ðåïî-
òîð íàïðÿæåíèÿ HT7333 (Ðèñóíîê 2). Ïåðå- çèòîðèè íà ñàéòå GitHub [1].
êëþ÷àòåëü SW4 ïðåäíàçíà÷åí äëÿ âûáîðà
íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ 5  èëè 3.3 Â. Ýòà ÷àñòîòà èçìåðÿåòñÿ óñòðîéñòâîì è
ñðàâíèâàåòñÿ ñ öåëåâûì çíà÷åíèåì. Çàòåì
Îñíîâíûì êîìïîíåíòîì óñòðîéñòâà áûë çíà÷åíèå êàëèáðîâêè îñöèëëÿòîðà (OSCCAL)
âûáðàí ÌÊ ATtiny84 ââèäó òîãî, ÷òî îí èìååò êîððåêòèðóåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèì îáðàçîì è
ðîâíî íåîáõîäèìîå êîëè÷åñòâî ïîðòîâ GPIO. ñíîâà çàïèñûâàåòñÿ â EEPROM öåëåâîãî ÌÊ.
Äëÿ òî÷íîãî èçìåðåíèÿ ÷àñòîòû ÌÊ ATtiny84 Ýòîò ïðîöåññ ïîâòîðÿåòñÿ äî òåõ ïîð, ïîêà íå
ðàáîòàåò îò âíåøíåãî êâàðöåâîãî ðåçîíàòîðà áóäåò íàéäåíî çíà÷åíèå OSCCAL, îáåñïå÷è-
12 ÌÃö. Äëÿ òåêóùåé âåðñèè ïðîãðàììíîãî âàþùåå íàèìåíüøåå îòêëîíåíèå ÷àñòîòû
îáåñïå÷åíèÿ òðåáóåòñÿ 3.7 Êáàéò, ïîýòîìó â (Ðèñóíîê 3).
óñòðîéñòâå ìîæíî èñïîëüçîâàòü ÌÊ ATtiny44.
Êîä ôóíêöèè âûñîêîâîëüòíîãî ïîñëåäîâà-
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ 12  (èñïîëü- òåëüíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ (High Voltage
çóåòñÿ â ðåæèìå âûñîêîâîëüòíîãî ïîñëåäîâà- Serial Programming) öåëåâîãî ÌÊ íå ïðåä-
òåëüíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ öåëåâîãî ÌÊ) ñòàâëÿåò îñîáîãî èíòåðåñà. Ïðîùå ãîâîðÿ,
áûëà âûáðàíà ìèêðîñõåìà DC/DC ïðåîáðà- äëÿ êàæäîãî äåéñòâèÿ ïî ñèãíàëüíûì ëèíèÿì
çîâàòåëÿ ST662A, ñïåöèàëüíî ðàçðàáîòàí- öåëåâîãî ÌÊ îòïðàâëÿåòñÿ ïîñëåäîâàòåëü-
íàÿ äëÿ ïîäîáíûõ ïðèëîæåíèé è òðåáóþùàÿ íîñòü èíñòðóêöèé è ñ÷èòûâàåòñÿ ñîîòâåòñòâó-
âñåãî ëèøü íåñêîëüêèõ êîìïîíåíòîâ îáâÿçêè.
Ïðè âêëþ÷åíèè ñîîòâåòñòâóþùåãî ðåæèìà Ãëàâíîå ìåíþ
ðàáîòû íàïðÿæåíèå 12 Â ñ ïîìîùüþ
MOSFET Q1, ïîäàåòñÿ íà ëèíèþ RESET öåëå- Äî êàëèáðîâêè
âîãî ÌÊ. Îñòàëüíûå ñèãíàëüíûå ëèíèè, èäó-
ùèå ê öåëåâîìó ÌÊ, çàùèùåíû îò êîðîòêîãî Ïîñëå êàëèáðîâêè
çàìûêàíèÿ ðåçèñòîðàìè. Ðèñóíîê 3. Ïðîöåññ êàëèáðîâêè âíóòðåííåãî
RC-îñöèëëÿòîðà 9.6 ÌÃö ÌÊ ATtiny13 ñ
 ïîëüçîâàòåëüñêîì èíòåðôåéñå èñïîëü- ïîìîùüþ óñòðîéñòâà TinyCalibrator.
çóåòñÿ òðè êíîïêè è OLED äèñïëåé ñ ðàçðåøå-
íèåì 128×64 òî÷êè. Öåëåâîé ÌÊ óñòàíàâëè-
âàåòñÿ â êîëîäêó DIP8 íà ïëàòå; äëÿ ÌÊ â êîð-
ïóñå äëÿ ïîâåðõíîñòíîãî ìîíòàæà èñïîëüçóé-
òå ñïåöèàëüíûé àäàïòåð (SOP àäàïòåð).

Ïðîãðàììíàÿ ÷àñòü

Äëÿ âûïîëíåíèÿ êàëèáðîâêè RC-îñöèëëÿ-
òîðà ïåðâîíà÷àëüíî ñ ïîìîùüþ ðåæèìà âûñî-
êîâîëüòíîãî ïîñëåäîâàòåëüíîãî ïðîãðàììè-
ðîâàíèÿ â öåëåâîé ÌÊ çàãðóæàåòñÿ ñïåöèàëü-
íàÿ ïðîãðàììà. Êðîìå òîãî, çàâîäñêîå çíà÷å-
íèå êàëèáðîâêè îñöèëëÿòîðà (OSCCAL) çàïè-
ñûâàåòñÿ â EEPROM öåëåâîãî ÌÊ. Ïðîãðàì-
ìà â öåëåâîì ÌÊ ñ÷èòûâàåò EEPROM è çàïè-
ñûâàåò çíà÷åíèå â ðåãèñòð OSCCAL. Çàòåì â
ïîðò PB0 âûâîäèòñÿ òàêòîâûé ñèãíàë ñ ÷àñòî-
òîé â äâà ðàçà ìåíüøåé. Ïîñêîëüêó Fuse-
áèòû ðàíåå áûëè íàñòðîåíû òàê, ÷òîáû öåëå-
âîé ÌÊ ðàáîòàë ñ ïðåäâàðèòåëüíûì äåëèòå-
ëåì òàêòîâîé ÷àñòîòû íà 8, íà PB0 áóäåò âûâî-
äèòüñÿ òàêòîâûé ñèãíàë ñ 1/16 ÷àñòîòû RC-
îñöèëëÿòîðà. Ñêåò÷ îñíîâíîé ïðîãðàììû,
hex-ôàéë, à òàêæå ëèñòèíã ïðîãðàììû, êîòî-

82 ÑÕÅÌÛ

þùèé îòâåò (Ðèñóíîê 4). Ñàì ïðîöåññ è ! Îòêðîéòå Tools è âûáåðèòå ñëåäóþùèå
èíñòðóêöèè õîðîøî îïèñàíû â òåõíè÷åñêîé îïöèè ïëàòû:
äîêóìåíòàöèè íà ÌÊ.
# Chip: ATtiny84
+11.5…12.5 Â +1.8…5.5 Â # Clock: 12 MHz (external)
# Millis/Micros: disabled
PB5 (RESET) VCC # Îñòàëüíûå îïöèè îñòàâüòå áåç èçìåíåíèé
! Ïîäêëþ÷èòå ïðîãðàììàòîð ê ÏÊ è ðàçúåìó
SCI PB3 PB2 SDO âíóòðèñõåìíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ íà
ïëàòå.
PB1 SII
! Ïåðåéäèòå ê Tools -> Programmer è âûáå-
GND PB0 SDI ðèòå ñâîé âíóòðèñõåìíûé ïðîãðàììàòîð
(òî åñòü, USBAsp).
SCI – Ïîñëåäîâàòåëüíûé âõîä ñèíõðîíèçàöèè
SDO – Âûõîä ïîñëåäîâàòåëüíûõ äàííûõ ! Ïåðåéäèòå ê Tools -> Burn Bootloader äëÿ
Sll – Ïîñëåäîâàòåëüíûé ââîä êîìàíä çàïèñè ôüþçîâ.
SDI – Âõîä ïîñëåäîâàòåëüíûõ äàííûõ
! Îòêðîéòå ñêåò÷ TinyCalibrator è êëèêíèòå
Ðèñóíîê 4. Èíòåðôåéñ âûñîêîâîëüòíîãî Upload.
ïîñëåäîâàòåëüíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ (HVSP)
äëÿ ÌÊ AVR. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðåäâàðèòåëüíî ñêîì-
ïèëèðîâàííîãî hex-ôàéëà
Äëÿ èçìåðåíèÿ ÷àñòîòû èñïîëüçóþòñÿ
òàéìåðû/ñ÷åò÷èêè ÌÊ ATtiny84. Âûõîäíîé ! Óäîñòîâåðüòåñü, ÷òî êîíñîëüíàÿ ïðîãðàì-
ïîðò PB0 öåëåâîãî ÌÊ, êîòîðûé âûâîäèò òàê- ìà AVRDude [3] óñòàíîâëåíà.
òîâûé ñèãíàë ñ ÷àñòîòîé 1/16 åãî îñöèëëÿòî-
ðà, ïîäêëþ÷åí ê âõîäó T0 ÌÊ ATtiny84. Òàé- ! Ïîäêëþ÷èòå ïðîãðàììàòîð ê ÏÊ è ATtiny.
ìåð 0 (Timer0) âûïîëíÿåò ïîäñ÷åò èìïóëüñîâ
íà âõîäå T0, à òàéìåð 1 (Timer1) îñòàíàâëèâà- ! Îòêðîéòå òåðìèíàëüíóþ ïðîãðàììó.
åò èçìåðåíèå ÷åðåç 32 ìñ. Èñõîäÿ èç ýòèõ
äàííûõ, âûïîëíÿåòñÿ ðàñ÷åò ÷àñòîòû îñöèë- ! Ïåðåéäèòå â ïàïêó ñ hex-ôàéëîì.
ëÿòîðà öåëåâîãî ÌÊ.
! Âûïîëíèòå ñëåäóþùóþ êîìàíäó (ïðè íåîá-
Ïðîòîêîë I2C äëÿ óïðàâëåíèÿ OLED äèñ- õîäèìîñòè çàìåíèòå «usbasp» íà èìÿ òîãî
ïëååì ðåàëèçîâàí ìåòîäîì ïðîãðàììíîé ïðîãðàììàòîðà, êîòîðûé èñïîëüçóåòå âû):
ýìóëÿöèè. Àëãîðèòì ñïåöèàëüíî ðàçðàáàòû-
âàëñÿ ïîä îãðàíè÷åííûå ðåñóðñû ATtiny10 è avrdude -c usbasp -p t84 -U lfuse:w:0xff:m
ATtiny13, íî äîëæåí ðàáîòàòü è íà íåêîòîðûõ -U hfuse:w:0xd5:m -U efuse:w:0xff:m -U
äðóãèõ ìèêðîêîíòðîëëåðàõ AVR, âêëþ÷àÿ flash:w:tinycalibrator.hex
ATtiny84. Ôóíêöèè óïðàâëåíèÿ àäàïòèðîâàíû
äëÿ êîíòðîëëåðà OLED äèñïëåÿ SSD1306, íî Ðàáîòà ñ óñòðîéñòâîì
èõ ìîæíî ëåãêî èçìåíèòü äëÿ ðàáîòû ñ äðóãè-
ìè äèñïëåÿìè.  öåëÿõ ýêîíîìèè ðåñóðñîâ ! Ñ ïîìîùüþ ïåðåêëþ÷àòåëÿ âûáåðèòå
ðåàëèçîâàíû òîëüêî íåîáõîäèìûå äëÿ ýòîãî íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ (3.3 Â èëè 5.0 Â).
ïðîåêòà ôóíêöèè.
! Ñ ïîìîùüþ êàáåëÿ microUSB ïîäàéòå
Êîìïèëÿöèÿ è çàãðóçêà ïèòàíèå 5 Â íà óñòðîéñòâî.

Ïðè èñïîëüçîâàíèè Arduino IDE ! Óñòàíîâèòå öåëåâîé ìèêðîêîíòðîëëåð
Attiny13/25/45/85 â êîëîäêó è íàæìèòå
! Óäîñòîâåðüòåñü, ÷òî â Arduino IDE óñòàíîâ- ëþáóþ êíîïêó.
ëåíî ÿäðî ATtinyCore [2].
! Ñ ïîìîùüþ êíîïîê óïðàâëåíèÿ âûáåðèòå
! Ïðîéäèòå Tools -> Board -> ATtinyCore è íåîáõîäèìûé ðåæèì ðàáîòû óñòðîéñòâà è
âûáåðèòå ATtiny24/44/84(a) (No Bootloader). ñëåäóéòå èíñòðóêöèÿì íà OLED äèñïëåå.

Ïî çàâåðøåíèè ïðîöåññà êàëèáðîâêè îïòè-
ìàëüíîå çíà÷åíèå OSCCAL îñòàåòñÿ â
EEPROM öåëåâîãî ÌÊ ïî àäðåñó 0, è åãî
ìîæíî èñïîëüçîâàòü. Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî
çàïðîãðàììèðîâàòü Fuse-áèò EESAVE äëÿ
çàùèòû îáëàñòè EEPROM îò ñòèðàíèÿ, èíà÷å
çíà÷åíèå OSCCAL áóäåò ïîòåðÿíî ïîñëå

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 83

çàãðóçêè íîâîé ïðîøèâêè.  ýòîì ñëó÷àå âàø 2. ßäðî ATtinyCore äëÿ Arduino IDE
êîä èíèöèàëèçàöèè ÌÊ è ïåðèôåðèè äîëæåí 3. Ïðîãðàììàòîð AVRDude
ñîäåðæàòü ôóíêöèþ ÷òåíèÿ çíà÷åíèÿ èç
EEPROM è çàïèñè åãî â ðåãèñòð OSCCAL. Ìàòåðèàëû ïî òåìå

Êîíå÷íî, çíà÷åíèå OSCCAL òàêæå ìîæíî 1. Datasheet Microchip ATtiny10
óñòàíîâèòü íàïðÿìóþ áåç èñïîëüçîâàíèÿ 2. Datasheet Microchip Attiny13
EEPROM. Ïîìíèòå, ÷òî çíà÷åíèå OSCCAL 3. Datasheet Microchip ATtiny24/44/84
îòîáðàæàåòñÿ íà OLED äèñïëåå â øåñòíàä- 4. Datasheet Microchip Attiny25/45/85
öàòèðè÷íîì ôîðìàòå (íàïðèìåð, OSCCAL = 5. Datasheet Holtek HT7333
= 0x66). ÐË 6. Datasheet STMicroelectronics ST662A
7. Datasheet AOS AO3401A
Ññûëêè 8. Datasheet ON Semiconductor 1N5817
9. Datasheet Diodes MMBT3904
1. Ñòðàíèöà ïðîåêòà íà ñàéòå GitHub

Çàãðóçêè

Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà, ïðîåêò ïå÷àòíîé ïëàòû, ñêåò÷, èñõîäíûå êîäû è ôàéë ïðîøèâêè

84 ÑÕÅÌÛ

Èñòî÷íèê

îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ

óëó÷øàåò õàðàêòåðèñòèêè
ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà

Clayton Grantham

EDN

ÎÎáû÷íûé èñòî÷íèê òîêà íà îñíîâå ïîëåâî- çàòåì âûáèðàþò R1, ðåøèâ ñíà÷àëà êâàäðàò-
íîå óðàâíåíèå
ãî òðàíçèñòîðà ñ p-n ïåðåõîäîì (JFET), ïîêà-
çàííûé íà Ðèñóíêå 1à, èìååò ñðåäíèé âûõîä- ID = IDSS èçæç1- VGS ÷÷ö2
íîé èìïåäàíñ è áîëüøîé ïðîèçâîäñòâåííûé VP ø
ðàçáðîñ íàïðÿæåíèÿ îòñå÷êè VP è íà÷àëüíîãî
òîêà ñòîêà IDSS. Ýòè ïðîèçâîäñòâåííûå ðàç- îòíîñèòåëüíî íàïðÿæåíèÿ çàòâîð-èñòîê VGS, à
áðîñû îãðàíè÷èâàþò íà÷àëüíóþ òî÷íîñòü çàòåì âû÷èñëÿÿ òîê èñòî÷íèêà ISRC ïî ôîðìóëå
óñòàíîâêè òîêà, êîòîðóþ ìîæåò èìåòü ñõåìà
ïðè ôèêñèðîâàííîì çíà÷åíèè R1. Áîëüøèí- ISRC = VGS .
ñòâî ïîëüçîâàòåëåé òàêèõ èñòî÷íèêîâ òîêà R1
îòáèðàþò VP è IDSS äëÿ êàæäîé ïàðòèè JFET, à

V+ V+

MMBF4393 Q1
MMBF4393

ISRC R1 ISRC IC1
2 ìÀ 510 2.098 ìÀ
LM4130-2.048V

4 VIN VREF 5

C1 GND R1
0.1 µF 2 1k, 0.1%

V– V–

(à) (á)

Ðèñóíîê 1. Îáû÷íûé èñòî÷íèê òîêà íà îñíîâå JFET (à) èìååò ñðåäíåå âûõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå.
Ñîñòàâíàÿ ñõåìà, ñîñòîÿùàÿ èç èñòî÷íèêà îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ è JFET (á), îòëè÷àåòñÿ áîëåå
âûñîêèì âûõîäíûì ñîïðîòèâëåíèåì, ëó÷øåé òî÷íîñòüþ è ìåíüøèì òåìïåðàòóðíûì äðåéôîì.

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 85

Ïîñëå çàâåðøåíèÿ ýòèõ ïðèâÿçàííûõ ê Òàáëèöà 1. Âëèÿíèå ñîïðîòèâëåíèÿ R1 íà
ïðîèçâîäñòâåííîé ïàðòèè âû÷èñëåíèé îøèá- òî÷íîñòü ISRC
êà óñòàíîâêè òîêà ìîæåò ñîñòàâëÿòü ìåíåå
±15%. Ïîìèìî íà÷àëüíîé ïîãðåøíîñòè ïðè ISRC R1 Äèàïàçîí Äèàïàçîí
ôèêñèðîâàííîé òåìïåðàòóðå îêðóæàþùåé (ìÀ) (êÎì) ïîãðåøíîñòåé òåìïåðàòóðíûõ
ñðåäû, äîïîëíèòåëüíóþ îøèáêó âíîñèò òåì- êîýôôèöèåíòîâ
ïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ VGS, (%)
äîáàâëÿþùàÿ äðåéô âûõîäíîãî òîêà, âåëè- (ppm/°C)
÷èíà êîòîðîãî ñîñòàâëÿåò 0.3%/°C. Òåìïåðà-
òóðíàÿ çàâèñèìîñòü VGS ÿâëÿåòñÿ ôóíêöèåé 4.066 0.51 ±0.4 ±75
êàê îòðèöàòåëüíîãî òåìïåðàòóðíîãî êîýôôè- 2.098 1 ±0.6 ±95
öèåíòà IDSS, îáóñëîâëåííîãî èçìåíåíèåì 1.074 2 ±1.0 ±135
ïîäâèæíîñòè ýëåêòðîíîâ, òàê è ïîëîæèòåëü- 0.255 10 ±3.0 ±380
íîãî òåìïåðàòóðíîãî êîýôôèöèåíòà VP. Ïîý-
òîìó íàïðÿæåíèå VGS èìååò îäíó ðàáî÷óþ 0.126 27 ±6.0 ±980
òî÷êó ID, â êîòîðîé åãî òåìïåðàòóðíûé êîýô-
ôèöèåíò ðàâåí íóëþ, íî, âåðîÿòíåå âñåãî, ìû IC1, äåëåííîìó íà ñîïðîòèâëåíèå R1, ïëþñ
ID áóäåò íå òåì òîêîì, êîòîðûé òðåáóåòñÿ îò íåáîëüøîé çåìëÿíîé òîê IC1 (50 ìêÀ). Õîðî-
èñòî÷íèêà. Ïðè èñïîëüçóåìûõ îáû÷íî ðåçèñ- øèé êîýôôèöèåíò ïîäàâëåíèÿ ïóëüñàöèé
òîðàõ ñ äîïóñêîì 1% è òåìïåðàòóðíîì êîýô- ïèòàíèÿ ìèêðîñõåìû LM4130 ïîëíîñòüþ êîì-
ôèöèåíòå 25 ppm/°C âêëàä R1 â ëþáûå îøèá- ïåíñèðóåò ëþáûå âàðèàöèè íàïðÿæåíèÿ VGS
êè óñòàíîâêè òîêà áóäåò ìèíèìàëüíûì. ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà. Òîê îò V+ ïðîõîäèò
Äîïóñòèìîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ÷åðåç n-êàíàëüíûé JFET (îò ñòîêà ê èñòîêó) íà
òîêà íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå îò VGS äî BVDSS. âõîä ïèòàíèÿ ìèêðîñõåìû IC1, à çàòåì ÷åðåç
(Çäåñü BVDSS – ïðîáèâíîå íàïðÿæåíèå âûõîä VREF è ðåçèñòîð R1 âîçâðàùàåòñÿ â V–.
çàòâîð-èñòîê). Âûõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå RO Òîê çàòâîðà òðàíçèñòîðà Q1 íàõîäèòñÿ â äèà-
ýòîãî èñòî÷íèêà òîêà ðàâíî ïðèáëèçèòåëüíî ïàçîíå ïèêîàìïåð. Íàïðÿæåíèå VGS òðàíçèñ-
1 ÌÎì. Óâåëè÷èòü RO ïðèìåðíî äî 10 ÌÎì òîðà, ðàâíîå ïðèìåðíî 1.2 Â, ïîääåðæèâàåò
ìîæíî ïóòåì äîáàâëåíèÿ åùå îäíîãî JFET â ñìåùåíèå IC1 íà óðîâíå, çíà÷èòåëüíî ïðåâû-
êàñêîäíîì âêëþ÷åíèè. øàþùåì ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà åå ïðîõîä-
íîì ýëåìåíòå.
Íàïðîòèâ, â ñîñòàâíîé ñõåìå íà Ðèñóíêå 1á
âûõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå óëó÷øàåòñÿ çà ñ÷åò Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàíû çàâèñèìîñòè òîêà
îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ ìèêðîñõåìû, äîáàâëÿå- ISRC îò íàïðÿæåíèÿ VIN äëÿ ïðîñòîãî èñòî÷íè-
ìîãî ê ïîëåâîìó òðàíçèñòîðó. Òîê èñòî÷íèêà êà íà JFET è äëÿ ñîñòàâíîãî èñòî÷íèêà òîêà.
ISRC ðàâåí âûõîäíîìó íàïðÿæåíèþ ìèêðîñõå- Íàêëîí ýòèõ äâóõ ðàáî÷èõ ãðàôèêîâ ïðåä-
ñòàâëÿåò ñîáîé âåëè÷èíó, îáðàòíóþ âûõîäíî-
ìó ñîïðîòèâëåíèþ. Ñîñòàâíàÿ ñõåìà èìååò
âûõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå áîëåå 200 ÌÎì,
òîãäà êàê âûõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ñõåìû,
ñîñòîÿùåé òîëüêî èç JFET, ðàâíî 0.2 ÌÎì.

2.30 2.15

2.25 N-êàíàëüíûé JFET N-êàíàëüíûé JFET
2.20 è ðåçèñòîð 510 Îì 2.10 è ðåçèñòîð 510 Îì
2.15
ISRC (ìÀ) LM4130/
ISRC (ìÀ) N-êàíàëüíûé JFET
2.10 2.05 è ðåçèñòîð 1 êÎì

LM4130/N-êàíàëüíûé JFET
2.05 è ðåçèñòîð 1 êÎì

2.00 2.00

1.95 –40 –15 10 35 60 85
3
12 21 30 39 ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐÀ (°C)
VIN (Â)

Ðèñóíîê 2. Ñîñòàâíàÿ êîíôèãóðàöèÿ ñíèæà- Ðèñóíîê 3. Ñîñòàâíàÿ êîíôèãóðàöèÿ òàêæå
åò çàâèñèìîñòü ISRC îò VIN.
ñëåãêà ñíèæàåò çàâèñèìîñòü ISRC îò òåìïå-
ðàòóðû.

86 ÑÕÅÌÛ

 ìåíüøåé ñòåïåíè, ÷åì âûõîäíîå ñîïðî- íåíèÿ çåìëÿíîãî òîêà ìèêðîñõåìû IC1 óêëà-
òèâëåíèå, ñõåìà íà Ðèñóíêå 1á òàêæå óëó÷øà- äûâàþòñÿ â äèàïàçîí ±5 ìêÀ.
åò íà÷àëüíóþ òî÷íîñòü òîêà ISRC. Òî÷íîñòü
óñòàíîâêè òîêà ISRC îïðåäåëÿåòñÿ êîìïîíåí- Âõîäíûå íàïðÿæåíèÿ ñîñòàâíîé ñõåìû
òàìè IC1 è R1. Îáà ýòèõ êîìïîíåíòà äîñòóïíû ìîãóò íàõîäèòüñÿ â äèàïàçîíå îò VGS + 2.1 Â
â âåðñèÿõ, èìåþùèõ òî÷íîñòü, ïî êðàéíåé äî BVDSS + 5.5  èëè ïðèìåðíî îò 3.5 äî 36 Â.
ìåðå, 0.1%. Îäíàêî çåìëÿíîé òîê 50 ìêÀ ìèê-  ñëó÷àå ïðåâûøåíèÿ äîïóñòèìîãî âõîäíîãî
ðîñõåìû IC1 âíîñèò ñìåùåíèå â ISRC, ÷òî íåîá- íàïðÿæåíèÿ âûõîäíîé òîê ïàäàåò äî ìèêðî-
õîäèìî ó÷åñòü â ðàñ÷åòàõ. Ïðàêòè÷åñêèì îãðà- àìïåðíîãî óðîâíÿ èç-çà ðàçðóøåíèÿ ÊÌÎÏ
íè÷åíèåì òî÷íîñòè ISRC ÿâëÿåòñÿ âàðèàöèÿ ñòðóêòóð ìèêðîñõåìû LM4130. Ñîñòàâíóþ
çåìëÿíîãî òîêà ìèêðîñõåìû IC1, ñîñòàâëÿþ- êîíôèãóðàöèþ ìîæíî óñîâåðøåíñòâîâàòü,
ùàÿ ±7 ìêÀ.  Òàáëèöå 1 ïîêàçàíû çíà÷åíèÿ âêëþ÷èâ äâà JFET êàñêîäíî, ÷òî óâåëè÷èò
ïðàêòè÷åñêîé òî÷íîñòè, êîòîðîé ìîæíî äîñ- âûõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ïðèìåðíî äî 1 ÃÎì
òè÷ü äëÿ ðÿäà çíà÷åíèé ISRC. è ðàñøèðèò äèàïàçîí âõîäíûõ íàïðÿæåíèé
VIN áîëåå ÷åì äî 70 Â. ÐË
Ðèñóíîê 3 ïîçâîëÿåò ñðàâíèòü òåìïåðà-
òóðíûå õàðàêòåðèñòèêè èñòî÷íèêîâ òîêà. Ìàòåðèàëû ïî òåìå
Îïÿòü æå, ïðè ISRC ìåíüøå 200 ìêÀ ïðåîáëà-
äàþùèé âêëàä â ïîãðåøíîñòü âíîñÿò âàðèà- 1. Datasheet National Semiconductor LM4130
öèè çåìëÿíîãî òîêà IC1. Òåìïåðàòóðíûå èçìå-
2. Datasheet ON Semiconductor MMBF4393

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 87

Ïðåöèçèîííîå

òîêîâîå çåðêàëî

è ÓÍ× íà åãî îñíîâå

Ìèõàèë Øóñòîâ, ã. Òîìñê

Ïðèâåäåíû âàðèàíòû ñõåì ïðåöèçèîííûõ òîêîâûõ çåðêàë íà áèïîëÿðíûõ è ïîëåâûõ òðàí-
çèñòîðàõ ñ äâóìÿ âåòâÿìè íàãðóçîê è åäèíîé ìîäèôèöèðîâàííîé òîêîçàäàþùåé öåïüþ.
Ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ òîêîâûõ çåðêàë â êà÷åñòâå óñèëèòåëåé íèçêîé
÷àñòîòû.

ÒÒîêîâîå çåðêàëî èëè òîêîâûé îòðàæàòåëü ìåíòàëüíî îáíàðóæèë ýôôåêò ìîäóëÿöèè
øèðèíû áàçû áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà (ýô-
ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òðåõïîëþñíèê, èìåþùèé ôåêò Ýðëè, Early effect) – íàïðÿæåíèå ýìèò-
âõîä è âûõîä, â êîòîðîì èçìåíåíèå âûõîäíî- òåð-áàçà ìåíÿëîñü ïðè èçìåíåíèè íàïðÿæå-
ãî òîêà ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíî èçìåíåíèþ íèÿ íà êîëëåêòîðå òðàíçèñòîðà. Çà ñ÷åò ïðî-
òîêà âõîäíîãî [1, 2]. ÿâëåíèÿ ýôôåêòà Ýðëè âûõîäíîé òîê òîêîâî-
ãî çåðêàëà Âèäëàðà çàìåòíî èçìåíÿåòñÿ ïðè
26 ìàÿ 1965 ã. èíæåíåð àìåðèêàíñêîé êîì- èçìåíåíèè âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ.
ïàíèè Fairchid Camera and Instrument
Corporation Ðîáåðò Äæîí (Áîá) Âèä- Êîìïåíñèðîâàòü ýôôåêò Ýðëè âîçìîæíî
ëàð/Óàéäëåð (Robert John Widlar, 1937–1991) çà ñ÷åò âêëþ÷åíèÿ â ýìèòòåðíûå öåïè òðàí-
ïðåäëîæèë ïåðâóþ ñõåìó òîêîâîãî çåðêàëà – çèñòîðîâ ðåçèñòîðîâ ðàâíîãî íîìèíàëà, Ðèñó-
«Low-value current source for integrated íîê 1á. Òîêîâîå çåðêàëî Óèëñîíà, Ðèñóíêè 1â,
circuits» (òîêîâîå çåðêàëî Âèäëàðà), Ðèñóíêè 1ã, îáåñïå÷èâàåò áîëåå âûñîêóþ ñòåïåíü
1à, 1á [1, 3]. 8 ôåâðàëÿ 1968 ã. èíæåíåð àìå- ïîñòîÿíñòâà âûõîäíîãî òîêà: áëàãîäàðÿ òðàí-
ðèêàíñêîé êîðïîðàöèè Tektronix Äæîðäæ çèñòîðó VT2 íàïðÿæåíèå íà àíîäå äèîäà
Ðîáåðò Óèëñîí (George (Robert Wilson) óñî- VD1, Ðèñóíîê 1â, èëè, ñîîòâåòñòâåííî, êîë-
âåðøåíñòâîâàë òîêîâîå çåðêàëî Âèäëàðà, ëåêòîðå òðàíçèñòîðà VÒ3, Ðèñóíîê 1ã, ôèêñè-
èñïîëüçîâàâ êàñêîäíîå âêëþ÷åíèå òðàíçèñ- ðîâàíî è íå âëèÿåò íà âûõîäíîé òîê. Íàèëó÷-
òîðîâ – «Current regulator controlled by voltage øèì ñðåäè òîêîâûõ çåðêàë ÿâëÿåòñÿ êàñêîä-
across semi-conductor junction device» (òîêî- íîå òîêîâîå çåðêàëî, âûïîëíåííîå íà ÷åòû-
âîå çåðêàëî Óèëñîíà), Ðèñóíêè 1â, 1ã [1, 4]. ðåõ òðàíçèñòîðàõ, Ðèñóíîê 1ä [5].

Ïåðâàÿ, íàèáîëåå ïðîñòàÿ ñõåìà òîêîâîãî Ïðè ñðàâíèòåëüíîì àíàëèçå êëàññè÷åñêèõ
çåðêàëà, Ðèñóíîê 1à, íå îòëè÷àëàñü âûñîêîé ñõåì òîêîâûõ çåðêàë îò÷¸òëèâî çàìåòíî òî,
ñòåïåíüþ ñîâåðøåíñòâà. Åùå â 1952 ã. àìå- ÷òî îíè ñðàâíèòåëüíî óäîâëåòâîðèòåëüíî
ðèêàíñêèé èíæåíåð-ýëåêòðèê Äæåéìñ (Äæèì) ðàáîòàþò â îãðàíè÷åííîé îáëàñòè íàïðÿæå-
Ì. Ýðëè (James M. Early, 1922–2004) ýêñïåðè-

88 ÑÕÅÌÛ

IÂÕ IÂÛÕ IÂÕ IÂÛÕ IÂÕ IÂÛÕ
R1 R2 R1 R2 R1 R2
VT2 VT2
VT1 VD1
VT2 VT1
VT1 R4

R3 R3

(a) (á) IÂÕ (â)

IÂÕ IÂÛÕ IÂÛÕ

R1 R2 R1 R2

VT2 VT1 VT2

VT1

VT3 VT3 VT4

(ã) (ä)

Ðèñóíîê 1. Òîêîâûå çåðêàëà ïî ïàòåíòàì: à) Âèäëàðà [3]; á) Âèäëàðà ñ êîìïåíñàöèåé ýôôåêòà
Ýðëè; â) Óèëñîíà [4]; ã) Óèëñîíà, êàñêîäíîå âêëþ÷åíèå òðàíçèñòîðîâ [4]; ä) êàñêîäíîå òîêîâîå çåðêà-
ëî íà ÷åòûðåõ òðàíçèñòîðàõ [5].

íèé, îáû÷íî îò 0.8 äî 5 Â. Íàèáîëåå ñîâåð- òóðû p-n-p è n-p-n, ïîìåùåííûå â ðàâíûå
øåííîå òîêîâîå çåðêàëî, Ðèñóíîê 1ä, ñïîñîá- òåìïåðàòóðíûå óñëîâèÿ. Òàêèì îáðàçîì,
íî êîððåêòíî ðàáîòàòü äî íàïðÿæåíèé â óñòðîéñòâî ñîäåðæèò äâà âñòðå÷íî-ïîñëåäî-
íåñêîëüêî äåñÿòêîâ âîëüò. Íåäîñòàòêîì ðàñ- âàòåëüíî âêëþ÷åííûõ òîêîâûõ çåðêàëà,
ñìîòðåííûõ âûøå òîêîâûõ çåðêàë, Ðèñóí- âûïîëíåííûõ íà òðàíçèñòîðàõ ðàçíîé ïðîâî-
êè 1à–1ä, ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ïðè ñëó÷àéíîì äèìîñòè, ïðè÷åì ðåçèñòîð RVAR, çàäàþùèé
êîðîòêîì çàìûêàíèè òîêîçàäàþùåãî ðåçèñ- òîê íàãðóçêè, ó íèõ îáùèé, à öåïè íàãðóçîê
òîðà R1 òîêîâîå çåðêàëî âûõîäèò èç ñòðîÿ. ðàçíåñåíû.

Íà Ðèñóíêàõ 2 è 3 ïðèâåäåíû ñõåì ïðåöè- Â ýìèòòåðíûõ öåïÿõ òðàíçèñòîðîâ âêëþ-
çèîííûõ òîêîâûõ çåðêàë ñ äâóìÿ âåòâÿìè ÷åíû ðåçèñòîðû îòíîñèòåëüíî áîëüøîãî
íàãðóçîê è åäèíîé ìîäèôèöèðîâàííîé òîêî- ñîïðîòèâëåíèÿ, ÷òî ïîçâîëÿåò ñíèçèòü âëèÿ-
çàäàþùåé öåïüþ. Ïîäîáíîå òåõíè÷åñêîå íèå ýôôåêòà Ýðëè íà âûõîäíûå òîêè. Òîêî-
ðåøåíèå â óïðîùåííîì åãî âàðèàíòå âñòðå- âîå çåðêàëî, Ðèñóíîê 2, â îòëè÷èå îò êàñêîä-
÷àåòñÿ â ñîñòàâå ïîïóëÿðíîé ìèêðîñõåìû íîãî òîêîâîãî çåðêàëà, Ðèñóíîê 1ä [5], íà÷è-
741. Â òîêîâîì çåðêàëå, Ðèñóíîê 2, èñïîëüçó- íàåò ðàáîòàòü ïðè íàïðÿæåíèè ïèòàíèÿ îò
þòñÿ êîìïëåìåíòàðíûå òðàíçèñòîðû ñòðóê- 0.4 Â è âûøå. Îáúÿñíÿåòñÿ ýòî òåì, ÷òî äëÿ

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 89

+0.4…100 Â ïðè òàêîì íàïðÿæåíèè è RVAR = 1 ÌÎì ðàâåí
0.4 ìêÀ.
R1 R2
10ê 10ê Òîêîâîå çåðêàëî, Ðèñóíîê 2, ïðè íàïðÿæå-
íèè ïèòàíèÿ 100  (ïðåäåë îãðàíè÷åí ñâîé-
VT1, VT2 ñòâàìè èñïîëüçóåìûõ òðàíçèñòîðîâ) è ðåãó-
BC640 ëèðîâêå RVAR â ïðåäåëàõ îò 0 äî 1 ÌÎì îáåñ-
ïå÷èâàåò âûõîäíûå òîêè îò 0.1 äî 5 ìÀ ïðè
RÍ1 RVAR RÍ2 ìàêñèìàëüíîì ñîïðîòèâëåíèè íàãðóçêè
0…10ê 1Ì 0…10ê 10 êÎì. Òîêîâîå çåðêàëî, Ðèñóíîê 3, âûïîë-
I = 0.1…5 ìÀ I = 0.1…5 ìÀ íåíî íà MOSFET VT1, VT2 ZVP3308 è VT3,

+24 Â

VT3, VT4 RÍ1 VT1, VT2
BC639 BC557B
UÂÕ C1
R3 R4 1ìê
10ê 10ê

R1 RÍ2
7.5Ì

Ðèñóíîê 2. Ïðåöèçèîííîå òîêîâîå çåðêàëî íà
áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðàõ.

êîððåêòíîé ðàáîòû òîêîâîãî çåðêàëà, Ðèñó- VT3-VT5
íîê 1ä, ïîòðåáíî íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ íà BC547C
áàçàõ òðàíçèñòîðîâ VT1, VT2 îòíîñèòåëüíî
îáùåé øèíû ïèòàíèÿ íå ìåíåå 0.78 Â. Äëÿ Ðèñóíîê 4. Óñèëèòåëü íèçêîé ÷àñòîòû íà
òîêîâîãî çåðêàëà, Ðèñóíîê 2, â ñèëó ñõåìîòåõ- îñíîâå ïðåöèçèîííîãî òîêîâîãî çåðêàëà.
íè÷åñêèõ îñîáåííîñòåé è ñ ó÷åòîì ÂÀÕ
ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïåðåõîäîâ â îáëàñòè VT4 2N7071. Çåðêàëî ðàáîòàåò â äèàïàçîíå
ìàëûõ íàïðÿæåíèÿõ ñìåùåíèé ðàâåíñòâî ïèòàþùèõ íàïðÿæåíèé îò 7 äî 60 Â è îáåñïå-
òîêîâ òîêîçàäàþùåé öåïè è öåïåé íàãðóçîê ÷èâàåò òîê â íàãðóçêå ñîïðîòèâëåíèåì äî
íàáëþäàåòñÿ óæå ïðè íàïðÿæåíèè ïèòàíèÿ 8 êÎì ïðè ðåãóëèðîâêå RVAR îò 0 äî 1 ÌÎì îò
âûøå 0.4 Â. Ìèíèìàëüíûé òîê â ýòèõ öåïÿõ 0.05 äî 3.5 ìÀ.

+7…60 Â Íà Ðèñóíêå 4 ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü
èñïîëüçîâàíèÿ ïðåöèçèîííîãî òîêîâîãî çåð-
R1 R2 êàëà íà áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðàõ â êà÷åñòâå
7.5ê VT1, VT2 7.5ê óñèëèòåëÿ íèçêîé ÷àñòîòû. Óñèëèòåëü êðîìå
òðàíçèñòîðîâ ñîäåðæèò ìèíèìóì äåòàëåé. Â
ZVP3306 êà÷åñòâå ìîäóëÿòîðà òîêà ÷åðåç òîêîçàäàþ-
ùóþ öåïü çåðêàëà èñïîëüçîâàí òðàíçèñòîð
RÍ1 RVAR RÍ2 VT3 BC547C. Óñèëèòåëü ïðè ðàáîòå íà
0…8ê 1Ì 0…8ê íàãðóçêó RÍ1 ñîïðîòèâëåíèåì 1 êÎì îáåñïå-
I = 0.05…3.5 ìÀ I = 0.05…3.5 ìÀ ÷èâàåò êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è 42.7 äÁ,
èìååò ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ íà óðîâíå –3 äÁ îò
VT3, VT4 R4 6 Ãö äî 40 ÌÃö è êîýôôèöèåíò íåëèíåéíûõ
7.5ê èñêàæåíèé íà ÷àñòîòå 1 êÃö 0.18%. Ãîðàçäî
R3 2N7071 áîëåå ñêðîìíûå ðåçóëüòàòû ïîëó÷åíû íà
7.5ê âòîðîì âûõîäå – RÍ2, ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ íåèäå-
àëüíîñòüþ âûáîðà ñîãëàñîâàííûõ ïàð p-n-p
Ðèñóíîê 3. Ïðåöèçèîííîå òîêîâîå çåðêàëî íà è n-p-n òðàíçèñòîðîâ. Ïðè òåõ æå óñëîâèÿõ
ïîëåâûõ òðàíçèñòîðàõ.

90 ÑÕÅÌÛ

óñèëèòåëü èìååò êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ñõåì / Ð.Äæ. Âèäëàð. Çàÿâëåí 26.05.1965.
39.1 äÁ, ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ íà óðîâíå –3 äÁ Âûäàí 16.05.1967.
îò 6 Ãö äî 23 ÌÃö è êîýôôèöèåíò íåëèíåéíûõ 4. Ïàòåíò ÑØÀ ¹ 3588672. ÌÊÈ G05F 1/56. Ðåãó-
èñêàæåíèé íà ÷àñòîòå 1 êÃö ïîðÿäêà 4%. ÐË ëÿòîð òîêà, êîíòðîëèðóåìûé íàïðÿæåíèåì íà
ïîëóïðîâîäíèêîâîì ïåðåõîäå / Äæ.Ð. Óèëñîí.
Ëèòåðàòóðà Çàÿâëåí 08.02.1968. Âûäàí 28.06.1971.
5. Camenzind H. Designing Analog Chips. –
1. Øóñòîâ Ì.À. Èñòîðèÿ ýëåêòðè÷åñòâà. – Ìîñ- Virtualbookworm.Com Publishing, Incorporated,
êâà; Áåðëèí: Äèðåêò-Ìåäèà, 2019. – 567 ñ. 2005. – 242 p.

2. Øóñòîâ Ì.À. Îñíîâû ñèëîâîé ýëåêòðîíèêè. – Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ÑÏá.: Íàóêà è Òåõíèêà, 2017. – 336 ñ.; 2019. –
336 ñ. 1. Datasheet Microchip 2N7000
2. Datasheet Siliconix 2N7071
3. Ïàòåíò ÑØÀ ¹ 3320439. ÌÊÈ G05F 3/30. Íèç- 3. Datasheet Diodes ZVP3306A
êîâîëüòíûé èñòî÷íèê òîêà äëÿ èíòåãðàëüíûõ

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 91

Äðàéâåð ñâåòîäèîäà
ñ ôóíêöèåé

êîíòðîëÿ íåèñïðàâíîñòåé

Anthony Smith

EDN

ÑÑâåòîäèîäû íàõîäÿò øèðîêîå ïðèìåíå- ìà, â êîòîðîé èñïîëüçóþòñÿ âñåãî ÷åòûðå
òðàíçèñòîðà è øåñòü ðåçèñòîðîâ, îáåñïå÷è-
íèå â êà÷åñòâå èíäèêàòîðîâ è èçëó÷àòåëåé âàåò ïèòàíèå ñâåòîäèîäà îòêëþ÷àåìûì
ñâåòà â òàêèõ óñòðîéñòâàõ, êàê îïòðîíû. Â ïîñòîÿííûì òîêîì è ñïîñîáíà èíäèöèðîâàòü
íåêîòîðûõ ïðèëîæåíèÿõ ñâåòîäèîä èëè èçëó- êàê îáðûâ, òàê è êîðîòêîå çàìûêàíèå ñâåòî-
÷àòåëü ìîãóò ðàñïîëàãàòüñÿ óäàëåííî íà íåêî- äèîäà (Ðèñóíîê 1). È åùå åñòü áîíóñ.
òîðîì ðàññòîÿíèè îò îñíîâíîãî áëîêà. Òèïè÷-
íûìè ïðèìåðàìè ìîãóò ñëóæèòü èíäèêàòîðû Óïðàâëÿþùèé ñèãíàë VCONT âêëþ÷àåò è
íà ïðèáîðíîì ùèòêå àâòîìîáèëÿ è ïðîìûø- âûêëþ÷àåò ñâåòîäèîä. Êîãäà óðîâåíü ñèãíàëà
ëåííûå îïòè÷åñêèå äàò÷èêè.  êðèòè÷åñêèõ VCONT âûñîêèé, òðàíçèñòîð Q1 è ñâåòîäèîä
ïðèëîæåíèÿõ ìîãóò ïîòðåáîâàòüñÿ ñðåäñòâà âûêëþ÷åíû. Ïðè óðîâíå ñèãíàëà VCONT, áëèç-
êîíòðîëÿ öåëîñòíîñòè ñâåòîäèîäà. Ýòà ñõå- êîì ê 0 Â, Q1 âêëþ÷àåòñÿ è íà÷èíàòü ïèòàòü

VS (5 Â ÍÎÌÈÍ.) R4
2k
R1
68 Q2

Q1 R5 Q4
10 k FAULT
ÂÛÊË 5 Â R3
39k Q3 R6
VCONT 100k
0 Â ÂÊË
R2
22k

ÑÂÅÒÎÄÈÎÄ

Ðèñóíîê 1. Ýòîò äðàéâåð ñâåòîäèîäà äîïîëíèòåëüíî âûïîëíÿåò ôóíê-
öèè êîíòðîëÿ íåèñïðàâíîñòåé è îãðàíè÷åíèÿ òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ.

92 ÑÕÅÌÛ

ñâåòîäèîä ïîñòîÿííûì òîêîì. Ïîñêîëüêó ïðÿ- îñòàâëÿÿ íà R1 òîëüêî 200 - 300 ìÂ. Òàêèì
ìîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà áîëüøèíñòâå îáðàçîì, òîê êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ ýôôåê-
ñâåòîäèîäîâ ñîñòàâëÿåò, ïî êðàéíåé ìåðå, òèâíî «ïîäàâëÿåòñÿ» äî óðîâíÿ ìåíåå òðåòè
1.2 Â, íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ áàçû Q3 äîñòà- îò íîðìàëüíîãî çíà÷åíèÿ, òåì ñàìûì, ýêîíî-
òî÷íî äëÿ âêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà, ÷òî îáåñ- ìÿ ýíåðãèþ.  ýòîì è çàêëþ÷àåòñÿ áîíóñ.
ïå÷èâàåò ïóòü äëÿ ïðîòåêàíèÿ òîêà Q2. Ýòîò  íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ ïðè âêëþ÷åííîì
òîê, â ñâîþ î÷åðåäü, îáåñïå÷èâàåò ñìåùåíèå ñâåòîäèîäå Q1 ïðîâîäèò áîëüøèé òîê, ÷åì Q2,
áàçû òðàíçèñòîðà Q4, êîòîðûé îòêðûâàåòñÿ, âñëåäñòâèå ÷åãî åãî íàïðÿæåíèå VBE ñëåãêà
ñîîáùàÿ âûñîêèì óðîâíåì íà âûõîäå îá ïðåâûøàåò íàïðÿæåíèå VBE òðàíçèñòîðà Q2.
èñïðàâíîñòè ñâåòîäèîäà. Ñëåäîâàòåëüíî, ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà R1
íåìíîãî ìåíüøå, ÷åì ïàäåíèå íà äèîäå, è
Ïîñêîëüêó îáà òðàíçèñòîðà Q2 è Q4 ñåé÷àñ äëÿ óñòàíîâêè æåëàåìîãî òîêà ñâåòîäèîäà,
âêëþ÷åíû, áàçà Q1 íàõîäèòñÿ ïîä ïîòåíöèà- âîçìîæíî, ïîòðåáóåòñÿ íåìíîãî ïîýêñïåðè-
ëîì, âåëè÷èíà êîòîðîãî íà äâà íàïðÿæåíèÿ ìåíòèðîâàòü ñ ñîïðîòèâëåíèåì R1.
áàçà-ýìèòòåð (VBE) íèæå íàïðÿæåíèÿ ïîëîæè-
òåëüíîé øèíû ïèòàíèÿ VS. Òàêèì îáðàçîì, Ñîïðîòèâëåíèå R3 ñëåäóåò âûáðàòü, èñõî-
ïàäåíèå íà R1 ðàâíî îäíîìó íàïðÿæåíèþ äÿ èç áàçîâûõ òîêîâ, òðåáóåìûõ äëÿ Q1 è Q2
VBE. Ñîîòâåòñòâåííî, ïðè R1 = 68 Îì òðàíçèñ- ïðè íèçêîì óðîâíå ñèãíàëà VCONT. Òåñòèðîâà-
òîð Q1 îòäàåò â ñâåòîäèîä ïîñòîÿííûé òîê íèå ïðîòîòèïà ñõåìû ïîêàçàëî õîðîøèå
ïîðÿäêà 10 ìÀ. Åñëè ñîïðîòèâëåíèå R2 äîñ- ðåçóëüòàòû ïðè R3 = 39 êÎì, õîòÿ, â çàâèñè-
òàòî÷íî âåëèêî, íåáîëüøàÿ ÷àñòü òîêà ñâåòî- ìîñòè îò òîêà ñâåòîäèîäà è êîýôôèöèåíòîâ
äèîäà îòâåòâëÿåòñÿ â áàçó òðàíçèñòîðà Q3. ïåðåäà÷è òîêà òðàíçèñòîðîâ Q1 è Q2, ìîæåò
Äî òåõ ïîð, ïîêà ñâåòîäèîä èñïðàâåí, óðî- ïîòðåáîâàòüñÿ áîëåå íèçêîå çíà÷åíèå. Ïðè
âåíü ñèãíàëà íà âûõîäå FAULT îñòàåòñÿ âûñî- âêëþ÷åííîì ñâåòîäèîäå îáà òðàíçèñòîðà Q2
êèì, ñèãíàëèçèðóÿ î íîðìàëüíîé ðàáîòå äðàé- è Q3 ïîëíîñòüþ îòêðûòû, ïîýòîìó äëÿ òîãî,
âåðà. Åñëè ñâåòîäèîä îáîðâåòñÿ, íàãðóçêîé ÷òîáû îãðàíè÷èòü äî ïðèåìëåìîãî óðîâíÿ èõ
êîëëåêòîðà Q1 ñòàíóò òîëüêî ðåçèñòîð R2 è îáùèé êîëëåêòîðíûé òîê, òðåáóåòñÿ äîñòà-
ïåðåõîä áàçà-ýìèòòåð òðàíçèñòîðà Q3. Òàê òî÷íî áîëüøîå ñîïðîòèâëåíèå R5. Îäíàêî
êàê ñîïðîòèâëåíèå R2 íàìíîãî áîëüøå, ÷åì ñîïðîòèâëåíèå R5 íå äîëæíî áûòü ñëèøêîì
R1, Q1 ïåðåéäåò â ðåæèì íàñûùåíèÿ, ïàäå- áîëüøèì, èíà÷å Q2 íå ñìîæåò îáåñïå÷èòü
íèå íàïðÿæåíèÿ íà R1 ñíèçèòñÿ ïðèìåðíî äî òîê, íåîáõîäèìûé äëÿ R4 è áàçû Q4. Õîðîøåé
20 ì èëè îêîëî òîãî, è ïîòåíöèàëû ýìèòòå- îòïðàâíîé òî÷êîé áóäåò âûáîð ñîïðîòèâëå-
ðîâ Q1 è Q2 ïðèáëèçÿòñÿ ê VS. Òåïåðü, íå èìåÿ íèÿ R5 ïðèìåðíî â ÷åòûðå èëè ïÿòü ðàç áîëü-
äîñòàòî÷íîãî òîêà áàçû, Q4 âûêëþ÷àåòñÿ, è øåãî, ÷åì R4.
âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ïàäàåò äî íóëÿ, ñîîá-
ùàÿ î íåèñïðàâíîñòè ñâåòîäèîäà. Õîòÿ ñõåìà íà Ðèñóíêå 1 ïèòàåòñÿ îò 5 Â,
ïðè ñîîòâåòñòâóþùåì ìàñøòàáèðîâàíèè
Åñëè æå íåèñïðàâíîñòü çàêëþ÷àåòñÿ â ñîïðîòèâëåíèé ðåçèñòîðîâ ìîæíî èñïîëüçî-
êîðîòêîì çàìûêàíèè ñâåòîäèîäà, Q3 íåìåä- âàòü äðóãèå íàïðÿæåíèÿ. Ðàáîòà ïðè áîëåå
ëåííî âûêëþ÷àåòñÿ è ëèøàåò Q2 ïóòè äëÿ íèçêèõ íàïðÿæåíèÿõ âîçìîæíà äî òåõ ïîð, ïîêà
òîêà êîëëåêòîðà. Òåïåðü ïåðåõîä áàçà- òðàíçèñòîð Q1 èìååò äîñòàòî÷íûé «çàïàñ»,
ýìèòòåð òðàíçèñòîðà Q2 âåäåò ñåáÿ êàê äèîä, ïîçâîëÿþùèé åìó èçáåæàòü íàñûùåíèÿ. Ïðè
îãðàíè÷èâàÿ ïîòåíöèàë áàçû Q1 çíà÷åíèåì, ýòîì, èñïîëüçóÿ ñèíèé èëè áåëûé ñâåòîäèîä,
îïðåäåëÿåìûì â îñíîâíîì íàïðÿæåíèåì VBE ìîæíî ñòîëêíóòüñÿ ñ ïðîáëåìîé, åñëè çàáûòü,
òðàíçèñòîðà Q2 è ñîîòíîøåíèåì ñîïðîòèâëå- ÷òî ýòè óñòðîéñòâà, êàê ïðàâèëî, èìåþò îòíî-
íèé R3 è R4. Ïîñêîëüêó ñîïðîòèâëåíèå R4 ñèòåëüíî âûñîêèå ïðÿìûå íàïðÿæåíèÿ. Òèïû
ìåíüøå, ÷åì R3, ïîòåíöèàë ýìèòòåðà Q2 òðàíçèñòîðîâ íå êðèòè÷íû; ïîäîéäåò áîëüøè-
òåïåðü ïîäíèìàåòñÿ äî VS. È ñíîâà Q4 âûêëþ- íñòâî ìàëîñèãíàëüíûõ óñòðîéñòâ ñ âûñîêèì
÷àåòñÿ, è íà âûõîäå óñòàíàâëèâàåòñÿ íèçêèé êîýôôèöèåíòîì ïåðåäà÷è òîêà, õîòÿ, âîçìîæ-
óðîâåíü, óêàçûâàÿ íà ñîñòîÿíèå íåèñïðàâ- íî, â êà÷åñòâå Q1 ïðèäåòñÿ âûáðàòü ìîùíûé
íîñòè. Ïðè ñîïðîòèâëåíèÿõ ðåçèñòîðîâ, ïîêà- ïðèáîð, åñëè äëÿ êîíñòðóêöèè òðåáóåòñÿ áîëü-
çàííûõ íà Ðèñóíêå 1, ïîòåíöèàë áàçû Q1 øîé òîê ñâåòîäèîäà, âûñîêîå íàïðÿæåíèå
òåïåðü íàõîäèòñÿ íà óðîâíå ïðèìåðíî 4 Â, ïèòàíèÿ èëè è òî, è äðóãîå. ÐË

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 93

Âûñîêîòî÷íûé

äåòåêòîð ïåðåõîäà

ñåòåâîãî íàïðÿæåíèÿ ÷åðåç íîëü
íà äâóõ òðàíçèñòîðàõ

Djessas Zoheir

EDN

ÄÄëÿ ìíîãèõ ïðèëîæåíèé, èñïîëüçóþùèõ ïðåäïîëîæèì, ÷òî íàïðÿæåíèå â ñèñòåìå
ðàâíî 230 Â, 50 Ãö, è ðåçèñòîðû äåëÿò íàïðÿ-
ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå 110/230 Â, òðåáóåò- æåíèå íà 100, òî åñòü 230 Â/100 = 2.3 Â. Êðîìå
ñÿ äåòåêòèðîâàíèå ïåðåõîäà ñåòåâîãî íàïðÿ- òîãî, ïðåäïîëîæèì, ÷òî ïîðîã ïåðåêëþ÷åíèÿ
æåíèÿ ÷åðåç íîëü (zero-crossing-detection, âõîäà ìèêðîêîíòðîëëåðà ðàâåí 1 Â. Îòíîñè-
ZCD), íàïðèìåð, äëÿ ñèíõðîíèçàöèè êîììó- òåëüíî íàïðÿæåíèÿ ñåòè 230 Â ýòîò ïîðîãîâûé
òàöèè íàãðóçîê. Îäèí èç ìåòîäîâ ZCD îñíî- óðîâåíü ñîñòàâëÿåò 1 Â×100 = 100 Â. Òàêèì
âàí íà èñïîëüçîâàíèè âûñîêîîìíîãî òîêîîã- îáðàçîì,
ðàíè÷èâàþùåãî ðåçèñòîðà èëè ðåçèñòèâíîãî
äåëèòåëÿ íàïðÿæåíèÿ äëÿ èçìåðåíèÿ ïåðå- 100 = 230 sin(2p50t)
ìåííîãî íàïðÿæåíèÿ íà âûâîäå êîíòðîëëåðà.
Îäíàêî òàêàÿ ñõåìà ZCD èìååò çàäåðæêó, äàåò çàäåðæêó t = 1.43 ìñ, ÷òî ñîñòàâëÿåò
çàâèñÿùóþ îò ïîðîãîâîãî íàïðÿæåíèÿ âõîäà 14.3% îò äëèòåëüíîñòè ïîëóïåðèîäà –
êîíòðîëëåðà, íàëè÷èÿ ãèñòåðåçèñà è ñêîðîñòè ñóùåñòâåííàÿ îøèáêà.
íàðàñòàíèÿ ñåòåâîãî íàïðÿæåíèÿ. Íàïðèìåð,

VDD VDD

ÍÎËÜ

D1 + C1 C2 R4 R5
1N5231 470 µF 100 µF 1M 20k

VBE VOUT

Q1

D2 R2 Q2 BC549B
1N4004 120k VAC BC549B
D3
R1 R3 1N4148
24k 820k

0.6W

ÔÀÇÀ

Ðèñóíîê 1. Ýòà ïðîñòàÿ äâóõòðàíçèñòîðíàÿ ñõåìà òî÷íî îïðåäåëÿåò
ìîìåíò ïåðåõîäà âõîäíîãî ñåòåâîãî íàïðÿæåíèÿ ÷åðåç íîëü.

94 ÑÕÅÌÛ

Íà Ðèñóíêå 1 ïîêàçàíà íåäîðîãàÿ ýôôåê- à áëèæàéøåå ñòàíäàðòíîå çíà÷åíèå –
òèâíàÿ ñõåìà ZCD, èñïîëüçóþùàÿ äâà ñòàí- 120 êÎì. Ïðè òàêèõ ñîïðîòèâëåíèÿõ íàïðÿæå-
äàðòíûõ òðàíçèñòîðà. Öåïü C1, C2, D1, D2 è R1, íèå íà òðàíçèñòîðå Q2 îãðàíè÷åíî çíà÷åíèåì
ïîäêëþ÷åííàÿ íåïîñðåäñòâåííî ê ñåòè ïåðå-
ìåííîãî òîêà, îáðàçóåò ïðîñòîé îäíîïîëóïå- 230 Â × R2 = 29.4 Â,
ðèîäíûé âûïðÿìèòåëü, ïèòàþùèé ñõåìó R2 + R3
ZCD. Q1 ñëóæèò âûõîäíûì ýëåìåíòîì ñõåìû
ZCD. Äëÿ êîìïåíñàöèè íàïðÿæåíèÿ áàçà- ÷òî ìåíüøå ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìîãî äëÿ
ýìèòòåð äîáàâëåí âêëþ÷åííûé äèîäîì òðàí- òðàíçèñòîðà íàïðÿæåíèÿ 30 Â.
çèñòîð Q2, îãðàíè÷èâàþùèé ïîëîæèòåëüíóþ
ïîëóâîëíó íàïðÿæåíèÿ. Äëÿ ïîâûøåíèÿ Âî âðåìÿ ïîëîæèòåëüíîãî ïîëóïåðèîäà
ýôôåêòèâíîñòè äåòåêòîð äîëæåí ðàñïîçíà- íàïðÿæåíèå íà áàçå Q1, òîê êîòîðîé îãðàíè-
âàòü ïåðèîäû ïåðåìåííîãî òîêà ïðè êàê ÷èâàåòñÿ ðåçèñòîðîì R4, óâåëè÷èâàåòñÿ ïðè-
ìîæíî áîëåå âûñîêîì íàïðÿæåíèè. Ýòèì ìåðíî äî 0.6 Â. Q2 ðàáîòàåò êàê ïîñòîé äèîä.
òðåáîâàíèåì îïðåäåëÿåòñÿ âûáîð òðàíçèñ- Òàêèì îáðàçîì, êîãäà íàïðÿæåíèå ïðåâûøà-
òîðîâ. Q2 è Q1 – ìàëîøóìÿùèå ìàëîñèãíàëü- åò 0 Â, Q2 ñìåùåí â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè è
íûå òðàíçèñòîðû BC549B ñ ìàêñèìàëüíûì áëîêèðóåò ïðîòåêàíèå ëþáîãî òîêà. Ïðè 0 Â
íàïðÿæåíèåì êîëëåêòîðà, ðàâíûì 30 Â. Ïðè Q2 ñìåùåí â ïðÿìîì íàïðàâëåíèè, íî ïîä-
òàêîì âûáîðå íàïðÿæåíèå 230 Â íåîáõîäèìî äåðæèâàåò íàïðÿæåíèå 0.6 Â íà ïåðåõîäå
îñëàáèòü äî 30 Â. (Äëÿ òðàíçèñòîðà BC546 áàçà-ýìèòòåð (VBE). Òàêèì îáðàçîì, íàïðÿæå-
äîñòàòî÷íî îñëàáëåíèÿ äî 80 Â). Òàêèì îáðà- íèå íà êîëëåêòîð è áàçå Q2, ïîäêëþ÷åííûì ê
çîì, êîýôôèöèåíò äåëåíèÿ äåëèòåëÿ äîëæåí áàçå Q1, îñòàåòñÿ íà óðîâíå 0.6 Â. Â ïîëîæè-
áûòü ðàâåí 30 Â/230 Â = 13.4%, è ñîïðîòèâëå- òåëüíîì ïîëóïåðèîäå òðàíçèñòîð Q1 íàñû-
íèÿ ðåçèñòîðîâ äîëæíû ñîîòâåòñòâîâàòü ùåí, è âûõîäíîå íàïðÿæåíèå áëèçêî ê íóëþ.
ñîîòíîøåíèÿì Â îòðèöàòåëüíîì ïîëóïåðèîäå, êîãäà íàïðÿ-
æåíèå ìåíüøå 0 Â, òîê òå÷åò ÷åðåç Q2. Ïîýòî-
R2 = 13.4 èëè R3 = 6.46 ´ R2 . ìó íàïðÿæåíèå íà áàçå Q1, ïîäêëþ÷åííîé ê
R3 + R2 100 êîëëåêòîðó Q2, ïàäàåò íèæå 0.6 Â, ÷òî ïðèâî-
äèò ê çàêðûâàíèþ Q1, è óðîâåíü âûõîäíîãî
Ñîïðîòèâëåíèÿ îãðàíè÷èâàþùèõ òîê íàïðÿæåíèÿ ñòàíîâèòñÿ âûñîêèì. Îáðàòèòå
âíèìàíèå, ÷òî íàïðÿæåíèå íà áàçå Q1 ìîæåò
ðåçèñòîðîâ R2 è R3 äîëæíû áûòü äîñòàòî÷íî äîñòèãàòü ïðèìåðíî –30  îòíîñèòåëüíî Q2;
áîëüøèìè. Âûáîð ñòàíäàðòíîãî çíà÷åíèÿ R1 äëÿ çàùèòû ïåðåõîäà Q1 îò íàïðÿæåíèÿ
= 820 êÎì îçíà÷àåò, ÷òî âûøå –1  ìîæíî äîáàâèòü îãðàíè÷èâàþùèé
äèîä D3.ÐË
R2 = 820 êÎì = 129.6 êÎì,
6.46 Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Vishay 1N5231

2. Datasheet Fairchild BC549B

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 95

Ïîðòàòèâíûé

èíâåðòîðíûé ïðåîáðàçîâàòåëü

T.K. Hareendran

Electro Schematics

ÍÍåäàâíî ìîé ñîñåä ïðîÿâèë áîëüøîé ãåíåðèðóþùàÿ ïðÿìîóãîëüíûå èìïóëüñû.
Ïîñêîëüêó ïðÿìîóãîëüíîé èìïóëüñû ãåíåðè-
èíòåðåñ ê ñîçäàíèþ ìàëîìîùíîãî èíâåðòîðà ðóþòñÿ îäíîé ìèêðîñõåìîé, ñõåìó ìîæíî
ñ íóëÿ. Ýòîò ïîðòàòèâíûé èíâåðòîðíûé ïðå- ëåãêî ìîäèôèöèðîâàòü äëÿ 50 Ãö èëè 60 Ãö,
îáðàçîâàòåëü ïðåîáðàçóåò íàïðÿæåíèå íèç- 115 Â èëè 230 Â è øèðîêîãî äèàïàçîíà âõîä-
êîâîëüòíîãî àêêóìóëÿòîðà â ñåòåâîå ïåðå- íûõ íàïðÿæåíèé.
ìåííîå íàïðÿæåíèå 230 Â/50 Ãö, êîòîðîå
ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ïèòàíèÿ ìàëîìîù- Îñíîâíûì ýëåìåíòîì óñòðîéñòâà, ñõåìà
íîãî îáîðóäîâàíèÿ. Ïîñêîëüêó íåñêîëüêî êîòîðîãî ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 1, ÿâëÿåòñÿ ìèê-
êîíñòðóêöèé èíâåðòîðîâ óæå áûëè îïóáëèêî- ðîñõåìà æäóùåãî/àâòîêîëåáàòåëüíîãî ìóëü-
âàíû â Èíòåðíåòå, öåëü çäåñü ñîñòîÿëà â òîì, òèâèáðàòîðà CD4047 (IC1). Ðåçèñòîð R2 è êîí-
÷òîáû ñäåëàòü ïðîåêò îòêðûòûì äëÿ äðóãèõ è äåíñàòîð C3, ïîäêëþ÷åííûå ê âûâîäàì 2 è 3,
îñíîâàííûì íà êîìïîíåíòàõ, èìåþùèõñÿ â áóäóò îïðåäåëÿòü ÷àñòîòó âûõîäíûõ èìïóëü-
ïðîäàæå è çíàêîìûõ âñåì íîâè÷êàì è ëþáè- ñîâ ìóëüòèâèáðàòîðà (çäåñü îíà ñîñòàâëÿåò
òåëÿì. Íèæå îïèñàíà ñõåìà, â êîòîðîé ïðèìåðíî 50 Ãö). Ìèêðîñõåìà èìååò äâà ïðî-
èñïîëüçóþòñÿ ëåãêîäîñòóïíûå n-êàíàëüíûå òèâîôàçíûõ âûõîäà èìïóëüñîâ Q è Q (âûâî-
MOSFET è íåäîðîãàÿ ÊÌÎÏ ìèêðîñõåìà, äû 10 è 11, ñîîòâåòñòâåííî). Âûõîäíûå ïðÿ-

+12V +12V +12V
++ +

R5 AC-1

R3 R4 1K2 +12V TR1
+12V
VCC 1K8 1K8 T3 + C4 AC
T5 100n 230V
IC1 BD139 IRFZ44

5 AST Q 10 T1 + GND
4 AST Q 11 BS170 GND R6
6 –T AC-2
8 +T OSC 13 1K2
12 RET
GND T4 +12V
BD139 + D1
C3 3 R/C T6 VCC
100n 1 C IRFZ44 R1
2 R
T2 GND 1N4007 1K2 14
BS170 + C1 VDD
9 RES GND + C2
GND DC IC1P
100µF 47µF
12V /25V VSS /16V

R2 7
47K GND
GND GND GND

Ðèñóíîê 1. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ïîðòàòèâíîãî èíâåðòîðíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ.

96 ÑÕÅÌÛ

Ðèñóíîê 2. Ñèëîâîé òðàíñôîðìàòîð TR1. ïå â êà÷åñòâå TR1 èñïîëüçîâàëñÿ 60-âàòòíûé
òîðîèäàëüíûé òðàíñôîðìàòîð ñ íîìèíàëü-
Ðèñóíîê 3. Ðàäèàòîðû äëÿ òðàíçèñòîðîâ â íûì íàïðÿæåíèåì âòîðè÷íîé îáìîòêè
êîðïóñàõ TO-220. 12 Â ñ.ê.ç. è ìàêñèìàëüíûì òîêîì 5 À (Ðèñó-
ìîóãîëüíûå èìïóëüñû óïðàâëÿþò ñèëîâûì íîê 2). ß âêëþ÷àë èíâåðòîð ñ 12-âîëüòîâûì
òðàíñôîðìàòîðîì TR1 ÷åðåç òðàíçèñòîðíûå ãåðìåòè÷íûì ùåëî÷íûì àêêóìóëÿòîðîì
êàñêàäû T1-T3-T5 è T2-T4-T6. Â ìîåì ïðîòîòè- åìêîñòüþ îêîëî 7 À·÷, è óñïåøíî ïèòàë îäíó
ëàìïî÷êó 230 Â/40 Âò. ÊÏÄ âûãëÿäèò ìíîãî-
îáåùàþùèì, ïîñêîëüêó è MOSFET, è òðàíñ-
ôîðìàòîð ñêîðåå òåïëûå, ÷åì ãîðÿ÷èå.

Ïîñêîëüêó â èíâåðòîðå ïðèñóòñòâóåò îïàñ-
íîå äëÿ æèçíè ñåòåâîå íàïðÿæåíèå, íàñòîÿ-
òåëüíî ðåêîìåíäóåòñÿ ïîìåñòèòü åãî â
ìåòàëëè÷åñêèé êîðïóñ (ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè
âåíòèëÿöèîííûìè îòâåðñòèÿìè). Ñàìûé
áîëüøîé êîìïîíåíò – ýòî òîðîèäàëüíûé
òðàíñôîðìàòîð, êîòîðûé äîëæåí áûòü íàä-
åæíî çàêðåïëåí íà øàññè. MOSFET T5-T6
äîëæíû áûòü óñòàíîâëåíû íà òåïëîîòâîäû
äëÿ êîðïóñîâ TO-220, ïîäîáíûå èçîáðàæåí-
íûì íà Ðèñóíêå 3. Ïðåäëàãàåìûé ïîðòàòèâ-
íûé èíâåðòîð ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ïèòàíèÿ
íåêîòîðûõ ìàëîìîùíûõ óñòðîéñòâ â òåõ ñëó-
÷àÿõ, êîãäà ñåòü ïåðåìåííîãî òîêà íåäîñòóï-
íà, íàïðèìåð, â òóðèñòè÷åñêèõ ïîõîäàõ. ÐË

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Texas Instruments CD4047B

2. Datasheet ON Semiconductor BD139

3. Datasheet Vishay BS170

4. Datasheet Infineon IRFZ44N

ÂÛÕÎÄ t1 t2 t1 t2
ÃÅÍÅÐÀÒÎÐÀ
½tA ½tA
(âûâîä 13) tA

Âûõîä Q tA = ïåðèîä èìïóëüñîâ ìóëüòèâèáðàòîðà
(âûâîä 10)

Ðèñóíîê 4. Ôîðìà âûõîäíûõ èìïóëüñîâ ìèêðîñõåìû IC1.

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 97

Äâóíàïðàâëåííûé

èíâåðòîð ïîñòîÿííîãî òîêà

Tom Napier

EDN

ÅÅñëè âû çàõîòèòå îáìåíÿòüñÿ çàðÿäàìè â òåëüíîå íàïðÿæåíèå èç íàïðÿæåíèÿ îòðèöà-
òåëüíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ. Êîãäà ñõåìà
ëþáîì íàïðàâëåíèè ìåæäó íåðàâíîìåðíî çàïóñêàåòñÿ, ïàðàçèòíûé äèîä âûõîäíîãî
íàãðóæåííûìè ïîëîæèòåëüíûìè è îòðèöà- MOSFET ïîâûøàåò âûõîäíîå íàïðÿæåíèå äî
òåëüíûìè øèíàìè àêêóìóëÿòîðíûõ áàòàðåé, çíà÷åíèÿ, ïðè êîòîðîì ïðîèñõîäèò ñèíõðîí-
âàì ïîíàäîáèòñÿ èíâåðòèðóþùèé òðàíñôîð- íîå ïåðåêëþ÷åíèå. Êîãäà ñèãíàë óïðàâëåíèÿ
ìàòîð ïîñòîÿííîãî òîêà. Îäíà èç âîçìîæíûõ çàòâîðîì ñèììåòðè÷åí, âûõîäíîå íàïðÿæå-
ðåàëèçàöèé ñèììåòðè÷íîãî îáðàòíîõîäîâîãî íèå ñîñòàâëÿåò ïðèáëèçèòåëüíî –95% îò
ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 1. âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, à ÊÏÄ ïðåâûøàåò
Ñõåìà ìîæåò âûðàáàòûâàòü îòðèöàòåëüíîå 80%. Èçìåíÿÿ êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ, òî
âûõîäíîå íàïðÿæåíèå èç íàïðÿæåíèÿ ïîëî- åñòü, ñîîòíîøåíèå äëèòåëüíîñòåé âêëþ÷åí-
æèòåëüíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ èëè ïîëîæè-

47k

ÏÎËÎÆÈÒÅËÜÍÛÉ ÐÅÃÓËÈÐÎÂÊÀ
ÂÕÎÄ/ÂÛÕÎÄ ÊÎÝÔÔÈÖÈÅÍÒÀ
ÇÀÏÎËÍÅÍÈß ÎÒÐÈÖÀÒÅËÜÍÛÉ
10k
ÂÛÕÎÄ/ÂÕÎÄ
50k

T1

8

+ VCC 6.8 µF
6.8 µF 74

DISC 555 RST
(ÊÌÎÏ)

6 3 +
THRES OUT

2 TRIG 5
GND CON

1 IRF520 IRF9530

1000 pF

Ðèñóíîê 1. Ñõåìà èíâåðòîðà îáåñïå÷èâàåò îáìåí çàðÿäàìè ìåæäó áàòàðåÿìè ñ ïðî-
òèâîïîëîæíîé ïîëÿðíîñòüþ ïîäêëþ÷åíèÿ.

98 ÑÕÅÌÛ

íûõ ñîñòîÿíèé òðàíçèñòîðîâ, âûõîäíîå òåðíàòèâû ìîæíî äîáàâèòü â ñõåìó óïðàâëå-
íàïðÿæåíèå ìîæíî êàê óâåëè÷èâàòü, òàê è íèÿ ëîãè÷åñêèå ýëåìåíòû, ÷òîáû îòêëþ÷àòü
óìåíüøàòü. îáà MOSFET âñÿêèé ðàç, êîãäà íàïðÿæåíèÿ
áàòàðåé óðàâíîâåøèâàþòñÿ. Ìèíèìàëüíîå
Êîãäà ÿ âêëþ÷àë ýòó ñõåìó ìåæäó äâóìÿ 4- âõîäíîå íàïðÿæåíèå çàâèñèò îò ïîðîãîâûõ
âîëüòîâûìè ñâèíöîâî-êèñëîòíûìè áàòàðåÿ- íàïðÿæåíèé çàòâîðîâ MOSFET. Ìàêñèìàëü-
ìè, êîìïàðàòîð ðåãóëèðîâàë êîýôôèöèåíò íîå íàïðÿæåíèå îãðàíè÷åíî äîïóñòèìûì
çàïîëíåíèÿ, óñòàíàâëèâàÿ íóæíîå íàïðàâëå- íàïðÿæåíèåì ïèòàíèÿ ÊÌÎÏ òàéìåðà 555,
íèå çàðÿäà. Ñõåìà àâòîìàòè÷åñêè âîññòàíàâ- ðàâíûì ±9 Â. Ñîáðàííûé ìíîþ ìàêåò ñõåìû
ëèâàåò çàðÿä, ïîòåðÿííûé îäíîé áàòàðååé, çà ïîòðåáëÿåò ïðèáëèçèòåëüíî 100 ìÀ. ÐË
ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ çàðÿäà äðóãîé áàòàðåè.
 ïðèëîæåíèÿõ ñ íåáîëüøèì âðåìåíåì àâòî- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
íîìíîãî ïèòàíèÿ îò áàòàðåé òîê 2.5 ìÀ, çàáè-
ðàåìûé îò êàæäîé áàòàðåè â ðåæèìå îæèäà- 1. Datasheet Texas Instruments LMC555
íèÿ, ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ íåçíà÷èòåëüíûì.
Óìåíüøèòü ïîòåðè ìîæíî, èñïîëüçóÿ MOSFET 2. Datasheet Vishay IRF520
ñ íèçêîé åìêîñòüþ çàòâîðà.  êà÷åñòâå àëü-
3. Datasheet Infineon IRF9530

ÐàäèîËîöìàí 07,08-2021 99

TinyCharger –

çàðÿäíîå óñòðîéñòâî

äëÿ îäíîýëåìåíòíîãî
Li-Ion àêêóìóëÿòîðà
ñ ôóíêöèåé ìîíèòîðèíãà

Stefan Wagner

GitHub

Çàðÿäíîå óñòðîéñòâî äëÿ îäíîýëåìåíòíîãî Li-Ion àêêóìóëÿòîðà âûïîëíåíî íà îäíîì ìèê-
ðîêîíòðîëëåðå ñåðèè ATtiny25/45/85, ñíàáæåíî ôóíêöèåé îãðàíè÷åíèÿ òîêà è OLED äèñ-
ïëååì äëÿ êîíòðîëÿ îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ è ìîíèòîðèíãà ïðîöåññà çàðÿäêè

Îáùèå ñâåäåíèÿ Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè:

Ïðîñòîå óñòðîéñòâî, ïîëó÷èâøåå íàçâà- ! Äèàïàçîí íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ: 4.3 – 5.5 Â;
íèå TinyCharger, âûïîëíåíî íà îäíîì ìèêðî- ! Îãðàíè÷åíèå íàïðÿæåíèÿ çàðÿäà: 4.2 Â;
êîíòðîëëåðå (ÌÊ) ñåðèè ATtiny25/45/85, ñíàá- ! Îãðàíè÷åíèå çàðÿäíîãî òîêà: 100, 350,
æåíî OLED äèñïëååì è ïðåäíàçíà÷åíî äëÿ
çàðÿäêè îäíîýëåìåíòíîé Li-Ion áàòàðåè. 750, 1000 ìÀ;
OLED äèñïëåé èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ðåàëèçàöèè ! Ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ïî èçìåðåíèþ
ïðîñòîãî ïîëüçîâàòåëüñêîãî èíòåðôåéñà,
íàñòðîéêè óðîâíÿ îãðàíè÷åíèÿ òîêà çàðÿäêè íàïðÿæåíèÿ: 4 ìÂ;
â äèàïàçîíå 100 ìÀ – 1000 ìÀ è ìîíèòîðèíãà ! Ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ïî èçìåðåíèþ
îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ áàòàðåè â ïðîöåññå
çàðÿäêè (Ðèñóíîê 1). òîêà: 1 ìÀ.

Ïðèáîð ñíàáæåí êîííåêòîðàìè microUSB Ðèñóíîê 1. TinyCharger - çàðÿäíîå óñòðîé-
è USB-C äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ñòâî äëÿ îäíîýëåìåíòíîãî Li-Ion àêêóìóëÿ-
5 Â, íî â ðàáîòå èñïîëüçóåòñÿ òîëüêî îäèí èç òîðà ñ ôóíêöèåé ìîíèòîðèíãà.
íèõ.

Äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ öåëåâîãî Li-Ion àêêóìó-
ëÿòîðà ïðåäóñìîòðåí ðàçúåì JST-PH ñ
øàãîì 2.0 ìì è øòûðåâîé ðàçúåì ñ øàãîì
2.54 ìì (òàêæå â îäèí ìîìåíò âðåìåíè ìîæåò
èñïîëüçîâàòüñÿ òîëüêî îäèí èç ðàçúåìîâ).

100 ÑÕÅÌÛ