РадиоЛоцман 2020 №09-10

Çàêëþ÷åíèå ìèøåíè. Äëÿ íàãëÿäíîñòè ñòðåëüáà âåäåòñÿ ñ
ðàññòîÿíèÿ 30 ìåòðîâ èç êîðîòêîñòâîëüíîãî
 ñòàòüå îïèñàíà ýëåêòðîííàÿ ìèøåíü, îðóæèÿ. ÐË
îñîáåííîñòüþ êîòîðîé ÿâëÿåòñÿ äèñòàíöèîí-
íûé êîíòðîëü ðåçóëüòàòîâ ïîïàäàíèé. Ìàòåðèàëû ïî òåìå
Ìèøåíü èçãîòîâëåíà â äâóõ ýêçåìïëÿðàõ,
ïîäòâåðäèâøèõ íàäåæíîñòü êîíñòðóêöèè. 1. Datasheet Texas Instruments CD4028BE
Îäèí ýêçåìïëÿð îñòàåòñÿ â Ìîñêâå, äðóãîé 2. Datasheet Texas Instruments CD4043BE
îòïðàâèëñÿ â Èòàëèþ, â ïîäàðîê îäíîé èç 3. Datasheet Texas Instruments CD4098BE
ñòðàéêáîëüíûõ êîìàíä ãîðîäà Áðåøèè. 4. Datasheet Texas Instruments CD4532BE
5. Datasheet Texas Instruments CD40107BE
Ê ñòàòüå ïðèëàãàåòñÿ âèäåî ïðîöåññà
ñòðåëüáû ñ èñïîëüçîâàíèåì ýëåêòðîííîé

Çàãðóçêè

Èëëþñòðàöèÿ ïðîöåññà ñòðåëüáû èç ñòðàéêáîëüíîãî îðóæèÿ ïî ýëåêòðîííîé ìèøåíè

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 51

Îïòîýëåêòðîííûå

ëîãè÷åñêèå ýëåìåíòû
3XOR/3XNOR

Ìèõàèë Øóñòîâ, ã. Òîìñê

Ïðèâåäåíà ñõåìà è îïèñàíèå ðàáîòû òðåõâõîäîâûõ îïòîýëåêòðîííûõ ëîãè÷åñêèõ ýëå-
ìåíòîâ «3Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ» è «3Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ-ÍÅ» (3XOR/3XNOR).

ËËîãè÷åñêèé ýëåìåíò «Èñêëþ÷àþùåå íåíèè òåõ æå óñëîâèé èìååò íà âûõîäå óðî-
âåíü «ëîã. 0».
ÈËÈ» (XOR) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé öèôðîâîå
óñòðîéñòâî, èìåþùåå íå ìåíåå ÷åì äâà Ñèíòåç äâóõâõîäîâûõ îïòîýëåêòðîííûõ
âõîäà è îäèí âûõîä, óðîâåíü «ëîã. 1» íà êîòî- ëîãè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ «2Èñêëþ÷àþùåå
ðîì ïîÿâëÿåòñÿ ïðè óñëîâèè, ÷òî óðîâåíü ÈËÈ» è «2Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ-ÍÅ» íå ïðåä-
«ëîã. 1» ïðèñóòñòâóåò òîëüêî íà îäíîì èç åãî ñòàâëÿåò çàòðóäíåíèé [1–3]. Ñèòóàöèÿ îñëîæ-
âõîäîâ. Ñîîòâåòñòâåííî ëîãè÷åñêèé ýëåìåíò íÿåòñÿ ïðè óñëîâèè, ÷òî òàêèå ýëåìåíòû
«Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ-ÍÅ» (XNOR) ïðè âûïîë- èìåþò ïî ìåíüøåé ìåðå òðè âõîäà.

+E +E

X1 X1 DA1.2 DA2.2 DA3.2 R3
X2 X2 DA2.2 DA3.2 DA1.2 10ê
R2 X3 DA3.2 DA1.2 DA2.2
750 S1.1

X3

VT1 Y
2N7000
X1

X1 X2 =1 Y
DA2.1 X3 XNOR Y
S1.2
X2
R1

X3 1Ì
DA1.1 DA3.1

R4 Y
10ê

=1

XOR

Ðèñóíîê 1. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà òðåõâõîäîâîãî îïòîýëåêòðîííîãî ëîãè÷åñêîãî ýëåìåíòà
«Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ» è «Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ-ÍÅ» (3XOR/3XNOR).

52 ÑÕÅÌÛ

Íà Ðèñóíêå 1 ïðåäñòàâëåí îäèí èç âàðèàí- +E
òîâ ñõåì òðåõâõîäîâûõ îïòîýëåêòðîííûõ
ëîãè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ «3Èñêëþ÷àþùåå R3
ÈËÈ»/«3Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ-ÍÅ» (3XOR/ 10ê
3XNOR).
S1.1
Óñòðîéñòâî èìååò 3 îäèíàêîâûõ âõîäíûõ
óçëà Õ1, Õ2, Õ3, à òàêæå âûõîäíîé óçåë è ðàáî- Y
òàåò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Âõîäíûå óçëû X1
Õ1–Õ3 âûïîëíåíû íà ïîëåâûõ òðàíçèñòîðàõ,
ðàáîòàþùèõ íà ïåðåêëþ÷åíèå ñâåòîäèîäîâ X2 =1 Y
îïòðîííûõ ïàð DA1–DA3. Äëÿ íàãëÿäíîñòè è
óïðîùåíèÿ îïèñàíèÿ ðàáîòû ëîãè÷åñêîãî XNOR
ýëåìåíòà â Ðèñóíêàõ 1 è 2 èñïîëüçîâàíà öâå- X3
òîâàÿ îêðàñêà, îòíîñÿùàÿñÿ ê åãî ðàâíîçíà÷-
íûì âõîäàì. S1.2 Y

Ïðè îòñóòñòâèè âõîäíîãî ñèãíàëà íà âõîäå X1 X2 X3 Y Y R4 Y
Õ1 òðàíçèñòîð VT1 íå ïðîâîäèò òîê, ñëåäîâà- 10ê
òåëüíî, ñâåòîäèîä îïòîïàðû DA1.1 íå àêòè- 000 0 1
âåí. Òîê ïðîòåêàåò ÷åðåç öåïî÷êó èç ðåçèñòîðà 001 1 0 =1
R2 è ñâåòîäèîäîâ îïòîïàð DA2.1 è DA3.1. 010 1 0
Ñîîòâåòñòâåííî ñâå÷åíèþ ñâåòîäèîäîâ îïòî- 011 0 1 XOR
ïàð DA2.1 è DA3.1 íà ïðèåìíîé ñòîðîíå âõîäà 100 1 0
Õ1 ôîòîäèîäû îïòîïàð DA2.2 è DA3.2, ïîêà- 101 0 1
çàííûå ÷åðíûì öâåòîì, áóäóò ïðîâîäèòü òîê. 110 0 1
Ôîòîäèîä îïòîïàðû DA1.2, îòâå÷àþùèé ýòîìó 111 0 1
âõîäó, òîê íå ïðîâîäèò. Ïðè ïîäà÷å íà âõîä Õ1
ñèãíàëà óðîâíÿ «ëîã. 1» òðàíçèñòîð VT1 Ðèñóíîê 2. Ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåìà âûõîäíîé
îòêðûâàåòñÿ, ñâåòîäèîä îïòðîíà DA1.1 øóíòè- ÷àñòè ëîãè÷åñêîãî ýëåìåíòà «3Èñêëþ÷àþ-
ðóåò öåïî÷êó èç ñâåòîäèîäîâ îïòðîíîâ DA2.1 è ùåå ÈËÈ»/«3Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ-ÍÅ» (3XOR/
DA3.1 è ïåðåâîäèò ôîòîäèîä îïòðîíà DA1.2 â 3XNOR) è åãî òàáëèöà èñòèííîñòè.
òîêîïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå. Ôîòîäèîäû
îïòðîíîâ DA2.2 è DA3.2, îòâå÷àþùèå âõîäó «3Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ»/«3Èñêëþ÷àþùåå
Õ1, ïåðåõîäÿò â âûêëþ÷åííîå ñîñòîÿíèå. ÈËÈ-ÍÅ» (3XOR/3XNOR). Ïåðåêëþ÷àòåëü S1
íà ñõåìå óñëîâåí, åãî ìîæíî çàìåíèòü ïåðå-
Àíàëîãè÷íûå ïðîöåññû ïðîèñõîäÿò âî ìû÷êîé, øóíòèðóþùåé ðåçèñòîð R3 èëè R4.
âõîäíûõ è âûõîäíûõ öåïÿõ ëîãè÷åñêèõ ýëå-
ìåíòîâ, ñîîòâåòñòâóþùèõ âõîäàì Õ2 è Õ3 ïðè Òàáëèöà èñòèííîñòè ëîãè÷åñêèõ ýëåìåí-
ïîäà÷å/îòêëþ÷åíèè óïðàâëÿþùèõ ñèãíàëîâ òîâ «3Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ»/«3Èñêëþ÷àþùåå
(ýëåìåíòû ýòèõ öåïåé âûäåëåíû ñîîòâåò- ÈËÈ-ÍÅ» (3XOR/3XNOR) ïðèâåäåíà íà
ñòâåííî çåëåíûì è êðàñíûì öâåòîì). Ðèñóíêå 2. ÐË

Óïðîùåííûé ýêâèâàëåíò ñõåìû êîììóòà- Ëèòåðàòóðà
öèè âûõîäíûõ öåïåé ëîãè÷åñêîãî ýëåìåíòà
ïðè ïîäà÷å/îòêëþ÷åíèè óïðàâëÿþùèõ ñèãíà- 1. Ôóíêöèîíàëüíûå ýëåìåíòû è óñòðîéñòâà îïòî-
ëîâ Õ1–Õ3 ïîêàçàí íà Ðèñóíêå 2. Ïîëîæåíèå ýëåêòðîíèêè / Â.Ï. Êîæåìÿêî, Ë.È. Òèì÷åíêî,
ïåðåêëþ÷àòåëåé ñîîòâåòñòâóåò óðîâíÿì Ã.Ë. Ëûñåíêî, Þ.Ô. Êóòàåâ. – Êèåâ: ÓÌÊ ÂÎ,
«ëîã. 0» íà âñåõ åãî âõîäàõ. Â çàâèñèìîñòè îò 1990. – 251 ñ.
ïîëîæåíèÿ ïåðåêëþ÷àòåëÿ S1 íà âûõîäå ëîãè-
÷åñêîãî ýëåìåíòà ìîæíî ïîëó÷èòü ñèãíàëû 2. Øóñòîâ Ì.À. Îïòîýëåêòðîííàÿ ëîãèêà.
èíâåðòèðîâàííîãî èëè íåèíâåðòèðîâàííîãî 3. Øóñòîâ Ì.À. Óíèâåðñàëüíûå îïòîýëåêòðîííûå
óðîâíåé è ðåàëèçîâàòü òåì ñàìûì ôóíêöèè
ëîãè÷åñêèå ýëåìåíòû ïåðåìåííîãî è ïîñòîÿí-
íîãî òîêà.

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Microchip 2N7000

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 53

Íèçêî÷àñòîòíûé
ãåíåðàòîð –

òåñòåð ÎÓ

Áàáàíèí Â., Êðàñíîÿðñêèé êðàé

ÃÃåíåðàòîð ïðåäíàçíà÷àëñÿ äëÿ äðóãèõ DA1 +12 Â
R1
öåëåé, íî íåîæèäàííî åãî ìàêåò ñòàë âåñüìà 50K D
âîñòðåáîâàííûì äëÿ îöåíêè ðàáîòîñïîñîá-
íîñòè îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëåé (ÎÓ), ïðèîá- R2
ðåòàåìûõ íà èçâåñòíûõ èíòåðíåò-ïëîùàäêàõ. 270

Ñàìîé ïðîñòîé ïðîâåðêîé ôóíêöèîíèðî- (à)
âàíèÿ ÎÓ ÿâëÿåòñÿ èñïûòàíèå â ñõåìå ñòàáè-
ëèçàòîðà òîêà (Ðèñóíîê 1). Òàêîé òåñòåð íà (á)
êîíòàêòíîé ìàêåòíîé ïëàòå ñîáèðàåòñÿ çà Ðèñóíîê 1. Ñòàáèëèçàòîð òîêà äëÿ èñïûòà-
ïàðó ìèíóò, íî, êàê ïîêàçûâàåò ïðàêòèêà, ïðî íèÿ ÎÓ; (à) – ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà, (á) –
íåãî íóæíî çàáûòü. Íà ïîñòîÿííîì òîêå ÎÓ ôîòîãðàôèÿ ìàêåòà.
ìîæåò ïîêàçàòüñÿ èñïðàâíûì, à íà ïåðåìåí-
íîì – íåò. ñîì äîëæíà îáëàäàòü ïåòëÿ ÎÎÑ äëÿ ïîääåð-
æàíèÿ óñòàíîâëåííîãî óðîâíÿ âûõîäà. Èìåí-
Ïðèâåäåííàÿ ñõåìà (Ðèñóíîê 2), àêòèâíûì íî äëÿ ýòîé öåëè, â îòëè÷èå îò èçâåñòíûõ
êîìïîíåíòîì êîòîðîé ÿâëÿåòñÿ èñïûòóåìàÿ ñõåì, ïðèìåíåíà ñîãëàñîâàííàÿ ðåçèñòèâíî-
ìèêðîñõåìà, ñîâìåñòíî ñ ëþáûì îñöèëëî- ñâåòîäèîäíàÿ îïòîïàðà. Âòîðîé ÎÓ ñîåäèíåí
ãðàôîì ïîçâîëÿåò íàäåæíî îïðåäåëèòü íåñî- ñ âûõîäîì ãåíåðàòîðà è ñêîíôèãóðèðîâàí
îòâåòñòâèå ñäâîåííîãî ÎÓ îáùåãî íàçíà÷å- äëÿ ðàáîòû êîìïàðàòîðîì ñ ãèñòåðåçèñîì.
íèÿ åãî òåõíè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì.

Ïðîâåðÿþòñÿ îäíîâðåìåííî äâà ÎÓ: îäèí
â ñõåìå ãåíåðàòîðà, äðóãîé – êîìïàðàòîðà.
Åùå îäèí ÎÓ (321MFX) â êîðïóñå SMD ðàñïî-
ëîæåí íà âåðòèêàëüíîì àäàïòåðå è èñïîëüçó-
åòñÿ â «àêòèâíîé» çåìëå.

Èòàê… Ãåíåðàòîð íà ÎÓ ñ ìîñòîì Âèíà â
öåïè ïîëîæèòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçè (ÏÎÑ) è
ñõåìîé ñòàáèëèçàöèè àìïëèòóäû â öåïè îòðè-
öàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçè (ÎÎÑ). ×åì áîëü-
øå ðàçáàëàíñ êîìïîíåíòîâ â ìîñòó (ñòàòè-
÷åñêèé è äèíàìè÷åñêèé), òåì áîëüøèì çàïà-

54 ÑÕÅÌÛ

OU1:
GL5506 + çåëåíûé SMD ñâåòîäèîä òèïîðàçìåðà 3014
R5

6.8K OU1r OU1e

DA1.4

R6 3.3K R14
7.5K
R1 6 DA1.1 VD1 –1.3 Â ìàêñ. 1.8…2.9 Â ñ.ê.ç.
1N4148 R8 56K
1.5K 5 7 R13
R7 2K 2 DA1.2
1
R2.1 R2.2 20K 22K
C1 C2 C3 3

R4* R9

R3* 1K R11 22K
1K 100 R10
10K

Ðèñóíîê 2. Ñõåìà ãåíåðàòîðà äëÿ òåñòèðîâàíèÿ ÎÓ.

Äëÿ ìèêðîñõåìû ïðåäóñìîòðåíà ñòàíäàð- ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè – 540 íì) è
òíàÿ ïàíåëüêà DIP8. Èñïîëíåíèå SOIC8 âêëþ- çåëåíûì SMD ñâåòîäèîäîì (510-555 íì) òèïî-
÷àåòñÿ ÷åðåç àäàïòåð. Ê êîìïîíåíòàì ìîñòà ðàçìåðà 3014 (3.0 ìì × 1.4 ìì). Òàêàÿ ïàðà
íå ïðåäúÿâëÿåòñÿ îñîáûõ òðåáîâàíèé. Ìîæíî ýôôåêòèâíî âûïîëíÿåò ñâîþ ôóíêöèþ ïðè
èñïîëüçîâàòü îáû÷íûå ñäâîåííûå ïîòåíöèî- òîêå ñâåòîäèîäà 100 ìêÀ, íå íàãðóæàåò âûõîä
ìåòðû è êîíäåíñàòîðû 10-15% òî÷íîñòè. ÎÓ è, ñëåäîâàòåëüíî, íå äîáàâëÿåò èñêàæå-
íèé. Óñïåøíî èñïûòàíû ñâåòîäèîäû æåëòîãî
è áåëîãî ñâå÷åíèÿ. Íå çàáûâàéòå ïðèòåíèòü
îïòîïàðó ïðè ÿðêîì îñâåùåíèè.

Êîíäåíñàòîð ôèëüòðà C3 ìîæíî íå óñòà-
íàâëèâàòü ïðè ðàáîòå ñ ÷àñòîòàìè âûøå
1 êÃö; îãðàíè÷åííîå áûñòðîäåéñòâèå GL5506
(5 ìñ) ãàðàíòèðóåò ñòàáèëüíîñòü âûõîäà.

Ðèñóíîê 3. Ôîòîãðàôèÿ ìàêåòà ãåíåðàòîðà. Ðèñóíîê 4. Êîíñòðóêöèÿ ñàìîäåëüíîãî
îïòðîíà.
×àñòîòîçàäàþùèå êîíäåíñàòîðû C1-C2
óñòàíàâëèâàþòñÿ â ñîåäèíèòåëü (Ðèñóíîê 3),
÷òî ïîçâîëÿåò ïðè íåîáõîäèìîñòè ïðîâåðèòü
ïî÷òè ïîëíûé ÷àñòîòíûé äèàïàçîí ÎÓ. Ïàðû
êîíäåíñàòîðîâ äëÿ ïåðåêðûòèÿ äèàïàçîíà
14 Ãö-140 êÃö äîëæíû èìåòü ñëåäóþùèå
åìêîñòè: 1 ìêÔ, 100 íÔ, 10 íÔ, 1 íÔ. Ñ âûñî-
êî÷àñòîòíûìè ÎÓ ñõåìà óñòîé÷èâà äî ÷àñòîò
700 êÃö, íî íåñîãëàñîâàííîñòü íîìèíàëîâ
ìîñòà çäåñü èãðàåò ïëîõóþ ðîëü.

Èñïîëüçóåòñÿ ñàìîäåëüíûé îïòðîí (Ðèñó-
íîê 4), ñ ôîòîðåçèñòîðîì GL5506 (ìàêñèìóì

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 55

+(6…24) Â DA1/8

DA2 C4
LM321MFX 4.7/16

R15 2 1
20K

3

R16 C5
20K 4.7/16

–(6…24) Â DA1/4

Ðèñóíîê 5. Ñõåìà «àêòèâíîé çåìëè» äëÿ ñèì-
ìåòðè÷íîãî ïèòàíèÿ ãåíåðàòîðà.

Íèçêî÷àñòîòíûé äèàïàçîí (13-130 Ãö) òðå- Ðèñóíîê 6. Îñöèëëîãðàììû, èëëþñòðèðóþùèå
áóåò åìêîñòè íå ìåíåå 120 ìêÔ. Â ïðîòèâíîì ðåçóëüòàòû òåñòèðîâàíèÿ íåñêîëüêèõ ÎÓ.
ñëó÷àå ðåçêî âûðàñòóò íåëèíåéíûå èñêàæå-
íèÿ. Ìîæíî ðåêîìåíäîâàòü ìíîãîñëîéíûé ñ÷èòàòü ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ íàïðÿæåíèÿ è,
êåðàìè÷åñêèé SMD êîíäåíñàòîð òèïîðàçìå- åñëè îíà ìåíüøå ïàñïîðòíîãî çíà÷åíèÿ, –
ðà 1206 åìêîñòüþ 47-100 ìêÔ. ìóñîð â êîðçèíó. «Èäåàëüíûå» ÎÓ íà îñöèë-
ëîãðàììàõ íå ïðåäñòàâëåíû. ÐË
Ðåãóëèðîâêà àìïëèòóäû ðåçèñòîðîì R13
ìîæåò ïîíàäîáèòüñÿ ïðè ïðîâåðêå íèçêî- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
âîëüòíûõ ñõåì, ÷òîáû èçáåæàòü îãðàíè÷å-
íèÿ. Ïèòàåòñÿ ãåíåðàòîð îò íåñòàáèëèçèðî- 1. HandsOn Technology GL5506
âàííîãî èñòî÷íèêà 6 – 16 Â. Ñèììåòðè÷íîå
ïèòàíèå îáåñïå÷èâàåò ñõåìà «àêòèâíîé çåì-
ëè» (Ðèñóíîê 5).

Íà Ðèñóíêå 6 ïðèâåäåíû îñöèëëîãðàììû,
èëëþñòðèðóþùèå ðåçóëüòàòû òåñòèðîâàíèÿ
íåñêîëüêèõ ÎÓ ñ âíóøàþùåé äîâåðèå ìàðêè-
ðîâêîé, ïðèîáðåòåííûõ íà AliExpress â
ïîñëåäíåå âðåìÿ ó ðàçíûõ ïðîäàâöîâ. Êàêèå
ìèêðîñõåìû âû ñòàëè áû ïðèìåíÿòü? Âîïðîñ
ðèòîðè÷åñêèé. Òîëüêî îäèí îáðàçåö îòêàçàë-
ñÿ ðàáîòàòü â ïðåäëàãàåìîé ñõåìå. Êðèñòàë-
ëà ïîä ïëàñòìàññîé íå îêàçàëîñü.

Êîììåíòàðèè ê îñöèëëîãðàììàì ëó÷øå
óñëûøàòü îò ñïåöèàëèñòîâ ïî àíàëîãîâîé
ñõåìîòåõíèêå, îäíàêî ïîíÿòíî, ÷òî ñèíóñîè-
äà âûõîäíîãî ñèãíàëà äîëæíà áûòü ñèíóñîè-
äîé. Èñêàæåíèÿ òèïà «ñòóïåíüêà» – ýòî îäíî-
çíà÷íî òåõíîëîãè÷åñêèé áðàê. Âûõîä êîìïà-
ðàòîðà, åñëè îí íåñèììåòðè÷åí îòíîñèòåëü-
íî íóëÿ, ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü î òîì æå.
Îäíàêî, åñòü ÎÓ, êîòîðûå íå ïðèñïîñîáëåíû
ê òàêîìó ðåæèìó, ëèáî íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ
âûøå ðåêîìåíäîâàííîãî ïðîèçâîäèòåëåì
(LMV358T). Ñêðèíøîò âûõîäà ïîçâîëÿåò ðàñ-

56 ÑÕÅÌÛ

Öåïü îáðàòíîé ñâÿçè
óëó÷øàåò ëèíåéíîñòü

ôîòîòðàíçèñòîðà

JC Ferrer, A Garrigós

EDN

ÐÐàçðàáîò÷èê, èñïîëüçóþùèé ôîòîòðàí- îáëàñòè çàâèñÿò îò ñîïðîòèâëåíèÿ R1. Ïðè
áîëåå âûñîêèõ ñîïðîòèâëåíèÿõ R1 êîýôôè-
çèñòîð äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ ìîäóëèðîâàííî- öèåíò óñèëåíèÿ ñõåìû óâåëè÷èâàåòñÿ, íî
ãî îïòè÷åñêîãî ñèãíàëà â ýëåêòðè÷åñêèé ñèã- íàñûùåíèå ôîòîòðàíçèñòîðà ïðîèñõîäèò
íàë, ÷àñòî ñòàëêèâàåòñÿ ñ ïðîáëåìàìè, êîãäà áûñòðåå. Íà Ðèñóíêå 1 áåç ôîíîâîé çàñâåòêè
ôîíîâàÿ çàñâåòêà âûñîêîé èíòåíñèâíîñòè òðàíçèñòîð ðàáîòàåò â ñâîåé ëèíåéíîé
íàñûùàåò ôîòîòðàíçèñòîð. Åñëè áàçîâûé
âûâîä íå ïîäêëþ÷åí, íàïðÿæåíèå êîëëåêòîð- îáëàñòè â òî÷êå ñìåùåíèÿ F2, à íàïðÿæåíèå
ýìèòòåð ôîòîòðàíçèñòîðà çàâèñèò òîëüêî îò êîëëåêòîðà Q1 ëèíåéíî èçìåíÿåòñÿ âîêðóã
ôîòîòîêà, ãåíåðèðóåìîãî íàëîæåíèåì ñèãíà- VCE. Âûõîä VOUT òî÷íî âîñïðîèçâîäèò èçìå-
ëà è ôîíîâîãî ñâåòà. Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ íåíèÿ àìïëèòóäû ìîäóëèðîâàííîãî îïòè÷åñ-
ôîòîòðàíçèñòîðà è äèàïàçîí åãî àêòèâíîé êîãî ñèãíàëà. Íàëîæåíèå ïîñòîÿííîé âíåø-

VHIGH IC ÍÀÃÐÓÇÎ×ÍÀß ÏÐßÌÀß (–1/R1) ÏÎÒÎÊ
R1 F3 ÎÊÐÓÆÀÞÙÅÃÎ
IMC AX
VOUT ÒÎÊ ÒÎ×ÊÀ ÑÌÅÙÅÍÈß ÑÂÅÒÀ
F
NC Q1 IC F2 (F)

F1

VCE(ÍÀÑÛÙ.) VCE VHI VCE

ÌÎÄÓËÈÐÎÂÀÍÍÛÉ ÑÂÅÒ
ÑÎÇÄÀÅÒ ÂÛÕÎÄÍÎÉ

ÑÈÃÍÀË ÏÅÐÅÌÅÍÍÎÃÎ
ÒÎÊÀ VOUT

Ðèñóíîê 1. Èçìåíåíèÿ óðîâíåé ïîòîêà îêðóæàþùåãî ñâåòà âëèÿþò íà ïîëîæåíèå
òî÷êè ñìåùåíèÿ ôîòîòðàíçèñòîðà â áàçîâîé ñõåìå. Áîëåå âûñîêèå óðîâíè ïðè-
áëèæàþò òî÷êó ñìåùåíèÿ ê íàñûùåíèþ è ñæèìàþò ïîëåçíûé ñèãíàë VOUT.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 57

VCC VCC R3 R4 R7 R8
47k 18k 10k 10k

VCC VCC

R1 _ _
1k R2
IC1 IC2
VOUTPUT 470k TL082 TL082

+ +

Q1 C1 + VDD R5 VDD
BPX43 500 µF 1k

R6
1k

Ðèñóíîê 2. Öåïü îáðàòíîé ñâÿçè, ñîñòîÿùàÿ èç îäíîïîëþñíîãî àêòèâíîãî ôèëüòðà
íèæíèõ ÷àñòîò è èñòî÷íèêà òîêà Õàóëåíäà, îòáèðàåò òîê èç áàçû ôîòîòðàíçèñ-
òîðà, íå äîïóñêàÿ íàñûùåíèÿ ïðè ÷ðåçìåðíûõ óðîâíÿõ ôîíîâîé çàñâåòêè.

íåé ôîíîâîé çàñâåòêè ñìåùàåò ðàáî÷óþ ñâîþ î÷åðåäü, óâåëè÷èâàåò íàïðÿæåíèå êîë-
ëåêòîðà Q1, íå äîïóñêàÿ íàñûùåíèÿ ôîòî-
òî÷êó ñõåìû â òî÷êó F3, à âûõîäíîå íàïðÿæå- òðàíçèñòîðà.
íèå ñæèìàåòñÿ è èñêàæàåòñÿ.
Îòíîøåíèå ñîïðîòèâëåíèé ðåçèñòîðîâ R4
 îòëè÷èå îò ôîòîäèîäîâ è ôîòîãàëüâàíè- è R3 çàäàåò êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ àêòèâíî-
÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, ó êîòîðûõ åñòü òîëüêî äâà ãî ôèëüòðà íèæíèõ ÷àñòîò â ñîîòâåòñòâèè ñ
âûâîäà, áàçîâûé âûâîä ôîòîòðàíçèñòîðà ôîðìóëîé
ïîçâîëÿåò ïîäêëþ÷èòü öåïü îáðàòíîé ñâÿçè,
÷òîáû óïðàâëÿòü òî÷êîé ñìåùåíèÿ. Îòáîð AV = 1+ R4 ,
òîêà îò âûâîäà áàçû ñíèæàåò òîê êîëëåêòîðà. R3
Ôîòîòðàíçèñòîð Q1 íà Ðèñóíêå 2 ïðèíèìàåò
ñìåñü îïòè÷åñêîãî ñèãíàëà è ôîíîâîãî ñâåòà, à R5 óñòàíàâëèâàåò ïðîâîäèìîñòü èñòî÷íèêà
îñâåùàþùóþ åãî áàçîâóþ îáëàñòü. Íàïðÿæå- òîêà:
íèå êîëëåêòîðà, ñîçäàâàåìîå ôîíîâûì ñâå-
òîì, ïðîõîäèò ÷åðåç àêòèâíûé ôèëüòð GM = 1 .
íèæíèõ ÷àñòîò, à èñòî÷íèê òîêà Õàóëåíäà R5
èçìåíÿåò òî÷êó ñìåùåíèÿ ñõåìû, îòâîäÿ òîê
èç îáðàòíî ñìåùåííîãî ïåðåõîäà êîëëåêòîð- Èçìåíåíèå ñîïðîòèâëåíèé ýòèõ ðåçèñòî-
áàçà ôîòîòðàíçèñòîðà. ðîâ âëèÿåò íà âåëè÷èíó òîêà, îòâîäèìîãî îò
áàçû ôîòîòðàíçèñòîðà, è íà ðàáî÷óþ òî÷êó
Îáû÷íî ïîñòîðîííÿÿ ôîíîâàÿ çàñâåòêà ñõåìû. Ôîòîòðàíçèñòîð èìååò ãîðàçäî ìåíü-
èçìåíÿåòñÿ ìåäëåííåå, ÷åì ïîëåçíûé ñèã- øóþ åìêîñòü, ÷åì ôèëüòð, ïîýòîìó êîëåáà-
íàë. Äëÿ ïðîñòîòû â ýòîé ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ íèÿ â ñõåìå íà Ðèñóíêå 2 âîçíèêíóòü íå
ôèëüòð íèæíèõ ÷àñòîò ïåðâîãî ïîðÿäêà C1 è ìîãóò. Îäíàêî ÷òîáû èçáåæàòü ñàìîâîçáóæ-
R2, ÷àñòîòà ñðåçà êîòîðîãî íèæå ÷àñòîòû ñèã- äåíèÿ ïðè óâåëè÷åíèè ïîðÿäêà ôèëüòðà,
íàëà, ñíèìàåìîãî ñ êîëëåêòîðà Q1. Ïîäà÷à ïîòðåáóåòñÿ òùàòåëüíûé âûáîð íîìèíàëîâ
îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ (â äàííîì ïðèìåðå – êîíäåíñàòîðîâ.
VCC) íà ðåçèñòîð R3 óñòàíàâëèâàåò ðàáî÷óþ
òî÷êó ñõåìû ôèëüòðà ïîñåðåäèíå ìåæäó óðîâ- Îñâåùåíèå ôîòîòðàíçèñòîðà ëàìïîé íàêà-
íÿìè íàïðÿæåíèé îòñå÷êè è íàñûùåíèÿ ëèâàíèÿ ìîùíîñòüþ 100 Âò îáåñïå÷èâàåò
ôîòîòðàíçèñòîðà. Âûõîä ôèëüòðà íèæíèõ ôîíîâóþ çàñâåòêó âûñîêîé èíòåíñèâíîñòè, à
÷àñòîò óïðàâëÿåò èñòî÷íèêîì òîêà Õàóëåíäà, òàêæå áûñòðî ìåíÿþùèéñÿ ñèãíàë, ñîçäàâàå-
ãåíåðèðóþùèì òîê, ïðîïîðöèîíàëüíûé ìûé ïåðåìåííûì ñåòåâûì íàïðÿæåíèåì. Íà
âûõîäíîìó ñèãíàëó ôèëüòðà. Ïî ìåðå óâåëè- Ðèñóíêå 3 ïîêàçàíû îñöèëëîãðàììû íàïðÿ-
÷åíèÿ ôîíîâîãî îñâåùåíèÿ íàïðÿæåíèå êîë- æåíèÿ êîëëåêòîð-ýìèòòåð ôîòîòðàíçèñòîðà
ëåêòîðà Q1 óìåíüøàåòñÿ. Âûõîäíîé òîê
èñòî÷íèêà âû÷èòàåòñÿ èç òîêà áàçû Q1, ÷òî, â

58 ÑÕÅÌÛ

Ðèñóíîê 3. 100-âàòòíàÿ ëàìïà íàêàëèâà- Ðèñóíîê 4. Áàçîâàÿ îáëàñòü ôîòîòðàíçèñ-
íèÿ ñ ðàññòîÿíèÿ 40 ñì îñâåùàåò ôîòî- òîðà îñâåùàåòñÿ 100-âàòòíîé ëàìïîé íàêà-
òðàíçèñòîð â ñõåìå ñ îáðàòíîé ñâÿçüþ (à) è ëèâàíèÿ ñ ðàññòîÿíèÿ 20 ñì â ñõåìå ñ îáðàò-
áåç îáðàòíîé ñâÿçè (á).  îáîèõ ñëó÷àÿõ íîé ñâÿçüþ (à) è áåç îáðàòíîé ñâÿçè (á). Íàñû-
òî÷êè ñìåùåíèÿ îñòàþòñÿ â ëèíåéíîé ùåíèå ñõåìû áåç îáðàòíîé ñâÿçè ïðåïÿò-
îáëàñòè. ñòâóåò âûäåëåíèþ ñèãíàëà.

Q1, îñâåùàåìîãî ëàìïîé íàêàëèâàíèÿ, ðàñïî- (Ðèñóíîê 4à). Ñðåäíèé óðîâåíü ïîñòîÿííîãî
ëîæåííîé â 40 ñì îò íåãî, ïðè àêòèâíîé ñõåìå íàïðÿæåíèÿ íà êîëëåêòîðå Q1 îñòàåòñÿ ïðàê-
îáðàòíîé ñâÿçè (Ðèñóíîê 3à) è ïðè íåïîäêëþ- òè÷åñêè òàêèì æå, êàê è ïðè áîëåå íèçêîì
÷åííîé áàçå ôîòîòðàíçèñòîðà (Ðèñóíîê 3á). óðîâíå îñâåùåííîñòè (Ðèñóíîê 3à). Îäíàêî
Îòêëèêè âûãëÿäÿò ïîõîæèìè, ïîñêîëüêó ïðè ïðè îòêëþ÷åííîé îáðàòíîé ñâÿçè òî÷êà ñìå-
äàííîì óðîâíå èíòåíñèâíîñòè ïðèëîæåííîãî ùåíèÿ ôîòîòðàíçèñòîðà ïðèáëèæàåòñÿ ê
ñâåòà ôîòîòðàíçèñòîð íå íàñûùàåòñÿ. íàñûùåíèþ, è ôëóêòóàöèè ñâåòà, ìîäóëèðî-
âàííîãî ïåðåìåííûì òîêîì, åäâà çàìåòíû
Ïåðåìåùåíèå ëàìïî÷êè íà ðàññòîÿíèå (Ðèñóíîê 4á).ÐË
20 ñì îò ôîòîòðàíçèñòîðà óâåëè÷èâàåò óðî-
âåíü ôîíîâîãî ñâåòà è ïðèáëèæàåò ôîòî- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
òðàíçèñòîð ê íàñûùåíèþ. Ïðè íàëè÷èè
îáðàòíîé ñâÿçè ôîòîòðàíçèñòîð âûäàåò ñèã- 1. Datasheet OSRAM BPX43
íàë ñ áîëåå âûñîêîé àìïëèòóäîé, õîòÿ åãî
òî÷êà ñìåùåíèÿ îñòàåòñÿ ïî÷òè íåèçìåííîé 2. Datasheet Texas Instruments TL082

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 59

Öèôðîâîé âîëüòìåòð
ñ ïîâûøåííîé

ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ

×àñòü 2

Ïðîäîëæåíèå. Íà÷àëî â íîìåðå 07,08-2020
Àëåêñåé Êóçüìèíîâ, Ìîñêâà

ÏÏåðåéäåì òåïåðü ê îïèñàíèþ öèôðîâîé ðàçúåì âûâåäåíû ñèãíàëû TxDM, RxDM,
íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ +3.5 Â è «çåìëÿ». Ê ðàçú-
÷àñòè ñõåìû Ðèñóíîê 1. åìó XRS ïîäêëþ÷àåòñÿ ïëàòà-ïåðåõîäíèê (åå
ðàçâîäêà ïðèâåäåíà äàëåå), à ê ýòîé ïëàòå
Äëÿ ïðîãðàììèðîâàíèÿ ìèêðîêîíòðîëëå- ïîäêëþ÷àåòñÿ îäíîêàíàëüíûé ïðåîáðàçîâà-
ðà èìåþòñÿ äâå âîçìîæíîñòè. òåëü óðîâíåé èíòåðôåéñà RS-232 â óðîâíè
TTL è îáðàòíî. Ñõåìó è ðàçâîäêó ïëàòû òàêî-
Ïåðâàÿ – ñ ïîìîùüþ àäàïòåðà USB ãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ìîæíî íàéòè â [4, 5]. Ýòà
DEBUG ïî äâóõïðîâîäíîìó èíòåðôåéñó C2. ïëàòà ïîäêëþ÷àåòñÿ ê COM-ïîðòó êîìïüþòå-
Äëÿ ýòîãî èñïîëüçóåòñÿ 3-êîíòàêòíûé ðàçúåì ðà (COM1) êàáåëåì ïî ñõåìå, òàêæå ïðèâå-
XB. Íà ýòîò ðàçúåì ïîäàþòñÿ ñèãíàëû C2D, äåííîé â [5]. Òàì æå ïîäðîáíî îïèñàíà ìåòî-
RST/C2CK è «çåìëÿ». Ýòè ñèãíàëû ïîäàþòñÿ äèêà ïðîãðàììèðîâàíèÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà
èç USB DEBUG-àäàïòåðà ïî êàáåëþ, íà EFM8LB12 ñ COM-ïîðòà êîìïüþòåðà. Äëÿ
îäíîì êîíöå êîòîðîãî ðàñïîëîæåí îòâåòíûé ïðîãðàììèðîâàíèÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà ñ
3-êîíòàêòíûé ðàçúåì, à íà âòîðîì – îòâåòíûé ïîìîùüþ âñòðîåííîãî çàãðóç÷èêà ïðîãðàìì
10-êîíòàêòíûé ðàçúåì (SCM10), êîòîðûé boot_loader’à íåîáõîäèìî çàçåìëèòü ñèãíàë
ïîäêëþ÷àåòñÿ ê âûõîäíîìó 10-êîíòàêòíîìó C2D â ðàçúåìå XB. Äëÿ ýòîãî íà êîíòàêòû 1 è
ðàçúåìó JTAG (IDC-10) USB DEBUG-àäàï- 2 ðàçúåìà XB íåîáõîäèìî óñòàíîâèòü ïåðå-
òåðà. Ñõåìó òàêîãî êàáåëÿ ìîæíî íàéòè â [1, ìû÷êó (äæàìïåð). Ñïðàâà îò ðàçúåìà XB ýòî
3, 4]. Ñ ðàçúåìà XB ñèãíàëû RST/C2CK è C2D ïîêàçàíî ïóíêòèðîì, ðÿäîì ñ êîòîðûì íàïè-
ïîñòóïàþò, ñîîòâåòñòâåííî, íà âûâîäû 5 è 6 ñàíî ñëîâî «boot» (Ðèñóíîê 1).
ÌÊ. RC-öåïî÷êà R1, R2, C1 ïðåäíàçíà÷åíà
êàê äëÿ øòàòíîé ðàáîòû ìèêðîêîíòðîëëåðà, Äëÿ ñîïðÿæåíèÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà ñ ÆÊÈ
òàê è äëÿ ðåæèìà ïðîãðàììèðîâàíèÿ ïî èñïîëüçóåòñÿ èíòåðôåéñ SPI. Äëÿ ýòîãî ïðåä-
èíòåðôåéñó C2. íàçíà÷åí 6-øòûðüêîâûé ðàçúåì XÆ. Íà ýòîò
ðàçúåì âûâåäåíû ñèãíàëû MOSI è SCK
Âòîðàÿ âîçìîæíîñòü ïðîãðàììèðîâàíèÿ èíòåðôåéñà SPI, 2 ñèãíàëà âûáîðà êðèñòàë-
ìèêðîêîíòðîëëåðà – ñ ïîìîùüþ âñòðîåííîãî ëà: CSML, CSST, íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ +3.5 Â
çàãðóç÷èêà (boot_loader) ïðîãðàìì ïî UART0 è «çåìëÿ». Ñ ïëàòîé ÆÊÈ (ñì. äàëåå) ïëàòà
(TTL-âàðèàíò èíòåðôåéñà RS-232). Â ýòîì
ñëó÷àå èñïîëüçóåòñÿ ðàçúåì XRS. Íà ýòîò

60 ÑÕÅÌÛ

âîëüòìåòðà ñîåäèíÿåòñÿ êàáåëåì, íà îäíîì è êîíòàêòû 1 è 2 ðàçúåìà XC2 íåîáõîäèìî
êîíöå êîòîðîãî ðàñïîëîæåí îòâåòíûé 6- çàìêíóòü, äëÿ ÷åãî íà íèõ òðåáóåòñÿ íàäåòü
êîíòàêòíûé ðàçúåì XÆÊ (Ðèñóíîê 2à). Ýòèì ïåðåìû÷êè (äæàìïåðû).  ýòîì ñëó÷àå íà
ðàçúåìîì êàáåëü ïîäêëþ÷àåòñÿ ê ïëàòå âõîä ÀÖÏ áóäåò ïîäàí íóëåâîé (çåìëÿíîé)
âîëüòìåòðà (Ðèñóíîê 1). Íà âòîðîì êîíöå ïîòåíöèàë, à ñèãíàë CAL0 (âûâîä 12 DD1)
êàáåëÿ ðàñïîëîæåí 6-êîíòàêòíûé ðàçúåì óñòàíîâèòñÿ â ñîñòîÿíèå ëîã. 0. Ýòî íóëåâîå
XÆ1Ê. Ýòèì ðàçúåìîì êàáåëü ïîäêëþ÷àåòñÿ ñîñòîÿíèå ñèãíàëà CAL0 ïîñëå âêëþ÷åíèÿ
ê ïëàòå ÆÊÈ (ñì. äàëåå). ïèòàíèÿ ïðèâåäåò ê òîìó, ÷òî áóäåò çàïóùåíà
ïîäïðîãðàììà êàëèáðîâêè íóëÿ.
Äëÿ êàëèáðîâêè íóëÿ è ïîëíîé øêàëû ÀÖÏ
èñïîëüçóþòñÿ äâà ðàçúåìà: XC1 è XC2. Ïðè Ïðè êàëèáðîâêå ïîëíîé øêàëû íà êîíòàê-
êàëèáðîâêå íóëÿ êîíòàêòû 2 è 3 ðàçúåìà XC1 òû 1 è 2 ðàçúåìà XC1 è êîíòàêòû 2 è 3 ðàçúå-

CSML 7 DI D1 ÆÊÈ Ìëàäøèé
+3.5 14 CLK COC1 18 3 F1 E1 P2
C1 1 4 A1 G1 D1
4 COB1 5 B1 C1 H1
10.0 CS 11 6 F2 E2 P3
COA1 7 A2 G2 D2
P +3.5 12 8 B2 C2 H2
F AB COC2 9 F3 E3 P4
EGC 5 COB2 10 10 A3 G3 D3
C2 Vdd COA2 8 11 B3 C3 H3
0.22 6 COC3 2 12 F4 E4 P5
3 13 A4 G4 D4
GND COB3
COA3 19 14 B4 C4 H4
COC4 13
COB4 9 Ñòàðøèé
20 1
COA4
COA/G 15 2 P1
17 15 F5 E5 P6
COB 16 A5 G5 D5
16 17 B5 C5 H5
18 F6 E6 P7
COC/G 19 A6 G6 D6
20 B6 C6 H6
DH ÊÐ1820ÂÃ1 21 F7 E7 P8
D2 22 A7 G7 D7
23 B7 C7 H7
MOSI 7 DI COC1 18 24 F8 E8
SCK 14 1 25 A8 G8 D8
CSST 26 B8 C8 H8
CLK COB1 27
4 CS COA1 11
28
ABCDEFGH 12
«5.» = 1 0 1 1 0 1 1 1 = B7h COC2 29

HGFEDCBA 10 ÈÆÖ-13-8-7
«5.» = 1 1 1 0 1 1 0 1 = EDh COB2

SCK XÆ 5 8
MOSI Vdd COA2
1 +3.5
+3.5 2 6 2
CSML 3 GND COC3
CSST 4
5 3
COB3
C3 COA3 19
6 0.22 COC4 13
COB4 9

20
COA4
COA/G 15

17
COB

16
COC/G

PLS2-06 R ÊÐ1820ÂÃ1

Ðèñóíîê 4. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ñîïðÿæåíèÿ ÆÊÈ ÈÆÖ-13-8-7 ñ êîíòðîëëåðàìè ÊÐ1820ÂÃ1.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 61

ìà XC2 íåîáõîäèìî íàäåòü ïåðåìû÷êè  íàñòîÿùåå âðåìÿ ñóùåñòâóåò ìàññà
(äæàìïåðû).  ýòîì ñëó÷àå íà âõîä ÀÖÏ ñîâðåìåííûõ ÆÊÈ ñ óæå âñòðîåííûì êîí-
áóäåò ïîäàíî îïîðíîå íàïðÿæåíèå Vref (3 Â), òðîëëåðîì. Îäíàêî, õîòÿ îíè è èìåþò íåêîòî-
à ñèãíàë CAL1 óñòàíîâèòñÿ â ñîñòîÿíèå ëîã. 0. ðûå èç îñîáåííîñòåé, ïåðå÷èñëåííûõ âûøå,
Ýòî íóëåâîå ñîñòîÿíèå ñèãíàëà CAL1 ïîñëå íî íè îäíîãî ñîâðåìåííîãî ÆÊÈ ñî âñòðîåí-
âêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ ïðèâåäåò ê òîìó, ÷òî íûì êîíòðîëëåðîì, êîòîðûé áû îáëàäàë
áóäåò çàïóùåíà ïîäïðîãðàììà êàëèáðîâêè âñåìè âìåñòå ïåðå÷èñëåííûìè ñâîéñòâàìè,
ïîëíîé øêàëû. Ïîäðîáíàÿ ìåòîäèêà êàëèá- àâòîðó íàéòè íå óäàëîñü. Ïîýòîìó àâòîð è
ðîâêè íóëÿ è ïîëíîé øêàëû áóäåò ïðèâåäåíà âûáðàë ýòîò ÆÊÈ.
â ðàçäåëå ñòàòüè î íàñòðîéêå óñòðîéñòâà (ñì.
äàëåå). Õîòÿ ïîäïðîãðàììà âûâîäà èíôîðìàöèè
íà äèñïëåé âõîäèò â îáùóþ ïðîãðàììó äëÿ
Ñõåìà ñîïðÿæåíèÿ ÆÊÈ ÈÆÖ 13-8-7 ñ ìèêðîêîíòðîëëåðà (åå óæå îòòðàíñëèðîâàí-
äâóìÿ êîíòðîëëåðàìè ÊÐ1820ÂÃ1 è ñ ÌÊ (Ðè- íûé âàðèàíò â hex-ôîðìàòå ìîæíî ñêà÷àòü èç
ñóíîê 4) äîñòàòî÷íî ïðîñòà. Ýòî èçâåñòíàÿ äîïîëíèòåëüíûõ ìàòåðèàëîâ ê ñòàòüå íà
ñõåìà, êîòîðàÿ ïðèâîäèòñÿ, íàïðèìåð, â [6, 7]. ñàéòå æóðíàëà), äëÿ ïîíèìàíèÿ ñóòè ðàáîòû
Íåñìîòðÿ íà áîëüøîå êîëè÷åñòâî ïðîâîäîâ, äèñïëåÿ àâòîðó õîòåëîñü áû ïðèâåñòè òðè
ñõåìà ëåãêî ðàçâîäèòñÿ (ñì. äàëåå), ïðè ýòîì êëþ÷åâûõ ìîìåíòà åãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ,
ðàçìåð ïëàòû ïðèìåðíî â 1.5 ðàçà ìåíüøå òåì áîëåå, ÷òî îíè â íåêîòîðîé ñòåïåíè êàñà-
ðàçìåðà ñàìîãî ÆÊÈ. Õîòÿ äèñïëåþ ÈÆÖ 13- þòñÿ ñõåìû íà Ðèñóíêå 4.
8-7 óæå îêîëî 30 ëåò (ïåðâîå óïîìèíàíèå î
ìèêðîñõåìå ÊÐ1820ÂÃ1 è ïîäîáíîì ÆÊÈ, Ïåðâûé ìîìåíò êàñàåòñÿ ïðèíöèïà âûâî-
íàñêîëüêî ýòî èçâåñòíî àâòîðó, áûëî åùå â äà öèôð íà äèñïëåé.
1990 ãîäó [8]), àâòîð âûáðàë èìåííî ýòîò ÆÊÈ
áëàãîäàðÿ ñëåäóþùèì åãî îñîáåííîñòÿì: Êàæäàÿ öèôðà ÆÊÈ ñîñòîèò èç 7 ñåãìåí-
òîâ, îáîçíà÷åííûõ áóêâàìè À – G, äåñÿòè÷-
1. Ðàçìåð öèôð äîâîëüíî áîëüøîé è ïî íàÿ òî÷êà ðÿäîì ñ öèôðîé – åùå îäèí (âîñü-
âûñîòå ñîñòàâëÿåò îêîëî 14 ìì, áëàãîäà- ìîé) ñåãìåíò, îáîçíà÷åííûé áóêâîé H.
ðÿ ÷åìó öèôðû ëåãêî ÷èòàþòñÿ. Êðîìå òîãî, íàä êàæäîé öèôðîé èìååòñÿ
÷åðòî÷êà (î íåé ïîçæå) – ýòî åùå îäèí (äåâÿ-
2. Ìàêñèìàëüíûé êîíòðàñò ÆÊÈ èìååò ïðè òûé) ñåãìåíò.
ïèòàíèè 3-4 Â, ÷òî êàê íåëüçÿ ëó÷øå ïîä-
õîäèò ê íàïðÿæåíèþ áàòàðåéêè (3.5 Â). Ïðåäïîëîæèì, íåîáõîäèìî âûâåñòè öèôðó
«5» (îíà èçîáðàæåíà ñëåâà ñâåðõó ñõåìû
3. ÆÊÈ èìååò äîñòàòî÷íî øèðîêèé óãîë Ðèñóíîê 4). Äëÿ âûâîäà, î÷åâèäíî, òðåáóåòñÿ
îáçîðà. «çàæå÷ü» ñåãìåíòû A, C, D, F è G. Êàæäûé ñåã-
ìåíò êîäèðóåòñÿ ñâîèì áèòîì â âûâîäèìîì
4. Äëÿ ñîïðÿæåíèÿ ñ ìèêðîêîíòðîëëåðîì ïî áàéòå. Ñòàðøèé áèò áàéòà – ñåãìåíò A, ìëàä-
èíòåðôåéñó SPI óñòðîéñòâó òðåáóåòñÿ øèé – ñåãìåíò H (òî÷êà).  ñîîòâåòñòâèè ñ
âñåãî 6 ïðîâîäîâ (âêëþ÷àÿ ïèòàíèå è ýòèì, äëÿ âûâîäà «5» íåîáõîäèìî, ÷òîáû
«çåìëþ»). áèòû äëÿ ñåãìåíòîâ A, C, D, F è G áûëè áû
ðàâíû 1, à áèòû ñåãìåíòîâ B, E è H (åñëè òî÷êà
5. Ïîòðåáëåíèå òîêà óñòðîéñòâîì ñîñòàâëÿ- íå íóæíà) – íóëþ.  ýòîì ñëó÷àå áàéò, ñîîòâåò-
åò íå áîëåå 200 ìêÀ (ñì. äàëåå). ñòâóþùèé öèôðå ïÿòü ñ òî÷êîé «5.», áóäåò
ðàâåí 10110111b èëè B7h (âåðõíÿÿ öèôðà
6. Óñòðîéñòâî óíèêàëüíî ïðîñòî ïðîãðàììè- ñëåâà îò D2 íà Ðèñóíêå 4).
ðóåòñÿ (îá ýòî ñì. íèæå), à çíà÷èò, íå òðå-
áóåò îò ìèêðîêîíòðîëëåðà áîëüøîãî îáú- Êàæäûé èç äâóõ êîíòðîëëåðîâ (D1 è D2)
åìà ïðîãðàììíîé ïàìÿòè (è áîëüøèõ óïðàâëÿåò 4 öèôðàìè ÆÊÈ. D1 – ëåâûìè (âåð-
óñèëèé ïðîãðàììèñòà). õíèìè ñïðàâà íà Ðèñóíêå 4), D2 – ïðàâûìè.
Äëÿ âûâîäà 8 öèôð íà ÆÊÈ â êàæäûé êîí-
7. Ñòîèìîñòü ÈÆÖ 13-8-7 ñîñòàâëÿåò íå òðîëëåð íåîáõîäèìî ïîñëåäîâàòåëüíî çàïè-
áîëåå 200 – 300 ðóá., à ñòîèìîñòü ñàòü ïî 4 áàéòà (+ ïî îäíîìó ñëóæåáíîìó áàé-
ÊÐ1820ÂÃ1 – íå áîëåå 30 ðóá. ÆÊÈ è êîí- òó), è öèôðû íåìåäëåííî ïîÿâÿòñÿ íà äèñ-
òðîëëåðû äîñòàòî÷íî ðàñïðîñòðàíåíû, è ïëåå. Îäèí èç äâóõ êîíòðîëëåðîâ D1 è D2
èõ ëåãêî ïðèîáðåñòè. ÿâëÿåòñÿ âåäóùèì (master) è íàçûâàåòñÿ
ñòàðøèì. Ýòî êîíòðîëëåð D2. Êîíòðîëëåð D1
Åäèíñòâåííûé íåäîñòàòîê óñòðîéñòâà –
äëÿ íåãî òðåáóåòñÿ ïëàòà ñîïðÿæåíèÿ ïî
ñõåìå Ðèñóíîê 4.

62 ÑÕÅÌÛ

ÿâëÿåòñÿ âåäîìûì (slave) è íàçûâàåòñÿ ìëàä- âûâåñòè Ì[5]; è â ýòîì ñëó÷àå öèôðà «5» ïîÿ-
øèì. Ïðè ðàáîòå êîíòðîëëåðîâ â ðåæèìå âèòñÿ íà äèñïëåå. Ïîýòîìó, åñëè, íàïðèìåð,
«ñòàðøèé – ìëàäøèé» ãåíåðàòîð êîíòðîëëå- èìååòñÿ ÷èñëî 2.57490, òî äëÿ òîãî ÷òîáû
ðà D2 âûðàáàòûâàåò ñèíõðîèìïóëüñû, êîòî- âûâåñòè åãî íà äèñïëåé, òðåáóåòñÿ âûâåñòè
ðûìè ñèíõðîíèçèðóåòñÿ êîíòðîëëåð D1. Ïðè Ì[2], M[5], M[7] è ò.ä., à ÷òîáû ïîñòàâèòü òî÷êó
èíèöèàëèçàöèè íåîáõîäèìî â êàæäûé èç êîí- ïîñëå äâîéêè, ìîæíî, íàïðèìåð, ëîãè÷åñêè
òðîëëåðîâ çàïèñàòü â îïðåäåëåííîé ïîñëå- ñëîæèòü M[2] ñ 1, ò.å. âûâåñòè M[2]|1 (íàïîì-
äîâàòåëüíîñòè ñîîòâåòñòâóþùèå êîäû (â íþ, çíàê «|» – îïåðàòîð ïîáèòíîãî ëîãè÷åñêî-
ïîäðîáíîñòè âäàâàòüñÿ íå áóäåì, îíè ïðèâå- ãî ñëîæåíèÿ â Ñè, à 1 – ìëàäøèé áèò áàéòà,
äåíû â [6, 7]). Ïîñëå èíèöèàëèçàöèè óñòðîé- ò.å. áèò òî÷êè H).
ñòâî ãîòîâî ê ïðèåìó èíôîðìàöèè äëÿ âûâî-
äà íà äèñïëåé. Êàê âèäíî èç âûøåîïèñàííîãî, ïðîñòîòà
çàïèñè èíôîðìàöèè â óñòðîéñòâî î÷åâèäíà.
Êàæäûé êîíòðîëëåð èìååò âõîä äàííûõ DI
(âûâîä 7), ñòðîáèðóþùèé (èëè òàêòîâûé) âõîä Âòîðîé ìîìåíò êàñàåòñÿ èíòåðôåéñà, ïî
CLK (âûâîä 14) è âõîä âûáîðà êðèñòàëëà Chip êîòîðîìó òðåáóåòñÿ âûâîäèòü öèôðû íà äèñ-
Select – CS (âûâîä 4). Ïèòàíèå è «çåìëÿ» ïî- ïëåé. Ñàìûé ïðîñòîé ñïîñîá âûâîäà – ïî
äàþòñÿ íà âûâîäû 5 è 6, ñîîòâåòñòâåííî. èíòåðôåéñó SPI.  ýòîì èíòåðôåéñå â êà÷åñ-
òâå äàííûõ èñïîëüçóåòñÿ ëèíèÿ MOSI, à â
Ïîñëåäîâàòåëüíîñòü çàïèñè áàéò ñîñòîèò êà÷åñòâå ñòðîáèðóþùåãî èìïóëüñà – ëèíèÿ
â ñëåäóþùåì. SCK. Âûâîä áàéòà ïî SPI (â ïðîãðàììå äëÿ
ÌÊ) î÷åíü ïðîñòîé. Äëÿ âûâîäà áàéòà íåîáõî-
Âíà÷àëå 4 áàéòà äàííûõ (öèôðû) è áàéò 5 äèìî çàïèñàòü åãî â ðåãèñòð SPI0DAT, äî-
ñî ñëóæåáíûì êîäîì è êîäîì ÷åðòî÷åê çàïè- æäàòüñÿ óñòàíîâêè áèòà îêîí÷àíèÿ ïåðåäà÷è
ñûâàþòñÿ â ìëàäøèé êîíòðîëëåð. Ïÿòûé è ñáðîñèòü ýòî áèò. Âñå îñòàëüíîå ñäåëàþò
áàéò ñîñòîèò èç äâóõ ïîëóáàéò (èõ åùå íàçû- àïïàðàòíûå ñðåäñòâà ÌÊ. ×òî êàñàåòñÿ
âàþò òåòðàäàìè èëè íèááëàìè): â ñòàðøåì ñîâïàäåíèÿ òðåáóåìîé äëÿ ÊÐ1820ÂÃ1 âðå-
ïîëóáàéòå ðàñïîëîæåí êîä ÷åðòî÷åê, à â ìåííîé äèàãðàììû ñ âðåìåííîé äèàãðàììîé
ìëàäøåì – ñëóæåáíûé êîä (ïîäðîáíîñòè âûâîäà ïî SPI, òî çäåñü ïðîáëåì íåò (ïî÷òè).
ñì. â [6, 7]). Ïåðåä çàïèñüþ ïÿòè áàéò â ìëàä- Ïðè èñïîëüçîâàíèè èíòåðôåéñà SPI èìåþòñÿ
øèé êîíòðîëëåð íåîáõîäèìî íà åãî CS äâà (â òîì ÷èñëå) ðåãèñòðà óïðàâëåíèÿ: ýòî
(CSML) ïîäàòü íèçêèé óðîâåíü íàïðÿæåíèÿ ðåãèñòð ïîëÿðíîñòè (POL), îïðåäåëÿþùèé,
(ëîã. 0), à ïîñëå çàïèñè 5 áàéò – âåðíóòü CSML êàêèì ñïîñîáîì – ôðîíòîì (POL = 0) èëè ñïà-
â âûñîêèé (íåàêòèâíûé) óðîâåíü. Ïðè ýòîì íà äîì (POL = 1) èìïóëüñà SCK áóäåò ïðîèçâî-
CSST (D2) äîëæåí áûòü âûñîêèé óðîâåíü äèòüñÿ ñòðîáèðîâàíèå áèò äàííûõ (äëÿ
(ëîã. 1). Çàïèñü 5 áàéò â ñòàðøèé êîíòðîëëåð ÊÐ1820ÂÃ1 òðåáóåòñÿ ôðîíòîì) è ðåãèñòð
ïðîèñõîäèò àíàëîãè÷íî. Ïîñëå çàïèñè âñåõ ôàçû (PHA), îïðåäåëÿþùèé ïåðâûì (PHA = 0)
10 áàéò ÷èñëî íåìåäëåííî ïîÿâëÿåòñÿ íà èëè âòîðûì (PHA = 1) èìïóëüñîì SCK áóäåò
äèñïëåå. ñòðîáèðîâàòüñÿ ïåðâûé áèò äàííûõ (òðåáóåò-
ñÿ ïåðâûì). Òàêèì îáðàçîì, ïðè POL = 0 è
Çäåñü ñëåäóåò äîáàâèòü, ÷òî åñëè â ïðî- PHA = 0 âðåìåííàÿ äèàãðàììà âûâîäà áàéò
ãðàììå îðãàíèçîâàòü ìàññèâ áàéò, ñîîòâåò- ïî SPI áóäåò ñîâïàäàòü (ëîãè÷åñêè) ñ òðåáóå-
ñòâóþùèõ âûâîäèìûì öèôðàì (îò 0 äî 9), ò.å. ìîé. Êñòàòè, ýòè çíà÷åíèÿ (POL = 0 è PHA = 0)
ìàññèâ äëèíîé 10 áàéò (íàïðèìåð, Ì[10]), è ïðèíÿòû â ìèêðîêîíòðîëëåðàõ EFM8 ïî óìîë-
ïðèäàòü ýëåìåíòàì ýòîãî ìàññèâà çíà÷åíèÿ, ÷àíèþ, ÷òî îçíà÷àåò, ÷òî èõ äàæå íàñòðàèâàòü
ðàâíûå êîäàì âûâîäèìûõ öèôð, ñîîòâåò- íå íóæíî (îíè è òàê óæå íàñòðîåíû).
ñòâóþùèõ ìåñòîïîëîæåíèþ ýëåìåíòîâ â ìàñ-
ñèâå (ò.å. íóëåâîìó ýëåìåíòó ìàññèâà ïðè- Íî äëÿ ïîëíîãî ñîâïàäåíèÿ òðåáóåòñÿ åùå
äàòü çíà÷åíèå FCh – ýòî êîä âûâîäèìîãî «0» íàñòðîèòü íåîáõîäèìóþ ñêîðîñòü ïåðåäà÷è
(ñì. Ðèñóíîê 4), ïåðâîìó ýëåìåíòó ïðèäàòü (èëè ÷àñòîòó ñëåäîâàíèÿ èìïóëüñîâ SCK).
çíà÷åíèå 60h (êîä «1») è ò.ï.), òî âûâîä öèôð Ýòà ñêîðîñòü ïåðåäà÷è îïðåäåëÿåòñÿ çíà÷å-
ñóùåñòâåííî óïðîùàåòñÿ: âåäü ìåñòîïîëî- íèåì äåëèòåëÿ ñèñòåìíîé ÷àñòîòû (SYSCLK)
æåíèå ýëåìåíòà â ìàññèâå – ýòî èíäåêñ ìàñ- ïðîöåññîðà ÌÊ, êîòîðàÿ óñòàíàâëèâàåòñÿ
ñèâà. Äðóãèìè ñëîâàìè, åñëè, íàïðèìåð, ïðîãðàììíî è â äàííîì ñëó÷àå ðàâíà 18 ÌÃö.
èíäåêñ ìàññèâà, ïðåäïîëîæèì, j = 5, òî äëÿ Â ñðåäå Simplicity Studio ìîæíî âûáðàòü ëèáî
âûâîäà öèôðû «5» íåîáõîäèìî ïðîñòî

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 63

ñêîðîñòü (÷àñòîòó SCK), òîãäà àâòîìàòè÷åñêè ÷èñëà è ïîëó÷àþòñÿ. Ïðè÷åì, â çàâèñèìîñòè
ïîäñ÷èòàåòñÿ çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà äåëè- îò äèàïàçîíà èçìåðåíèÿ, äåñÿòè÷íàÿ òî÷êà
òåëÿ, ëèáî âûáðàòü çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà ìîæåò ñòîÿòü êàê ïîñëå ïåðâîé öèôðû, òàê è
äåëèòåëÿ, òîãäà àâòîìàòè÷åñêè ïîäñ÷èòàåòñÿ ïîñëå âòîðîé. Ïóñòü òàêîå ÷èñëî ñ ïëàâàþ-
òàêòîâàÿ ÷àñòîòà èìïóëüñîâ SCK. Ìàêñè- ùåé çàïÿòîé, íàïðèìåð, ðàâíî 18.5047. Â
ìàëüíàÿ ÷àñòîòà ñòðîáèðóþùèõ èìïóëüñîâ ïàìÿòè ÌÊ ÷èñëî ñ ïëàâàþùåé çàïÿòîé, êàê
äëÿ ÊÐ1820ÂÃ1 ðàâíà 500 êÃö. Åñëè âûáðàòü èçâåñòíî, çàíèìàåò 4 áàéòà, è ãäå â ýòèõ áàé-
êîýôôèöèåíò äåëèòåëÿ ðàâíûì, íàïðèìåð, òàõ èñêàòü ñàìè öèôðû è äåñÿòè÷íóþ òî÷êó?
20, òî òàêòîâàÿ ÷àñòîòà SCK óñòàíîâèòñÿ ðàâ- Ê ñ÷àñòüþ, ýòîò âîïðîñ ðåøàåòñÿ äîâîëüíî
íîé 428.571 êÃö, ò.å. ÷óòü áîëüøå 400 êÃö (÷òî- ïðîñòî.  Ñè åñòü ôóíêöèÿ ðàñïå÷àòêè ñèìâî-
áû áûë íåêîòîðûé çàïàñ, íàïðèìåð, 100 êÃö). ëîâ (â òîì ÷èñëå è öèôð). Ýòî ôóíêöèÿ
Òàêèì îáðàçîì, íà ïåðâûé âçãëÿä êàæåòñÿ, printf(). Ôóíêöèÿ ïðîèçâîäèò ôîðìàòíûé
÷òî ïðè âûâîäå áàéò ïî èíòåðôåéñó SPI ïðî- âûâîä ñèìâîëîâ â ñòàíäàðòíûé ïîòîê äàí-
áëåì íåò. íûõ. Ïîä ñòàíäàðòíûì ïîòîêîì äàííûõ
ìîæåò ïîäðàçóìåâàòüñÿ âûâîä ìàññèâà ñèì-
Ïðàêòè÷åñêè òàê îíî è åñòü, ïðàâäà, òóò âîëîâ ÷åðåç êàêîé-ëèáî èíòåðôåéñ (íàïðè-
åñòü îäíà çàãâîçäêà. Äåëî â òîì, ÷òî ìåð, UART). Íî åñòü åùå îäíà ôóíêöèÿ:
ÊÐ1820ÂÃ1 òðåáóåò âûâîä áàéòà ìëàäøèì sprintf(), êîòîðàÿ âìåñòî âûâîäà ñèìâî-
áèòîì âïåðåä, ò.å. íàïðèìåð, ïðè âûâîäå ëîâ â ñòàíäàðòíûé ïîòîê äàííûõ çàïîëíÿåò
öèôðû – ýòî áèò äåñÿòè÷íîé òî÷êè (áèò H – ýòèìè ñèìâîëàìè îïðåäåëåííóþ îáëàñòü
ñì. Ðèñóíîê 4), à â èíòåðôåéñå SPI (ÌÊ) ïðè- îïåðàòèâíîé ïàìÿòè ìèêðîêîíòðîëëåðà, à
íÿò îáðàòíûé ïîðÿäîê ñëåäîâàíèÿ áèò – ïåð- èìåííî – ìàññèâ, íàçâàíèå êîòîðîãî ïðèñóò-
âûì âûâîäèòñÿ ñòàðøèé áèò áàéòà. Ìîæíî ñòâóåò â ïàðàìåòðàõ ýòîé ôóíêöèè. Åñëè,
áûëî áû, êîíå÷íî, íàïèñàòü ïîäïðîãðàììó, íàïðèìåð, ÷èñëî ñ ïëàâàþùåé çàïÿòîé F =
êîòîðàÿ áû êàæäûé ðàç ïåðåä âûâîäîì ïåðå- 18.5047, òî çàïèñàâ
êîìïîíîâûâàëà âûâîäèìûé áàéò çàäîì íàïå-
ðåä. Íî òàêàÿ ïîäïðîãðàììà, âî-ïåðâûõ, îòíè- sprintf(buf3,"%7.4f",F);
ìåò ìíîãî âðåìåíè äëÿ ñâîåé ðàáîòû, ÷òî
ñíèçèò ñêîðîñòü îáìåíà ñ äèñïëååì, à âî- ìû ïîëó÷èì â ìàññèâå buf3 ñåìü ñèìâîëîâ
âòîðûõ, ÷òî íåèçáåæíî, çàéìåò äîïîëíèòåëü- (áàéò), èç êîòîðûõ 6 áóäóò ñèìâîëàìè öèôð, à
íî íåêîòîðîå ìåñòî â ïðîãðàììíîé ïàìÿòè. îäèí (òðåòèé) áóäåò ñèìâîëîì äåñÿòè÷íîé
Îäíàêî ðåøèòü ýòó ïðîáëåìó ìîæíî èíûì è òî÷êè. ×òî ýòî çà ñèìâîëû, è â êàêîì êîäå îíè
äîñòàòî÷íî ïðîñòûì ñïîñîáîì. Äëÿ ýòîãî âûâîäÿòñÿ? Âûâîä ñèìâîëîâ ôóíêöèåé
íàäî çàðàíåå ïåðåïèñàòü êîä êàæäîé öèôðû sprintf() îñóùåñòâëÿåòñÿ â êîäå ASCII. Â ýòîì
(â òîì ÷èñëå è ñëóæåáíûå êîäû) çàäîì íàïå- êîäå, êàê èçâåñòíî, öèôðà (îò 0 äî 9) çàíèìà-
ðåä. Åñëè êîä «ïÿòåðêè» ñ òî÷êîé áûë åò îäèí áàéò. Ìëàäøèé ïîëóáàéò – ýòî ñàìà
10110111b = B7h, òî, ïåðåïèñàâ áèòû â îáðàò- öèôðà, à ñòàðøèé ðàâåí 3. Äðóãèìè ñëîâàìè,
íîì ïîðÿäêå, ïîëó÷èì: 11101101b = EDh. Íà ñèìâîë «0» êîäèðóåòñÿ êàê 30h, «1» – êàê 31h,
Ðèñóíêå 4 «ïåðåïèñàííûé» êîä öèôðû «5.», «2» êàê 32h è ò.ä., «9» êàê 39h. Òàêèì îáðàçîì,
îòðàæàåìîé íà ÆÊÈ, ïîêàçàí â ñêîáêàõ. Åñëè «óáðàâ» òðîéêó èç êàæäîãî ñòàðøåãî ïîëó-
òàêèå ïåðåïèñàííûå êîäû âñòàâèòü â ìàññèâ áàéòà öèôðû (ñèìâîë òî÷êè ïðè ýòîì íå
öèôð îò 0 äî 9, î êîòîðîì ãîâîðèëîñü âûøå, íóæåí, ïîñêîëüêó è òàê èçâåñòíî, ãäå åå ïîñòà-
òî âñå áóäåò èäåàëüíî ðàáîòàòü. Çäåñü íåîá- âèòü), ìîæíî ïîëó÷èòü èñêîìûå öèôðû (êîòî-
õîäèìî äîáàâèòü, ÷òî è ñëóæåáíûå ïîëóáàé- ðûå óæå äàëåå âûâåñòè íà äèñïëåé). Êàê
òû è ïîëóáàéòû ÷åðòî÷åê òàêæå íåîáõîäèìî óáðàòü ýòó òðîéêó? Ìîæíî îò êàæäîãî ýëå-
ïåðåïèñàòü çàäîì íàïåðåä. Ýòî è áûëî ñäå- ìåíòà ìàññèâà buf3 ïðîñòî îòíÿòü 30h, íî
ëàíî â ïîäïðîãðàììå âûâîäà èíôîðìàöèè íà ëó÷øå ïðîñòî âîîáùå îáíóëèòü ñòàðøèé
äèñïëåé. ïîëóáàéò, ëîãè÷åñêè óìíîæèâ êàæäûé ýëå-
ìåíò ìàññèâà buf3 íà ÷èñëî 0fh, çàïèñàâ
Òðåòèé ìîìåíò êàñàåòñÿ âîïðîñà: à êàê buf3[i]& = 0x0f;, ãäå i – èíäåêñ ìàññèâà
âûâåñòè íà äèñïëåé ÷èñëî ñ ïëàâàþùåé çàïÿ- buf3 (îí èçìåíÿåòñÿ îò 0 äî 7), à & – îïåðàòîð
òîé, ïîëó÷åííîå â ðåçóëüòàòå àíàëîãî- ïîáèòíîãî ëîãè÷åñêîãî óìíîæåíèÿ â Ñè. Ôîð-
öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ? Âåäü â ðåçóëü- ìàò "%7.4f" â ôóíêöèè sprintf() îçíà÷à-
òàòå ðàñ÷åòîâ íàïðÿæåíèÿ èìåííî òàêèå

64 ÑÕÅÌÛ

åò, ÷òî âûâîäèòñÿ ÷èñëî ñ ïëàâàþùåé çàïÿ- èñïîëüçóåòñÿ small-ìîäåëü. Ïðè ýòîì, êàê
òîé, ñîñòîÿùåå èç 7 ñèìâîëîâ, ó êîòîðîãî èìå- ïîêàçàíî â [1], óæå ïðè 16-êðàòíîì îñðåäíå-
åòñÿ 4 çíàêà ïîñëå çàïÿòîé (4 ñèìâîëà), ñàìà íèè 2048 äâóõáàéòíûõ ñëîâ ïÿòûé çíàê ïîñëå
çàïÿòàÿ (äåñÿòè÷íàÿ òî÷êà) – òðåòèé ñèìâîë è çàïÿòîé â ðåçóëüòàòàõ ðàáîòû ÀÖÏ íå ìåíÿ-
äâà çíàêà ïåðåä çàïÿòîé (åùå 2 ñèìâîëà). åòñÿ, èç ÷åãî äåëàåòñÿ âûâîä, ÷òî 32-êðàòíîå
îñðåäíåíèå èçáûòî÷íî. Íî ÷òî ìåøàåò âìåñ-
Äàëåå, ïîäñòàâèâ ïîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ òî 16-êðàòíîãî îñðåäíåíèÿ 2048 äâóõáàéòíûõ
buf3 êàê èíäåêñ â âûøåîïèñàííûé ìàññèâ ñëîâ (4096 áàéò) èñïîëüçîâàòü 32-êðàòíîå
îñðåäíåíèå, íî óæå 1024 äâóõáàéòíûõ ñëîâ
M[i] (âìåñòî i), ïîëó÷èì ÷èñëî «18.5047» (2048 áàéò)? Âåäü êàê ïî âðåìåíè, òàê è ïî
òî÷íîñòè ýòî áóäåò îäíî è òî æå. À ðàç òàê, òî
óæå íà äèñïëåå. ïîëîâèíà îïåðàòèâíîé ïàìÿòè (xram) åìêîñ-
òüþ 2048 áàéò îñâîáîäèòñÿ, â ñâÿçè ñ ÷åì
Îäíàêî è çäåñü êðîåòñÿ îäíà çàãâîçäêà. ìîæíî óæå ïðèìåíèòü large-ìîäåëü è ôóíê-
Äåëî â òîì, ÷òî ôóíêöèþ sprintf(), ïðîèçâî- öèþ sprintf(), ïðîèçâîäÿùóþ ôîðìàòíûé

äÿùóþ ôîðìàòíûé âûâîä ÷èñåë ñ ïëàâàþùåé âûâîä ÷èñåë ñ ïëàâàþùåé çàïÿòîé.  ïðî-
çàïÿòîé, ìîæíî ïðèìåíÿòü, åñëè èìååòñÿ äîñ- ãðàììå äëÿ âîëüòìåòðà òàê è ñäåëàíî. Ìàëî
òàòî÷íî îïåðàòèâíîé ïàìÿòè, ò.å. äëÿ íåå òðå- òîãî, âûñîêàÿ ñêîðîñòü ðàáîòû ÀÖÏ ïîçâîëè-
áóåòñÿ âíåøíÿÿ îïåðàòèâíàÿ ïàìÿòü (xram), ëà ïðîèçâîäèòü íå 32-êðàòíîå îñðåäíåíèå, à
êîòîðàÿ, â ñâîþ î÷åðåäü, òðåáóåò ïðèìåíåíèÿ 64-êðàòíîå (äëÿ áîëüøåé íàäåæíîñòè). Äàæå
òàê íàçûâàåìîé large-ìîäåëè ïàìÿòè. ïðè òàêîì îñðåäíåíèè âûâîä ðåçóëüòàòîâ íà
äèñïëåé ïðîèçâîäèòñÿ ïðèáëèçèòåëüíî 5 ðàç
 ïðîãðàììå EFM8LB1_ADC_Autoscan_ â ñåêóíäó, ò.å. êàæäûå 0.2 ñåêóíäû, ÷òî äëÿ
Large_Buffer.c, ïîñòàâëÿåìîé êîìïàíèåé ãëàçà ïðàêòè÷åñêè íåçàìåòíî.
Silicon Laboratories êàê ïðèìåð ðàáîòû ÀÖÏ,
ïðîèçâîäèòñÿ îñðåäíåíèå 2048 äâóõáàéòíûõ Ðåçþìèðóÿ âñå âûøåñêàçàííîå ïî ïîâîäó
ñëîâ (4096 áàéò), ÿâëÿþùèõñÿ ðåçóëüòàòàìè âûâîäà èíôîðìàöèè íà ÆÊÈ, ìîæíî îòìå-
ðàáîòû ÀÖÏ. Îñðåäíåíèå, ò.å. ðàñ÷åò ñðåäíå- òèòü, ÷òî òàêîé âûâîä äîñòàòî÷íî ïðîñò è íå
ãî çíà÷åíèÿ, ïðîèçâîäèòñÿ â öåëûõ ÷èñëàõ, à òðåáóåò áîëüøîãî îáúåìà ïðîãðàììíîé
ðåçóëüòàò îñðåäíåíèÿ òàêæå â öåëûõ ÷èñëàõ ïàìÿòè.
(â ìèëëèâîëüòàõ – ýòî òûñÿ÷è ìÂ) âûâîäèòñÿ
â ñòàíäàðòíûé ïîòîê äàííûõ ïî èíòåðôåéñó Ïîäñ÷èòàåì òîê, ïîòðåáëÿåìûé óñòðîé-
RS-232 â êîìïüþòåð. Âûâîä îñóùåñòâëÿåòñÿ ñòâîì. Âñå íèæåïðèâåäåííûå äàííûå, â òîì
ôóíêöèåé printf(), ðàáîòàþùåé, åñòåñò- ÷èñëå è íà áàòàðåéêè, âçÿòû èç ñîîòâåòñòâóþ-
ùèõ ñïðàâî÷íûõ ëèñòêîâ (datasheet).
âåííî, òàêæå ñ öåëûìè ÷èñëàìè. Ïðè ýòîì
èñïîëüçóåòñÿ òàê íàçûâàåìàÿ small-ìîäåëü, a ÈÎÍ REF3030 – 50 ìêÀ
â êà÷åñòâå îïåðàòèâíîé ïàìÿòè äëÿ ïðîãðàì-
ìû èñïîëüçóåòñÿ òîëüêî âíóòðåííÿÿ îïåðà- ÎÓ OPA334 – 300 ìêÀ
òèâíàÿ ïàìÿòü ìèêðîêîíòðîëëåðà (128 áàéò),
òîãäà êàê âíåøíÿÿ (xram) ïðàêòè÷åñêè Äâà êîíòðîëëåðà – 200 ìêÀ
ïîëíîñòüþ çàíÿòà – òàì êàê ðàç íàõîäÿòñÿ ÊÐ1820ÂÃ1(COP-472)
ðåçóëüòàòû ÀÖÏ (4096 áàéò). Äðóãèìè ñëîâà-
ìè, â ýòîé ïðîãðàììå íå èñïîëüçóþòñÿ ðàñ÷å- ÆÊÈ ÈÆÖ13-8-7 – 6 ìêÀ
òû ñ ÷èñëàìè ñ ïëàâàþùåé çàïÿòîé, à ôóíê-
öèÿ printf(), ðàáîòàþùàÿ ñ öåëûìè ÷èñëàìè, â ––––––––––––––––––––––––––––––––––
small-ìîäåëè ðàçðåøåíà.
Èòîãî: – 556 ìêÀ » 0.6 ìÀ
 ïðîãðàììå àâòîðà (äëÿ ÌÊ), ïðèâåäåí-
íîé â [1], âîîáùå íå ïðîèçâîäèòñÿ íèêàêèõ Ìèêðîêîíòðîëëåð EFM8LB12 ïðè ñèñòåì-
ðàñ÷åòîâ. Ðåçóëüòàòû ðàáîòû ÀÖÏ â öåëûõ íîé ÷àñòîòå (SYSCLK) 18 ÌÃö è ðàáîòå ÀÖÏ
÷èñëàõ (ïðîñòî ñóììû) áåç îáðàáîòêè âûâî- íà ÷àñòîòå 18 ÌÃö (ñì. äàëåå) ïîòðåáëÿåò òîê
äÿòñÿ ïî èíòåðôåéñó SPI è äàëåå ïî èíòåð- â ðàéîíå 5 ìÀ
ôåéñó USB ïåðåäàþòñÿ â êîìïüþòåð. À â êîì-
ïüþòåðå óæå (ïðîãðàììîé äëÿ êîìïüþòåðà) Ìèêðîêîíòðîëëåð – 5 ìÀ
ïðîèçâîäÿòñÿ âñå ðàñ÷åòû ñ ïëàâàþùåé çàïÿ-
òîé è ôîðìàòíûé âûâîä ýòèõ ÷èñåë íà ìîíè- ––––––––––––––––––––––––––––––––––
òîð. Â ýòîé ïðîãðàììå àâòîðà (äëÿ ÌÊ) òàêæå
Âñåãî: – 6 ìÀ

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 65

Íàïðÿæåíèå áàòàðåéêè ER18505 (BAT1, Òàêèì îáðàçîì, âðåìÿ íåïðåðûâíîé ðàáî-
Ðèñóíîê 2ã) ïðè òîêå 5.6 ìÀ óïàäåò äî 3.5 Â, à òû óñòðîéñòâà îïðåäåëÿåòñÿ âðåìåíåì ðàáî-
åìêîñòü – ïðèáëèçèòåëüíî äî 4 À·÷., â ñâÿçè ñ òû áàòàðåéêè ER18505, êîòîðîå ñîñòàâëÿåò
÷åì âðåìÿ íåïðåðûâíîé ðàáîòû ñîñòàâèò: 700 ÷àñîâ.
4000 ìÀ·÷/5.6 ìÀ » 700 ÷àñîâ.
Çäåñü íåîáõîäèìî äîáàâèòü, ÷òî ñðîê ñëóæ-
Ïîòðåáèòåëÿìè áàòàðåéêè ER14250 (BAT3, áû áàòàðååê ñîñòàâëÿåò îêîëî 10 ëåò, à ïàäå-
Ðèñóíîê 2ã), â ñîîòâåòñòâèè ñî ñõåìîé Ðèñó- íèå èõ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ â òå÷åíèå âñåãî
íîê 1, ÿâëÿþòñÿ: ñðîêà ñëóæáû ñîñòàâèò íå áîëåå 0.1 Â. ÐË

ÈÎÍ REF3030 – 50 ìêÀ Ëèòåðàòóðà

LP2950 (ADR293 – 15 ìêÀ) – 20 ìêÀ 1. Êóçüìèíîâ À. Ïîâûøåíèå ðàçðåøàþùåé ñïî-
ñîáíîñòè ÀÖÏ ìèêðîêîíòðîëëåðà EFM8LB12.
–––––––––––––––––––––––––––––––––– Ñîâðåìåííàÿ ýëåêòðîíèêà. 2018. ¹ 8, 9

Èòîãî: – 170 ìêÀ » 0.2 ìÀ 2. Êóçüìèíîâ À. Ïðåîáðàçîâàòåëü èíòåðôåéñîâ
USB-SPI íà áàçå íîâîãî 51-ñîâìåñòèìîãî ìèê-
Íàïðÿæåíèå áàòàðåéêè ER14250 ïðè òîêå ðîêîíòðîëëåðà EFM8UB1. Ñîâðåìåííàÿ ýëåê-
0.2 ìÀ óïàäåò äî 3.55 Â, åìêîñòü ñîñòàâèò òðîíèêà. 2017. ¹ 1 – 3
1.1 À·÷, à âðåìÿ íåïðåðûâíîé ðàáîòû áóäåò:
1100 ìÀ·÷/ 0.2 ìÀ = 5500 ÷àñîâ. 3. Êóçüìèíîâ À. Ïðåîáðàçîâàòåëè èíòåðôåéñîâ
USB-SPI ñ ãàëüâàíè÷åñêîé ðàçâÿçêîé íà áàçå
Åäèíñòâåííûì ïîòðåáèòåëåì ýíåðãèè âòî- íîâîãî 51-ñîâìåñòèìîãî ìèêðîêîíòðîëëåðà
ðîé áàòàðåéêè ER14250 (BAT2, Ðèñóíîê 2ã) EFM8UB30
ÿâëÿåòñÿ ðåçèñòîð R8 íîìèíàëîì 27 êÎì
(Ðèñóíîê 1).  ñàìîì õóäøåì ñëó÷àå, åñëè 4. Êóçüìèíîâ À. Þ. Ñâÿçü ìåæäó êîìïüþòåðîì è
âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ÎÓ DA2 áóäåò ðàâíî ìèêðîêîíòðîëëåðîì. Ñîâðåìåííûå àïïàðàò-
3 Â, òî ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà R8 ñîñòàâèò íûå è ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà. Ì.: «Ïåðî». 2018
3  + 3.5  = 6.5 Â, à òîê: 6.5 Â/27 êÎì = 0.24 ìÀ.
Ïðè òàêîì òîêå íàïðÿæåíèå áàòàðåéêè 5. Êóçüìèíîâ À. Ïðîãðàììèðîâàíèå ìèêðîêîí-
ñîñòàâèò 3.55 Â, à åìêîñòü óïàäåò äî 1.1 À·÷. òðîëëåðîâ EFM8 ñ ïîìîùüþ âñòðîåííîãî
Âðåìÿ íåïðåðûâíîé ðàáîòû ñîñòàâèò çàãðóç÷èêà ïðîãðàìì. Ðàäèî. 2018. ¹ 12

1100 ìÀ·÷/0.24 ìÀ = 4583 ÷ » 4500 ÷àñîâ. 6. Ðèäèêî Ë. Àâòîìîáèëüíûå ÷àñû-òåðìîìåòð-
âîëüòìåòð. Ñõåìîòåõíèêà. 2001. ¹ 3

7. Ïàðõîì÷óê À. Ñõåìû óïðàâëåíèÿ óñòðîéñòâà-
ìè îòîáðàæåíèÿ èíôîðìàöèè. Ýëåêòðîíèêà:
Íàóêà, Òåõíîëîãèÿ, Áèçíåñ. 2007. ¹ 5

Îêîí÷àíèå â ñëåäóþùåì íîìåðå

66 ÑÕÅÌÛ

Òåðìîýëåêòðè÷åñêèì

îõëàäèòåëåì óïðàâëÿåò
äðàéâåð ñâåòîäèîäîâ

Christian Rausch

Electronic Design

 îïòîýëåêòðîííûõ ñèñòåìàõ ÷àñòî òðåáó- Âî ìíîãèõ ñèòóàöèÿõ, êîãäà ìîæíî îòäå-
ëèòü çàäà÷ó íàãðåâà îò çàäà÷è îõëàæäåíèÿ,
åòñÿ ñòàáèëèçàöèÿ òåìïåðàòóðû òàêèõ êîì- ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ áîëåå ïðîñòîé êîí-
ïîíåíòîâ, êàê ëàçåðíûå äèîäû, ôîòîäèîäû, òðîëëåð ÒÅÑ. Íàïðèìåð, òàêîé êîìïîíåíò,
ïðèçìû è ëèíçû. Îáùåïðèíÿòûé ìåòîä ñòà- êàê ëàçåðíûé äèîä, òðåáóþùèé ñòàáèëèçà-
áèëèçàöèè ñîñòîèò â òîì, ÷òîáû ïðèêðåïèòü öèè òåìïåðàòóðû, ìîæåò ñàì ïî ñåáå âûäå-
ðåçèñòèâíûé äàò÷èê ê êîìïîíåíòó äëÿ êîí- ëÿòü äîñòàòî÷íî òåïëà, ÷òîáû èñêëþ÷èòü
òðîëÿ åãî òåìïåðàòóðû, óñòàíîâèòü êîìïî- íåîáõîäèìîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ÒÅÑ äëÿ
íåíò íà âåðõíþþ ïîâåðõíîñòü òåðìîýëåêòðè- íàãðåâà.
÷åñêîãî îõëàäèòåëÿ (TEC) è èñïîëüçîâàòü
ñïåöèàëèçèðîâàííóþ ìèêðîñõåìó êîíòðîë- Äîñòàòî÷íûé íàãðåâ òàêæå ìîæíî îáåñïå-
ëåðà TEC äëÿ ïîääåðæàíèÿ çàäàííîãî çíà÷å- ÷èòü ñ ïîìîùüþ îáû÷íîãî ðåçèñòîðà äëÿ
íèÿ òåìïåðàòóðû êîìïîíåíòà. ×àñòî óñòàâêà ïîâåðõíîñòíîãî ìîíòàæà, ïðèêëååííîãî
áûâàåò áëèçêà ê êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå, è ìåæäó ÒÅÑ è îïòè÷åñêèì êîìïîíåíòîì.
îáû÷íî ýòî îçíà÷àåò, ÷òî êîíòðîëëåð ÒÅÑ Çàòåì ðåçèñòîð ìîæíî ïîäêëþ÷èòü ê ñòîêó
äîëæåí èìåòü âîçìîæíîñòü îòäàâàòü ïîëîæè- ìîùíîãî MOSFET, óïðàâëÿåìîãî âûõîäîì
òåëüíûé è îòðèöàòåëüíûé òîêè, ÷òîáû îáåñ- øèðîòíî-èìïóëüñíîãî ìîäóëÿòîðà (ØÈÌ)
ïå÷èâàòü êàê îõëàæäåíèå, òàê è íàãðåâ. ìèêðîêîíòðîëëåðà èëè ÏËÈÑ, ÷òî, îïÿòü æå,
äåëàåò ïîäîãðåâ ÒÅÑ íåíóæíûì.
Äëÿ ýòîé öåëè ñîçäàíû è äîñòóïíû ñïåöè-
àëèçèðîâàííûå êîíòðîëëåðû è äðàéâåðû Òàêèì îáðàçîì, åñëè çàäà÷è îõëàæäåíèÿ è
TEC, íàïðèìåð LTC1923, ADN8831, MAX1968 íàãðåâà ðàçäåëåíû, óïðàâëåíèå TEC çíà÷è-
è DRV592. Íî òàêèå óñòðîéñòâà ìîãóò áûòü òåëüíî óïðîùàåòñÿ. Âìåñòî òîãî ÷òîáû âûðà-
äîðîãèìè èëè òðåáîâàòü çíà÷èòåëüíîãî êîëè- áàòûâàòü êàê ïîëîæèòåëüíûå, òàê è îòðèöà-
÷åñòâà âíåøíèõ öåïåé. Êðîìå òîãî, äëÿ ðàáî- òåëüíûå òîêè, êîíòðîëëåð äîëæåí óïðàâëÿòü
òû ñ íåáîëüøèìè òåïëîâûìè íàãðóçêàìè, òîêîì òîëüêî â îäíîì êâàäðàíòå. Ýòî äåëàåò
òàêèìè êàê ëèíçû è ôîòîäèîäû, ïðåäïî÷òè- çàäà÷ó óïðàâëåíèÿ äîñòóïíîé äëÿ èìåþùåé-
òåëüíû ìèíèàòþðíûå ÒÅÑ, íî îíè ïëîõî ñî÷å- ñÿ íà ðûíêå ìèêðîñõåìû èì-ïóëüñíîãî èñòî÷-
òàþòñÿ ñî ñïåöèàëèçèðîâàííûìè êîíòðîëëå- íèêà ïèòàíèÿ – ìîíîëèòíîãî äðàéâåðà ñâåòî-
ðàìè ÒÅÑ. Ìèíèàòþðíûå ÒÅÑ îáû÷íî ðàáî- äèîäîâ.
òàþò ïðè íàïðÿæåíèè 2 Â èëè ìåíüøå è òîêå
íå áîëåå 1 À, â òî âðåìÿ êàê ñïåöèàëüíûå Îäèí èç òèïîâ ñâåòîäèîäíûõ äðàéâåðîâ,
êîíòðîëëåðû ðàññ÷èòàíû íà óïðàâëåíèå êîòîðûå òàêæå ìîæíî èñïîëüçîâàòü â êà÷åñ-
ãîðàçäî áîëåå ìîùíûìè óñòðîéñòâàìè. òâå äðàéâåðà TEC, – ýòî LTC3454 êîìïàíèè
Linear Technology, íàçûâàåìûé «Äðàéâåðîì

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 67

L1 4.7 µH Ñì. òåêñò C3
10 µF
C1 Würth 744042004
10 µF TEC
SW1 SW2
+ VIN U1 VOUT R1 Ñì. òåêñò R3
VCC EN1 LED 1.5k 1.5k
3.3/5 Â C4
LTC3454 R2 10 µF T1
EN2 ISET1 1.5k ØÈÌ
VC GND ISET2
RSET 2N7002
C2 20k
0.1 µF

Ðó÷íîå Âíåøíåå

Ðèñóíîê 1. Êîãäà äëÿ ñòàáèëèçàöèè òåìïåðàòóðû ìàëîïîòðåáëÿþùèõ ýëåêòðîîïòè÷åñêèõ êîì-
ïîíåíòîâ òðåáóåòñÿ òîëüêî òåðìîýëåêòðè÷åñêîå îõëàæäåíèå, íåäîðîãèì èñòî÷íèêîì òîêà
ìîæåò ñëóæèòü äðàéâåð ñâåòîäèîäà, ïîçâîëÿþùèé îñóùåñòâëÿòü êàê àêòèâíîå, òàê è ðó÷íîå
óïðàâëåíèå óñòàâêîé òåìïåðàòóðû.

ñâåòîäèîäíûõ ôîíàðåé/âñïûøåê». Óñòðî- êî êîìïîíåíòîâ. Àëüòåðíàòèâíàÿ êîíôèãóðà-
éñòâî ïðåäíàçíà÷åíî äëÿ ïèòàíèÿ ïîñòîÿí- öèÿ (R1 ïîäêëþ÷åí ê R3) ïîçâîëÿåò îñóùå-
íûì òîêîì äî 1 À îäíîãî ìîùíîãî ñâåòîäèî- ñòâëÿòü àêòèâíîå óïðàâëåíèå óñòàâêîé
äà. Îíî ñîäåðæèò ñèíõðîííûé ïîíèæàþùå- ïîñðåäñòâîì ñèãíàëà ØÈÌ, ôîðìèðóåìîãî
ïîâûøàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü, êîíòóð ñòà- ìèêðîïðîöåññîðîì èëè ÏËÈÑ.
áèëèçàöèè òîêà, à òàêæå öåïè ìÿãêîãî çàïóñêà
è çàùèòû. Ðó÷íîå óïðàâëåíèå óñòàâêîé ïîëåçíî ïðè
íåáîëüøîé òåïëîâîé íàãðóçêå, êîãäà ñòà-
LTC3454 îòëè÷àåòñÿ îò ìíîãèõ äðóãèõ áèëüíîñòü òåìïåðàòóðû êîìïîíåíòà ìîæåò
äðàéâåðîâ ñâåòîäèîäîâ òåì, ÷òî íå ñîäåðæèò îáåñïå÷èâàòüñÿ çà ñ÷åò äîçèðîâàííîãî
ñõåìû çàùèòû, îòêëþ÷àþùåé óñòðîéñòâî, îõëàæäåíèÿ è êîíòðîëèðóåìîãî íàãðåâà.
êîãäà âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ñòàíîâèòñÿ Òîãäà òîê TEC îïðåäåëÿåòñÿ êàê
ñëèøêîì íèçêèì, ÷òî ïðîèñõîäèò, åñëè íåèñ-
ïðàâíîñòü ïðèâîäèò ê êîðîòêîìó çàìûêàíèþ IOUT = 3850 ´ 0.8Â .
ñâåòîäèîäà. Âìåñòî ñõåìû îòêëþ÷åíèÿ R1+ R2 + RSET
LTC3454 ñîäåðæèò ñõåìó îãðàíè÷åíèÿ òîêà
äëÿ áëîêèðîâêè âíóòðåííèõ MOSFET â ñëó- 20-êèëîîìíûé ïîòåíöèîìåòð, âêëþ÷åí-
÷àå êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ. íûé ïîñëåäîâàòåëüíî ñ ñîïðîòèâëåíèåì
3 êÎì (R1 + R2), ïîçâîëÿåò äðàéâåðó ïåðå-
Ýòî ðàçëè÷èå ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü êðûâàòü âûõîäíîé äèàïàçîí òîêîâ ïðèìåðíî
LTC3454 äëÿ óïðàâëåíèÿ TEC âìåñòî ñâåòî- îò 150 ìÀ äî 1 À.
äèîäà. Íà ìàëåíüêèõ ÒÅÑ ïàäàåò ãîðàçäî
ìåíüøåå íàïðÿæåíèå, ÷åì íà ñâåòîäèîäàõ, Îäíàêî, óïðàâëÿÿ òîêîì ÒÅÑ â ñîîòâåò-
ïîýòîìó áîëüøèíñòâî äðàéâåðîâ ñâåòîäèî- ñòâèè ñ èçìåíåíèÿìè íàãðóçêè ñ ïîìîùüþ
äîâ âîñïðèíèìàþò ÒÅÑ êàê êîðîòêîå çàìûêà- îïòèìèçèðîâàííîãî êîíòóðà ðåãóëèðîâàíèÿ,
íèå è àêòèâèðóþò ñâîè öåïè îòêëþ÷åíèÿ. Íî ñõåìà ìîæåò ðàáîòàòü òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû
LTC3454 ñ TEC â êà÷åñòâå íàãðóçêè ðàáîòàåò ìèíèìèçèðîâàòü îáùóþ ðàññåèâàåìóþ ìîù-
íîðìàëüíî. íîñòü. Ýòîò ïðîöåññ àêòèâíîãî óïðàâëåíèÿ
óñòàâêîé òðåáóåò ïîäêëþ÷åíèÿ ê çàòâîðó òðàí-
Ñõåìà óïðàâëåíèÿ ÒÅÑ äîâîëüíî ïðîñòà çèñòîðà T1 âûâîäà ïðîöåññîðà èëè FPGA,
(ñì. Ðèñóíîê 1).  êîíôèãóðàöèè ðó÷íîãî íåñóùåãî ØÈÌ ñèãíàë ñ ÷àñòîòîé íåñêîëüêî
óïðàâëåíèÿ óñòàâêîé òåìïåðàòóðû (R1 ñîå- êèëîãåðö èëè âûøå è êîýôôèöèåíòîì çàïîë-
äèíåí ñ R2) äëÿ íåå òðåáóåòñÿ âñåãî íåñêîëü-

68 ÑÕÅÌÛ

íåíèÿ îò 0 äî 100%.  ýòîì ñëó÷àå âûõîäíîé ëÿë 50%, âîçðàñòàÿ äî 70% ïðè 500 ìÀ è äî
òîê, èäóùèé ÷åðåç TEC, áóäåò çàâèñåòü îò 75% ïðè 700 ìÀ è âûøå.
êîýôôèöèåíòà çàïîëíåíèÿ D ñëåäóþùèì
îáðàçîì: ÊÏÄ ýòîé ñõåìû ìîæíî óëó÷øèòü. Ïî-
ñêîëüêó VIN >> VOUT, LTC3454 ðàáîòàåò èñêëþ-
IOUT = 3850 ´ 0.8  . ÷èòåëüíî â ïîíèæàþùåì ðåæèìå, è, ñîãëàñíî
R3 ´ D òåõíè÷åñêîìó îïèñàíèþ, îäèí èç âíóòðåííèõ
êëþ÷åé ìèêðîñõåìû ïîñòîÿííî çàìêíóò. Ñîå-
D+1 äèíåíèå âûâîäîâ 6 (SW2) è 7 (VOUT) øóíòèðó-
åò ýòîò êëþ÷, è åãî ñîïðîòèâëåíèå èñêëþ÷àåò-
Ïîñêîëüêó ÒÅÑ èìåþò áîëåå íèçêèå ñÿ èç ñõåìû. Óëó÷øåíèå ïîëó÷àåòñÿ çíà÷è-
ñîïðîòèâëåíèÿ, ÷åì ñâåòîäèîäû, ìîæíî îæè- òåëüíûì: ÊÏÄ ïðè 300 ìÀ ñòàíîâèòñÿ ðàâíûì
äàòü, ÷òî ÊÏÄ äðàéâåðà áóäåò íèæå äîâîëüíî 70%, ïîâûøàÿñü äî 77% ïðè 500 ìÀ è äî 80%
õîðîøèõ çíà÷åíèé, óêàçàííûõ â òåõíè÷åñêîì ïðè 700 ìÀ è âûøå. Âñå èçìåðåíèÿ ÊÏÄ
îïèñàíèè äëÿ ñòàíäàðòíûõ ïðèëîæåíèé. Äëÿ âûïîëíÿëèñü ïðè VIN = 5 Â. Ïðè VIN = 3.3 Â çíà-
èçìåðåíèÿ ÊÏÄ â êà÷åñòâå íàãðóçêè, çàìåíÿ- ÷åíèÿ ÊÏÄ áûëè íà íåñêîëüêî ïðîöåíòîâ
þùåé TEC, áûë èñïîëüçîâàí ðåçèñòîð 2 Îì. âûøå. ÐË
Ýòî ñîïðîòèâëåíèå ïðèìåðíî ñîîòâåòñòâóåò
ñîïðîòèâëåíèþ ìèíèàòþðíîãî TEC 9503/023/ Ìàòåðèàëû ïî òåìå
020M, âûïóñêàåìîãî êîìïàíèåé Ferrotec.
Òåñòû ïîêàçàëè, ÷òî ïðè 300 ìÀ ÊÏÄ ñîñòàâ- 1. Datasheet Linear Technology LTC3454

2. Datasheet Microchip 2N7002

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 69

Íåòðàäèöèîííîå âêëþ÷åíèå
îïîðíîãî èñòî÷íèêà

ïîçâîëÿåò ÀÖÏ èçìåðÿòü
ñîáñòâåííîå íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ

Björn Starmark, Orville Buenaventura, and Sören Käck

EDN

ÅÅñëè ÀÖÏ èñïîëüçóåòñÿ äëÿ êîíòðîëÿ íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ ê âõîäíîìó äèàïàçîíó
ÀÖÏ, ìîæíî èñïîëüçîâàòü âíåøíèé ðåçèñòèâ-
íàïðÿæåíèÿ ñèñòåìíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, íûé äåëèòåëü, íî äàæå ïðè äîïóñêå 0.1%
ìîæíî ñòîëêíóòüñÿ ñ ñèòóàöèÿìè, â êîòîðûõ ðåçèñòîðû áóäóò âíîñèòü íåïðèÿòíûå îøèá-
íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ ïðåâûøàåò îïîðíîå êè. Äëÿ ðåøåíèÿ ýòîé ïðîáëåìû ìîæíî
íàïðÿæåíèå ÀÖÏ (Ðèñóíîê 1). Îäíàêî âõîä- èñêëþ÷èòü èç ñõåìû äåëèòåëü, ñîåäèíèâ âõîä
íîå íàïðÿæåíèå ÀÖÏ íå ìîæåò ïðåâûøàòü îïîðíîãî èñòî÷íèêà ÀÖÏ ñ åãî èñòî÷íèêîì
åãî îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ. ×òîáû ïðèâåñòè

VDD
2.7 … 3.6 Â

1
IN 0.1 µF

1% MAX6025

OUT 2

2.5 Â

1%
GND

3 0.1 µF 0.1 µF

51

2 REF VDD
AIN1 SCLK 8

MAX1087 DOUT 7 ÌÈÊÐÎÊÎÍÒÐÎËËÅÐ

AIN2 CNVST 6
3 GND

ÏÐÅÎÁÐÀÇÎÂÀÒÅËÜ 4

Ðèñóíîê 1. Òî÷íûé ðåçèñòèâíûé äåëèòåëü ïðèâîäèò íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ê äèàïàçîíó
âõîäíûõ íàïðÿæåíèé ýòîãî ÀÖÏ, íî âíîñèò îøèáêè èçìåðåíèÿ.

70 ÑÕÅÌÛ

VDD
2.7 … 3.6 Â

1 0.1 µF
IN 0.1 µF

MAX6025 5 1 8 0.1 µF
OUT 2 2 REF VDD ÌÈÊÐÎÊÎÍÒÐÎËËÅÐ

2.5 Â AIN1 SCLK

MAX1087 DOUT 7

GND AIN2 CNVST 6
3 3 GND

ÏÐÅÎÁÐÀÇÎÂÀÒÅËÜ 4

Ðèñóíîê 2. ×òîáû èñêëþ÷èòü èç ñõåìû ðåçèñòèâíûé äåëèòåëü, íóæíî ïîäêëþ÷èòü âõîä îïîðíîãî
íàïðÿæåíèÿ ÀÖÏ ê åãî èñòî÷íèêó ïèòàíèÿ è èçìåðÿòü íàïðÿæåíèå íà âûõîäå ïðåöèçèîííîãî îïîð-
íîãî èñòî÷íèêà.

ïèòàíèÿ è ïîäêëþ÷èâ îäèí èç âõîäîâ ÀÖÏ ê ÀÖÏ äîëæåí äîïóñêàòü ïîäêëþ÷åíèå íàïðÿ-
âûõîäó ïðåöèçèîííîãî èñòî÷íèêà îïîðíîãî æåíèÿ, ðàâíîãî íàïðÿæåíèþ åãî èñòî÷íèêà
íàïðÿæåíèÿ, – â äàííîì ñëó÷àå 2.5-âîëüòîâîé ïèòàíèÿ, à ëþáîé øóì íà øèíå ïèòàíèÿ èñêà-
ìèêðîñõåìû MAX6025A (Ðèñóíîê 2). æàåò èçìåðåíèÿ âî âñåõ êàíàëàõ. Ïîýòîìó
äëÿ ñíèæåíèÿ øóìà øèíû ïèòàíèÿ â ñðåäå ñ
 òàêîé êîíôèãóðàöèè ÀÖÏ èçìåðÿåò ýëåêòðè÷åñêèìè ïîìåõàìè ìîæåò ïîòðåáî-
íàïðÿæåíèÿ íà ñâîèõ âõîäàõ îòíîñèòåëüíî âàòüñÿ äîáàâëåíèå ôèëüòðà íèæíèõ ÷àñòîò,
íàïðÿæåíèÿ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ. Èñïîëüçóÿ îáåñïå÷èâàþùåãî äîïîëíèòåëüíóþ ðàçâÿç-
îöèôðîâàííîå îïîðíîå íàïðÿæåíèå â êó ñ ÀÖÏ. ÐË
êà÷åñòâå ýòàëîíà, êîíòðîëëåð ñèñòåìû
âû÷èñëÿåò îòíîøåíèå îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ê íàïðÿæåíèþ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ è êîððåê-
òèðóåò ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé íà îñòàëüíûõ 1. Datasheet Maxim MAX1087
âõîäàõ. Âõîä âíåøíåãî îïîðíîãî èñòî÷íèêà 2. Datasheet Maxim MAX6025

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 71

Ìÿãêèé îãðàíè÷èòåëü

äëÿ ñòàáèëèçàöèè àìïëèòóäû
ãåíåðàòîðîâ ñèãíàëîâ

Herminio Martínez, Encarna Garcia

EDN

ÁÁîëüøèíñòâî ñõåì ãåíåðàòîðîâ ñîäåðæèò íè÷èòåëÿ, êîòîðàÿ ïîçâîëÿåò êîëåáàíèÿì
ðàñòè äî òåõ ïîð, ïîêà èõ àìïëèòóäà íå äîñ-
öåïü íåëèíåéíîãî óïðàâëåíèÿ àìïëèòóäîé, òèãíåò ïîðîãîâîãî óðîâíÿ îãðàíè÷èòåëÿ. Ïðè
êîòîðàÿ ïîääåðæèâàåò æåëàåìûé óðîâåíü ðàáîòå îãðàíè÷èòåëÿ àìïëèòóäà âûõîäíîãî
êîëåáàíèé ñ ìèíèìàëüíûìè èñêàæåíèÿìè íà ñèãíàëà îñòàåòñÿ ïîñòîÿííîé. Äëÿ ìèíèìèçà-
âûõîäå. Îäèí èç ïîäõîäîâ îñíîâàí íà öèè íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé è îãðàíè÷åíèÿ
èñïîëüçîâàíèè àìïëèòóäû âûõîäíîé ñèíóñî- âûõîäíîãî ñèãíàëà îãðàíè÷èòåëü äîëæåí
èäû äëÿ óïðàâëåíèÿ ñîïðîòèâëåíèåì ýëå- èìåòü «ìÿãêóþ» õàðàêòåðèñòèêó.
ìåíòà ñõåìû, òàêîãî, íàïðèìåð, êàê ïîëåâîé
òðàíçèñòîð ñ p-n ïåðåõîäîì, ðàáîòàþùèé â Ñõåìà íà Ðèñóíêå 1, îñíîâàííàÿ íà ôîð-
îáëàñòè òðèîäíûõ õàðàêòåðèñòèê. Â äðóãîì ìèðîâàòåëå ñèãíàëà ñ ìÿãêîé õàðàêòåðèñòè-
ìåòîäå óïðàâëåíèÿ èñïîëüçóåòñÿ ñõåìà îãðà- êîé îãðàíè÷åíèÿ, ñîäåðæèò ãåíåðàòîð ñ ëåñò-

VCC = 12 Â ÁËÎÊ
RG ÓÑÈËÈÒÅËß
RC1 RC2 10k
33k 33k
VCC = 12 Â
Q3 Q4
2N3906 2N3906 + IC1
_ TL081
VOUT RE2 Q2
100 2N2222 VEE = –12 Â
VIN

Q1 RE1 VOUT
2N2222 100

RE3 IEE
100k

VEE = –12 Â

C1 R1 C2 R2 C3 R3
1 nF 10k 1 nF 10k 1 nF 10k

×ÀÑÒÎÒÍÎ-ÇÀÄÀÞÙÀß ÖÅÏÜ

Ðèñóíîê 1.  ñõåìå ãåíåðàòîðà ñ ôàçîñäâèãàþùåé RC-öåïî÷êîé èñïîëüçóåòñÿ
îãðàíè÷èòåëü àìïëèòóäû íà òðàíçèñòîðàõ ñî ñâÿçàííûìè ýìèòòåðàìè.

72 ÑÕÅÌÛ

íè÷íîé ôàçîñäâèãàþùåé RC-öåïî÷êîé è ÂÛÕÎÄÍÎÅ ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ (Â)4

ñõåìó îãðàíè÷èòåëÿ, ðåãóëèðóþùåãî àìïëè- 0

òóäó ñèãíàëà. Êàæäûé èç ðåçèñòîðîâ R1, R2 è –4
R3 èìååò ñîïðîòèâëåíèå 10 êÎì, à åìêîñòü 0 100 200 300 400 500
êàæäîãî èç êîíäåíñàòîðîâ C1, C2 è C3 ðàâíà ÂÐÅÌß (ìêñ)
1 íÔ. ×àñòîòà fO âûõîäíîãî ñèãíàëà VOUT îïðå-
äåëÿåòñÿ ñëåäóþùèì âûðàæåíèåì: Ðèñóíîê 3. Ïðè óêàçàííûõ íà ñõåìå Ðèñóíîê 1
íîìèíàëàõ êîìïîíåíòîâ àìïëèòóäà âûõîä-
fO = 6 = 2 ´ p ´10 6 » 39 êÃö . íîãî ñèãíàëà ãåíåðàòîðà äîñòèãàåò óñòà-
2pRC êÎì ´1 íÔ íîâèâøåãîñÿ çíà÷åíèÿ ïðèìåðíî çà 400 ìñ,
èëè çà 15 ïåðèîäîâ ïîñëå çàïóñêà.
Áëîê èíâåðòèðóþùåãî óñèëèòåëÿ íà ÂÛÕÎÄÍÎÅ ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ (Â)
Ðèñóíêå 1 âêëþ÷àåò äèôôåðåíöèàëüíóþ 3
ïàðó ñ íåëèíåéíîé ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñ-
òèêîé íà òðàíçèñòîðàõ Q1 è Q2 è ïðåîáðàçîâà- 2
òåëü òîê-íàïðÿæåíèå, îñíîâàííûé íà îïåðà-
öèîííîì óñèëèòåëå IC1. Äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ 1
êîëåáàíèé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ èíâåðòè-
ðóþùåãî óñèëèòåëÿ äîëæåí áûòü áîëüøå 29. 0
Âûáîð ïîäõîäÿùèõ çíà÷åíèé òîêà ñìåùåíèÿ 0 50 100 150
IEE, ñîïðîòèâëåíèé ýìèòòåðíûõ ðåçèñòîðîâ ×ÀÑÒÎÒÀ (êÃö)
òðàíçèñòîðíîé ïàðû RE1 è RE2 è ðåçèñòîðà RE3
ôîðìèðóåò íåëèíåéíóþ ïåðåäàòî÷íóþ õàðàê- Ðèñóíîê 4. Ñïåêòð âûõîäíîãî ñèãíàëà ãåíå-
òåðèñòèêó óñèëèòåëÿ, (çàâèñèìîñòü VOUT îò ðàòîðà ñîäåðæèò ëèøü íåçíà÷èòåëüíóþ
VIN), ïîêàçàííóþ íà Ðèñóíêå 2. ñîñòàâëÿþùóþ òðåòüåé ãàðìîíèêè.

Ïðè íåáîëüøèõ âõîäíûõ íàïðÿæåíèÿõ òîòèïå ñõåìû ñîïðîòèâëåíèå êàëèáðîâî÷íî-
ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà óñèëèòåëÿ ãî ïîäñòðîå÷íîãî ðåçèñòîðà RE3 èìåëî çíà÷å-
ïî÷òè ëèíåéíà. Îäíàêî áîëüøèå çíà÷åíèÿ íèå ïîðÿäêà 33 êÎì. Íà Ðèñóíêå 3 ïðåäñòàâ-
âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïåðåâîäÿò Q1 è Q2 â ëåíà ôîðìà âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ãåíåðà-
íåëèíåéíóþ îáëàñòü, óìåíüøàÿ êîýôôèöè- òîðà ïðè èñïîëüçîâàíèè êîìïîíåíòîâ ñ íîìè-
åíò óñèëåíèÿ óñèëèòåëÿ è âûçûâàÿ ïîñòåïåí- íàëàìè, ïîêàçàííûìè íà Ðèñóíêå 1, à Ðèñó-
íûé èçãèá ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè. íîê 4 äåìîíñòðèðóåò ñïåêòðàëüíóþ ÷èñòîòó
Òîêîâîå çåðêàëî, îáðàçîâàííîå òðàíçèñòîðà- âûõîäíîãî ñèãíàëà.
ìè Q3 è Q4, ïðåîáðàçóåò âûõîäíîé ñèãíàë
äèôôåðåíöèàëüíîé ïàðû Q1, Q2 â íåñèììåò- Îãðàíè÷èâàþùàÿ ôóíêöèÿ íåëèíåéíîãî
ðè÷íûé òîê, êîòîðûé ïðåîáðàçóåòñÿ â íàïðÿ- óñèëèòåëÿ íå çàâèñèò îò ÷àñòîòû, ïîýòîìó
æåíèå îïåðàöèîííûì óñèëèòåëåì IC1. Â ïðî- ñõåìà óäîáíà äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ ñ ïåðåñòðà-
èâàåìûìè ãåíåðàòîðàìè. Îáðàòèòå âíèìà-
ÂÛÕÎÄÍÎÅ ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ (Â) 4 íèå, ÷òî óðîâåíü õàðàêòåðèñòèê ñõåìû çàâè-
ñèò îò ïðîèçâåäåíèÿ êîýôôèöèåíòà óñèëå-
2 íèÿ ìèêðîñõåìû IC1 íà åå øèðèíó ïîëîñû
ïðîïóñêàíèÿ. ×òîáû èñïîëüçîâàòü îãðàíè÷è-
0 òåëüíóþ ÷àñòü ñõåìû ñ íåèíâåðòèðóþùèì
óñèëèòåëåì, íàïðèìåð, ñ ìîñòîâûì ãåíåðà-
–2 òîðîì Âèíà, ïîäàéòå íàïðÿæåíèå âõîäíîãî
ñèãíàëà íà áàçó Q2 è çàçåìëèòå áàçó Q1. ÐË
–4 –200 –100 0 100 200
–300 ÂÕÎÄÍÎÅ ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ (ìÂ) Ìàòåðèàëû ïî òåìå

Ðèñóíîê 2. Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà 1. Datasheet Texas Instruments TL081
íåëèíåéíîãî óñèëèòåëÿ ïîêàçûâàåò ïîñòå-
ïåííîå íà÷àëî îãðàíè÷åíèÿ ïðè âõîäíîì
íàïðÿæåíèè ïðèìåðíî 100 ìÂ.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 73

Ïðåîáðàçîâàòåëü

íà áèïîëÿðíîì òðàíçèñòîðå

çàïóñêàåòñÿ ïðè íàïðÿæåíèè 250 ìÂ

Louis Vlemincq

Electronic Design

ÎÎïèñàííûé íèæå ïðåîáðàçîâàòåëü, îñíî- Ñàìîå ñëîæíîå – çàïóñòèòü ñõåìó. Ñòàðòî-
âàâ, ïðåîáðàçîâàòåëü ìîæåò ëåãêî ïîääåð-
âàííûé íà êðåìíèåâîì áèïîëÿðíîì òðàíçèñ- æèâàòü íóæíûå íàïðÿæåíèÿ, äàæå åñëè
òîðå, ñïîñîáåí ðàáîòàòü ïðè íàïðÿæåíèè íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ óïàäåò çíà÷èòåëüíî
âñåãî 250 ìÂ, ÷òî, âîçìîæíî, ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ íèæå ïîðîãà ïðîâîäèìîñòè. Óëîâêà ñîñòîèò â
ðåêîðäîì äëÿ ïðåîáðàçîâàòåëåé, â êîòîðûõ òîì, ÷òîáû â ïåðâûé ìîìåíò «ïîäòîëêíóòü»
íå èñïîëüçóþòñÿ ãåðìàíèåâûå èëè ïîëåâûå êîëåáàíèÿ ñ ïîìîùüþ òðåòüåãî ïðîâîäà, ïîä-
òðàíçèñòîðû. Êàê æå ýòî âîçìîæíî? Òðàíçèñ- êëþ÷åííîãî ïåðåä âûêëþ÷àòåëåì ïèòàíèÿ.
òîðû íå èìåþò ÷åòêîãî ïîðîãîâîãî çíà÷åíèÿ Êîãäà êëþ÷ çàêðûò, ýòîò òðåòèé ïðîâîä ïðåä-
íàïðÿæåíèÿ áàçà-ýìèòòåð, ïîñêîëüêó îíî âàðèòåëüíî çàðÿæàåò êîíäåíñàòîð C2 ÷åðåç
çàâèñèò îò ïëîòíîñòè òîêà è äðóãèõ ôàêòîðîâ. ðåçèñòîð R3 (Ðèñóíîê 1).
Íî 250 ìÂ, óæ òî÷íî, íàìíîãî íèæå ìèíèìàëü-
íûõ äîïóñòèìûõ çíà÷åíèé. Çíà÷èò, äîëæíà Ñõåìà øóíòèðîâàíà ðåçèñòîðîì R4, áëà-
áûòü êàêàÿ-òî õèòðîñòü, è âðîäå êàê îíà åñòü. ãîäàðÿ êîòîðîìó êîíäåíñàòîð C2 çàðÿæàåòñÿ

C2+

220 µF, L2 L1
4Â 39 µH 12 mH
D4
D2

Áàòàðåÿ R3 1 T1 4 1N5817 1N5817 Q2
250 ì 15 C4 Ñ Ç
23 33 nF D3
+ + C5 R4 50 : 2 Ê D5
220 Á Q1 1N5817 Áåëûé
– ñâåòî- C1
4700 µF, äèîä È 60N03L 100 nF R1
4Â + C3 1.5M
D1 R2
1N4148 10k

2SC19833 Ý 220 µF,
6Â

Ðèñóíîê 1.  ñõåìå ýòîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ èñïîëüçóåòñÿ òðåòèé ïðîâîä, ïîäêëþ÷åííûé ïåðåä
âûêëþ÷àòåëåì ïèòàíèÿ äëÿ ïåðâîíà÷àëüíîãî «òîë÷êà», çàïóñêàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëü ïðè
íàïðÿæåíèè ìåíåå 250 ìÂ.  ñõåìå ïðèìåíåí êðåìíèåâûé áèïîëÿðíûé òðàíçèñòîð, à íå ãåðìàíèå-
âûé èëè ïîëåâîé òðàíçèñòîð ñ p-n ïåðåõîäîì.

74 ÑÕÅÌÛ

äî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ. Ïðè çàìûêàíèè ïåðå- òèæåíèÿ íàèëó÷øèõ ðåçóëüòàòîâ ïðè èñïîëü-
êëþ÷àòåëÿ ïîòåíöèàë îòðèöàòåëüíîé îáêëàä- çóåìûõ â ñõåìå êîìïîíåíòàõ.
êè êîíäåíñàòîðà C2 ñòàíîâèòñÿ ðàâíûì V+,
÷òî îçíà÷àåò, ÷òî åãî ïîëîæèòåëüíûé âûâîä Êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è òîêà íàñûùåííî-
òåïåðü èìååò ïîòåíöèàë, âäâîå ïðåâûøàþ- ãî òðàíçèñòîðà Q1 â ýòîì ïðèìåðå ðàâåí 25.
ùèé íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ, òî åñòü, 500 ìÂ. Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ñíèìàåòñÿ ñ îñíîâíî-
Ýòîò ïîòåíöèàë ñìåùàåò áàçó òðàíçèñòîðà ãî äðîññåëÿ L2 ÷åðåç äèîä Øîòòêè D2. Èçî-
Q1 ÷åðåç òðàíñôîðìàòîð T1. 500 ì – íàïðÿ- áðàæåííàÿ íà ðèñóíêå ñõåìà ïèòàåò áåëûé
æåíèå õîòÿ è íèçêîå, íî äîñòàòî÷íîå äëÿ âîç- ñâåòîäèîä, íî, ïîäîáðàâ ïîäõîäÿùèé ñòàáè-
íèêíîâåíèÿ íåáîëüøîãî òîêà â òðàíçèñòîðå ëèòðîí, åå ìîæíî èñïîëüçîâàòü ñ äðóãèìè
Q1, ïîçâîëÿþùåãî êîëåáàíèÿì íàðàñòàòü äî íàïðÿæåíèÿìè è äëÿ äðóãèõ ïðèëîæåíèé. Äëÿ
òåõ ïîð, ïîêà, íàêîíåö, íå áóäåò äîñòèãíóò íàïðÿæåíèé âûøå 5 Â ëó÷øå èñïîëüçîâàòü
ðåæèì îãðàíè÷åíèÿ. äîïîëíèòåëüíóþ ïîâûøàþùóþ îáìîòêó íà
L2, ïîñêîëüêó ïðè ôàêòè÷åñêîì êîýôôèöèåí-
Âòîðîé âàæíîé îñîáåííîñòüþ ýòîé òå ïîâûøåíèÿ áîëåå 30 äðîññåëü L2 äîëæåí
ñõåìû ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå òðàíñôîð- áûòü âåñüìà âûñîêîêà÷åñòâåííûì.
ìàòîðà òîêà âìåñòî îáû÷íîé îáðàòíîé
ñâÿçè ïî íàïðÿæåíèþ, ïîëó÷àåìîé îò âñïî- Ýëåìåíòû C4 è D3 íå ÿâëÿþòñÿ îáÿçàòåëü-
ìîãàòåëüíîé îáìîòêè ãëàâíîãî äðîññåëÿ. íûìè, íî ìîãóò ïîâûñèòü ÊÏÄ ñõåìû. C4 îáðà-
Ýòî ãàðàíòèðóåò ìîùíóþ è óñòîé÷èâóþ ãåíå- çóåò êîíòóð ñ äðîññåëåì L2, à äèîä D3 âîçâðà-
ðàöèþ çà ñ÷åò ìèíèìèçàöèè âëèÿíèÿ íåñòà- ùàåò ÷àñòü ýíåðãèè, íàêîïëåííîé â òðàíñ-
áèëüíîñòè íàïðÿæåíèÿ è óâåëè÷åíèÿ ïîëî- ôîðìàòîðå T1, îáåñïå÷èâàÿ ïîâûøåíèå ÊÏÄ
æèòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçè ïðè óâåëè÷åíèè ïðèìåðíî íà 5%. Îäíàêî ýòè êîìïîíåíòû
íàãðóçêè. ìîãóò çàòðóäíèòü çàïóñê ñõåìû.

Òðàíñôîðìàòîð òîêà ìîæíî íàìîòàòü íà Ñîáðàííûé ìàêåò ñõåìû îòäàâàë â íàãðóç-
íåáîëüøîì íàñûùàþùåìñÿ òîðîèäàëüíîì êó 8.85 ìÀ ïðè âûõîäíîì íàïðÿæåíèè 3.02  è
èëè áóñèíêîâîì ôåððèòîâîì ñåðäå÷íèêå âõîäíîì òîêå 269 ìÀ. ×àñòîòà ãåíåðàöèè
äâóìÿ âèòêàìè íà ïåðâè÷íîé ñòîðîíå è ñîñòàâëÿëà 8.3 êÃö. ÊÏÄ èçìåíÿëñÿ îò 30%
50 âèòêàìè íà âòîðè÷íîé. Êîëè÷åñòâî âèòêîâ äî 50%, â çàâèñèìîñòè îò âûáðàííûõ êîìïî-
íåêðèòè÷íî è ìîæåò áûòü ïîäîáðàíî äëÿ äîñ- íåíòîâ è âíîñèìûõ èçìåíåíèé. Ïîñëå çàïóñ-
êà êîëåáàíèÿ ìîãóò ïîääåðæèâàòüñÿ äî

L2
39 µH

L1
200 mH

Áàòàðåÿ 1 T1 4 D1
250 ì 1N5817
23
+ + C3 R1 50 : 2 D2
4700 µF, 200 Ê Áåëûé
– 4Â Á Q1 ñâåòîäèîä
C2
4.7 µF 2SC1983 Ý + C1
220 µF,
6Â

Ðèñóíîê 2. Âàðèàíò ñõåìû íà Ðèñóíêå 1, èç êîòîðîé èñêëþ÷åí òðåòèé ïðîâîä. Õàðàêòåðèñòèêè íå
òàê õîðîøè, êàê ó òðåõïðîâîäíîé ñõåìû.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 75

íàïðÿæåíèÿ 110 ìÂ. Îäíàêî ïðè íàïðÿæåíèè ýëåìåíòû, òåðìîýëåêòðè÷åñêèå ãåíåðàòîðû,
íèæå 150 ì èçâëå÷ü ïîëåçíóþ ìîùíîñòü ýëåêòðîîñìîòè÷åñêèå ýëåìåíòû, òîïëèâíûå
íåâîçìîæíî. ýëåìåíòû è íèçêîâîëüòíûå ýëåêòðîõèìè÷åñ-
êèå ïàðû. Ìîæíî âîòêíóòü â çåìëþ ïàðó ðàç-
Åñëè òðåáóåòñÿ óâåëè÷èòü âûõîäíóþ ìîù- íîðîäíûõ ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåðæíåé è ïîëó-
íîñòü, î÷åâèäíûì ðåøåíèåì ÿâëÿåòñÿ ÷èòü ïîëåçíóþ ìîùíîñòü. Ñõåìà íå îáåñïå-
èñïîëüçîâàíèå âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ äëÿ ÷èâàåò ñòàáèëèçàöèè íàïðÿæåíèÿ, ïîòîìó
ïèòàíèÿ ìèêðîñõåìû êîíòðîëëåðà èìïó- ÷òî ÷óäåñíîé îñîáåííîñòüþ óñòðîéñòâ ñáîðà
ëüñíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ. Áîëåå ïðîñòîå ýíåðãèè ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ñáðîñèòü
ðåøåíèå – èñïîëüçîâàòü èìïóëüñû ïðåîáðà- ëþáóþ èçáûòî÷íóþ ìîùíîñòü, íàïðèìåð, íà
çîâàòåëÿ íåïîñðåäñòâåííî äëÿ óïðàâëåíèÿ ñòàáèëèòðîíå.
MOSFET Q2 ñ íèçêèì ñîïðîòèâëåíèåì îòêðû-
òîãî êàíàëà. Ñõåìà îãðàíè÷èòåëÿ R1, R2, C1 Âåðñèÿ ñõåìû íà Ðèñóíêå 2 ñíèìàåò
è D1 ñäâèãàåò óðîâåíü óïðàâëÿþùåãî ñèãíà- ëþáûå âîçðàæåíèÿ, ÷òî íà ñàìîì äåëå
ëà, ÷òîáû îáåñïå÷èòü íàäëåæàùåå óïðàâëå- ñõåìà íå ñòàðòóåò ñ 250 ìÂ, è ÷òî òðåòèé ïðî-
íèå çàòâîðîì Q2. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ïîäõî- âîä ÿâëÿåòñÿ ñâîåãî ðîäà «îáìàíîì». Íà
äÿùèõ êîìïîíåíòîâ âîçìîæíî äåñÿòèêðàò- ðèñóíêå ïîêàçàí äâóõïðîâîäíûé âàðèàíò
íîå óâåëè÷åíèå ìîùíîñòè. ñõåìû. L1 è C2 îáðàçóþò ðåçîíàíñíûé êîí-
òóð, è ïðè âêëþ÷åíèè ïèòàíèÿ â òî÷êå ñîåäè-
Äëÿ äîñòèæåíèÿ ìàêñèìàëüíîãî ÊÏÄ íåîá- íåíèÿ L1 è C2 âîçíèêàþò çàòóõàþùèå êîëå-
õîäèìî ñíèæàòü ïîòåðè â ñîåäèíåíèÿõ è êîì- áàíèÿ. ×åðåç ïîë ïåðèîäà ïîëÿðíîñòü
ïîíåíòàõ. Ýòî, â ïåðâóþ î÷åðåäü, ñîïðîòèâ- íàïðÿæåíèÿ îòíîñèòåëüíî ïîëîæèòåëüíîé
ëåíèÿ îáìîòîê, êîíòàêòíîå ñîïðîòèâëåíèå øèíû ìåíÿåòñÿ íà ïðîòèâîïîëîæíóþ, è íà T1
êëþ÷à, ýêâèâàëåíòíûå ïîñëåäîâàòåëüíûå ïîäàåòñÿ 500 ìÂ.
ñîïðîòèâëåíèÿ êîíäåíñàòîðîâ è íàïðÿæåíèå
íàñûùåíèå òðàíçèñòîðà Q1. Êàæäûé ìèëëè- Âòîðàÿ ñõåìà ÿâëÿåòñÿ ñêîðåå ïîäòâåð-
îì âëèÿåò íà êîíå÷íûé ðåçóëüòàò. æäàþùèì âîçìîæíîñòü äåìîíñòðàòîðîì,
÷åì ïðàêòè÷åñêèì ïðåäëîæåíèåì. Äëÿ ïðà-
2SC1983 (Q1) – ýòî ðàííÿÿ ìîäåëü âèëüíîé ðàáîòû L1 è C2 äîëæíû èìåòü ìàëûå
ñóïåðáåòà òðàíçèñòîðà. Áîëåå íîâûå òèïû, ïîòåðè – äèýëåêòðèê C2 äîëæåí áûòü ïëåíî÷-
íàïðèìåð, ïðîèçâîäèìûå êîìïàíèåé íûì, à L1 äîëæåí èìåòü ôåððèòîâûé ñåðäå÷-
Diodes, ïîçâîëÿò ïîëó÷èòü áîëåå õîðîøèå íèê, – ÷òî äåëàåò ðàçìåðû êàæäîãî èç ýòèõ
ðåçóëüòàòû. Òåñòû, âûïîëíåííûå ñ ðÿäîì êîìïîíåíòîâ ñîèçìåðèìûìè ñ ðàçìåðàìè
îáðàçöîâ îò Diodes (ZTX1047, ZTX869), ïîä- âñåé ñõåìû. Íî äàæå ïðè èñïîëüçîâàíèè
òâåðæäàþò ýòîò ôàêò. Âûõîäíàÿ ìîùíîñòü âûñîêîêà÷åñòâåííûõ êîìïîíåíòîâ õàðàêòå-
áûëà óâåëè÷åíà ñ 26.7 ìÂò äî 102 ìÂò, à ÊÏÄ ðèñòèêè ñõåìû â ýòîì ñëó÷àå õóæå, ÷åì ó âåð-
îò ïåðâîíà÷àëüíîãî çíà÷åíèÿ 39.7% âûðîñ ñèè ñî «ñòàðòåðîì»; äëÿ íàäåæíîãî çàïóñêà
äî 52%. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ìíîãèì ïðèëîæå- åé òðåáóåòñÿ 255 ì ïî ñðàâíåíèþ ñ 235 ìÂ
íèÿì äîïîëíèòåëüíûé êàñêàä ïðåîáðàçîâà- äëÿ òðåõïðîâîäíîé ñõåìû. ÐË
òåëÿ íå ïîòðåáóåòñÿ.
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
Îïèñàííàÿ ñõåìà ìîæåò íàéòè ïðèìåíå-
íèå â øèðîêîì ñïåêòðå ïðèëîæåíèé ñáîðà 1. Datasheet Diodes ZTX869
ýíåðãèè, äåëàÿ ïðàêòè÷íûì èñïîëüçîâàíèå
òàêèõ èñòî÷íèêîâ, êàê îäèíî÷íûå ñîëíå÷íûå 2. Datasheet Diodes ZTX1047

76 ÑÕÅÌÛ

Âûñîêîýôôåêòèâíûé
êàðìàííûé ôîíàðèê
íà áåëîì ñâåòîäèîäå

Raju Baddi

EDN

ÂÂ ýòîé ñòàòüå îïèñàí êàðìàííûé ôîíàðèê îñíîâàííûé íà êàòóøêå èíäóêòèâíîñòè ñ îòâî-
äîì, èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ýôôåêòèâíîãî ïîâû-
íà îäíîì áåëîì ñâåòîäèîäå, êîòîðûé ìîæíî øåíèÿ íàïðÿæåíèÿ (ÊÏÄ äîñòèãàåò ïðèìåðíî
ðàçìåñòèòü â ïóñòîé ïëàñòèêîâîé òóáå îò êëå- 80%) äî óðîâíÿ, íåîáõîäèìîãî äëÿ òèïè÷íîãî
ÿùåãî êàðàíäàøà Ñõåìà ñîñòîèò âñåãî èç áåëîãî ñâåòîäèîäà – â äàííîì ñëó÷àå ïðè-
íåñêîëüêèõ îáùåäîñòóïíûõ êîìïîíåíòîâ. áëèçèòåëüíî äî 3 Â. Q1 è Q2 îáðàçóþò àâòîêî-
Ýòîò ôîíàðèê îêàçàëñÿ î÷åíü äîëãîâå÷íûì; ëåáàòåëüíûé ìóëüòèâèáðàòîð, ãåíåðèðóþ-
ïîñòðîåííûé àâòîðîì ïðîòîòèï èñïîëüçóåòñÿ ùèé íà ñâîèõ êîëëåêòîðàõ ïðÿìîóãîëüíûå
ïî÷òè ïÿòü ëåò è äî ñèõ ïîð íàõîäèòñÿ â õîðî- èìïóëüñû, ñäâèíóòûå ïî ôàçå íà 180°.
øåì ðàáî÷åì ñîñòîÿíèè.
Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ïðè âêëþ÷åíèè ïèòàíèÿ
Ôîíàðèê ïèòàåòñÿ îò îäíîãî íèêåëü- Q2 çàêðûò, à Q1 îòêðûò. Â ýòèõ óñëîâèÿõ è ïðè
êàäìèåâîãî àêêóìóëÿòîðà 1.2 Â/2500 ìÀ·÷ âûñîêîì óðîâíå íàïðÿæåíèÿ íà êîëëåêòîðå
(Ðèñóíîê 1). Ïðîñòîé òðàíçèñòîðíûé èì- Q2 òðàíçèñòîð Q3 âêëþ÷åí òîêîì, èäóùèì
ïóëüñíûé ïîâûøàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü,

1.2 Â L1-3
(NiCd, 2500 ìÀ·÷) (4×1.3 mH)

+

13 Q5

L1-2 2 L2-3
(1.3 mH) (1.3 mH)

100k 510 BC559
BC549
1k 10k 10k
1nF 1nF + ÁÅËÛÉ

Q1 Q3 3.3k 10 µF 3Â
BC547
1.5…3.3k

Q2 82k BC549
BC547 Q4

Ðèñóíîê 1. Áåëûé ñâåòîäèîä ïèòàåòñÿ îò ñõåìû ïîâûøàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 77

1n3K3 1n1nF
–VE 1nF BC549
BC549
100K 100K –VE
1K 82K 82K 1K
10K 10K BC549

510 510
3K3 10K
10K

–+ +VE BC549 2 × 1.3 mH 10µF
ÁÅËÛÉ +VE +–

ÑÂÅÒÎÄÈÎÄ ÁÅËÛÉ
ÑÂÅÒÎÄÈÎÄ
(à)
3K3 3K3
BC559

(á)

Ðèñóíîê 2. Êîìïîíåíòû ñõåìû ìîãóò áûòü ñîáðàíû íà äâóõ ñòîðîíàõ êðóãëîé ìàêåòíîé ïå÷àòíîé
ïëàòû. Ñîåäèíåíèÿ íà íèæíåé ñòîðîíå èçîáðàæåíû çåðêàëüíî (à); ðàçìåùåíèå êîìïîíåíòîâ íà
âåðõíåé ñòîðîíå ïîêàçàíî áåëûì öâåòîì, à ñîåäèíåíèÿ – çåëåíûì (á).

÷åðåç êîëëåêòîðíûé ðåçèñòîð òðàíçèñòîðà ñåðäå÷íèêå, èíäóêòèâíîñòü L1-3 â ÷åòûðå ðàçà
Q2. Ïðè îòêðûòîì Q3 òîê òå÷åò ÷åðåç ïåðâóþ áîëüøå, ÷åì L1-2 è L2-3. Ýòà âîçðîñøàÿ èíäóê-
ïîëîâèíó äðîññåëÿ (îò âûâîäà 1 ê 2). òèâíîñòü (è ñîîòâåòñòâóþùèå äîïîëíèòåëü-
íûå âèòêè íà ñåðäå÷íèêå) ïðèâîäèò ê óìåíü-
 êîíöå ýòîãî ïåðâîãî ïîëóïåðèîäà ðàáîòû øåíèþ âåëè÷èíû òîêà, íî óâåëè÷èâàåò íàïðÿ-
ìóëüòèâèáðàòîð ïåðåõîäèò â äðóãîå ñîñòîÿ- æåíèå íà ñâåòîäèîäå. Âî âðåìÿ ýòîé ôàçû
íèå: Q2 âêëþ÷àåòñÿ, à Q1 âûêëþ÷àåòñÿ, è óðî- ÷åðåç ñâåòîäèîä ïðîòåêàåò òîê, è îäíîâðå-
âåíü íàïðÿæåíèÿ íà åãî êîëëåêòîðå ñòàíîâèò- ìåííî çàðÿæàåòñÿ êîíäåíñàòîð 10 ìêÔ. Ôàçà
ñÿ âûñîêèì. Q3 çàêðûò, à Q4 è Q5 îòêðûòû äëèòñÿ â òå÷åíèå âðåìåíè, îïðåäåëÿåìîãî
òîêîì êîëëåêòîðíîãî ðåçèñòîðà òðàíçèñòîðà çíà÷åíèÿìè RC â àâòîêîëåáàòåëüíîé öåïè.
Q1. Òåïåðü ñïàäàþùèé òîê äðîññåëÿ ïðîõî-
äèò ÷åðåç âûâîäû 1 è 3. Ïîñêîëüêó èíäóêòèâ- Ïî ïðîøåñòâèè ýòîãî âðåìåíè ïðîöåññ
íîñòè L1-2 è L2-3 ðàâíû è íàìîòàíû íà îáùåì ïîâòîðÿåòñÿ: Q1 âêëþ÷àåòñÿ, Q2 âûêëþ÷àåò-

ÂÛÊËÞ×ÀÒÅËÜ ÊËÈÏÑÀ, ÑÌÅÙÅÍÍÀß ÍÀ 90°
ÏÈÒÀÍÈß ÎÒÍÎÑÈÒÅËÜÍÎ ÂÛÊËÞ×ÀÒÅËß

1N4007
ÁÅËÛÉÏÐÈÊËÅÈÒÜ
ÑÂÅÒÎÄÈÎÄÄÐÎÑÑÅËÜ
2.4 ñì
+ 1.2 Â, 2500 ìÀ·÷ – ÇÀÐßÄÍÛÉ
NiCd ÐÀÇÚÅÌ

4.3 ñì 2.2W

9 ñì ÒÓÁÀ ÎÒ ÊËÅßÙÅÃÎ ÊÀÐÀÍÄÀØÀ 20 ã

Ðèñóíîê 3. Ôîíàðèê íà áåëîì ñâåòîäèîäå ìîæåò áûòü ñîáðàí âíóòðè ïóñòîé òóáû èç-ïîä êëåÿùå-
ãî êàðàíäàøà.

78 ÑÕÅÌÛ

ñÿ, à äðóãèå òðàíçèñòîðû ïåðåêëþ÷àþòñÿ, êàê Ðèñóíîê 4. Ôîòîãðàôèÿ ñîáðàííîãî ìàêåòà
îïèñàíî ðàíåå. Òîê ÷åðåç âûâîäû 1 è 2 ñíîâà ñõåìû.
óâåëè÷èâàåòñÿ, íàêàïëèâàÿ ýíåðãèþ àêêóìó-
ëÿòîðà â äðîññåëå. Â ýòîé ôàçå ñâåòîäèîä Íà Ðèñóíêå 4 ïðåäñòàâëåíà ôîòîãðàôèÿ
ïèòàåòñÿ òîêîì êîíäåíñàòîðà 10 ìêÔ. ñîáðàííîãî ìàêåòà ñõåìû. ÐË

Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàíî, êàê êîìïîíåíòû Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ñõåìû ìîãóò áûòü ñîáðàíû íà äâóõ ñòîðîíàõ
êðóãëîé ìàêåòíîé ïëàòû. Íà Ðèñóíêå 3 ïîêà- 1. Datasheet Fairchild BC559
çàíî, êàê ìîæíî ðàçìåñòèòü ôîíàðèê âíóòðè
òóáû îò êëåÿùåãî êàðàíäàøà. Ïîñëå òîãî, êàê
ôîíàðèê ñîáðàí è âêëþ÷åí, óñòàíîâèòå ìàê-
ñèìàëüíóþ ÿðêîñòü ïîòåíöèîìåòðîì 100 êÎì
â àâòîêîëåáàòåëüíîé öåïè. Îáðàòèòå âíèìà-
íèå, ÷òî ïðè íåîáõîäèìîñòè óâåëè÷åíèÿ ýíåð-
ãèè, çàïàñàåìîé â äðîññåëå L1-2, ïàðàëëåëü-
íî Q3 ìîæíî ïîäêëþ÷èòü äîïîëíèòåëüíûé
òðàíçèñòîð. Íåîáõîäèìîñòü â ýòîì îïðåäåëÿ-
åòñÿ òåì, íàñêîëüêî áûñòðî è ãëóáîêî Q3 ïåðå-
õîäèò â íàñûùåíèå.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 79

Âûêëþ÷àòåëü ïèòàíèÿ
çàùèùàåò óñòðîéñòâî

îò çàùåëêèâàíèÿ
ïðè âîçäåéñòâèè ÝÑÐ

Emerson Segura

EDN

ÏÏðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ýëåêòðîñòà- ìîæåò áûòü ïîâðåæäåíî. Ýëåêòðîñòàòè÷åñ-
êèå ðàçðÿäû, âûçâàííûå ïðèêîñíîâåíèåì
òè÷åñêèå ðàçðÿäû (ÝÑÐ) ìîãóò ïîâðåäèòü ÷åëîâåêà, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñåðüåçíóþ
öèôðîâûå ñõåìû, âûçûâàÿ èõ çàùåëêèâàíèå. ïðîáëåìó äëÿ ìîáèëüíûõ ïðîìûøëåííûõ è
Íàïðèìåð, êîãäà ñõåìà ïåðåêëþ÷àåòñÿ ýëåê- ìåäèöèíñêèõ óñòðîéñòâ. Äëÿ àäåêâàòíîé
òðîñòàòè÷åñêèì ðàçðÿäîì, ïàðàçèòíûå òðàí- çàùèòû îò ÝÑÐ áîëüøèíñòâó ìåäèöèíñêèõ è
çèñòîðû, îáû÷íî ÿâëÿþùèåñÿ íåîòúåìëåìû- ïðîìûøëåííûõ óñòðîéñòâ òðåáóåòñÿ çàçåì-
ìè ÷àñòÿìè óñòðîéñòâ ÊÌÎÏ, ìîãóò âåñòè ëåííûé ïóòü âîçâðàòà òîêîâ ýëåêòðîñòàòè-
ñåáÿ êàê òèðèñòîðû. Ïîñëå âîçäåéñòâèÿ ýëåê- ÷åñêîãî ðàçðÿäà. Íî â ðåàëüíîì ìèðå
òðîñòàòè÷åñêîãî ðàçðÿäà òèðèñòîð ñîçäàåò ìîáèëüíûå óñòðîéñòâà ìîãóò ðàáîòàòü â óñëî-
íèçêîîìíûé ïóòü ìåæäó ÷àñòÿìè ÊÌÎÏ âèÿõ, ãäå ïðàâèëüíî çàçåìëåííûå ðîçåòêè
óñòðîéñòâà. Åñëè â ýòîò ìîìåíò íåìåäëåííî îòñóòñòâóþò.
íå îòêëþ÷èòü ïèòàíèå îò ñõåìû, óñòðîéñòâî

IC1

82

R1 NC Ê
100k 7
1 R4 R5
R2 Á À 10k 1k
1k
5 3

Ý NC

64

R3 Ê NC

15k MOC211M ÒÈÏÈ×ÍÛÅ ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ,

ÏÎÄÂÅÐÆÅÍÍÛÅ

R6 ÇÀÙÅËÊÈÂÀÍÈÞ

VCC 47W IT
5Â

Q1 ÌÈÊÐÎÊÎÍÒÐÎËËÅÐ/ EEPROM ÏÐ.
BSS138 ÏÐÎÖÅÑÑÎÐ ÖÎÑ

Ðèñóíîê 1. Ïðè îáíàðóæåíèè âñïëåñêà òîêà ýòà ñõåìà ðàçðûâàåò öåïü ïèòàíèÿ è îáåñïå÷èâàåò
âîññòàíîâëåíèå ñõåìû ïîñëå çàùåëêèâàíèÿ, âûçâàííîãî ýëåêòðîñòàòè÷åñêèì ðàçðÿäîì.

80 ÑÕÅÌÛ

Äëÿ çàùèòû äîðîãîñòîÿùåãî îáîðóäîâà- ãäå
íèÿ îò ïîâðåæäåíèÿ çàùåëêèâàíèåì, äàæå
òàì, ãäå ÝÑÐ çàçåìëåíèÿ íåò, ìîæíî äîáà- VLED – ïðÿìîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà ñâå-
âèòü ñõåìó àâàðèéíîãî îòêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ, òîäèîäå,
ïîêàçàííóþ íà Ðèñóíêå 1. Â íîðìàëüíûõ óñëî-
âèÿõ òîê, èäóùèé â çàùèùàåìûå îò ÝÑÐ IT = VLED ,
óñòðîéñòâà, ñîçäàåò íåáîëüøîå ïàäåíèå R6
íàïðÿæåíèÿ íà èçìåðèòåëüíîì ðåçèñòîðå R6.
Äåëèòåëü íàïðÿæåíèÿ, îáðàçîâàííûé ðåçèñ- VCC > VLED.
òîðàìè R4 è R5, îïðåäåëÿåò ïîðîãîâûé óðî-
âåíü òîêà, âêëþ÷àþùåãî ñâåòîäèîä îïòîèçî- Çíà÷åíèå ïîðîãîâîãî òîêà IT äîëæíî áûòü
ëÿòîðà IC1, è ïðè íîðìàëüíîì ðàáî÷åì òîêå áîëüøå èëè ðàâíî ïðÿìîìó ïàäåíèþ íàïðÿ-
ñâåòîäèîä âûêëþ÷åí. æåíèÿ íà ñâåòîäèîäå îïòîèçîëÿòîðà, äåëåí-
íîìó íà ñîïðîòèâëåíèå òîêîèçìåðèòåëüíîãî
Âûõîä ìèêðîñõåìû IC1 óïðàâëÿåò çàòâî- ðåçèñòîðà R6. Êðîìå òîãî, íåñòàáèëèçèðîâàí-
ðîì íîðìàëüíî îòêðûòîãî MOSFET Q1. Êîãäà íîå íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äîëæíî
ïðîèñõîäèò çàùåëêèâàíèå, ïîòðåáëåíèå òîêà ïðåâûøàòü ïðÿìîå ïàäåíèå íà ñâåòîäèîäå.
èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ áûñòðî óâåëè÷èâàåòñÿ – Ðåçèñòîð R1 îáåñïå÷èâàåò ïóòü äëÿ òîêà óòå÷-
íà ïîðÿäîê èëè áîëåå. Áîëüøîå ïàäåíèå êè áàçû IC1, à ðåçèñòîðû R3 è R2 îïðåäåëÿþò
íàïðÿæåíèÿ, âîçíèêàþùåå íà ðåçèñòîðå R6, ïîðîãîâîå íàïðÿæåíèå âûêëþ÷åíèÿ íà çàòâî-
îòêðûâàåò ñâåòîäèîä îïòîïàðû IC1, ÷òî, â ðå MOSFET Q1.
ñâîþ î÷åðåäü, âêëþ÷àåò ôîòîòðàíçèñòîð IC1,
è MOSFET Q1 â òå÷åíèå íåñêîëüêî ìèëëèñå- Ïðÿìîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèå íà ñâåòîäèî-
êóíä çàêðûâàåòñÿ, ïðåðûâàÿ ïîäà÷ó ïèòàíèÿ äå îïòîèçîëÿòîðà ðàâíî 1.2 Â. Ïðè ïîêàçàí-
íà óñòðîéñòâà, ÷óâñòâèòåëüíûå ê ýëåêòðîñòà- íûõ íà Ðèñóíêå 1 íîìèíàëàõ êîìïîíåíòîâ
òè÷åñêèì ðàçðÿäàì. Ïðîãðàììà, óïðàâëÿþ- ñõåìà ìãíîâåííî ïðåðûâàåò VCC, åñëè òîê
ùàÿ ñèñòåìîé, äîëæíà îáåñïå÷èâàòü àâòîìà- èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, èíäóöèðîâàííûé ýëåê-
òè÷åñêîå âîññòàíîâëåíèå ïîñëå ïðåðûâàíèÿ òðîñòàòè÷åñêèì ðàçðÿäîì, ïðåâûøàåò ïðè-
ïèòàíèÿ. ìåðíî 300 ìÀ. Îáùàÿ ñòîèìîñòü øåñòè
ðåçèñòîðîâ, îäíîãî MOSFET è îäíîãî îïòîè-
Âçàèìîñâÿçü ìåæäó ïîðîãîâûì òîêîì IT è çîëÿòîðà ñîñòàâëÿåò ïðèáëèçèòåëüíî $1 (â
ñîïðîòèâëåíèÿìè ðåçèñòîðîâ R4 è R5 îïèñû- áîëüøèõ ïàðòèÿõ). ÐË
âàåòñÿ ñëåäóþùåé ôîðìóëîé:
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
R4 + R5 = ITR6 ,
R4 VLED 1. Datasheet ON Semiconductor MOC211M
2. Datasheet ON Semiconductor BSS138

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 81

Ñõåìà áëîêèðîâêè

çàùèùàåò èìïóëüñíûé
ðåãóëÿòîð íàïðÿæåíèÿ

EDN

ÌÌíîãèå ðàçðàáîò÷èêè áëîêîâ ïèòàíèÿ Êîãäà óðîâåíü ñèãíàëà íà âõîäå ÐÀÇÐÅ-
ØÅÍÈÅ ñòàíîâèòñÿ âûñîêèì, íàïðÿæåíèå
ïðåäïî÷èòàþò îòêëþ÷àòü ðåãóëÿòîð â ñëó÷àå íà âåðõíåé ïî ñõåìå îáêëàäêå êîíäåíñàòîðà
ïåðåãðóçêè ïî òîêó èëè äðóãîé íåøòàòíîé ñèòó- C1 áûñòðî íàðàñòàåò äî 5 Â. Ïîñêîëüêó
àöèè. Îäíàêî äàëåêî íå âñå ØÈÌ êîíòðîëëå- âûõîäíîå íàïðÿæåíèå åùå íå äîñòèãëî íîìè-
ðû èìåþò âíóòðåííþþ ïîääåðæêó ôóíêöèè íàëüíîãî çíà÷åíèÿ, óðîâåíü ñèãíàëà íà âûâî-
îòêëþ÷åíèÿ. Çàòî áîëüøèíñòâî èç íèõ èìåþò äå PGOOD îñòàåòñÿ íèçêèì, çàðÿæàÿ êîí-
âûõîä ôëàãà «Ïèòàíèå â íîðìå» (PGOOD) è äåíñàòîð C1 ÷åðåç ðåçèñòîð R1.  ìîìåíò
âõîä ðàçðåøåíèÿ. Òàêóþ ôóíêöèþ îòêëþ÷å- âêëþ÷åíèÿ íàïðÿæåíèå íà C1 ðàâíî íóëþ,
íèÿ, òðåáóÿ ìèíèìàëüíûõ çàòðàò è çàíèìàÿ ïîýòîìó íàïðÿæåíèå íà âûâîäå 5 ìèêðîñõå-
íåìíîãî ìåñòà íà ïëàòå, äîáàâëÿåò ñõåìà, ìû IC1 ðàâíî 5  è íà÷èíàåò ñïàäàòü ñ ïîñòî-
èçîáðàæåííàÿ íà Ðèñóíêå 1. Êîíñòðóêöèÿ ÿííîé âðåìåíè, îïðåäåëÿåìîé íîìèíàëàìè
îñíîâàíà íà ìèêðîñõåìå LMS33460 – C1, R1 è R2. Åñëè âûõîäíîå íàïðÿæåíèå íå
ñóïåðâèçîðå ïèòàíèÿ â êðîøå÷íîì ïÿòèâû- äîñòèãàåò íîðìàëüíîãî ðàáî÷åãî óðîâíÿ äî
âîäíîì êîðïóñå SC-70. Åå ïðîñòî íóæíî îáúå- òîãî, êàê íàïðÿæåíèå íà âûâîäå 5 óïàäåò
äèíèòü ñ íåñêîëüêèìè íåáîëüøèìè ïàññèâ- íèæå ïîðîãà 3 Â, IC1 âûñòàâëÿåò íà ñâîåì
íûìè êîìïîíåíòàìè, è ñõåìà ãîòîâà.

5Â

C1 R2 ÂÕÎÄ
22 µF 3k ÐÀÇÐÅØÅÍÈß

PGOOD R1 D1
ØÈÌ 1k 1N4148

ENABLE

VIN IC1 VOUT
5 LMS33460MG 4

23

Ðèñóíîê 1. Ýòà ñõåìà äîáàâëÿåò âîçìîæíîñòü îòêëþ÷åíèÿ ê
ØÈÌ êîíòðîëëåðó, íå èìåþùåìó òàêîé ôóíêöèè.

82 ÑÕÅÌÛ

1 1
5 mSEC 5 mSEC
5V 5V

2 2
5 mSEC 5 mSEC
5V 5V

3 3
5 mSEC 5 mSEC
2V 2V

4 4
5 mSEC 5 mSEC
2V 2V

5 mSEC BWL 2 DC 2.4V 1 mSEC/SEC 5 mSEC BWL 2 DC 2.4V 1 mSEC/SEC
1 0.5V DC×10 STOPPED 1 0.5V DC×10 NORMAL
2 0.5V DC×10 2 0.5V DC×10
3 0.5V DC×10 3 0.5V DC×10
4 0.5V DC×10 4 0.5V DC×10

Ðèñóíîê 2. Ýòè îñöèëëîãðàììû ñîîòâå- Ðèñóíîê 3. Ýòè îñöèëëîãðàììû èëëþñòðèðó-
òñòâóþò íîðìàëüíîìó çàïóñêó ñõåìû íà þò ñèòóàöèþ, êîãäà ïðè çàïóñêå äâóõêàíàëüíî-
Ðèñóíêå 1. ãî ðåãóëÿòîðà îäèí èç åãî âûõîäîâ çàêîðî÷åí.

âûõîäå ñèãíàë íèçêîãî óðîâíÿ è áëîêèðóåò ENABLE, è âñÿ ñõåìà áóäåò ïðîñòî ðàáîòàòü
ðåãóëÿòîð. îò èñòî÷íèêà 5 Â.

Îäíàêî åñëè âûõîä ïåðåõîäèò â ðåæèì ñòà- Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàíû ôîðìû ñèãíàëîâ â
áèëèçàöèè äî èñòå÷åíèÿ âðåìåíè îòêëþ÷å- ñõåìå, êîãäà åå çàïóñê ïðîèñõîäèò â øòàò-
íèÿ, óðîâåíü PGOOD ñòàíîâèòñÿ âûñîêèì, è íîì ðåæèìå, à îñöèëëîãðàììû íà Ðèñóíêå 3
C1 íà÷èíàåò ðàçðÿæàòüñÿ, óâåëè÷èâàÿ íàïðÿ- ñîîòâåòñòâóþò ñëó÷àþ, êîãäà âòîðîé âûõîä
æåíèå íà âûâîäå 5 è ñîõðàíÿÿ ïèòàíèå âêëþ- äâóõêàíàëüíîãî ðåãóëÿòîðà çàêîðî÷åí. Íà
÷åííûì. Ðåçèñòîð R2 îáåñïå÷èâàåò ìèêðîñõå- îáîèõ ðèñóíêàõ âåðõíÿÿ îñöèëëîãðàììà –
ìó IC1 ïèòàíèåì â ïàðó âîëüò, ÷òîáû ïîääåð- ýòî ñèãíàë âêëþ÷åíèÿ ñèñòåìû (ÂÕÎÄ
æèâàòü åå ðàáîòó â ñëó÷àå îòêëþ÷åíèÿ ðåãóëÿ- ÐÀÇÐÅØÅÍÈß), âòîðàÿ îñöèëëîãðàììà –
òîðà, à äèîä D1 óäåðæèâàåò íèçêèé óðîâåíü íà âûâîä 5 ìèêðîñõåìû IC1, òðåòüÿ – ñèãíàë
âõîäå ENABLE ìèêðîñõåìû ØÈÌ, êîãäà âêëþ÷åíèÿ ØÈÌ (ENABLE) íà âûâîäå 4 ìèê-
êîìàíäà âêëþ÷åíèÿ ñèñòåìû óñòàíàâëèâàåò ðîñõåìû IC1, à íèæíÿÿ – âûõîäíîå íàïðÿæå-
íèçêèé óðîâåíü íà âõîäå (ÐÀÇÐÅØÅÍÈÅ). Â íèå ðåãóëÿòîðà. Êàê âèäíî èç Ðèñóíêà 3, â òîò
êà÷åñòâå C1 ìîæíî èñïîëüçîâàòü íåáîëüøîé ìîìåíò, êîãäà íàïðÿæåíèå íà âûâîäå 5 ìèê-
òàíòàëîâûé èëè êåðàìè÷åñêèé êîíäåíñàòîð. ðîñõåìû IC1 ñïàäàåò äî 3 Â, óðîâåíü ñèãíàëà
Êåðàìè÷åñêèé êîíäåíñàòîð äîëæåí áûòü ñ ENABLE íà âõîäå ìèêðîñõåìû ØÈÌ ñòàíî-
õîðîøèì äèýëåêòðèêîì, òàêèì, íàïðèìåð, êàê âèòñÿ íèçêèì, è ðåãóëÿòîð âûêëþ÷àåòñÿ. ÐË
X5R. Êðîìå òîãî, óñòàíîâëåíèå íàïðÿæåíèÿ
ïèòàíèÿ 5  ìåíåå ÷åì çà 1 ìñ èëè îêîëî òîãî Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ìîæåò èñêëþ÷èòü ôîðìèðîâàíèå ñèãíàëà
1. Datasheet Texas Instruments LMS33460MG

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 83

Äèôôåðåíöèàëüíîìó
óñèëèòåëþ

íå íóæåí èñòî÷íèê ïèòàíèÿ

Shyam Tiwari

EDN

ÈÈñòèííî äèôôåðåíöèàëüíûé óñèëèòåëü ñ ëÿðíîìó âûõîäó, òàêîé óñèëèòåëü áóäåò áîëåå
õîðîøèì âûáîðîì, ÷åì óíèïîëÿðíûé ïðèáîð
âûñîêîèìïåäàíñíûìè âõîäàìè è áèïîëÿð- ñ òîêîâîé ïåòëåé 4-20 ìÀ. Îí òàêæå ìîã áû
íûì âûõîäîì, íå íóæäàþùèéñÿ â èñòî÷íèêå óëó÷øèòü ñèíôàçíûå õàðàêòåðèñòèêè ñõåìû.
ïèòàíèÿ, áóäåò èìåòü ÿâíûå ïðåèìóùåñòâà Íà Ðèñóíêå 1 ìèêðîñõåìà IC2 àíàëîãîâîãî
ïðè óäàëåííûõ èçìåðåíèÿõ. Áëàãîäàðÿ áèïî-

R4
10M

R3 A C C1 C3 ÊÎÝÔÔÈÖÈÅÍÒ ÓÑÈËÅÍÈß
100k 6 S1 10 µF 0.1 µF ÓÑÈËÈÒÅËß = 100
D2
V2 R1 2 – IC1 7 B 1N914B ÑÈÃÍÀË
100k ÝÊÐÀÍ
V1 3 ICL7614 R5 D1
ÇÅÌËß 10k 1N914B
+4
C2
R2 10 µF C4 ÊÎÀÊÑÈÀËÜÍÛÉ
10M 0.1 µF ÊÀÁÅËÜ

ÄÈÑÊÎÂÛÉ Ñ ÍÈÇÊÈÌ
ÒÎÊÎÌ ÓÒÅ×ÊÈ

ÂÛÕÎÄ C5 ÏÐßÌÎÓÃÎËÜÍÛÅ
0.1 µF 1 8 ÈÌÏÓËÜÑÛ
ÊÎÍÄÅÍÑÀÒÎÐ
ÂÛÁÎÐÊÈ- 8Â ±4.5 … ±8 Â
ÕÐÀÍÅÍÈß
Ñ ÍÈÇÊÎÉ 2 7 –8 Â
ÓÒÅ×ÊÎÉ
3 6 ÓÏÐÀÂËÅÍÈÅ (ÒÒË)
ÈÇÌÅÐÅÍÈÅ

ÇÀÐßÄÊÀ
4 IC2 5 5V

MAX319

Ðèñóíîê 1. Âûñîêîèìïåäàíñíûé äèôôåðåíöèàëüíûé óñèëèòåëü ïîëåçåí ïðè óäàëåííûõ èçìåðåíè-
ÿõ, ïîñêîëüêó íå íóæäàåòñÿ â ìåñòíîì èñòî÷íèêå ïèòàíèÿ.

84 ÑÕÅÌÛ

êîììóòàòîðà MAX319 êîìïàíèè Maxim ïîäàåò C5, ëèáî ïåðåä ðåçèñòîðîì R5, ÷òîáû îáðàçî-
ïèòàíèå ÷åðåç êîàêñèàëüíûé ñèãíàëüíûé âàòü ôèëüòð íèæíèõ ÷àñòîò R5-C5.  ëþáîì
êàáåëü íà êîíäåíñàòîðû õðàíåíèÿ çàðÿäà C1 ñëó÷àå R5 âûïîëíÿåò çàùèòíóþ ôóíêöèþ âî
è C2. Àíàëîãîâûé êëþ÷ ïåðåäàåò â ñõåìó âðåìÿ ïåðèîäà çàðÿäêè, îáåñïå÷èâàÿ ñîïðî-
çàðÿäêè ñèãíàëû êàê ïîëîæèòåëüíîé, òàê è òèâëåíèå íàãðóçêè 10 êÎì äëÿ ìèêðîñõåìû
îòðèöàòåëüíîé ïîëÿðíîñòè, êîãäà åãî ñèãíàë IC1 – ìàëîìîùíîãî óñèëèòåëÿ MAX7614 ñ
ÓÏÐÀÂËÅÍÈÅ èìååò âûñîêèé (ÒÒË) óðîâåíü. íèçêèìè òîêàìè ñìåùåíèÿ. Ýòîò óñèëèòåëü
 òî æå âðåìÿ íà âûõîäå èñïîëüçóåòñÿ êîí- ÿâëÿåòñÿ óëó÷øåííîé âåðñèåé ìèêðîñõåìû
äåíñàòîð âûáîðêè-õðàíåíèÿ äëÿ çàïîìèíà- ICL7611. Îïèñàííàÿ ñõåìà èñïîëüçîâàëàñü
íèÿ ïîñëåäíåãî àíàëîãîâîãî ñèãíàëà íà âðåìÿ äëÿ óñèëåíèÿ ñèãíàëà òåðìîïàðû áåç êîððåê-
öèêëà çàðÿäêè. Òàêèì îáðàçîì, ñõåìà íèêîãäà öèè õîëîäíîãî ñïàÿ. Îíà òàêæå ïðèãîäíà äëÿ
íå òåðÿåò ñèãíàë, ïîêà ÷åðåäîâàíèå öèêëîâ óñèëåíèÿ ñëàáûõ áèïîëÿðíûõ òîêîâûõ ñèãíà-
çàðÿäêè è èçìåðåíèÿ ïîääåðæèâàåò òåìï ñèí- ëîâ ñ äèàïàçîíîì îò ±10 ïÀ äî ±1 íÀ, ïðè ýòîì
õðîíèçàöèè â îïðåäåëåííûõ ïðåäåëàõ. äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ òîêà â íàïðÿæåíèå
áóäåò íóæåí òîëüêî ðåçèñòîð R4. ÐË
Åñëè âðåìÿ èçìåðåíèÿ çíà÷èòåëüíî ïðå-
âûøàåò âðåìÿ çàðÿäêè, åìêîñòè êîíäåíñàòî- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ðîâ C1 è C2 ìîæíî óâåëè÷èòü. Êëþ÷ S1 ïîä-
êëþ÷àåò ðåçèñòîð îáðàòíîé ñâÿçè R4 ëèáî 1. Datasheet Maxim ICL7614
íàïðÿìóþ ê êîíäåíñàòîðó âûáîðêè-õðàíåíèÿ
2. Datasheet Maxim MAX319

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 85

Äëÿ óïðàâëåíèÿ

ÿðêîñòüþ ñâåòîäèîäîâ

òðåáóþòñÿ âñåãî äâå ëèíèè

Jerry Wasinger

EDN

ÈÈçîáðàæåííàÿ íà Ðèñóíêå 1 ñõåìà îáåñ- òà (Ðèñóíîê 2). Óðîâåíü ñèãíàëà íà âûõîäå IC1
âûñîêèé, êîãäà
ïå÷èâàåò 32-óðîâíåâîå óïðàâëåíèå ÿðêîñòüþ
ïîäñâåòêè ïðèáîðíîé ïàíåëè âñåãî ïî äâóì tH = CkRP ln çèæç VCC - VD - VN ø÷÷ö,
ëèíèÿì ïîðòîâ ââîäà/âûâîäà ìèêðîïðîöåñ- VCC - VD - VP
ñîðà. Êðîìå òîãî, ñõåìà çàíèìàåò ìàëî ìåñòà
íà ïëàòå, ïîñêîëüêó â íåé èñïîëüçóþòñÿ âñåãî ãäå
òðè óñòðîéñòâà â êîðïóñå SOT-23 è îäíî â
êîðïóñå µMax. Õîòÿ íà Ðèñóíêå 1 ïîêàçàíà k – ïîçèöèÿ äâèæêà,
ñõåìà, óïðàâëÿþùàÿ áåëûìè ñâåòîäèîäàìè,
íàãðóçêîé òàêæå ìîæåò áûòü äâèãàòåëü ïîñòî- VCC – íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ,
ÿííîãî òîêà èëè ëàìïà íàêàëèâàíèÿ. Îñíîâó VD – íàïðÿæåíèå íà äèîäå,
ñõåìû ñîñòàâëÿåò ìîäèôèöèðîâàííûé VN è VP – ïîðîãîâûå íàïðÿæåíèÿ òðèããåðà
ðåëàêñàöèîííûé ãåíåðàòîð íà òðèããåðå Øìèò- Øìèòòà.

5Â 5Â

5Â R1 R2
75 75
IC1 D1
MAX5160 D2
ÁÅËÛÉ ÁÅËÛÉ
VDD 8 ÑÂÅÒÎÄÈÎÄ ÑÂÅÒÎÄÈÎÄ
CS 7
ÈÌÏÓËÜÑ ØÀÃÀ 1 INC DD1 5V R3 Q1
ÍÀÏÐÀÂËÅÍÈÅ 2 U/D 2 1k ZXM61N02FTA

3 6 3 5 IC2
H L NC7S14

4 GND 5 1 24

W

1
3

BAT54S

C1
0.01 µF

Ðèñóíîê 1. Óïðàâëÿÿ êîýôôèöèåíòîì çàïîëíåíèÿ èìïóëüñîâ ãåíåðàòîðà íà òðèããåðå Øìèòòà,
ìîæíî ïîëó÷èòü 32 óðîâíÿ ÿðêîñòè ñâåòîäèîäíîãî äèñïëåÿ.

86 ÑÕÅÌÛ

100

1 IC1 2 ÊÎÝÔÔÈÖÈÅÍÒ
ÇÀÏÎËÍÅÍÈß (%)
ÒÐÈÃÃÅÐ ØÌÈÒÒÀ 50
D1

ÏÎÒÅÍÖÈÎÌÅÒÐ (1–k)RP 0
D2 kRP 0 5 10 15 20 25 30 35

C ÏÎËÎÆÅÍÈÅ ÄÂÈÆÊÀ

Ðèñóíîê 3. Êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ èìïóëü-
ñîâ ãåíåðàòîðà íà òðèããåðå Øìèòòà ÿâëÿ-
åòñÿ ëèíåéíîé ôóíêöèåé ïîëîæåíèÿ äâèæêà
ïîòåíöèîìåòðà.

Ðèñóíîê 2. Êîýôôèöèåíòîì çàïîëíåíèÿ ×ÀÑÒÎÒÀ (Ãö) 940
èìïóëüñîâ ãåíåðàòîðà íà òðèããåðå Øìèòòà
óïðàâëÿåò öèôðîâîé ïîòåíöèîìåòð MAX5160. 920
900
Óðîâåíü ñèãíàëà íà âûõîäå IC1 íèçêèé, 880
êîãäà 860
840
tL = C(1- k)RP ln æçèç VD - VP ø÷ö÷. 5 10 15 20 25 30 35
VD - VN 0 ÏÎËÎÆÅÍÈÅ ÄÂÈÆÊÀ

Ïåðèîä (T) è êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ Ðèñóíîê 4. ×àñòîòà òàêæå çàâèñèò îò ïîëî-
(DC) ðàâíû æåíèÿ äâèæêà, íî íå âëèÿåò íà õàðàêòåðèñ-
òèêè ñõåìû.

T =tL +tH êîëåáàíèé. Ïðèáëèæåííàÿ ôîðìóëà äëÿ
è ðàáî÷åé ÷àñòîòû èìååò âèä

DC = 100tH . f = 1.75 .
T CRP

Íà ïåðâûé âçãëÿä, ðàñ÷åò êîýôôèöèåíòà  ýòîé ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ öèôðîâîé
çàïîëíåíèÿ ñ ïîìîùüþ âûøåïðèâåäåííûõ ïîòåíöèîìåòð MAX5160, ïîëíîå ñîïðîòèâëå-
ôîðìóë ìîæåò ïîêàçàòüñÿ óòîìèòåëüíûì íèå êîòîðîãî ñîñòàâëÿåò 200 êÎì, â êîìáèíà-
àëãåáðàè÷åñêèì óïðàæíåíèåì. Íî åñëè ïîä- öèè ñ êîíäåíñàòîðîì åìêîñòüþ 10 íÔ. Ýòà
ñòàâèòü VCC, VD, VN è VP ïîä çíàêè ëîãàðèôìà êîìáèíàöèÿ äàåò ðàáî÷óþ ÷àñòîòó ïîðÿäêà
â äâóõ ëîãàðèôìè÷åñêèõ âûðàæåíèÿõ, 875 Ãö. Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî íåáîëüøèå
ðåçóëüòàòû áóäóò áëèçêè ïî çíà÷åíèÿì. Ýòî íåñîîòâåòñòâèÿ äâóõ ëîãàðèôìè÷åñêèõ ÷ëå-
ïîçâîëÿåò óïðîñòèòü ðàñøèðåííîå ðåøåíèå íîâ ïðèâîäÿò ê íåçíà÷èòåëüíîìó èçìåíåíèþ
óðàâíåíèÿ äëÿ êîýôôèöèåíòà çàïîëíåíèÿ äî ÷àñòîòû ïðè ðåãóëèðîâêå êîýôôèöèåíòà
çàïîëíåíèÿ. Ãðàôèêè çàâèñèìîñòè êîýôôè-
DC = 100 é (1- k kRP kRP ù = 100 kRP = 100k. öèåíòà çàïîëíåíèÿ è ðàáî÷åé ÷àñòîòû îò
ê )RP + ú RP ïîëîæåíèÿ äâèæêà ïîòåíöèîìåòðà ïîêàçàíû
ë û íà Ðèñóíêàõ 3 è 4, ñîîòâåòñòâåííî. ÐË

Îñíîâûâàÿñü íà ïðèâåäåííûõ âûøå ñîîá- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ðàæåíèÿõ, ìîæíî óâèäåòü, ÷òî êîýôôèöèåíò
çàïîëíåíèÿ ñõåìû íå òîëüêî ëèíåéíî ñëåäó- 1. Datasheet Maxim MAX5160
åò çà ïîëîæåíèåì äâèæêà, íî è íå çàâèñèò îò 2. Datasheet ON Semiconductor NC7S14
âûáðàííûõ êîìïîíåíòîâ. Âûáîð êîìïîíåí- 3. Datasheet Diodes BAT54S
òîâ âëèÿåò òîëüêî íà öåíòðàëüíóþ ÷àñòîòó 4. Datasheet Diodes ZXM61N02F

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 87

Áóôåðíûé óñèëèòåëü
è ñâåòîäèîä

óëó÷øàþò ðàáîòó
ØÈÌ-êîíòðîëëåðà
ïðè ëåãêèõ íàãðóçêàõ

Gregory Mirsky

EDN

ÂÂûïóñêàåìàÿ Texas Instruments ìèêðîñõå- ìîäóëÿöèåé, êîòîðûé ìîæåò áûòü ñêîíôèãó-
ðèðîâàí äëÿ ðàáîòû ëèáî â ðåæèìå óïðàâëå-
ìà UCC3895 ìîæåò ïîñëóæèòü õîðîøåé îñíî- íèÿ ïî òîêó, ëèáî ïî íàïðÿæåíèþ. Ðàçðàáîòàí-
âîé äëÿ âûñîêîýôôåêòèâíîãî èìïóëüñíîãî íàÿ äëÿ óïðàâëåíèÿ ïîëíîìîñòîâûì èíâåð-
èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ñ øèðîòíî-èìïóëüñíîé

R2

IC1
UCC3895

1 EAN EAP 20

2 19
EAOUT SS/DISB

VDC(RAMP) 3 RAMP OUTA 18
C1 R1 4 17

REF OUTB

5 16
GND PGND

6 15
SYNC VCC

7 OUTC 14 R3 D1
CT 13

8 OUTD
RT

9 12 T1
DELAB CS
C2 R4 R5
10 11
DELCD ADS

Ðèñóíîê 1. Äîïîëíèòåëüíûé ðåçèñòîð R1 ïîìîãàåò óëó÷øèòü ðàáîòó ïîïóëÿðíîãî êîíòðîëëåðà
èìïóëüñíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ïðè ëåãêèõ íàãðóçêàõ çà ñ÷åò óñòðàíåíèÿ àñèììåòðèè âûõîäà.

88 ÑÕÅÌÛ

R1
4.7k 2N3906

Q2 R2 4 REF
1k
D3 3
ÆÅËÒÛÉ C3 RAMP
ÑÂÅÒÎÄÈÎÄ
R3 IC1
2N3904 511 UCC3895

Q1 C2 12 CS CT1
1000 pF 7 ÏÎÊÀÇÀÍ ÄËß
C1 CT ÒÎÊÀ ÏÅÐÂÈ×ÍÎÉ
200 TO
820 pF R4 ÎÁÌÎÒÊÈ
100 8 … 10 À

D1
1N4148

R5 D2
16 1N4148

100:1

Ðèñóíîê 2. Äëÿ óëó÷øåíèÿ õàðàêòåðèñòèê äîáàâüòå óñèëèòåëü ñî ñäâèãîì óðîâíÿ â öåïü ïðîõîæ-
äåíèÿ ëèíåéíî íàðàñòàþùåãî íàïðÿæåíèÿ.

òîðíûì áëîêîì ïèòàíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì íåíòîâ, íî îáåñïå÷èâàåò ïîëíûé ðàçìàõ
äâóõ ïàð êîìïëåìåíòàðíûõ âûõîäîâ OUTA … ïèëîîáðàçíîãî íàïðÿæåíèÿ íà âûâîäå 3 IC1
OUTD, ñõåìà óïðàâëÿåò ìîùíîñòüþ ïîñðå- è äîáàâëÿåò ïîñòîÿííîå ñìåùåíèå ïðèáëè-
äñòâîì ñäâèãà ôàçû íà âûõîäàõ C è D îòíîñè- çèòåëüíî 1 Â, òðåáóåìîå â òåõíè÷åñêîì îïè-
òåëüíî A è B. Ïîäðîáíîå îïèñàíèå ìîæíî ñàíèè. Òðàíçèñòîðû Q1 è Q2, ðåçèñòîðû R1 è
íàéòè â òåõíè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè èçãîòîâè- R2, è ñâåòîäèîä D3 îáðàçóþò óñèëèòåëü-
òåëÿ. Îäíàêî ïðè ëåãêîé íàãðóçêå è ðåæèìå ïîâòîðèòåëü ïèëîîáðàçíîãî íàïðÿæåíèÿ,
óïðàâëåíèÿ ïî òîêó êîíòðîëëåð â íà÷àëüíûé ñíèìàåìîãî ñ âðåìÿçàäàþùåãî êîíäåíñàòî-
ìîìåíò ìîæåò ôîðìèðîâàòü íà âûõîäàõ ñ ðà C1, ïîäêëþ÷åííîãî ê âûâîäó 7 ìèêðîñõå-
çàïàçäûâàþùåé ôàçîé C è D èìïóëüñû àñèì- ìû IC1. Çà ñ÷åò ñìåùåíèÿ íà ïîñòîÿííûé
ìåòðè÷íîé øèðèíû. Ïîëíîå îïèñàíèå ïðî- óðîâåíü ïèëîîáðàçíîãî íàïðÿæåíèÿ, ïîäà-
áëåìû è ïóòü åå îáõîäà ïðèâåäåíû â [1]. âàåìîãî íà âõîä IC1, òàêàÿ êîíôèãóðàöèÿ
îáåñïå÷èâàåò íàäåæíóþ ðàáîòó â ðåæèìå
Ê ñîæàëåíèþ, îáõîäíîé ïóòü ïðèâîäèò ê óïðàâëåíèÿ ïî òîêó âî âñåì äèàïàçîíå
íîâûì ïðîáëåìàì, êîãäà ìèêðîñõåìà èñïîëü- íàãðóçîê – îò õîëîñòîãî õîäà äî ìàêñèìàëü-
çóåòñÿ â äðóãèõ ðåàëèçàöèÿõ ñõåìû. Íà íîãî âûõîäíîãî òîêà. Æåëòûé ñâåòîäèîä D3
Ðèñóíêå 1, âçÿòîì èç [1], ïîêàçàí ôðàãìåíò âûïîëíÿåò ñìåùåíèå óðîâíÿ íà 1.7 Â áåç
ñõåìû, â êîòîðîé UCC3895 ðàáîòàåò â ðåæè- ñóùåñòâåííûõ ïîòåðü ñèãíàëà. Íå óêàçàí-
ìå óïðàâëåíèÿ ïî ïèêîâîìó òîêó, à ïîäòÿãèâà- íûå íà ñõåìå íîìèíàëû êîìïîíåíòîâ çàâè-
þùèé ðåçèñòîð R1 îáåñïå÷èâàåò ïîñòîÿííîå ñÿò îò êîíêðåòíîãî ïðèëîæåíèÿ. ÐË
ñìåùåíèå äëÿ ëèíåéíî èçìåíÿþùåãîñÿ
íàïðÿæåíèÿ. Îäíàêî â çíà÷èòåëüíîì äèàïà- Ññûëêè
çîíå óðîâíåé ïèëîîáðàçíîãî íàïðÿæåíèÿ
äèîä D1 çàêðûò è, ñëåäîâàòåëüíî, ñóæàåò 1. Mappus, S, “UCC3895 OUTC/OUTD Asymmetric
äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, Duty Cycle Operation,” Texas Instruments
îòñåêàÿ ÷àñòü ïèëîîáðàçíîãî íàïðÿæåíèÿ íà Application Report, SLUA275, September 2002.
âûâîäå 3 ìèêðîñõåìû IC1.
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàí äðóãîé ïîäõîä, êîòî-
ðûé, õîòÿ è òðåáóåò äîïîëíèòåëüíûõ êîìïî- 1. Datasheet Texas Instruments UCC3895QG3

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 89

Êîìïîçèòíûé

èíñòðóìåíòàëüíûé óñèëèòåëü

ïðåâîñõîäèò îäíîêðèñòàëüíîå
óñòðîéñòâî ïî ïîëîñå ïðîïóñêàíèÿ,
ñìåùåíèþ è øóìàì

Marian Stofka

EDN

ÕÕîòÿ ïðåîáëàäàþùåé ñèñòåìîé ñ÷èñëåíèÿ êîíñòðóêöèè ÷àñòî òðåáóþòñÿ óñèëèòåëè ñ
êîýôôèöèåíòàìè óñèëåíèÿ, ïðîãðàììèðóå-
â ýëåêòðîíèêå ÿâëÿåòñÿ äâîè÷íàÿ, ïðè âçàè- ìûìè ñòóïåíÿìè ïî ñòåïåíÿì 10.  íàñòîÿùåå
ìîäåéñòâèè ÷åëîâåêà ñ ìàøèíîé èñïîëüçóåò- âðåìÿ Analog Devices âûïóñêàåò ìîíîëèòíûé
ñÿ íàáîð äåñÿòè÷íûõ ÷èñåë. Ïî ýòîé ïðè÷èíå â

15 Â

100 nF

8 8 8

ÂÕÎÄ– 1 A–DIC82150VAR0E4AF 15 1 A–DIC82250VAR0E4AF 15 1 A–DIC82350VAR0E4AF 15
ÂÕÎÄ
7 7 7 ÂÛÕÎÄ
2 2 2
10 + WR 10 WR 10 + WR
6 9 9 6 9
+6

3 3 3

–15 Â 100 nF DGND

5 5 5 ÈËÈ
4 G0 3.3 Â
ËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ A0 1 IC4 1 4
ÂÕÎÄÛ A1 2 G1 2 G2
3 SN74AHC1G32
3 IC5 100 nF

SN74AHC1G08

A0 A1 G0 G1 G2 0Â A1 A1 A1 1: ÂÛÑÎÊÈÉ
A0 0: ÍÈÇÊÈÉ
0 00 00 01 01 00
1 01 00 1 1 A0 0 1 A0 01
0 11 10 G0 G1 G2
1 11 11

Ðèñóíîê 1. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ýòîò èíñòðóìåíòàëüíûé óñèëèòåëü ñ öèôðîâûì ïðîãðàììèðî-
âàíèåì êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ ñîñòîèò èç ïÿòè êîðïóñîâ ìèêðîñõåì, åãî òèïîâàÿ ïîëîñà ïðîïóñ-
êàíèÿ äîñòèãàåò 1.9 ÌÃö ïðè êîýôôèöèåíòå óñèëåíèÿ 1000 è, òàêèì îáðàçîì, ïîêðûâàåò ìåãàãåð-
öîâûé äèàïàçîí ïðè ëþáîì èç óñòàíîâëåííûõ êîýôôèöèåíòîâ óñèëåíèÿ 1, 10, 100 è 1000.

90 ÑÕÅÌÛ

èíñòðóìåíòàëüíûé óñèëèòåëü AD8253, êîòî- ñòàâëÿþò òîëüêî êîýôôèöèåíòû óñèëåíèÿ 1 è
ðûé ïîçâîëÿåò öèôðîâûì êîäîì çàäàâàòü 10, 2-áèòíûìè ñëîâàìè, ñîîòâåòñòâóþùèìè
êîýôôèöèåíòû óñèëåíèÿ íàïðÿæåíèÿ, ðàâ- ýòèì äâóì çíà÷åíèÿì óñèëåíèÿ, áóäóò íîëü è
íûå 1, 10, 100 è 1000. Ïðè íåáîëüøèõ êîýô- òðè â äâîè÷íîì êîäå, ïîýòîìó äâà ëîãè÷åñêèõ
ôèöèåíòàõ óñèëåíèÿ ýòà ìèêðîñõåìà èìååò âûâîäà êàæäîé èç ýòèõ òðåõ ìèêðîñõåì ñîåäè-
øèðîêóþ ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ, íî âûáèðàÿ íÿþòñÿ. Òèïîâàÿ ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ AD8250
êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ 1000, âû íåèçáåæíî ïðè êîýôôèöèåíòå óñèëåíèÿ 10 ðàâíà
æåðòâóåòå ýòîé ïîëîñîé. Åñëè âàøå ïðèëîæå- 3.8 ÌÃö, à ãàðàíòèðîâàííîå çíà÷åíèå ñîñòàâ-
íèå òðåáóåò ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ, äîñòèãàþ- ëÿåò 3 ÌÃö.  ðåçóëüòàòå ïîëó÷àåòñÿ ñîñòàâ-
ùåé ìåãàãåðö ïðè êîýôôèöèåíòå óñèëåíèÿ íîé óñèëèòåëü, ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ êîòîðîãî
1000, è åñëè íèçêîå ñìåùåíèå è õîðîøèå ñîñòàâëÿåò 1.9 ÌÃö ïðè êîýôôèöèåíòå óñèëå-
øóìîâûå õàðàêòåðèñòèêè âàæíåå ñëîæíîñòè è íèÿ 1000, ÷òî áîëåå ÷åì â øåñòü ðàç ëó÷øå,
ñòîèìîñòè ñõåìû, òî ïîìî÷ü â ðåàëèçàöèè ÷åì ó îäíîêðèñòàëüíîãî AD8253. Íèçêî÷àñ-
ýòèõ òðåáîâàíèé ìîæåò ñîñòàâíîé óñèëèòåëü òîòíûå øóìû ñîñòàâëÿþò ìåíåå 40% îò
(Ðèñóíîê 1). øóìîâ îäíîêðèñòàëüíîãî óñòðîéñòâà.ÐË

Êîìïîçèòíûé óñèëèòåëü ïðåäñòàâëÿåò Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ñîáîé êàñêàä èç òðåõ óñèëèòåëåé AD8250 ñ
öèôðîâûì ïðîãðàììèðîâàíèåì óñèëåíèÿ – 1. Datasheet Analog Devices AD8250
IC1, IC2 è IC3. Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ AD8250 2. Datasheet Analog Devices AD8253
ìîæíî ïðîãðàììíî óñòàíîâèòü ðàâíûì 1, 2, 5 3. Datasheet Texas Instruments SN74AHC1G08
è 10. Ïîñêîëüêó â äàííîì ñëó÷àå èíòåðåñ ïðåä- 4. Datasheet Texas Instruments SN74AHC1G32

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 91

Ðàñøèðåíèå øêàëû

ñòðåëî÷íîãî âîëüòìåòðà

Abel Raynus

EDN

ÈÈñïûòàòåëüíîå îáîðóäîâàíèå äëÿ ïðîèç- íåîáõîäèìî íàáëþäàòü çà äèíàìèêîé êîí-
òðîëèðóåìîãî ïàðàìåòðà, ÷òîáû óáåäèòüñÿ,
âîäñòâåííîé ëèíèè äîëæíî áûòü ïðîñòûì ÷òî ðåçóëüòàòû íàõîäÿòñÿ â äîïóñòèìîé «çå-
äëÿ ïîíèìàíèÿ ïîëüçîâàòåëÿ (÷èòàé «çàùè- ëåíîé çîíå». Íàïðèìåð, ïðè àíàëèçå ïîâå-
ùåííûì îò äóðàêîâ») è îáåñïå÷èâàòü ìèíè- äåíèÿ ðåãóëèðóåìîé ñèñòåìû îïåðàòîðó
ìàëüíîå âðåìÿ òåñòèðîâàíèÿ. Âî ìíîãèõ ÷àñòî èíòåðåñíî çíàòü îòêëîíåíèå ïàðàìåò-
ñëó÷àÿõ èñïûòàòåëüíàÿ óñòàíîâêà äîëæíà ðà è îöåíêó åãî ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ ïîñëå
äàâàòü îïåðàòîðó òîëüêî îäèí îòâåò: ãîäåí òîãî, êàê ïðîöåññ äîñòèãíåò óñòàíîâèâøåãî-
èëè áðàê. Îáû÷íî ýòó ðîëü âûïîëíÿþò äâà ñÿ ñîñòîÿíèÿ (Ðèñóíîê 1).  ýòîé ñèòóàöèè
èíäèêàòîðà: çåëåíûé äëÿ ãîäíûõ èçäåëèé è èñïîëüçîâàíèå àíàëîãîâîãî èçìåðèòåëÿ ñ
êðàñíûé äëÿ áðàêà.  áîëüøèíñòâå ïðèëîæå- îòìå÷åííûìè íà øêàëå êðàñíîé è çåëåíîé
íèé äàò÷èê ïðåîáðàçóåò ïðîâåðÿåìûé ïàðà- çîíàìè ïðåäïî÷òèòåëüíåå èñïîëüçîâàíèÿ
ìåòð â íàïðÿæåíèå, à èñïûòàòåëüíàÿ óñòà- öèôðîâîãî èëè øêàëüíîãî ñâåòîäèîäíîãî
íîâêà äîëæíà èçìåðèòü ýòî íàïðÿæåíèå è äèñïëåÿ.
îòîáðàçèòü ðåçóëüòàò. Íî èíîãäà îïåðàòîðó

ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ (Â) 5
ÄÎÏÓÑÒÈÌÛÉ
ÄÈÀÏÀÇÎÍ
(ÇÅËÅÍÀß ÇÎÍÀ)

4.75
ÈÇÌÅÐÅÍÍÎÅ ÎÒÊËÎÍÅÍÈÅ

ÑÐÅÄÍÅÅ ÇÍÀ×ÅÍÈÅ

ÏÅÐÅÕÎÄÍÛÉ ÓÑÒÀÍÎÂÈÂØÅÅÑß ÑÎÑÒÎßÍÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÀ
ÏÐÎÖÅÑÑ ÂÐÅÌß

Ðèñóíîê 1. Æåëàòåëüíî íàáëþäàòü îòêëîíåíèÿ çíà÷åíèé íàïðÿ-
æåíèÿ âíóòðè äîïóñòèìîé «çåëåíîé çîíû».

92 ÑÕÅÌÛ

ìêÀ VCC
5Â
30 40 50 60 70
20 80
10 23 4 90 100 ìêÀ D1 R3
 147
1
0 4.75 100

05

VTEST R1 R2 V2
475k 2.8k

Ðèñóíîê 2. Êîãäà çåëåíàÿ çîíà ñîñòàâëÿåò Ðèñóíîê 4. Ýòà ïðîñòàÿ ñõåìà ðàñøèðÿåò
âñåãî 10% îò ïîëíîé øêàëû, òðóäíî óâèäåòü íàáëþäàåìûé äèàïàçîí ðåçóëüòàòîâ èñïû-
îòêëîíåíèÿ îò íîðìû. òàíèé äî 90% îò ïîëíîé øêàëû.

ìêÀ

30 40 50 60 70 ïîäêëþ÷àåòñÿ ïàðàëëåëüíî R1. Ñîïðîòèâëå-
20 80 íèå âîëüòìåòðà óìåíüøàåòñÿ, òåì ñàìûì,
ðàñøèðÿÿ øêàëó èçìåðåíèé. Ñîïðîòèâëåíèÿ
10 90 ðåçèñòîðîâ R1, R2 è R3 ìîæíî ðàññ÷èòàòü îïè-
ñàííûì íèæå ñïîñîáîì.
0 4.75 Â 100
Íàïðÿæåíèå 4.75  â íà÷àëå òåñòèðóåìîé
5 çîíû äîëæíî ñîñòàâëÿòü 10% øêàëû ïðè ñîîò-
âåòñòâóþùåì òîêå 10 ìêÀ. Ñëåäîâàòåëüíî,
Ðèñóíîê 3. Ðàñøèðåíèå çåëåíîé çîíû äî 90% áåç ó÷åòà âíóòðåííåãî ñîïðîòèâëåíèÿ ìèêðî-
îò ïîëíîé øêàëû çíà÷èòåëüíî óïðîùàåò àìïåðìåòðà ñîïðîòèâëåíèå ðåçèñòîðà R1
ñ÷èòûâàíèå ïîêàçàíèé. ðàâíî 4.75 Â/10 ìêÀ èëè 475 êÎì.

Ïðåäïîëîæèì, ÷òî äèàïàçîí òåñòèðóåìîãî Ïîñëå òîãî, êàê èçìåðÿåìîå íàïðÿæåíèå
íàïðÿæåíèÿ ñîñòàâëÿåò îò 4.75 äî 5 Â. ×òîáû ïðåâûñèò ïîðîãîâûé óðîâåíü 4.75 Â, ñîïðî-
ñäåëàòü âîëüòìåòð ñ ìàêñèìàëüíûì ïîêàçà- òèâëåíèå âîëüòìåòðà ñòàíîâèòñÿ ðàâíûì
íèåì 5 Â íà îñíîâå ìèêðîàìïåðìåòðà ïîñòî-
ÿííîãî òîêà ñî øêàëîé 100 ìêÀ, âû äîëæíû R1,,2 = (5 - 4.75)  = 2.8 êÎì.
áûëè áû èñïîëüçîâàòü ïîñëåäîâàòåëüíûé (100 - 10) ìêÀ
ðåçèñòîð 50 êÎì. Øêàëà èçìåðèòåëÿ ëèíåé-
íà, è íà çîíó òåñòèðóåìîãî íàïðÿæåíèÿ ïðè- Ñëåäîâàòåëüíî,
õîäèòñÿ âñåãî 5% îò ïîëíîé øêàëû (Ðèñó-
íîê 2). Íàáëþäàòü çà ïîêàçàíèÿìè ïðèáîðà â R1 × R1,2 = 475 ´ 2.8 = 2.8 êÎì
òàêîé óçêîé çîíå îïåðàòîðó ñëîæíî. Áûëî áû R1 - R1,2 475 - 2.8
æåëàòåëüíî ðàñøèðèòü çîíó òåñòèðóåìûõ
íàïðÿæåíèé, ñêàæåì, äî 90% îò ïîëíîé è
øêàëû (Ðèñóíîê 3). Èìåííî ýòî è äåëàåò
ñõåìà íà Ðèñóíêå 4. Åñëè êîíòðîëèðóåìîå R3 = R2 VCC = 2.8 5 = 147 Îì. ÐË
íàïðÿæåíèå VTEST íèæå ïîðîãîâîãî íàïðÿæå- V2 - 1 4.75
íèÿ V2, äèîä D1 çàêðûò, è âîëüòìåòð ñîñòîèò -1
èç ìèêðîàìïåðìåòðà è ðåçèñòîðà R1. Êîãäà
êîíòðîëèðóåìîå íàïðÿæåíèå ïðåâûøàåò
ïîðîã V2, äèîä îòêðûâàåòñÿ, è ðåçèñòîð R2

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 93

Èîíèñòîð ïîìîãàåò

ìàëåíüêîé áàòàðåéêå

îòäàâàòü áîëüøîé òîê

Yongping Xia

EDN

ÍÍåêîòîðûì óñòðîéñòâàì ñ áàòàðåéíûì ×òîáû ðåøèòü ýòó ïðîáëåìó è èñêëþ÷èòü
íåîáõîäèìîñòü â áîëüøèõ áàòàðåÿõ, â ñõåìå
ïèòàíèåì òðåáóåòñÿ áîëüøîé òîê â òå÷åíèå íà Ðèñóíêå 1 ðåàëèçîâàíî ïîñòåïåííîå
êîðîòêîãî ïåðèîäà âðåìåíè, íî áóëüøóþ íàêîïëåíèå ýíåðãèè â èîíèñòîðå. Óñòðîéñòâî
÷àñòü âðåìåíè îíè ïðîâîäÿò â ñïÿùåì ðåæè- îòäàåò ýíåðãèþ, êîãäà ýòî ïîòðåáóåòñÿ. Òàê
ìå. Äàæå åñëè ñðåäíåå ïîòðåáëåíèå òîêà êàê âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå èîíèñòîðà
íåâåëèêî, áîëüøîé êðàòêîâðåìåííûé òîê î÷åíü ìàëî, êðàòêîâðåìåííûé òîê ìîæåò
íàãðóçêè òðåáóåò áîëüøèõ áàòàðåé. Íàïðè- ëåãêî ïðåâûñèòü íåñêîëüêî àìïåð.
ìåð, ñèñòåìà ðàáîòàåò â òå÷åíèå 1.5 ñåêóíä
êàæäûå 10 ÷àñîâ è âî âðåìÿ ðàáîòû ïîòðåá- Ïîñêîëüêó äèñêîâàÿ ëèòèåâàÿ áàòàðåéêà
ëÿåò 500 ìÀ ïðè íàïðÿæåíèè 3.3 Â. Õîòÿ ñðåä- âûäàåò 3 Â, à íîìèíàëüíîå íàïðÿæåíèå
íèé òîê ñîñòàâëÿåò âñåãî 21 ìêÀ, ìàëåíüêàÿ èîíèñòîðà ñîñòàâëÿåò 2.5 Â, â ñõåìå èñïîëü-
äèñêîâàÿ áàòàðåéêà ñ òàêîé áîëüøîé íàãðóç- çóåòñÿ óïðàâëÿåìûé íàïðÿæåíèåì êîììóòà-
êîé íå ñïðàâèòñÿ. òîð, îòêëþ÷àþùèé áàòàðåéêó, êîãäà íàïðÿæå-

½ FDC6312P ½ FDC6312P
Q1
R1 Q2
10M
R4
10M

R3
60M

+ 15 C2 ÍÀÃÐÓÇÊÀ
BT1 OUT IC1 VCC 1.5F
3Â
C1 2 MAX917 2.5 Â
0.1 µF VEE

3 4
IN+ REF

R2
15M

AB

Ðèñóíîê 1. Èîíèñòîð ïîìîãàåò ìàëåíüêîé áàòàðåéêå îòäàâàòü áîëüøèå èìïóëüñû ýíåðãèè.

94 ÑÕÅÌÛ

íèå íà èîíèñòîðå äîñòèãàåò 2.2 Â. Â êîíñòðóê- ïîäòÿãèâàåò âõîä B ê çåìëå, êëþ÷ çàìûêàåò-
öèè èñïîëüçîâàí èîíèñòîð 1.5 Ô/2.5  òèïà ñÿ. Ïîñêîëüêó ïðè çàìêíóòîì êëþ÷å íàïðÿæå-
A1030-2R5155, ïðîèçâîäèìûé êîìïàíèåé íèå íà èîíèñòîðå ïîñòîÿííî ñíèæàåòñÿ, äëÿ
PowerStor. Ìèêðîìîùíûé êîìïàðàòîð ïîääåðæàíèÿ ñòàáèëüíîãî âûõîäíîãî íàïðÿ-
íàïðÿæåíèÿ IC1 ñ âíóòðåííèì èñòî÷íèêîì æåíèÿ ìîæíî èñïîëüçîâàòü ïîâûøàþùèé
îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ 1.245 Â èçìåðÿåò DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëü. Âûáèðàéòå ïðåîá-
íàïðÿæåíèå íà èîíèñòîðå. Ðåçèñòîð R3 óñòà- ðàçîâàòåëü ñ ìèíèìàëüíî âîçìîæíûì ðàáî-
íàâëèâàåò øèðèíó ïåòëè ãèñòåðåçèñà êîìïà- ÷èì âõîäíûì íàïðÿæåíèåì, ÷òîáû çàáèðàòü
ðàòîðà, ðàâíîé 0.5 Â. Åñëè íàïðÿæåíèå íèæå îò èîíèñòîðà ìàêñèìàëüíóþ ýíåðãèþ. Íàïðè-
1.7 Â, óðîâåíü âûõîäíîãî ñèãíàëà êîìïàðàòî- ìåð, äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñòàáèëèçèðîâàííîãî
ðà íèçêèé, è, ñîîòâåòñòâåííî, p-êàíàëüíûé âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ 3.3 Â ìîæíî èñïîëü-
MOSFET Q1 îòêðûò. Â ýòî âðåìÿ áàòàðåÿ çàðÿ- çîâàòü ìèêðîñõåìó LTC3402. Ïîñëå çàïóñêà
æàåò èîíèñòîð. Êîãäà íàïðÿæåíèå íà èîíèñ- LTC3402 ìîæåò ïðîäîëæàòü ðàáîòó ïðè âõîä-
òîðå äîñòèãàåò 2.2 Â, óðîâåíü âûõîäà êîìïà- íûõ íàïðÿæåíèÿõ, íà÷èíàÿ âñåãî îò 0.5 Â.
ðàòîðà ñòàíîâèòñÿ âûñîêèì, è òðàíçèñòîð Q1 Ýíåðãèÿ, çàïàñåííàÿ â èîíèñòîðå, ðàâíà
çàêðûâàåòñÿ. Ýòîò ïåðåõîä îò íèçêîãî óðîâíÿ
ê âûñîêîìó â òî÷êå A ìîæíî èñïîëüçîâàòü â 0.5V2C
êà÷åñòâå èíäèêàòîðà çàâåðøåíèÿ çàðÿäà
àêêóìóëÿòîðà èëè äëÿ àêòèâàöèè äðóãîãî èëè
óñòðîéñòâà, íàïðèìåð, ëèíèè ïðåðûâàíèÿ
ìèêðîêîíòðîëëåðà. 0.5[(2.2 Â)2 × 1.5 Ô – (0.5 Â)2 × 1.5 Ô] = 3.4 Äæ. ÐË

Q2, äðóãîé p-êàíàëüíûé MOSFET, óïðàâëÿ- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
åò ðàçðÿäîì èîíèñòîðà. Ïðè ïëàâàþùåì
âõîäå B êëþ÷ ðàçîìêíóò. Êîãäà óñòðîéñòâî ñ 1. Datasheet Maxim MAX917
îòêðûòûì ñòîêîì èëè îòêðûòûì êîëëåêòîðîì
2. Datasheet ON Semiconductor FDC6312P

3. Datasheet Analog Devices LTC3402

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 95

Ìîíèòîð òîêà

âåðõíåãî ïëå÷à ðàáîòàåò

ïðè âûñîêîì íàïðÿæåíèè

Greg Sutterlin è Brian Whitaker, Maxim Integrated Products

EDN

ÑÑàìûì ïðîñòûì ìåòîäîì èçìåðåíèÿ òîêà Äëÿ òîêîâ íàãðóçêè áîëåå 30 ìÀ òî÷íîñòü
ñõåìû ëó÷øå 1%. Êàñêàä ñ òîêîâûì âûõîäîì
ñîëåíîèäà èëè äâèãàòåëÿ ÿâëÿåòñÿ êîíòðîëü ìèêðîñõåìû IC1 ïîçâîëÿåò ëåãêî ðåàëèçîâàòü
èäóùåãî â çåìëþ òîêà ñ ïîìîùüþ ðåçèñòèâ- òîêîâîå çåðêàëî, íåîáõîäèìîå äëÿ ñìåùå-
íîãî ýëåìåíòà, âêëþ÷åííîãî ìåæäó íàãðóçêîé íèÿ óðîâíÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà ê çåìëå. Òàêèì
è çåìëåé. Ïîñêîëüêó óñòðîéñòâî è ñâÿçàííàÿ îáðàçîì, ìîæíî ëåãêî êîíòðîëèðîâàòü ñèã-
ñ íèì ýëåêòðîíèêà èìåþò îáùèé çåìëÿíîé
ïîòåíöèàë, äîñòàòî÷íî óñèëèâàòü òîëüêî R3 ÎÒ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÀ
òîêîâûé ñèãíàë, èäóùèé â çåìëþ. Òàêîé ïîä- 100m (100 … 250 Â)
õîä, îäíàêî, íå ïîçâîëÿåò îáíàðóæèâàòü
êîðîòêîå çàìûêàíèå íàãðóçêè íà çåìëþ, ÷òî 1 RS+ V+ 8
ìîæåò ïðèâåñòè ê ïåðåãðóçêå âåðõíåãî ïëå÷à
ñõåìû äðàéâåðà. ×òîáû èçáåæàòü òàêèõ ñèòó- 2 RS– IC1 PG 7 D1
àöèé, íóæíî êîíòðîëèðîâàòü òîê â âåðõíåì MAX4172 24 Â
ïëå÷å, ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü ôèêñèðîâàòü
êîðîòêèå çàìûêàíèÿ è ïîäîáíûå íåèñïðàâ- 3 NC OUT 6
íîñòè, êîòîðûå ìîãóò âîçíèêíóòü ïîñëå äàò-
÷èêà òîêà. Êîíòðîëü òîêà â âåðõíåì ïëå÷å 4 NC GND 5 Q1
èìååò ñâîè ïðåèìóùåñòâà, íî íàõîäèò îãðà- 300 Â,
íè÷åííîå ïðèìåíåíèå èç-çà íåõâàòêè ïðèáî- Q2
ðîâ, ñïîñîáíûõ ðàáîòàòü ñ âûñîêèìè óðîâíÿ- 300 Â, p-n-p p-n-p
ìè íàïðÿæåíèÿ, ðàñïðîñòðàíåííûìè â îòðàñ-
ëè – îò 24 Â äî ìíîãèõ ñîòåí âîëüò. Îáùåäîñ- FMMT597 FMMT597
òóïíûå ìèêðîñõåìû ìîãóò ðàáîòàòü ïðè
íàïðÿæåíèÿõ äî 32 è 76 Â, íî äàæå 76 Â ÂÛÕÎÄ R1
íåäîñòàòî÷íî äëÿ ìíîãèõ ïðèëîæåíèé. Íà (10 ìÂ/ìÀ) 150k
Ðèñóíêå 1 ïîêàçàí ïðîñòîé ñïîñîá àäàïòàöèè ÏÎËÍÀß
ñòàíäàðòíîãî 32-âîëüòîâîãî óñòðîéñòâà äëÿ ØÊÀËÀ 17.5 Â R2
èñïîëüçîâàíèÿ åãî ïðè ëþáûõ óðîâíÿõ íàïðÿ- 10k
æåíèé ñ ó÷åòîì îãðàíè÷åíèé, îáóñëîâëåííûõ
âíåøíèìè êîìïîíåíòàìè. (Êîìïîíåíòû Ðèñóíîê 1. Ýòà ñõåìà ïîçâîëÿåò 36-âîëüòî-
ñõåìû íà Ðèñóíêå 1 ìîãóò âûäåðæèâàòü âîé ìèêðîñõåìå òîêîèçìåðèòåëüíîãî óñèëè-
íàïðÿæåíèå 130 Â). òåëÿ ðàáîòàòü ñ ñèíôàçíûìè íàïðÿæåíèÿìè
äî 130 Â.

96 ÑÕÅÌÛ

íàë, ïðèâÿçàííûé ê çåìëå, ñ ïîìîùüþ ÀÖÏ èçìåðÿåìûé òîê íàãðóçêè ILOAD ðàâåí 4 À, è
èëè êîìïàðàòîðà. Ñõåìà èçìåðÿåò òîê ñîïðîòèâëåíèå òîêîèçìåðèòåëüíîãî ðåçèñòî-
íàãðóçêè â ïðèñóòñòâèè ïîñòîÿííîãî ñèíôàç- ðà RSENSE ðàâíî 10 ìÎì, òî ìàêñèìàëüíûé
íîãî íàïðÿæåíèÿ 130 Â. Íåîáõîäèìî îáåñïå- âûõîäíîé òîê áóäåò ðàâåí
÷èòü, ÷òîáû íàïðÿæåíèÿ íà âûâîäàõ RS+,
RS– è V+ îòíîñèòåëüíî âûâîäà çåìëè íå ïðå- IOUT = 10 ìÀ/ ´10 ìÎì ´ 4 À = 400 ìêÀ .
âûøàëè ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìûõ çíà÷åíèé
– 36 Â. Äëÿ ýòîãî ñòàáèëèòðîí D1 îãðàíè÷èâà- Ìîæíî âèäåòü, ÷òî òîê IOUT ïðîïîðöèîíà-
åò íàïðÿæåíèÿ ìåæäó âûâîäàìè V+, RS+ è ëåí ILOAD, à ìàêñèìàëüíûé îæèäàåìûé
GND äî 24 Â. Ïîýòîìó òèïè÷íîå íàïðÿæåíèå âûõîäíîé òîê ðàâåí 400 ìêÀ. Äëÿ ïðèëîæå-
ìåæäó ýòèìè âûâîäàìè ñîñòàâëÿåò 24  çà íèé ñ øèðîêèì äèíàìè÷åñêèì äèàïàçîíîì, â
âû÷åòîì íàïðÿæåíèÿ áàçà-ýìèòòåð òðàíçèñ- êîòîðûõ VSENSE ìîæåò ïðèáëèçèòüñÿ ê àáñî-
òîðà Q1, òî åñòü 23.3 Â. Òîê ñòàáèëèòðîíà â ëþòíîìó ïðåäåëó íàïðÿæåíèÿ äèôôåðåíöè-
ýòîé ñõåìå ðàâåí ïðèìåðíî 700 ìêÀ. Îáðàòè- àëüíîé ïàðû 700 ìÂ, íåîáõîäèìî çàùèòèòü
òå âíèìàíèå, ÷òî ðåêîìåíäîâàííûé ïðîèçâî- èçìåðèòåëüíûå âûâîäû, äîáàâèâ ïîñëåäîâà-
äèòåëåì ðàáî÷èé òîê ñòàáèëèòðîíà ñîñòàâ- òåëüíûå ðåçèñòîðû ìåæäó RSENSE è RS+ è
ëÿåò 500 ìêÀ, íî íàêëîí åãî õàðàêòåðèñòèêè ìåæäó RSENSE è RS–. Ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòî-
di/dt ñòàíîâèòñÿ îòðèöàòåëüíûì ïðè òîêå ðîâ äîëæíû áûòü âûáðàíû òàêèìè, ÷òîáû ïðè
íèæå 300 ìêÀ, ÷òî ìîæåò ïðèâåñòè ê âîçíèêíî- ðàçíîñòè íàïðÿæåíèé ìåæäó RS+ è RS–, ðàâ-
âåíèþ øóìîâ èëè äàæå ãåíåðàöèè. Ìèíè- íîé 700 ìÂ, îãðàíè÷èòü âõîäíûå òîêè â ïðåä-
ìàëüíûé óñòàíîâëåííûé èçãîòîâèòåëåì òîê – åëàõ 10 ìÀ.
îò 300 äî 500 ìêÀ, îïðåäåëÿåò ìàêñèìàëüíîå
çíà÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ R1, à ìàêñèìàëüíî Òîê IOUT òåïåðü ïðîïîðöèîíàëåí ILOAD, íî
äîïóñòèìàÿ ìîùíîñòü, ñîâìåñòíî ðàññåèâà- äëÿ îáëåã÷åíèÿ êîíòðîëÿ åãî óðîâåíü íóæíî
åìàÿ R1 è D1, îïðåäåëÿåò ìèíèìàëüíîå ñäâèíóòü ê çåìëå ñ ïîìîùüþ òîêîâîãî çåðêà-
ñîïðîòèâëåíèå R1. Òàêèì îáðàçîì, äëÿ øèí ëà Q1-Q2. Áëàãîäàðÿ âûñîêîìó óñèëåíèþ Q2,
ïèòàíèÿ îò 100 Â äî 250 Â ðàçóìíîå ñîïðîòèâ- åãî òîê êîëëåêòîðà áëèçîê ê òîêó ýìèòòåðà,
ëåíèå R1 ñîñòàâëÿåò îò 150 êÎì äî 225 êÎì; â êîòîðûé, ïðîõîäÿ ÷åðåç ðåçèñòîð R2, ñîçäàåò
äàííîì ñëó÷àå – 150 êÎì. íà íåì èçìåðÿåìîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ
VOUT. Òàê æå êàê è ó òðàíçèñòîðà Q1, ìàêñè-
Q1 è R1 îáðàçóþò ïàðàëëåëüíûé ñòàáèëè- ìàëüíî äîïóñòèìîå íàïðÿæåíèå ìåæäó êîë-
çàòîð íàïðÿæåíèÿ. Èñïîëüçóåìûé â ýòîé ëåêòîðîì è ýìèòòåðîì Q2 äîëæíî áûòü íå
ñõåìå òðàíçèñòîð Q1 áûë âûáðàí èç-çà åãî ìåíüøå –240 Â. Ñõåìà íà Ðèñóíêå 1 ðàññ÷è-
âûñîêîãî äîïóñòèìîãî íàïðÿæåíèÿ êîëëåê- òàíà íà íàïðÿæåíèå äî –300 Â. Íàïðÿæåíèå
òîð-ýìèòòåð (–300 Â), áîëüøîãî óñèëåíèÿ VOUT òåïåðü ðàâíî IOUT × R2. (Ðåàëüíûé âûõîä-
(100 Â/ ïðè òîêå 1 ìÀ) è ñïîñîáíîñòè ðàññåè- íîé òîê êîëëåêòîðà Q2 ÷óòü ìåíüøå èç-çà áàçî-
âàòü ìîùíîñòü 500 ìÂò. Âûõîäíîé òîê ïðî- âîãî òîêà Q2). Ïðè ILOAD = 4 À
ïîðöèîíàëåí ðàçíîñòè íàïðÿæåíèé VSENSE
ìåæäó âûâîäàìè RS+ è RS–: VOUT = 400 ìêÀ ´10 êÎì = 4 Â.

IOUT = gm ´ VSENSE, Ïðàâèëüíî âûáðàâ òðàíçèñòîðû Q1, Q2 è
áàçîâûé ðåçèñòîð R1, ñõåìó ìîæíî àäàïòèðî-
ãäå âàòü ê áîëåå íèçêèì èëè áîëåå âûñîêèì ðàáî-
÷èì íàïðÿæåíèÿì.ÐË
VSENSE = ISENSE ´ ILOAD.
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
Êðóòèçíà gm ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè
IC1 ñîñòàâëÿåò 10 ìÀ/Â. Åñëè ìàêñèìàëüíûé 1. Datasheet Maxim MAX4172
2. Datasheet Diodes FMMT597

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 97

Ìèêðîêîíòðîëëåð
óïðàâëÿåò

àíàëîãîâûì ôàçîâðàùàòåëåì

Nick Ierfino

EDN

ÔÔàçîâðàùàòåëè íàõîäÿò ïðèìåíåíèå â ìû öèôðîâîãî ïîòåíöèîìåòðà AD5227 (IC3),
èìåþùåé 64 ïîëîæåíèÿ äâèæêà. Çàâèñè-
ðàçëè÷íûõ ñõåìàõ, íî ðàçáðîñ ïàðàìåòðîâ ìîñòü öåíòðàëüíîé ÷àñòîòû âûõîäíîãî ñèãíà-
óñèëèòåëåé è çíà÷åíèé åìêîñòåé îáû÷íî ëà îò ñîïðîòèâëåíèÿ öèôðîâîãî ïîòåíöèî-
çàòðóäíÿåò ïîääåðæàíèå òî÷íîñòè ôàçîâîãî ìåòðà R èìååò âèä
ñäâèãà, òðåáóåìîé äëÿ ñõåìû óïðàâëåíèÿ.
Ñõåìà íà Ðèñóíêå 1 ìîæåò óïðàâëÿòü ôàçî- FCENTER = 1.
âûì ñäâèãîì ìåæäó âõîäîì è âûõîäîì ñ 2pRC
ïîìîùüþ çàìåíÿþùåé ðåçèñòîð ìèêðîñõå-

R2
10k

ÂÕÎÄÍÀß R1 –5 Â DC
×ÀÑÒÎÒÀ 10k

2– 1 ÂÛÕÎÄ ÑÎ
3 + LF353 ÑÄÂÈÍÓÒÎÉ
ÔÀÇÎÉ

5 Â DC C1 5 Â DC

17 RA0 RB0/INT 6 1 CLK 8
18 RA1 7 VCC 1.
IC2 RB1 FCENTER = 2pRC

C2 1 RA2 PIC16F84 RB2 8 2 U/D IC3 7
33 pF 2 RA3 9 CS
3 RAL/TOCK1 RB3
Y1 RB4 10 3 A AD5227 B 6
20 ÌÃö 16 RB5 11
12 4 GND W5
C3 OSC1CLKIN RB6
33 pF 15 OSC2CLKOUT RB7 13

4
MCLR

14 VDD

5 Â DC

Ðèñóíîê 1. Ìèêðîêîíòðîëëåð PIC16F84, óñòàíàâëèâàÿ ñîïðîòèâëåíèå öèôðîâîãî ïîòåíöèîìåòðà
AD5227, òî÷íî óïðàâëÿåò ñäâèãîì ôàçû âûõîäíîãî ñèãíàëà îòíîñèòåëüíî âõîäíîãî àíàëîãîâîãî
ñèãíàëà.

98 ÑÕÅÌÛ

Ìèêðîñõåìà AD5227 âûïóñêàåòñÿ ñ íåñ- ðåçîíàòîðîì 20 ÌÃö. Ýòîò ìèêðîêîíòðîëëåð
êîëüêèìè íîìèíàëüíûìè ñîïðîòèâëåíèÿìè. èìååò òåîðåòè÷åñêóþ ïîòåíöèàëüíóþ ïðîèç-
 ýòîì ïðèìåðå èñïîëüçóåòñÿ ïîòåíöèîìåòð ñ âîäèòåëüíîñòü 5 MIPS è äîëæåí ñëóæèòü äëÿ
ñîïðîòèâëåíèåì 10 êÎì. Ïðè ïðîõîäå ñîïðî- ìíîãèõ öåëåé â ÔÀÏ×. Äëÿ óïðàâëåíèÿ ìèê-
òèâëåíèÿ ÷åðåç 64 çíà÷åíèÿ ôàçà âõîäíîé ðîñõåìîé AD5227 ìîæíî èñïîëüçîâàòü ëþáîé
ñèíóñîèäû ÷àñòîòîé 720 êÃö íåñêîëüêî ðàç ìèêðîêîíòðîëëåð èëè äàæå ÏËÈÑ. ÐË
èçìåíÿåòñÿ îò 0 äî 360°. AD5227 ðàáîòàåò êàê
ïîòåíöèîìåòð, êîíöû êîòîðîãî ïðåäñòàâëåíû Ìàòåðèàëû ïî òåìå
âûâîäàìè A è B, à W ñîîòâåòñòâóåò äâèæêó.
1. Datasheet Analog Devices AD5227
 äàííîì ïðèìåðå â êà÷åñòâå IC2 âûáðàí 2. Datasheet STMicroelectronics LF353
ìèêðîêîíòðîëëåð PIC16F84 ñ êâàðöåâûì

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2020 99

Áûñòðîäåéñòâóþùèé ÎÓ

â ñõåìå ÈÊ äàò÷èêà ïðèáëèæåíèÿ

Arpit Mehta, Maxim Integrated Products

EDN

ÈÈíôðàêðàñíûå (ÈÊ) äàò÷èêè ïðèáëèæå- ñèãíàëà îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíà ðàññòîÿ-
íèþ îò îáúåêòà äî ÈÊ ïðèåìîïåðåäàò÷èêà.
íèÿ ìîãóò îïðåäåëÿòü ïðèñóòñòâèå îáúåêòà, Ïîñêîëüêó îòðàæåííûé ÈÊ ñèãíàë òåì ñèëü-
åãî ðàññòîÿíèå îò îðèåíòèðà èëè è òî, è äðó- íåå, ÷åì áëèæå íàõîäèòñÿ îáúåêò, âûõîä
ãîå. Äàò÷èêè èñïîëüçóþòñÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ ôîòîäèîäíîãî äåòåêòîðà, ìîæíî îòêàëèáðî-
ñêîðîñòè, ðàñïîçíàâàíèÿ ðóê â àâòîìàòè÷åñ- âàòü, ÷òîáû îïðåäåëèòü òî÷íîå ðàññòîÿíèå
êèõ ñìåñèòåëÿõ, àâòîìàòè÷åñêîãî ïîäñ÷åòà ñðàáàòûâàíèÿ. Ðàññòîÿíèå ñðàáàòûâàíèÿ
èëè îáíàðóæåíèÿ îáúåêòîâ íà êîíâåéåðíûõ îáîçíà÷àåò ïîðîã äëÿ ïðèíÿòèÿ ðåøåíèÿ î
ëåíòàõ, à òàêæå äëÿ îïðåäåëåíèÿ êðàÿ áóìàãè òîì, ïðèñóòñòâóåò ëè îáúåêò.
â ïðèíòåðàõ. Íàïðèìåð, ñìàðòôîíû ïîñëåä-
íèõ ïîêîëåíèé ìîãóò îòêëþ÷àòü ñåíñîðíûé Ôîòîäèîä ïðèíèìàåò íå òîëüêî ÈÊ èçëó÷å-
ýêðàí, ÷òîáû ïðåäîòâðàòèòü ñëó÷àéíîå íàæà- íèå, îòðàæåííîå îò îáúåêòà, íî è ñîçäàâàå-
òèå êíîïîê, êîãäà âû ïðèæèìàåòå ýêðàí ê ïîä- ìîå îêðóæàþùèìè óñëîâèÿìè. ×òîáû èñêëþ-
áîðîäêó èëè óõó. ÷èòü ëîæíûå ñðàáàòûâàíèÿ, ýòè ÈÊ ïîìåõè
íóæíî îòôèëüòðîâàòü. Ðàñïðîñòðàíåííûì
Äëÿ îáíàðóæåíèÿ îáúåêòà äàò÷èê ïðèáëè- ìåòîäîì ÿâëÿåòñÿ ìîäóëÿöèÿ ÈÊ ñèãíàëà
æåíèÿ èçëó÷àåò èíôðàêðàñíûå èìïóëüñû â ñâåòîäèîäà óäîáíîé ÷àñòîòîé ñ ïîñëåäóþ-
ñòðîíó îáúåêòà, à çàòåì «ñëóøàåò», ÷òîáû ùèì âûäåëåíèåì òîëüêî ÈÊ èçëó÷åíèÿ ñ ýòîé
ïðèíÿòü ëþáûå îòðàæåííûå èìïóëüñû. ÈÊ ìîäóëÿöèåé, êîòîðàÿ îïðåäåëÿåò åãî êàê îòðà-
ñâåòîäèîä ïåðåäàåò ÈÊ ñèãíàëû, à ÈÊ ôîòî- æåíèå îò îáúåêòà.
äåòåêòîð ðåãèñòðèðóåò îòðàæåííûé ñèãíàë
(Ðèñóíîê 1). Ìîùíîñòü ýòîãî îòðàæåííîãî  ýòîé ñòàòüå îïèñàí ÈÊ äàò÷èê ïðèáëèæå-
íèÿ ñ ïðîñòûìè ñõåìàìè ñåêöèé ïåðåäàò÷èêà
ÎÁÍÀÐÓÆÈÂÀÅÌÛÉ ÎÁÚÅÊÒ è ïðèåìíèêà (Ðèñóíîê 2). Ïåðåäàò÷èê ñîäåð-
æèò 940-íàíîìåòðîâûé ÈÊ ñâåòîäèîä IR11-
ÈÊ ÑÂÅÒÎÄÈÎÄ ÔÎÒÎÄÈÎÄ 21C êîìïàíèè Everlight, êîòîðûé âêëþ÷àåòñÿ
è âûêëþ÷àåòñÿ ñèãíàëàìè 10-êèëîãåðöîâîãî
ÏÅÐÅÄÀÒ×ÈÊ ÏÐÈÅÌÍÈÊ ãåíåðàòîðà. Èçìåíÿÿ òîê ñâåòîäèîäà, ìîæíî
óïðàâëÿòü óðîâíåì èçëó÷àåìîé ìîùíîñòè è,
ÑÕÅÌÀ ÄÅÒÅÊÒÎÐ È ñëåäîâàòåëüíî, äàëüíîñòüþ îáíàðóæåíèÿ.
ÏÈÒÀÍÈß ÓÑÈËÈÒÅËÜ Äëÿ ýêîíîìèè ýíåðãèè òèïè÷íûé êîýôôèöè-
ÑÂÅÎÄÈÎÄÀ ÈÊ ÑÈÃÍÀËÀ åíò çàïîëíåíèÿ ïåðåäàâàåìûõ èìïóëüñîâ
ñîñòàâëÿåò âñåãî 10%.
Ðèñóíîê 1. Ïðèíèìàÿ îòðàæåííûé ñâåò, ÈÊ
äàò÷èê ïðèáëèæåíèÿ îïðåäåëÿåò íàëè÷èå Ñõåìà ïðèåìíèêà äåìîäóëèðóåò è óñèëè-
îáúåêòà. âàåò ÈÊ ñèãíàëû, ïðèíÿòûå ôîòîäèîäîì
Everlight PD15-22C, ïèê ÷óâñòâèòåëüíîñòè
êîòîðîãî íàõîäèòñÿ íà äëèíå âîëíû 940 íì.
Âûõîä ôîòîäèîäà ñâÿçàí ïî ïåðåìåííîìó
òîêó ñ íåèíâåðòèðóþùèì âõîäîì îïåðàöèîí-

100 ÑÕÅÌÛ