РадиоЛоцман 2020 №05-06

D1 R2 ðàáîòû è âîññòàíîâëåíèÿ ñîëåíîèäà. Òðèããåð
1N4148 2.2M Øìèòòà, ñäåëàííûé íà ïîëîâèíå ìèêðîñõåìû
ñäâîåííîãî îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ AD822,
ÎÒ ÇÀÐßÄÊà Ê ÂÛÂÎÄÓ 2 â ñîîòâåòñòâèè ñ íàïðÿæåíèåì íà êîíäåíñàòî-
ÑÎËÅÍÎÈÄΠR5 ÈÑ IC1A ðå C2, çàäàåò èíòåðâàëû âûêëþ÷åíèÿ è âêëþ-
2.2M ÷åíèÿ ñîëåíîèäîâ. Ïðîìåæóòî÷íûé áóôåð-
ÐÀÇÐßÄÊÀ C2 íûé êàñêàä IC1B óïðàâëÿåò äðàéâåðîì
68 µF MOSFET TC4432, êîòîðûé, â ñâîþ î÷åðåäü,
óïðàâëÿåò çàòâîðîì ìîùíîãî N-êàíàëüíîãî
Ðèñóíîê 2. Ýòà ðåçèñòèâíî-åìêîñòíàÿ öåïü MOSFET Q1, íàãðóçêîé êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ
îïðåäåëÿåò äëèòåëüíîñòè èíòåðâàëîâ âêëþ- ñîëåíîèä, ïèòàþùèéñÿ íàïðÿæåíèåì 24 Â.
÷åíèÿ è âûêëþ÷åíèÿ.
Êîãäà òðàíçèñòîð Q1 îòêðûâàåòñÿ, íàïðÿ-
 êà÷åñòâå àëüòåðíàòèâû ÿ âñïîìíèë æåíèå íà C2 óâåëè÷èâàåòñÿ, è ïî èñòå÷åíèè
ñëîâà ñâîåãî íàñòàâíèêà: «×òîáû ñíèçèòü 60 ñ óðîâåíü âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ òðèããåðà
ðèñê îïàñíîñòè, óìåíüøèòå êîëè÷åñòâî îïàñ- Øìèòòà îïóñêàåòñÿ ñ 12  äî 0 Â. Ñîîòâåò-
íûõ êîìïîíåíòîâ». Ïðîñòàÿ àíàëîãîâàÿ ñòâåííî, íà âûõîäå áóôåðíîãî êàñêàäà è íà
ñõåìà áóäåò áåçîïàñíåå, ìåíüøå è ïðîùå â êàòîäå äèîäà D2 íàïðÿæåíèå òàêæå ñòàíîâèò-
îáñëóæèâàíèè. Â ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 èñïîëü- ñÿ ðàâíûì 0 Â. Ïðè ýòîì íàïðÿæåíèå íà
çóåòñÿ òðàäèöèîííûé àíàëîãîâûé ìåòîä àíîäå D2 ñîñòàâëÿåò 0.7 Â, ÷òî íåäîñòàòî÷íî
èçìåðåíèÿ âðåìåíè, îñíîâàííûé íà çàðÿäå è äëÿ çàïóñêà äðàéâåðà MOSFET IC2. Òåïåðü
ðàçðÿäå ðåçèñòèâíî-åìêîñòíîé öåïè. Q1 âûêëþ÷àåòñÿ, ïèòàíèå ñ ñîëåíîèäîâ ñíè-
ìàåòñÿ, è äèîä D1 çàêðûâàåòñÿ. Êîíäåíñàòîð
Íà Ðèñóíêå 2 îòäåëüíî ïîêàçàíû âðåìÿçà- C2 íà÷èíàåò ðàçðÿæàòüñÿ ÷åðåç R2 è R5, è âõîä-
äàþùèå êîìïîíåíòû ñõåìû. RC-öåïü îáðàçî- íîå íàïðÿæåíèå òðèããåðà Øìèòòà óìåíüøà-
âàíà òàíòàëîâûì ýëåêòðîëèòè÷åñêèì êîíäåí- åòñÿ, íî ìåäëåííåå, ÷åì íà èíòåðâàëå çàðÿ-
ñàòîðîì C2 ñ äîïóñêîì ±10%, äèîäîì D1 è äà. ×åðåç 180 ñ íà âûõîäå òðèããåðà Øìèòòà
ðåçèñòîðàìè R2, R5. Ïðè àêòèâèðîâàííûõ ñîëå- óñòàíàâëèâàåòñÿ âûñîêèé óðîâåíü 12 Â, è
íîèäàõ R2 îáåñïå÷èâàåò ïóòü çàðÿäà êîíäåí- ñõåìà ïåðåõîäèò â ðåæèì îæèäàíèÿ ïîñòóï-
ñàòîðà C2, à äèîä D1 çàùèùàåò C2 îò ðàçðÿäà ëåíèÿ ÷åðåç ðåçèñòîð R3 ñëåäóþùåãî âíåø-
÷åðåç ñîëåíîèäû. Êîãäà ñîëåíîèäû âûêëþ÷à- íåãî èìïóëüñà çàïóñêà. ÐË
þòñÿ, êîíäåíñàòîð ðàçðÿæàåòñÿ ÷åðåç R2 è R5
ñ ïîñòîÿííîé âðåìåíè áîëüøåé, ÷åì ïðè çàðÿ- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
äå. Ðàçíèöà ìåæäó äâóìÿ ïîñòîÿííûìè âðå-
ìåíè îïðåäåëÿåò äëèòåëüíîñòè ïåðèîäîâ 1. Datasheet Analog Devices AD822

2. Datasheet Microchip TC4432

3. Datasheet Infineon IRL3705N

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2020 101

Ëèíåàðèçàöèÿ

óïðàâëÿþùåé õàðàêòåðèñòèêè
àòòåíþàòîðà ñ ïîìîùüþ
îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ

Mike Irwin

EDN

ÂÂ ïðîôåññèîíàëüíîì àóäèî îáîðóäîâà- åòñÿ ïî ìåðå ðîñòà óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæå-
íèÿ â ïîëîæèòåëüíîì íàïðàâëåíèè. Ñõåìà
íèè ÷àñòî èñïîëüçóþòñÿ âûïóñêàåìûå íà Ðèñóíêå 1 ðàñøèðÿåò äèàïàçîí ïðèëîæå-
Analog Devices ñ÷åòâåðåííûå àòòåíþàòîðû íèé ýòîé óíèâåðñàëüíîé ìèêðîñõåìû, ïðå-
SSM2164, óïðàâëÿåìûå íàïðÿæåíèåì. Ðåàê- äîñòàâëÿÿ ïðîñòûå ñðåäñòâà ëèíåàðèçàöèè
öèÿ ìèêðîñõåìû íà óïðàâëÿþùåå íàïðÿæå- óïðàâëÿþùåé õàðàêòåðèñòèêè. Â ðåçóëüòàòå
íèå õàðàêòåðèçóåòñÿ êðóòèçíîé –30 äÁ/Â, êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ óñèëèòåëÿ áóäåò
ïðè÷åì ïðè 0  óñòàíàâëèâàåòñÿ åäèíè÷íîå ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëåí óïðàâëÿþùåìó
óñèëåíèå. Îñëàáëåíèå ñèãíàëà óâåëè÷èâà-

15 Â

SSM2164 7.5k R2 VREF
ÂÅÄÓÙÈÉ 1 100k –15 Â
ÝËÅÌÅÍÒ DG 2
560 pF
4 3 500
100 pF

R1 2 – IC1 1
100k LF353A
VIN VOUT = -0.67 log æèçç - VIN ÷ø÷ö
3+ VREF
ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ
ÓÏÐÀÂËÅÍÈß 100 pF
ÓÑÈËÅÍÈÅÌ

0 … 15 Â

R4

R3 6 30k
30k DG
ÂÕÎÄ 7 5 6 – IC2

ÀÓÄÈÎ ÌÀÊÑ. 560 pF 7 ÂÛÕÎÄ
ÀÓÄÈÎ
SSM2164 LF353B
ÂÅÄÎÌÛÉ 5 + ÌÀÊÑ.
25 Â ÏÈÊ-ÏÈÊ 500 ÝËÅÌÅÍÒ
25 Â ÏÈÊ-ÏÈÊ

Ðèñóíîê 1. Èñïîëüçóÿ ýòó ñõåìó, ìîæíî îäíîâðåìåííî ïîëó÷èòü êàíàë
óñèëåíèÿ, óïðàâëÿåìûé íàïðÿæåíèåì, è ëîãàðèôìè÷åñêèé âûõîä.

102 ÑÕÅÌÛ

íàïðÿæåíèþ. Êðîìå òîãî, ñõåìà ðàáîòàåò êàê Îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü IC2 ïðåîáðàçóåò
ëîãàðèôìè÷åñêèé ïðåîáðàçîâàòåëü. Èñ- âûõîäíîé òîê âåäîìîãî ýëåìåíòà â àóäèî
ïîëüçóÿ ýòîò ìåòîä, ìîæíî íà îñíîâå îäíîãî íàïðÿæåíèå ñ óñèëåíèåì R4/R3. Îáùåå âûðà-
àòòåíþàòîðà SSM2164 ñîçäàòü äâà âûñîêî- æåíèå äëÿ óñèëåíèÿ:
êà÷åñòâåííûõ ëèíåéíûõ óñèëèòåëÿ, óïðàâ-
ëÿåìûõ íàïðÿæåíèåì. Õàðàêòåðèñòèêè ÷åòû- G = VINR2R4 .
ðåõ óñèëèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ ìèêðîñõåìû VREFR1R3
SSM2164, èìåþùèõ òîêîâûå âõîäû è âûõî-
äû, òî÷íî ñîãëàñîâàíû. Ðåàêöèÿ êàæäîãî Åñëè R1 = R2 è R3 = R4, âûðàæåíèå óïðîùà-
ýëåìåíòà íà óïðàâëÿþùåå íàïðÿæåíèå îïè- åòñÿ äî
ñûâàåòñÿ ôîðìóëîé
G = VIN
-V VREF

G = 10 .0.67 è

Óñèëèòåëüíûå ýëåìåíòû ÿâëÿþòñÿ íåèí- G(äÁ) = 20 log èæçç VIN øö÷÷.
âåðòèðóþùèìè ñòðóêòóðàìè. VREF

 êàæäîì óïðàâëÿåìîì íàïðÿæåíèåì óñè- Ïðè VIN = 15 Â, VREF = –15  è íîìèíàëàõ
ëèòåëå èñïîëüçóþòñÿ äâà óñèëèòåëüíûõ ýëå- êîìïîíåíòîâ, ïîêàçàííûõ íà ñõåìå, êîýôôè-
ìåíòà. «Âåäóùèé» ýëåìåíò â öåïè îáðàòíîé öèåíò óñèëåíèÿ áóäåò ðàâåí åäèíèöå. Ïî
ñâÿçè îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ ôîðìèðóåò ìåðå ñíèæåíèÿ óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ
ëîãàðèôìè÷åñêîå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå, óñèëåíèå ïëàâíî ïàäàåò äî –70…–80 äÁ (Ðè-
ñîîòâåòñòâóþùåå ëèíåéíîìó âõîäíîìó ñóíîê 2). Çàòåì óïðàâëÿåìûé íàïðÿæåíèåì
íàïðÿæåíèþ. Çàòåì ëîãàðèôìè÷åñêîå íàïðÿ- óñèëèòåëü ïîëíîñòüþ âûêëþ÷àåòñÿ (îñëàáëå-
æåíèå ïîñòóïàåò íà óïðàâëÿþùèé âõîä âòî- íèå ðàâíî 100 äÁ), êîãäà óïðàâëÿþùåå íàïðÿ-
ðîãî, «âåäîìîãî» ýëåìåíòà ñ èäåíòè÷íûìè æåíèå óìåíüøàåòñÿ äî åäèíèö ìèëëèâîëüò.
õàðàêòåðèñòèêàìè, êîòîðûé îáðàáàòûâàåò Îòðèöàòåëüíûå íàïðÿæåíèÿ çàñòàâëÿþò
àóäèîñèãíàë. Áëàãîäàðÿ îáðàòíîé ñâÿçè âûõîäíîå íàïðÿæåíèå IC1 ñìåùàòüñÿ áëèæå ê
÷åðåç âåäóùèé óñèëèòåëüíûé ýëåìåíò ïîëîæèòåëüíîé øèíå ïèòàíèÿ, íî êàê òîëüêî
SSM2164, ïîäêëþ÷åííûé ê èñòî÷íèêó îòðèöà- óïðàâëÿþùåå íàïðÿæåíèå âîçâðàùàåòñÿ â
òåëüíîãî îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ, íà èíâåðòè- äèàïàçîí îò 0 äî 15 Â, IC1 áûñòðî îòðûâàåòñÿ
ðóþùåì âõîäå IC1 ïîääåðæèâàåòñÿ óðîâåíü
âèðòóàëüíîé çåìëè. Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå
VOUT ìèêðîñõåìû IC1 ÿâëÿåòñÿ ëîãàðèôìè-
÷åñêîé ôóíêöèåé âõîäíîãî ñèãíàëà:

VOUT = -0.67 log æèçç - VINR2 ÷öø÷.
VREF R1

ãäå

VIN – íàïðÿæåíèå, óïðàâëÿþùèå óñèëåíèåì,

VREF – îòðèöàòåëüíîå îïîðíîå íàïðÿæåíèå.

VOUT ïîäàåòñÿ íà óïðàâëÿþùèé âûâîä
âåäîìîãî ýëåìåíòà. Ïîäñòàíîâêà âûðàæåíèÿ
äëÿ VOUT â âûðàæåíèå äëÿ óñèëåíèÿ äàåò ñëå-
äóþùóþ çàâèñèìîñòü:

G = VINR2 , Ðèñóíîê 2. Òðåóãîëüíûå èìïóëüñû ðàçìàõîì
VREFR1 îò 0 äî 3 Â (íèæíÿÿ îñöèëëîãðàììà) èñïîëüçó-
þòñÿ äëÿ ìîäóëÿöèè 10-êèëîãåðöîâîãî ñèíó-
êîòîðàÿ è ÿâëÿåòñÿ æåëàåìûì ëèíåéíûì ñîèäàëüíîãî ñèãíàëà (âåðõíÿÿ îñöèëëîãðàì-
îòêëèêîì. ìà). Îáðàòèòå âíèìàíèå íà âûñîêóþ ëèíåé-
íîñòü ìîäóëÿöèîííîé îãèáàþùåé.

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2020 103

îò øèíû. Ñõåìà íå ïðîèçâîäèò ñëûøèìûõ âûõîä áûëî ìèíèìàëüíûì è êîëåáàëîñü â
ùåë÷êîâ è õîðîøî ðàáîòàåò ïðè áîëåå íèçêèõ ïðåäåëàõ îò 10 äî 20 ì ïðè èçìåíåíèè óñè-
íàïðÿæåíèÿõ ïèòàíèÿ, òàêèõ êàê ±5 Â. ëåíèÿ â äèàïàçîíå 70 äÁ. Áëàãîäàðÿ èñïîëü-
çîâàíèþ óñèëèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ ìèêðîñõå-
Äëÿ äîñòèæåíèÿ íàèëó÷øèõ õàðàêòåðèñ- ìû SSM2164 â ñòàíäàðòíîé êîíôèãóðàöèè,
òèê óñèëèòåëü IC1 äîëæåí èìåòü íèçêîå ñìå- ñîîòâåòñòâóþùåé ðåêîìåíäàöèÿì èç òåõíè-
ùåíèå è íèçêèé âõîäíîé òîê, à IC2 äîëæåí ÷åñêîãî îïèñàíèÿ, ñõåìà èìååò ïðåâîñõîä-
áûòü âûñîêîêà÷åñòâåííûì àóäèî îïåðàöèîí- íûå õàðàêòåðèñòèêè øóìîâ è èñêàæåíèé. ÐË
íûì óñèëèòåëåì ñ íèçêèì óðîâíåì øóìîâ.
Òåì íå ìåíåå, ìîæíî ïîëó÷èòü äîñòàòî÷íî Ìàòåðèàëû ïî òåìå
õîðîøèå ïàðàìåòðû è ñ íåäîðîãèìè îïåðàöè-
îííûìè óñèëèòåëÿìè, òàêèìè êàê TL072 è 1. Datasheet STMicroelectronics LF353
LF353. Ïðîòîòèï ñõåìû, â êîòîðîì â êà÷åñòâå 2. Datasheet Analog Devices OP290
IC1 èñïîëüçîâàëñÿ óñèëèòåëü OP290, èìåë 3. Datasheet Analog Devices SSM2164
ãëóáèíó ðåãóëèðîâêè 75 … 80 äÁ. Ïðîíèêíî- 4. Datasheet Texas Instruments TL072
âåíèå óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ íà àóäèî-

104 ÑÕÅÌÛ

Èñòî÷íèê òîêà

äëÿ âûñîêîâîëüòíîé ñõåìû

EDN

ÈÈíîãäà íàì áûâàåò íóæåí èñòî÷íèê òîêà, MOSFET òàêèì, ÷òîáû ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ
íà R1 áûëî ðàâíî îïîðíîìó íàïðÿæåíèþ D2.
ðàáîòàþùèé ñ íàïðÿæåíèåì 1000  è áîëü- Òî÷íîñòü è òåìïåðàòóðíàÿ ñòàáèëüíîñòü
øå. Òàêîé èñòî÷íèê ìîæåò áûòü ïîëåçåí äëÿ ýòîãî íàïðÿæåíèÿ îïðåäåëÿþò òî÷íîñòü è
ñíèæåíèÿ ïóëüñàöèé íàïðÿæåíèÿ, êîãäà ýëåê- ñòàáèëüíîñòü èñòî÷íèêà òîêà. Ñòàáèëèòðîí
òðîëèòè÷åñêèé êîíäåíñàòîð ïèòàåòñÿ îò D1 çàùèùàåò çàòâîð Q1 è îãðàíè÷èâàåò
âûñîêîèìïåäàíñíîãî óçëà èñòî÷íèêà òîêà. íàïðÿæåíèå çàòâîð-èñòîê, êîãäà ê âûõîäó
Çíà÷åíèå âûõîäíîãî òîêà ñõåìû íà Ðèñóíêå ñõåìû íå ïîäêëþ÷åíà íàãðóçêà.
1 ïîääåðæèâàåòñÿ íà òî÷íîì óðîâíå è ñëàáî
çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû. Â ñõåìå èñïîëüçó- Ïîäîáíóþ ñõåìó ìîæíî èñïîëüçîâàòü è äëÿ
åòñÿ N-êàíàëüíûé MOSFET Q1 ñ äîïóñòèìûì ïîëó÷åíèÿ ïîñòîÿííîãî òîêà ïðè îòðèöàòåëü-
íàïðÿæåíèåì ñòîê-èñòîê, ðàâíûì 1000 Â. íîì íàïðÿæåíèè èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, äàæå â
Øóíòîâîé ðåãóëÿòîð ZR431LF01 (D2) ñòàáè- òîì ñëó÷àå, êîãäà âûñîêîâîëüòíûé P-
ëèçèðóåò è ðåãóëèðóåò âûõîäíîé òîê. Ïîðîãî- êàíàëüíûé MOSFET íåäîñòóïåí. ×òîáû
âîå íàïðÿæåíèå òðàíçèñòîðà Q1 äîëæíî óñòðîéñòâî ìîãëî ðàáîòàòü ñ N-êàíàëüíûì
áûòü âûøå îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ 1.25 Â ðåãó- MOSFET ïðè îòðèöàòåëüíîì íàïðÿæåíèè ïèòà-
ëÿòîðà D2. íèÿ, ñõåìó íà Ðèñóíêå 1 íóæíî èçìåíèòü. Äëÿ
ýòîãî ñëåäóåò ïîìåíÿòü ìåñòàìè ïîäêëþ÷åíèå
Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà ðåçèñòîðå R1 ñòîêà è èñòîêà òðàíçèñòîðà Q1 (Ðèñóíîê 2).
îïðåäåëÿåò âåëè÷èíó âûõîäíîãî òîêà.  äàí- Ôóíêöèÿ, âûïîëíÿåìàÿ ðåãóëÿòîðîì D2, çäåñü
íîì ñëó÷àå îí ðàâåí 1.25 Â/220 Îì = 5.6 ìÀ. òî÷íî òàêàÿ æå, êàê è â ñõåìå Ðèñóíîê 1. ÐË
D2 ïîääåðæèâàåò íàïðÿæåíèå çàòâîð-èñòîê

Q1 R1
BUZ50 220

950V OUT+

Ðèñóíîê 1. Ýòà ñõåìà âûðà- R2 R3 R4 R5 C1 + R6
áàòûâàåò ñòàáèëüíûé òîê, 330k 330k 330k 10k 10 µF 10M
èñïîëüçóÿ ïîëîæèòåëüíûå R7
íàïðÿæåíèÿ. D1 D2 C2 + 10M
BZV55C12 ZR431LF01 10 µF

C1 + R6
10 µF 10M

R1 Q1 C2 + R7
220 BUZ50 10 µF 10M

–950V OUT–

Ðèñóíîê 2. Ìîäèôèêàöèÿ R2 D1 R3 R4 R5
ñõåìû íà Ðèñóíêå 1, ïîçâîëÿ- 100k BZV55C12 330k 330k 330k
þùàÿ èñïîëüçîâàòü îòðèöà-
òåëüíûå íàïðÿæåíèÿ. D2
ZR431LF01

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2020 105

Æóðíàë äëÿ òåõ, êòî èíòåðåñóåòñÿ ýëåêòðîíèêîé

Åñëè âàì
íåáåçðàçëè÷íû òåìû:

ìèêðîêîíòðîëëåðû
àâòîìàòèçàöèÿ
ñèëîâàÿ ýëåêòðîíèêà
ñâåòîòåõíèêà
ÑÀÏÐ
èçìåðåíèÿ

èëè âû ÿâëÿåòåñü íîñèòåëåì
ïåðåäîâûõ çíàíèé â äðóãèõ
îáëàñòÿõ ýëåêòðîíèêè è ãîòîâû èõ
ïîïóëÿðèçèðîâàòü -
ïðèãëàøàåì ê ñîòðóäíè÷åñòâó!