Rdlcmn5-62021

Âèçóàëüíàÿ èíäèêàöèÿ äàííûõ,

ïåðåäàâàåìûõ ïî êàíàëó RS-232C

Shyam Tiwari

EDN

ÑÑõåìà íà Ðèñóíêå 1 – ýòî îïòè÷åñêàÿ ìàëüíóþ èçîëÿöèþ, äåðæèòå îïòè÷åñêèé ïðè-
åìíèê íà ðàññòîÿíèè 50 ñì îò ñâåòîäèîäîâ.
ëèíèÿ ñâÿçè, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ òåõ, êòî Ôîòîòðàíçèñòîð MRD5009 íàïðÿìóþ ïðåîá-
õî÷åò «âèäåòü» ïåðåäàâàåìûå äàííûå. ðàçóåò ñâåò â âûõîäíîé ñèãíàë ÒÒË. (Õîðîøî
Äîïîëíèòåëüíûì áîíóñîì ÿâëÿåòñÿ íàïðÿ- ðàáîòàåò òàêæå ôîòîòðàíçèñòîð TIL99).
æåíèå èçîëÿöèè, ïðåâûøàþùåå 5000 Â. Ïðè Èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ïðèåìíèêà ñëåäóåò èçîëè-
òåñòèðîâàíèè ñèñòåìû èñïîëüçîâàëñÿ âõîä ðîâàòü îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ïåðåäàò÷èêà.
COM ïîðòà ñèñòåìû ñáîðà äàííûõ, à òàêæå Ìèêðîñõåìà MC1488 – ýòî ïðåîáðàçîâàòåëü
ñòàíäàðòíûé COM ïîðò ÏÊ. MC1489 ïðåîáðà- ÒÒË - RS-232C. ÐË
çóåò äàííûå RS-232C â ñèãíàëû óðîâíÿ ÒÒË.
Ëîãè÷åñêèé ýëåìåíò 7404 èíâåðòèðóåò ñèã- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
íàë. Âûõîä 7404 óïðàâëÿåò ìîùíûì òðàíçèñ-
òîðîì 2N3055 (Q1). Òðàíçèñòîð óïðàâëÿåò 1. Datasheet ON Semiconductor MC1488
ãðóïïîé èç òðåõ ñâåòîäèîäîâ, ñëóæàùèõ 2. Datasheet ON Semiconductor MC1489
èñòî÷íèêîì ñâåòà. Ïðè îòñóòñòâèè äàííûõ íà 3. Datasheet Texas Instruments LM7805
âõîäå ïîðòà RS-232C ñâåòîäèîäû îñòàþòñÿ 4. Datasheet Texas Instruments SN7404
âûêëþ÷åííûìè. Êîãäà ïðîèñõîäèò ïåðåäà÷à 5. Datasheet Motorola MRD5009
äàííûõ, ñâåòîäèîäû âñïûõèâàþò ñ ÷àñòîòîé 6. Datasheet ON Semiconductor 2N3055
ïåðåäà÷è äàííûõ. ×òîáû îáåñïå÷èòü ìàêñè-

12 Â 12 Â

AC
D3

1N4007
5Â

5Â

D1 R5
4.7k
1N4007 12 Â 1 3 R2 R3 R4
22 22 22 Rx 2

110 Â LM7805 5
60 Ãö
2 MC1488

D2 TIL99 RS-232C
1N4007 (MRD5009) COM ÏÎÐÒ

ÑÂÅÐÕßÐÊÈÅ 12  –12  ÏÐÈÅÌÍÈÊ
ÑÂÅÒÎÄÈÎÄÛ
2 Tx R1 AC
3 1k D4
5
Q1 1N4007
RS-232C
COM ÏÎÐÒ MC1489 7404 2N3055
ÏÅÐÅÄÀÒ×ÈÊ

Ðèñóíîê 1. Ýòà ñõåìà îáåñïå÷èâàåò âèçóàëüíóþ èíäèêàöèþ äàííûõ, ïåðåäàâàåìûõ ïî êàíàëó RS-232C.

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 101

Ñõåìà äèîäíîãî «ÈËÈ»

äëÿ îáúåäèíåíèÿ íèçêîâîëüòíûõ
èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ

Benabadji Mohammed Salim

EDN

ÁÁîëüøèíñòâî ñîâðåìåííûõ ìèêðîêîí- Êðàòêî îïèøåì ðàáîòó ñõåìû. Ïðè íàëè-
÷èè îñíîâíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ VIN1 N-
òðîëëåðîâ ïèòàþòñÿ îò ïîñòîÿííîãî íàïðÿ- êàíàëüíûé MOSFET T3 âêëþ÷åí, ïîýòîìó
æåíèÿ 3.3 Â èëè íèæå. Äëÿ ïèòàíèÿ ìàëîìîù- çàòâîð P-êàíàëüíîãî MOSFET T2 ñîåäèíåí ñ
íûõ âñòðîåííûõ ñèñòåì, ðàáîòàþùèõ ïåðèî- çåìëåé, è T2 îòêðûò. Óïðàâëÿþùèì íàïðÿæå-
äè÷åñêè, èñïîëüçóþòñÿ áàòàðåè. Äëÿ îáîðó- íèåì çàòâîð-èñòîê òðàíçèñòîðà T1 ñëóæèò
äîâàíèÿ, ðàáîòàþùåãî ïîñòîÿííî, îáû÷íî íàïðÿæåíèå ñòîê-èñòîê òðàíçèñòîðà T2, êîòî-
èñïîëüçóåòñÿ ñåòåâîé èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ðîå ñîñòàâëÿåò âñåãî äåñÿòêè ìèëëèâîëüò.
(òðàíñôîðìàòîðíûé èëè ñ AC/DC ïðåîáðàçî- Ýòî çíà÷èò, ÷òî T1 âûêëþ÷åí, è ïóòü ïðîõîæ-
âàòåëåì) è ñõåìà äèîäíîãî «ÈËÈ», îáúåäè- äåíèÿ òîêà âíåøíåãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ VIN2
íÿþùàÿ èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ âìåñòå [1] è [2]. ðàçîðâàí.
Ïàäàþùåå íà äèîäàõ ïðÿìîå íàïðÿæåíèå
0.6  íå ñîçäàâàëî ïðîáëåì äëÿ áîëåå ðàí- Òåïåðü â ñëó÷àå âðåìåííîãî îòêëþ÷åíèÿ
íèõ êîíñòðóêöèé, ÷àñòî ïèòàâøèõñÿ îò áàòà- VIN1 T3 çàêðûâàåòñÿ, ïîòîìó ÷òî åãî çàòâîð
ðåéíûõ èñòî÷íèêîâ 9  èëè áîëåå. Íî â ñîâðå- îêàçûâàåòñÿ ïîäêëþ÷åííûì ê çåìëå ÷åðåç
ìåííûõ ñõåìàõ ýòî íå ëó÷øåå ðåøåíèå, äàæå ðåçèñòîð R1, à òðàíçèñòîð T1, ñîîòâåòñòâåí-
ïðè èñïîëüçîâàíèè äèîäîâ Øîòòêè ñ ïðÿìûì íî, âêëþ÷àåòñÿ. Ïðè ýòîì òðàíçèñòîð T2
ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ 0.3 Â. âûêëþ÷åí, ïîñêîëüêó åãî çàòâîð ñîåäèíåí ñ
èñòîêîì ÷åðåç ðåçèñòîð R2, è íàïðÿæåíèå
Ëó÷øåé àëüòåðíàòèâîé äëÿ îáúåäèíåíèÿ çàòâîð-èñòîê T2 ïî÷òè ðàâíî íóëþ.
áàòàðåéíîãî è ñåòåâîãî èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ
ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå ìèêðîñõåìû ñïåöè- VIN2=3.3 Â R1 330K Ñ
àëèçèðîâàííîãî êîíòðîëëåðà. Ïðÿìîå ïàäå- Âíåøíèé Ç T1
íèå íàïðÿæåíèÿ â òàêèõ óñòðîéñòâàõ, êàê
LT4351, èçìåðÿåòñÿ âñåãî íåñêîëüêèìè èñòî÷íèê
äåñÿòêàìè ìèëëèâîëüò áëàãîäàðÿ î÷åíü íèç-
êèì ñîïðîòèâëåíèÿì îòêðûòûõ êàíàëîâ âíåø- ïèòàíèÿ
íèõ MOSFET. Îäíàêî ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðåäëî-
æåííûì íèæå ïðîñòûì äèñêðåòíûì ðåøåíè- I1=10 ìêÀ T2 È
åì ýòè ñïåöèàëèçèðîâàííûå ìèêðîñõåìû
÷àñòî äîðîãè è èõ íå âñåãäà ëåãêî ïðèîáðåñòè. VIN1=3.3 Â Ç ÑÈ VOUT
Îñíîâíîé T3 3.3 Â
Ñõåìà íà Ðèñóíêå 1 îêàçàëàñü êðèòè÷åñêè
âàæíîé, êîãäà ìíå ïîíàäîáèëîñü ïîâûñèòü èñòî÷íèê R2
îáùèé ÊÏÄ êîíñòðóêöèè î÷åíü ìàëîïîòðåá- Ç 330K
ëÿþùåãî ïîðòàòèâíîãî ðåãèñòðàòîðà äàííûõ, ïèòàíèÿ
ïðåäíàçíà÷åííîãî äëÿ äîëãîâðåìåííîãî
èñïîëüçîâàíèÿ. ÈÑ I2=10 ìêÀ

Ðèñóíîê 1. Ýòà óïðîùåííàÿ ñõåìà îáúåäèíå-
íèÿ ïî «ÈËÈ» äâóõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ,
âûïîëíåííàÿ íà äèñêðåòíûõ êîìïîíåíòàõ,
ñíèæàåò ïîòåðè ïî ñðàâíåíèþ ñ ðåøåíèåì,
îñíîâàííîì íà äèîäàõ.

102 ÑÕÅÌÛ

MOSFET T1 è T2 ñëåäóåò âûáèðàòü ñ î÷åíü åñëè ïðåäïî÷òèòåëüíî ïîëó÷èòü î÷åíü íèç-
íèçêèìè ïîðîãîâûìè íàïðÿæåíèÿìè çàòâî- êèé òîê ïîêîÿ, èëè äåñÿòêè êÎì, åñëè âàæíåå
ðîâ è î÷åíü íèçêèìè ñîïðîòèâëåíèÿìè îòêðû- óìåíüøèòü âðåìÿ ïåðåêëþ÷åíèÿ ìåæäó âõîä-
òûõ êàíàëîâ. Íàïðèìåð, ìîæíî èñïîëüçîâàòü íûìè èñòî÷íèêàìè ïèòàíèÿ. ÐË
òðàíçèñòîðû PMN50XP ñ ñîïðîòèâëåíèåì
êàíàëà 60 ìÎì è ïîðîãîâûì íàïðÿæåíèåì Ññûëêè
çàòâîð èñòîê, ðàâíûì 3.3 Â.  êà÷åñòâå T3
ìîæíî èñïîëüçîâàòü ïîïóëÿðíûé òðàíçèñòîð 1. Fundamentals of power system ORing, Martin Pa-
2N7000 (èëè åãî àíàëîã äëÿ ïîâåðõíîñòíîãî toka, EDN, March 21, 2007
ìîíòàæà 2N7002).
2. Use op amps to make automatic-ORing power
Òîê ïîêîÿ ñõåìû ðàâåí ïðèìåðíî 20 ìêÀ selector, Bob Zwicker, EDN, August 11, 2011
ïðè íàëè÷èè îñíîâíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ è
ïî÷òè ðàâåí íóëþ ïðè åãî îòñóòñòâèè. Ïîýòî- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ìó â êà÷åñòâå âíåøíåãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ
ìîæíî èñïîëüçîâàòü áàòàðåþ. 1. Datasheet Linear Technology LT4351
2. Datasheet NXP PMN50XP
Ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðîâ R1 è R2 íå 3. Datasheet Microchip 2N7000
êðèòè÷íû. Îíè ìîãóò ñîñòàâëÿòü ñîòíè êÎì, 4. Datasheet Microchip 2N7002

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 103

Çâóêîâîé îììåòð

íå îøèáåòñÿ

Tom Duclos

EDN

ÎÎäèí èç ñàìûõ ëþáèìûõ ìîèõ äèàãíîñòè- óñòîé÷èâîé ïðîâîäèìîñòè. Ïðè ïèòàíèè
çàòâîðà îò ìîñòîâîé ñõåìû, ïîäêëþ÷åííîé ê
÷åñêèõ èíñòðóìåíòîâ – ïðîñòîé ñàìîäåëüíûé òåñòèðóåìîé öåïè, îäíîïåðåõîäíûé òðàíçèñ-
çâóêîâîé îììåòð (audible ohmmeter – òîð áóäåò ãåíåðèðîâàòü èìïóëüñû ñ ÷àñòîòîé,
AudOhm). Ýòà ñõåìà õîðîøî ñëóæèëà ìíå â íàïðÿìóþ ñâÿçàííîé ñ ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ
òå÷åíèå ìíîãèõ ëåò, ïîçâîëÿÿ ïðîâîäèòü â òåñòèðóåìîé öåïè.
«ïðåäâàðèòåëüíîå» òåñòèðîâàíèå æãóòîâ
ïðîâîäîâ è óïðàâëÿþùåãî îáîðóäîâàíèÿ, à Ïðè èñïîëüçîâàíèè â ñõåìå íà Ðèñóíêå 1
òàêæå ðàçëè÷íûõ êîìïîíåíòîâ, òàêèõ êàê òðàí- êîíäåíñàòîðà 20 ìêÔ è ïîäñòðîå÷íîãî ðåçèñ-
çèñòîðû, ðåëå, ðåçèñòîðû, ñâåòîäèîäû è ïåðå- òîðà 50 Îì ðàáî÷èé äèàïàçîí ñîñòàâëÿåò
êëþ÷àòåëè. ß ñîçäàë ýòîò ãàäæåò (Ðèñóíîê 1), ïîðÿäêà 150 Îì. Ïîñëå ñáîðêè óñòðîéñòâî
ïîòîìó ÷òî ìåíÿ íå óñòðàèâàëè ëîæíûå ïîêà- êàëèáðóåòñÿ òîëüêî îäèí ðàç, äëÿ ÷åãî íóæíî,
çàíèÿ îäíîãî òîíà íà ñîïðîòèâëåíèÿõ â çàìêíóâ èçìåðèòåëüíûå ùóïû, âðàùàòü ïîä-
íåñêîëüêî Îì èëè áîëåå ïðè èñïîëüçîâàíèè ñòðîå÷íûé ðåçèñòîð äî òåõ ïîð, ïîêà èçëó÷àå-
ñòàíäàðòíîãî öèôðîâîãî âîëüòìåòðà â çâóêî- ìûé çâóê íå íà÷íåò ñòàíîâèòüñÿ ïðåðûâèñ-
âîì ðåæèìå. Ïëîõèå ñîåäèíåíèÿ ìîãóò îáìà- òûì, ïîñëå ÷åãî, íåìíîãî ïîâåðíóâ äâèæîê â
íóòü öèôðîâîé âîëüòìåòð, íî íå ìîé ïðîòèâîïîëîæíóþ ñòîðîíó, âåðíóòüñÿ ê
AudOhm. íåïðåðûâíîìó òîíó. Ñäåëàòü ýòî áóäåò ïðî-
ùå, åñëè èñïîëüçîâàòü 10-îáîðîòíûé ïîòåí-
Òåîðèÿ ðàáîòû öèîìåòð. Âûêëþ÷àòåëü ïèòàíèÿ íå òðåáóåò-
ñÿ; áàòàðåè ïðîñëóæàò ñòîëüêî æå, êàê è ïðè
 AudOhm èñïîëüçóþòñÿ óíèêàëüíûå ñâî-
éñòâà íåîáû÷íîãî ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ïðè- Êðàñíûé 50…500 W 22 kW BZRP2418
áîðà, èçâåñòíîãî êàê ïðîãðàììèðóåìûé îäíî- ×åðíûé +
ïåðåõîäíûé òðàíçèñòîð. Ýòè óñòðîéñòâà, 2N6028
òàêèå êàê ïîêàçàííûé íà Ðèñóíêå 1 òðàíçèñ- 2N2022 + 20 µF Áàò.
òîð 2N6028, óíèêàëüíû òåì, ÷òî ïðîâîäÿò òîê
òîëüêî ïîñëå òîãî, êàê íàïðÿæåíèå íà àíîä- Ðèñóíîê 1. Â ýòîì çâóêîâîì îììåòðå èñïîëü-
íîì âûâîäå îïóñòèòñÿ íèæå íàïðÿæåíèÿ, ïðè- çóåòñÿ ïðîãðàììèðóåìûé îäíîïåðåõîäíûé
ëîæåííîãî ê çàòâîðó. Òðàíçèñòîð çàêðûâàåò- òðàíçèñòîð.
ñÿ, êîãäà àíîäíûé òîê ïàäàåò íèæå óäåðæèâà-
þùåãî óðîâíÿ, è òîêà, èäóùåãî ÷åðåç ðåçèñ-
òîð 22 êÎì, ñòàíîâèòñÿ íåäîñòàòî÷íî, ÷òîáû
çàôèêñèðîâàòü òðàíçèñòîð â ñîñòîÿíèè

104 ÑÕÅÌÛ

õðàíåíèè íà ïîëêå. ß èñïîëüçîâàë òðè ñîåäè- ñîåäèíåíèå. Îí òàêæå ìîæåò îöåíèòü åìêîñòü
íåííûå ïîñëåäîâàòåëüíî áàòàðåéêè AAA. öåïè, êîòîðàÿ çâó÷èò êàê êîðîòêèé «ïèï», êîòî-
ðûé áóäåò ïîâòîðÿòüñÿ òîëüêî â òîì ñëó÷àå,
AudOhm â äåéñòâèè åñëè ùóïû ïîìåíÿþòñÿ ìåñòàìè.

Êîãäà ùóïû çàêîðî÷åíû, AudOhm èçäàåò Åñëè âàì íåîáõîäèìû èçìåðåíèÿ ñîïðî-
íåïðåðûâíûé òîí, à ïðè óâåëè÷åíèè ñîïðî- òèâëåíèé çà ïðåäåëàìè ðàáî÷åãî äèàïàçîíà
òèâëåíèÿ åãî çâóê ñòàíîâèòñÿ ïðåðûâèñòûì. ýòîé ñõåìû, ìîæíî ïîäîáðàòü íîìèíàëû ïîä-
×àñòîòà ìîäóëÿöèè çàâèñèò îò ñîïðîòèâëåíèÿ ñòðîå÷íîãî ðåçèñòîðà è êîíäåíñàòîðà â ñîîò-
öåïè. Ïðè ïðàâèëüíîé íàñòðîéêå ìîæíî «ïðî- âåòñòâèè ñ âàøèìè òðåáîâàíèÿìè. Íå áîé-
ñëóøèâàòü» ñîïðîòèâëåíèÿ ïîðÿäêà äîëåé òåñü ýêñïåðèìåíòèðîâàòü! ÐË
îìà. Ïîëüçîâàòåëü, íå ãëÿäÿ, ìîæåò ñêàçàòü,
ÿâëÿåòñÿ ëè ïóòü ïðîâîäíèêîì èëè íåò, è íå Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ïðèìåò êîìïîíåíò èëè êàòóøêó çà ïðîâîäíîå
1. Datasheet ON Semiconductor 2N6028

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 105

Óñîâåðøåíñòâîâàííàÿ

ñõåìà

îêîííîãî êîìïàðàòîðà

Teno Cipri

EDN

××òîáû îïðåäåëèòü, íàõîäèòñÿ ëè íàïðÿ- æåíèÿ. Åñëè íàïðÿæåíèå VIN iíèæå VREF è
âûøå –VREF, íàïðÿæåíèå íà îáîèõ âûõîäàõ
æåíèå âíóòðè èëè ñíàðóæè ãðàíè÷íîé îáëàñ- IC2 îñòàåòñÿ âûñîêèì. Ìèêðîñõåìû LM319 è
òè, â òèïè÷íîì îêîííîì êîìïàðàòîðå èñïîëü- AD548 âûïóñêàþòñÿ â 14- è 8-âûâîäíûõ êîð-
çóþòñÿ äâà êîìïàðàòîðà è îäèí îïåðàöèîí- ïóñàõ, ñîîòâåòñòâåííî. LM319 èìååò ðàç-
íûé óñèëèòåëü (ÎÓ). Ñòàíäàðòíàÿ ðåàëèçà- äåëüíûå âûâîäû ïèòàíèÿ âõîäíûõ è âûõîä-
öèÿ òàêîãî êîìïàðàòîðà ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå íûõ öåïåé. Âõîä äîëæåí ïèòàòüñÿ íàïðÿæå-
1. IC1 ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èíâåðòèðóþùèé íèÿìè ±15 Â îòíîñèòåëüíî àíàëîãîâîé çåìëè,
îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü ñ êîýôôèöèåíòîì à äëÿ âûõîäà ìîæíî èñïîëüçîâàòü øèíó ïèòà-
óñèëåíèÿ –1. VREF è –VREF – ýòî ãðàíèöû îêíà. íèÿ ëîãèêè ñ îïîðíûì óðîâíåì ëîãè÷åñêîé
Êîãäà íàïðÿæåíèå íà âõîäå VIN ñòàíîâèòñÿ çåìëè. Âõîäíûå íàïðÿæåíèÿ ñõåìû îãðàíè-
áîëåå ïîëîæèòåëüíûì, ÷åì VREF, óðîâåíü ÷åíû äèàïàçîíîì ±2.5 Â, ÷òî îáóñëîâëåíî
âûõîäíîãî ñèãíàëà IC2A îïóñêàåòñÿ âíèç. ïðåäåëüíûì äèôôåðåíöèàëüíûì íàïðÿæå-
Êîãäà íàïðÿæåíèå íà âõîäå VIN ñòàíîâèòñÿ íèåì ìèêðîñõåìû LM319. Åñëè îæèäàåòñÿ,
áîëåå îòðèöàòåëüíûì, ÷åì –VREF, íà âûõîäå ÷òî âõîäíîå íàïðÿæåíèå ìîæåò ïðåâûñèòü
IC2B óñòàíàâëèâàåòñÿ íèçêèé óðîâåíü íàïðÿ-

5V 5V

VREF – IC1 –VREF +
AD548 IC2A

+ LM319
–

+ IC2B
LM319
VIN –

–5V

Ðèñóíîê 1. Íåäîñòàòêîì òðàäèöèîííîé ñõåìû îêîííîãî êîìïàðàòîðà ÿâëÿåò-
ñÿ îãðàíè÷åííûé äèàïàçîí âõîäíûõ íàïðÿæåíèé.

106 ÑÕÅÌÛ

VREF R1 R2
VIN
2k R3 2k
1k
5V

R4 _ D1 15V

1k IC1A V1 R5 _ V2 + IC2
LM1458 D2 1k IC1B _LM311

+ LM1458
+

–15V

Ðèñóíîê 2. Ñõåìà êîìïàðàòîðà àáñîëþòíîãî çíà÷åíèÿ èìååò øèðîêèé äèàïà-
çîí âõîäíûõ íàïðÿæåíèé è óëó÷øåííûå õàðàêòåðèñòèêè ïî ïîñòîÿííîìó òîêó.

äèôôåðåíöèàëüíîå íàïðÿæåíèå ±5  ìåæäó ïîêàçàòüñÿ ïðîùå, ÷åì ñõåìà íà Ðèñóíêå 2,
VREF è VIN èëè –VREF è VIN, òîãäà ïðèäåòñÿ èñïîëüçóÿ ñäâîåííûé óñèëèòåëü â îäíîì âîñü-
äîáàâëÿòü îãðàíè÷èâàþùóþ öåïü ñ áîëüøèì ìèêîíòàêòíîì êîðïóñå è êîìïàðàòîð LM311,
êîëè÷åñòâîì äèñêðåòíûõ êîìïîíåíòîâ. Ïðåî- ìîæíî ñýêîíîìèòü ìåñòî íà ïå÷àòíîé ïëàòå è
äîëåòü ýòè îãðàíè÷åíèÿ ïîçâîëÿåò ñõåìà íà óëó÷øèòü õàðàêòåðèñòèêè ñõåìû. Êîãäà â
Ðèñóíêå 2. ñõåìå íà Ðèñóíêå 2 àáñîëþòíîå çíà÷åíèå VIN
ïðåâûøàåò VREF, íàïðÿæåíèå íà âûõîäå êîì-
×òîáû óâåëè÷èòü ìàêñèìàëüíîå äèôôå- ïàðàòîðà IC2 èìååò íèçêèé óðîâåíü. Ïðè ïîëî-
ðåíöèàëüíîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå, ìîæíî æèòåëüíîì ñèãíàëå VIN óñèëèòåëü IC1A èíâåð-
èñïîëüçîâàòü êîìïàðàòîð LM311, íî îí äîñòó- òèðóåò åãî, è íàïðÿæåíèå íà R5 ðàâíî –VIN.
ïåí òîëüêî â âîñüìèâûâîäíîì êîðïóñå, ïîýòî- Òîê, ïðîòåêàþùèé ÷åðåç R5, âäâîå áîëüøå,
ìó äëÿ ñõåìû ïîòðåáóåòñÿ òðè òàêèõ ìèêðî- ÷åì ÷åðåç R1, à âûõîäíîå íàïðÿæåíèå IC1B
ñõåìû. ×òîáû ñîêðàòèòü êîëè÷åñòâî êîìïî- ðàâíî VIN. Ïðè îòðèöàòåëüíîì VIN äèîä D2
íåíòîâ, â ñõåìå íà Ðèñóíêå 2 èñïîëüçîâàí áëîêèðóåò âûõîä IC1A,íàïðÿæåíèå íà êîòîðîì
óñèëèòåëü àáñîëþòíîãî çíà÷åíèÿ, óïðàâëÿþ- îãðàíè÷åíî ïðÿìûì íàïðÿæåíèåì äèîäà D1.
ùèé îäíèì êîìïàðàòîðîì LM311 (IC2). Õîòÿ Ïîñêîëüêó èíâåðòèðóþùèå âõîäû IC1A è IC1B
íà ïåðâûé âçãëÿä ñõåìà íà Ðèñóíêå1 ìîæåò ïîäêëþ÷åíû ê âèðòóàëüíîé çåìëå, òîê ÷åðåç
R3 è R5 íå òå÷åò. Êîãäà óñèëèòåëü IC1A îòêëþ-
Ðèñóíîê 3. Êàíàë A: âûïðÿìëåííûé âûõîäíîé ÷åí îò ñõåìû, êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ IC1B
ñèãíàë (àáñîëþòíîå çíà÷åíèå) óñèëèòåëÿ ðàâåí –1, à âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ïîëîæè-
IC1B; Êàíàë B: âûõîä êîìïàðàòîðà. òåëüíîå. Íàïðÿæåíèå íà èíâåðòèðóþùåì
âõîäå IC2 âñåãäà ïîëîæèòåëüíîå. Ñõåìà ñèì-
ìåòðè÷íà äëÿ ïîëîæèòåëüíûõ è îòðèöàòåëü-
íûõ íàïðÿæåíèé. V2 îïðåäåëÿþò ñëåäóþùèå
âûðàæåíèÿ:

V2 = |VIN | = –VIN –(–2VIN)

äëÿ ïîëîæèòåëüíûõ âõîäíûõ ñèãíàëîâ è

V2 = –VIN

äëÿ îòðèöàòåëüíûõ âõîäíûõ ñèãíàëîâ.

Ïîðîãè ñäâîåííîãî êîìïàðàòîðà íà Ðèñóí-
êå 1 ìîãóò íåìíîãî îòëè÷àòüñÿ. ×òîáû óëó÷-
øèòü õàðàêòåðèñòèêè ñõåìû íà Ðèñóíêå 2 ïî
ïîñòîÿííîìó òîêó, ñëåäóåò âûáèðàòü ÎÓ ñ
âõîäíûì ñìåùåíèåì ìåíåå 1 ìÂ. Äðóãèì
ïðåèìóùåñòâîì ñõåìû íà Ðèñóíêå 2 ÿâëÿåò-

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 107

VREF R1 R2
VIN R3 2k 2k
1k
2.5V 5V
D1 D2 R5 _ 5V
R4 _ 1k IC1B
1k IC1A +
LM1458 IC2
LM1458
+ LM311
+ _

Ðèñóíîê 4. Ñõåìó íà Ðèñóíêå 2 ìîæíî èçìåíèòü, ÷òîáû îíà ðàáîòàëà îò
îäíîïîëÿðíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ.

ñÿ òî, ÷òî äëÿ óñòàíîâêè åå êîýôôèöèåíòà Íà Ðèñóíêå 4 ïîêàçàí åùå îäèí âàðèàíò ñõå-
óñèëåíèÿ íóæíî èçìåíèòü ñîïðîòèâëåíèå ìû, â êîòîðîé èñïîëüçóåòñÿ îäèí èñòî÷íèê
òîëüêî îäíîãî ðåçèñòîðà R2. Ó áîëüøèíñòâà ïèòàíèÿ 5 Â. Ýòà ñõåìà ðàáîòàåò ñ âõîäíûìè
êîìïàðàòîðîâ íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ ñîñòàâ- ñèãíàëàìè îò 0 äî 5 Â è ïîðîãàìè VREF 2.5 Â è
ëÿåò íåñêîëüêî ìèëëèâîëüò, ïîýòîìó óâåëè- 5 Â. Ïðè âõîäíûõ íàïðÿæåíèÿõ 0 è 5 Â âûõîä-
÷åíèå âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïîâûøàåò òî÷- íîå íàïðÿæåíèå IC1B èìååò ìàêñèìàëüíîå
íîñòü çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ îòíîøåíèÿ ñèã- çíà÷åíèå 5 Â. Åñëè âõîäíîå íàïðÿæåíèå VIN
íàë/ñìåùåíèå. Â ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 äëÿ ðàâíî 2.5 Â, âûõîäíîå íàïðÿæåíèå IC1B ïðè-
ýòîãî ïîòðåáóåòñÿ äîáàâèòü åùå îäèí îïåðà- íèìàåò ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå 2.5 Â.ÐË
öèîííûé óñèëèòåëü. Íà Ðèñóíêå 3 ïîêàçàíû
îòêëèêè ñìîäåëèðîâàííîé ñõåìû. Êàíàë A – Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ýòî âûõîä ìèêðîñõåìû IC1B. Êàíàë B ïðåä-
ñòàâëÿåò âûõîä êîìïàðàòîðà ïðè óñòàíîâêå 1. Datasheet Analog Devices AD548
VREF = 1 Â. Ìàðêåð 1 (êðàñíûé) ñîîòâåòñòâóåò
ïîðîãó 1 Â, à Ìàðêåð 2 (÷åðíûé) – íèçêîìó 2. Datasheet Texas Instruments LM311
ëîãè÷åñêîìó óðîâíþ íà âûõîäå êîìïàðàòîðà.
3. Datasheet Texas Instruments LM319

4. Datasheet Texas Instruments LM1458

108 ÑÕÅÌÛ

Òàéìåðû LMC555

çàäåðæèâàþò ñèãíàë
àïïàðàòíîãî ñáðîñà

äëÿ ñáîðà îòëàäî÷íûõ äàííûõ

Ken Turocy

Electronic Design

 áîëüøèíñòâå ìèêðîïðîöåññîðîâ èìååò- ìîæåò áûòü ïîëåçíî â îòëàäî÷íûõ öåëÿõ çàïè-
ñàòü ñîáûòèå ïåðåïîëíåíèÿ ñòîðîæåâîãî
ñÿ êàêîé-ëèáî àïïàðàòíûé ñòîðîæåâîé òàé- òàéìåðà â ýíåðãîíåçàâèñèìóþ ïàìÿòü.
ìåð, êîòîðûé ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ ñáðî-
ñà ìèêðîïðîöåññîðà è îêðóæàþùèõ åãî ñõåì Â ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 èñïîëüçóþòñÿ äâà
â èçâåñòíîå ñîñòîÿíèå, êîãäà ïðîãðàììà òàéìåðà LMC555, çàäåðæèâàþùèå àïïàðàò-
íåïðåäíàìåðåííî ïðåêðàùàåò âûïîëíåíèå íûé ñáðîñ íà âðåìÿ, íåîáõîäèìîå äëÿ
êîäà. Îäíàêî ïðåä ñáðîñîì îáîðóäîâàíèÿ ñîõðàíåíèÿ öåííûõ ñèñòåìíûõ äàííûõ.

3.3 Â 3.3 Â 3.3 Â 3.3 Â 3.3 Â 3.3 Â

R1 R2 R3 R4 R6
10k 30.1k 3.4k 1k 10k

D1 OUT_2 RESET
R5
6 THR 3 1k
5 OUT
6 THR 3 OUT_1 C3 TRG_2 2 CTRL C5
OUT TRG DSCH 7 0.01 µF
WDOVF WDOVF 5 CTRL
2 TRG 1000 pF 4 RST

4 RST DSCH 7 8 VCC
1 GND
I/O 8 VCC
Ìèêðî- C1 1 GND C2 C4 LMC555 2
êîíòðîëëåð 0.1 µF 1 µF 0.1 µF
LMC555 1

WDOVF_CLEAR

Ðèñóíîê 1. Ïåðâûé òàéìåð LMC555 çàïóñêàåòñÿ ñèãíàëîì ïåðåïîëíåíèÿ ñòîðîæåâîãî òàéìåðà
ìèêðîêîíòðîëëåðà è îáåñïå÷èâàåò çàäåðæêó ñáðîñà. Âòîðîé LMC555 ïîçâîëÿåò ìèêðîïðîãðàììå
çàïðåòèòü ãîòîâÿùèéñÿ àïïàðàòíûé ñáðîñ.

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 109

WDOVF 444 íñ 444 íñ
OUT_1 33 ìñ 33 ìñ

TRG_2 60 ìñ 11 ìêñ
OUT_2 11 ìêñ
WDOVF_CLEAR
RESET

Ðèñóíîê 2. Ýòà âðåìåííàÿ äèàãðàììà äëÿ äâóõ îòäåëüíûõ ñîáûòèé ïåðåïîëíåíèÿ ñòîðîæåâîãî
òàéìåðà ïîêàçûâàåò, ÷òî â ïåðâîì ñëó÷àå èìïóëüñ ñáðîñà çàäåðæèâàåòñÿ è íå âûïîëíÿåò ñáðîñà
îáîðóäîâàíèÿ, à âî âòîðîì ïîñëå çàäàííîé çàäåðæêè âîçíèêàåò èìïóëüñ ñáðîñà.

Ñõåìà çàäåéñòâóåò ñïåöèàëüíûé âûõîä êîíòðîëëåðà è îáåñïå÷èâàåò çàäåðæêó, êîòî-
ïåðåïîëíåíèÿ ñòîðîæåâîãî òàéìåðà ìèêðî- ðàÿ ïîçâîëÿåò ìèêðîïðîãðàììå çàïèñàòü
ïðîöåññîðà WDOVF è îäèí âõîä/âûõîä îáùå- ðàçëè÷íûå ïàðàìåòðû ñèñòåìû äî òîãî, êàê
ãî íàçíà÷åíèÿ. ïðîèçîéäåò ñáðîñ. Âòîðîé LMC555 ïîçâîëÿåò
ìèêðîïðîãðàììå çàïðåòèòü ãîòîâÿùèéñÿ
Òàéìåðû LMC555 ñêîíôèãóðèðîâàíû êàê àïïàðàòíûé ñáðîñ. Äëÿ ýòîãî îíà äîëæíà
æäóùèå ìóëüòèâèáðàòîðû, íà âûõîäàõ êîòî- óäåðæèâàòü ñèãíàë WDOVF_CLEAR íà íèç-
ðûõ ñîõðàíÿåòñÿ íèçêèé óðîâåíü íàïðÿæåíèÿ êîì óðîâíå â òå÷åíèå âðåìåíè, ïî êðàéíåé
äî òåõ ïîð, ïîêà íà âõîä çàïóñêà íå ïðèäåò ìåðå, íå ìåíüøåãî, ÷åì äëèòåëüíîñòü
îòðèöàòåëüíûé èìïóëüñ. Ïîñëå çàïóñêà èìïóëüñà ïåðâîé ìèêðîñõåìû òàéìåðà.
âûõîäíîå íàïðÿæåíèå îñòàåòñÿ âûñîêèì â
òå÷åíèå âðåìåíè TH, îïðåäåëÿåìîãî íîìèíà- Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàíû âðåìåííûå äèà-
ëàìè îäíîãî ðåçèñòîðà è îäíîãî êîíäåíñàòî- ãðàììû äëÿ äâóõ îòäåëüíûõ ñîáûòèé ïåðå-
ðà â ñîîòâåòñòâèè ñ ôîðìóëîé ïîëíåíèÿ ñòîðîæåâîãî òàéìåðà. Â ïåðâîì
ñëó÷àå èìïóëüñ ñáðîñà çàäåðæèâàåòñÿ è íå
TH = 1.1 × RC. âûïîëíÿåò ñáðîñà îáîðóäîâàíèÿ, à âòîðîå
ñîáûòèå äåìîíñòðèðóåò èìïóëüñ ñáðîñà,
Äëÿ ïðàâèëüíîé ðàáîòû òàéìåðà âûñîêèé âîçíèêàþùèé ïîñëå îïðåäåëåííîé âðåìåí-
óðîâåíü ñèãíàëà íà âõîäå çàïóñêà äîëæåí íóé çàäåðæêè. Ïðèâåäåííûå äèàãðàììû ñîîò-
âîññòàíîâèòüñÿ äî èñòå÷åíèÿ âðåìåíè TH. âåòñòâóþò ïàðàìåòðàì, ðàññ÷èòàííûì äëÿ
×åðåç âðåìÿ TH âûõîäíîé ñèãíàë ñòàíîâèòñÿ íîìèíàëîâ êîìïîíåíòîâ, ïîêàçàííûõ íà
íèçêèì è îñòàåòñÿ òàêèì äî òåõ ïîð, ïîêà íà Ðèñóíêå 1, è äëèòåëüíîñòè èìïóëüñà ïåðå-
âõîäå çàïóñêà íå ïîÿâèòñÿ äðóãîé îòðèöà- ïîëíåíèÿ ñòîðîæåâîãî òàéìåðà ìèêðîêîí-
òåëüíûé èìïóëüñ. Òàéìåð òàêæå èìååò âõîä òðîëëåðà Atmel. Äëÿ ïåðâîãî òàéìåðà
ñáðîñà ñ íèçêèì àêòèâíûì óðîâíåì, óäåðæè-
âàþùèì íà âûõîäå íèçêèé óðîâåíü íåçàâèñè- TH = (1.1)R2C2 =
ìî îò óðîâíÿ ñèãíàëà íà âõîäå çàïóñêà. = (1.1)(30.1 êÎì)(1 ìêÔ) = 33 ìñ.
Êðîìå òîãî, îí ñáðàñûâàåò âíóòðåííèé òðèã-
ãåð òàéìåðà äëÿ íîâîãî âðåìåííóãî öèêëà. Àíàëîãè÷íî äëÿ âòîðîãî òàéìåðà

Ïåðâûé LMC555 çàïóñêàåòñÿ ñèãíàëîì TH = (1.1)R4C5 =
ïåðåïîëíåíèÿ ñòîðîæåâîãî òàéìåðà ìèêðî- = (1.1)(1 êÎì)(0.01 ìêÔ) = 11 ìêñ.

110 ÑÕÅÌÛ

Ïîñëåäîâàòåëüíûé êîíäåíñàòîð C3, ïîä- òîëüêî ñîáûòèå íàñòóïàåò, ïðîèñõîäèò ïðî-
òÿãèâàþùèé ðåçèñòîð R3 è äèîä D1 ãàðàíòè- ãðàììíûé ïåðåõîä ê ïîäïðîãðàììå îáñëóæè-
ðóþò, ÷òî óðîâåíü ñèãíàëà TRG_2 íà âõîäå âàíèÿ ïðåðûâàíèÿ è âûïîëíÿåòñÿ íåñêîëüêî
çàïóñêà âòîðîãî òàéìåðà áóäåò îñòàâàòüñÿ îïðåäåëåííûõ ñòðîê êîäà.  ÷àñòíîñòè, ïðî-
âûñîêèì äî òåõ ïîð, ïîêà íà âûõîäå òàéìåðà èçâîäèòñÿ î÷èñòêà ôëàãà ïðåðûâàíèÿ,
OUT_1 íå ïðîèçîéäåò ïåðåõîä îò âûñîêîãî çàäåðæêà ãîòîâÿùåãîñÿ àïïàðàòíîãî ñáðîñà
óðîâíÿ ê íèçêîìó. Ïîäòÿãèâàþùèé ðåçèñòîð ïóòåì óñòàíîâêè ñèãíàëà WDOVF_CLEAR íà
ïåðåçàðÿæàåò ïîñëåäîâàòåëüíûé êîíäåíñà- âõîäå/âûõîäå îáùåãî íàçíà÷åíèÿ, ñîõðàíå-
òîð äî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ ïîñëå ïåðåõîäà íèå îòëàäî÷íîé èíôîðìàöèè â ýíåðãîíåçà-
óðîâíÿ ñèãíàëà OUT_1 ñ âûñîêîãî íà íèçêèé. âèñèìîé ïàìÿòè, çàïðåò ïðåðûâàíèé è ñáðîñ
Ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè, îïðåäåëÿåìàÿ ïîäòÿ- ñòîðîæåâîãî òàéìåðà.
ãèâàþùèì ðåçèñòîðîì è ïîñëåäîâàòåëüíûì
êîíäåíñàòîðîì, áûëà âûáðàíà ìåíüøåé, ÷åì  ýòîì ñëó÷àå ñîáûòèå ïåðåïîëíåíèÿ
äëèòåëüíîñòü âûõîäíîãî èìïóëüñà âòîðîãî àïïàðàòíîãî ñòîðîæåâîãî òàéìåðà âìåñòå ñ
òàéìåðà. Äèîä îãðàíè÷èâàåò íàïðÿæåíèå íà äðóãîé èíôîðìàöèåé, âàæíîé äëÿ êîíêðåòíî-
âõîäå çàïóñêà âòîðîãî òàéìåðà äî óðîâíÿ ãî ïðîåêòà, ñîõðàíÿåòñÿ â ýíåðãîíåçàâèñè-
íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ. ìîé ïàìÿòè äëÿ ïîñëåäóþùåãî ïðîñìîòðà.
Êîãäà âðåìÿ ñòîðîæåâîãî òàéìåðà èñòåêàåò
 ýòîì ïðèìåðå ðåàêöèÿ ìèêðîêîíòðîëëå- âî âòîðîé ðàç, îí îáõîäèò ïðîöåäóðó îáðà-
ðà íà íàñòóïëåíèå ñîáûòèÿ ïåðåïîëíåíèÿ áîòêè ïðåðûâàíèÿ è â êîíå÷íîì èòîãå ñáðà-
ñòîðîæåâîãî òàéìåðà óñòàíîâëåíà òàêèì ñûâàåò îáîðóäîâàíèå.ÐË
îáðàçîì, ÷òîáû ìèêðîêîíòðîëëåð ïîñûëàë
íà ñïåöèàëüíûé âûâîä îòíîñèòåëüíî êîðîò- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
êèé èìïóëüñ ñ íèçêèì àêòèâíûì óðîâíåì è
ôîðìèðîâàë âíóòðåííåå ïðåðûâàíèå. Êàê 1. Datasheet Texas Instruments LMC555

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 111

Âûõîäíûå ïîòåíöèàëû
ñõåìû ñäâèãà óðîâíÿ

ìîãóò áûòü îòðèöàòåëüíûìè

Chun-Fu Lin, Shir-Kuan Lin, Hui-Shun Huang, Jyi-Jinn Chang, Tai-Shan Liao

EDN

ÄÄëÿ ïèòàíèÿ öèôðîâûõ ñèñòåì òðåáóåòñÿ ëüñíûõ ñèãíàëîâ, âêëþ÷àÿ îòðèöàòåëüíûå
íàïðÿæåíèÿ. Ýòî ñâîéñòâî óäîáíî äëÿ
ìíîãî ðàçíûõ íàïðÿæåíèé. Ïàìÿòü ïèòàåòñÿ óñòðîéñòâ, êîòîðûì òðåáóåòñÿ îòðèöàòåëü-
íàïðÿæåíèåì 1.8 Â, äëÿ ðàáîòû I2C è ÏËÈÑ íîå íàïðÿæåíèå, òàêèõ êàê ïðèáîðû ñ çàðÿäî-
òðåáóåòñÿ íàïðÿæåíèå 3.3 Â, ìèêðîêîíòðîë- âîé ñâÿçüþ (ÏÇÑ). Õîòÿ âûõîäíûå èìïóëüñû
ëåðû ðàáîòàþò îò 5 Â, à ÏÇÑ-äàò÷èêàì èçî- ñõåìû èíâåðòèðîâàíû îòíîñèòåëüíî âõîä-
áðàæåíèÿ íåîáõîäèìû íàïðÿæåíèÿ îò –9 äî íûõ èìïóëüñîâ, íà ôóíêöèþ óñòðîéñòâà ýòà
8 Â. Ïàðàìåòðû èìïóëüñîâ ñèíõðîíèçàöèè èíâåðñèÿ íå âëèÿåò.
êàæäîãî óñòðîéñòâà äîëæíû ñîîòâåòñòâîâàòü
åãî ðàáî÷åìó íàïðÿæåíèþ. Ñõåìà ñäâèãà óðîâíÿ ñîäåðæèò áûñòðî-
äåéñòâóþùèå ïåðåêëþ÷àþùèå òðàíçèñòîðû
Ñõåìó ñäâèãà, ïîêàçàííóþ íà Ðèñóíêå 1, Q1 è Q2. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ íåîáõîäèìûõ àìïëè-
ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ óñòàíîâêè âåðõíåãî òóäíûõ ïàðàìåòðîâ âûõîäíûõ èìïóëüñîâ
è íèæíåãî ëîãè÷åñêîãî óðîâíÿ âõîäíûõ èìïó-

C3 C4 ÂÅÐÕÍÈÉ
R1 1000 pF 0.1 µF ÓÐÎÂÅÍÜ
2.2k 50 Â ÑÌÅÙÅÍÈß
50 Â
C1 D1
VIN 100 pF HSMS-2805 Q1 R3 R5
0Â 100 Â MMBT3640 3 3

C2 MMBT2369 R4 VOUT
100 pF Q2 3
100 Â
R2 ÍÈÆÍÈÉ
D2 2.2k ÓÐÎÂÅÍÜ
HSMS-2805 ÑÌÅÙÅÍÈß
C5
1000 pF C6
0.1 µF
50 Â
50 Â

Ðèñóíîê 1. Ýòà ïðîñòàÿ è áûñòðîäåéñòâóþùàÿ ñõåìà ìîæåò ñìåñòèòü óðîâíè
âõîäíûõ èìïóëüñîâ êàê ê ïîëîæèòåëüíûì, òàê è ê îòðèöàòåëüíûì çíà÷åíèÿì.

112 ÑÕÅÌÛ

Òàáëèöà 1. Âõîäíûå è âûõîäíûå èìïóëüñû èñïîëüçîâàëèñü êîíäåíñàòîðû C1 è C2 åìêîñ-
òüþ 100 ïÔ. Ïðè íèçêîì óðîâíå âõîäíîãî
Âåðõíèé/íèæíèé Âõîäíûå Âûõîäíûå èìïóëüñà âêëþ÷àåòñÿ òðàíçèñòîð Q1, à Q2
óðîâíè òàêòîâûå òàêòîâûå âûêëþ÷àåòñÿ, è íà âûõîäå óñòàíàâëèâàåòñÿ
èìïóëüñû èìïóëüñû íàïðÿæåíèå, áëèçêîå ê âåðõíåìó ïîòåíöèàëó
ñìåùåíèÿ ñìåùåíèÿ. Êîãäà óðîâåíü âõîäíîãî èìïóëüñà
(Â) (Â) (Â) âûñîêèé, òðàíçèñòîð Q1 âûêëþ÷àåòñÿ, à Q2
âêëþ÷àåòñÿ, è âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ñäâèãà-
3.3/0 0/5 3.3/0 åòñÿ ê íèæíåìó ïîòåíöèàëó ñìåùåíèÿ, äàæå
20/10 0/5 20/10 åñëè ýòîò ïîòåíöèàë îòðèöàòåëüíûé îòíîñè-
–5/–10 0/5 –5/–10 òåëüíî çåìëè.
2/–4 0/5 2/–4
Èç-çà âûñîêîé ñêîðîñòè ïåðåêëþ÷åíèÿ
ïîëüçîâàòåëü âûáèðàåò âåðõíåå è íèæíåå ñõåìû âûâîäû êîìïîíåíòîâ äîëæíû áûòü
çíà÷åíèÿ ñìåùåííûõ óðîâíåé, ïðåäñòàâëÿþ- íàñêîëüêî âîçìîæíî êîðîòêèìè, ÷òîáû èõ
ùèå ñîáîé ïîñòîÿííûå íàïðÿæåíèÿ, ïîäàí- èíäóêòèâíîñòü áûëà ìèíèìàëüíîé. Ýòî ïðåä-
íûå íà ýìèòòåðû òðàíçèñòîðîâ, Ýëåìåíòû îñòåðåæåíèå îñîáåííî àêòóàëüíî äëÿ âûâî-
C1, R1, D1,C2, R2 è D2 ïîääåðæèâàþò íàïðÿæå- äîâ êîíäåíñàòîðîâ C3 – C6, èäóùèõ ê ýìèòòå-
íèÿ íà áàçàõ Q1 è Q2 áëèçêèìè ê íàïðÿæåíèÿì ðàì ñîîòâåòñòâóþùèõ òðàíçèñòîðîâ è ê ñëîþ
èõ ýìèòòåðîâ. çåìëè èëè çåìëÿíîé øèíå.ÐË

Ïîñêîëüêó ÷àñòîòà ñèíõðîíèçàöèè ïàìÿòè Ìàòåðèàëû ïî òåìå
è ÏÇÑ îáû÷íî âûñîêà, åìêîñòè êîíäåíñàòî-
ðîâ C1 è C2 ìîæíî âûáðàòü äîñòàòî÷íî 1. Datasheet Avago HSMS-280x
íåáîëüøèìè, ÷òîáû èñêëþ÷èòü ïðîõîæäåíèå
íèçêî÷àñòîòíûõ ïîìåõ. Äëÿ èçìåðåíèé â 2. Datasheet ON Semiconductor MMBT2369L
ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 íà íåå ïîäàâàëñÿ 20-
ìåãàãåðöîâûé ñèãíàë (Òàáëèöà 1), ïîýòîìó 3. Datasheet ON Semiconductor MMBT3640

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 113

Ñõåìà áûñòðîãî ðàçðÿäà
âûõîäíîãî êîíäåíñàòîðà
èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ

Stephen Woodward

EDN

ÏÏîñòîÿííîé ïðîáëåìîé ïðè ïðîåêòèðîâà- çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ýíåðãèÿ íåïðåðûâíî è
áåñïîëåçíî «óòåêàåò» ÷åðåç RB íå òîëüêî
íèè èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ÿâëÿåòñÿ áåçîïàñ- òîãäà, êîãäà ýòî íóæíî âî âðåìÿ ðàçðÿäà êîí-
íûé è áûñòðûé ðàçðÿä, èëè «ñáðîñ» ïðè äåíñàòîðà, íî è ïîñòîÿííî, ïîêà âêëþ÷åí
îòêëþ÷åíèè áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ýíåðãèè, èñòî÷íèê ïèòàíèÿ. Âîçíèêàþùèå â ðåçóëüòàòå
çàïàñåííîé â êîíäåíñàòîðàõ ôèëüòðà. Ýòà ïîòåðè ýíåðãèè èíîãäà îêàçûâàþòñÿ äàëåêî
ýíåðãèÿ CV2/2 îáû÷íî ìîæåò äîñòèãàòü íå íåçíà÷èòåëüíûìè.
äåñÿòêîâ äæîóëåé. Åñëè ïîçâîëèòü êîíäåíñà-
òîðàì ðàçðÿæàòüñÿ ñàìîñòîÿòåëüíî, îïàñ- Íà Ðèñóíêå 1 ïðåäñòàâëåíà èëëþñòðàöèÿ
íûå íàïðÿæåíèÿ ìîãóò ñîõðàíÿòüñÿ íà íåíàã- ïðîáëåìû, âçÿòàÿ èç èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ãåíå-
ðóæåííûõ ýëåêòðîëèòè÷åñêèõ êîíäåíñàòîðàõ ðàòîðà èìïóëüñîâ. Ýíåðãèÿ CV2/2, çàïàñåí-
ôèëüòðà â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ÷àñîâ è äàæå íàÿ ïðè íîìèíàëüíîì ðàáî÷åì íàïðÿæåíèè
äíåé. Çàðÿæåííûå êîíäåíñàòîðû ìîãóò ïðåä- 150 Â, ðàâíà 1502×4400 ìêÔ/2, èëè ïðèìåðíî
ñòàâëÿòü çíà÷èòåëüíóþ îïàñíîñòü äëÿ îáñëó- 50 Äæ. Ïðåäïîëîæèì, ÷òî äëÿ ðåøåíèÿ ïðî-
æèâàþùåãî ïåðñîíàëà èëè äàæå äëÿ ñàìîãî áëåìû âû âûáèðàåòå RB, îïðåäåëèâ äëÿ ñåáÿ,
îáîðóäîâàíèÿ. Ñòàíäàðòíûì è î÷åâèäíûì ÷òî 90% çàðÿäà êîíäåíñàòîðà åìêîñòüþ
ðåøåíèåì ýòîé ïðîáëåìû ÿâëÿåòñÿ òðàäèöè- 4400 ìêÔ äîëæíî óéòè â òå÷åíèå 10 ñåêóíä
îííûé «ðàçðÿæàþùèé» ðåçèñòîð RB (Ðèñó- ïîñëå îòêëþ÷åíèÿ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ. Çíà÷èò,
íîê 1). Ïðîáëåìà ñ èñïîëüçîâàíèåì RB íåîáõîäèìî âûáðàòü òàêîå ñîïðîòèâëåíèå

S1 1:1

120 Â AC NC CVS2 =~50 Äæ
NC 2

+ 4400 ìêÔ 1 êÎì
200 Â RB 25 Âò V=150 Â

Ðèñóíîê 1. Ðàçðÿæàþùèé ðåçèñòîð ãàðàíòèðóåò áåçîïàñíîñòü,
íî ïîòðåáëÿåò ñëèøêîì áîëüøóþ ìîùíîñòü.

114 ÑÕÅÌÛ

S1 1:1 ÏÓÒÜ ÐÀÇÐßÄÀ
R1 ÏÐÈ
ÂÛÊËÞ×ÅÍÈÈ

120 Â AC R2

+ 4400 ìêÔ V=150 Â
200 Â
C

Ðèñóíîê 2. ×òîáû ýíåðãèÿ íå òðàòèëàñü âïóñòóþ, äëÿ åå ñáðîñà ïðè âûêëþ-
÷åíèè ìîæíî èñïîëüçîâàòü âòîðóþ ãðóïïó êîíòàêòîâ ïåðåêëþ÷àòåëÿ.

RB, ÷òîáû ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè RC íå ïðåâû- îáðàçóåòñÿ ïóòü ðàçðÿäà ÷åðåç ðåçèñòîðû R1
øàëà 10/ln(10), èëè 4.3 ñ. Ïîýòîìó ñîïðîòèâ- è R2 è ïåðâè÷íóþ îáìîòêó ñèëîâîãî òðàíñ-
ëåíèå RB äîëæíî ðàâíÿòüñÿ 4.3 ñ/4400 ìêÔ, ôîðìàòîðà. Ðåçóëüòàòîì ÿâëÿåòñÿ ïî÷òè
èëè ïðèáëèçèòåëüíî 1 êÎì. Ðåçóëüòèðóþùàÿ ñêîëü óãîäíî áûñòðûé ñáðîñ íàêîïëåííîé
ìîùíîñòü, íåïðåðûâíî ðàññåèâàåìàÿ íà ýíåðãèè, òîãäà êàê ïîòåðè ñõåìû ïðè âêëþ÷åí-
ðåçèñòîðå RB, ðàâíà 1502/1 êÎì, ÷òî ñîñòàâëÿ- íîì ïèòàíèè ðàâíû íóëþ. Äëÿ âûáîðà îïòè-
åò ïðèìåðíî 23 Âò. Öèôðà íàãëÿäíî èëëþ- ìàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê R1, R2 è S1 ñëåäóåò
ñòðèðóåò öåíó, êîòîðóþ ïðèõîäèòñÿ ïëàòèòü çà ðóêîâîäñòâîâàòüñÿ ñëåäóþùèìè ÷åòûðüìÿ
ðàññåèâàíèå ìîùíîñòè â ïðèëîæåíèè ãåíåðà- êðèòåðèÿìè:
òîðà èìïóëüñîâ ñ ìàëûì êîýôôèöèåíòîì
çàïîëíåíèÿ. Ýòè ïîòåðè ïðåîáëàäàþò â ! Ïèêîâûé ðàçðÿäíûé òîê V/(R1 + R2) íå
îáùåì ïîòðåáëåíèè ýíåðãèè è âûäåëåíèè äîëæåí ïðåâûøàòü çíà÷åíèÿ, äîïóñòèìî-
òåïëà, ïðè òîì, ÷òî ñðåäíÿÿ ìîùíîñòü, ðàññå- ãî äëÿ êîíòàêòîâ S1.
èâàåìàÿ îñòàëüíîé ÷àñòüþ ñõåìû, ìàëà.
Òàêàÿ ñèòóàöèÿ ÿâëÿåòñÿ íåóñòðàíèìûì ! Äîïóñòèìàÿ èìïóëüñíàÿ ìîùíîñòü ðåçèñ-
íåäîñòàòêîì ðàçðÿæàþùåãî ðåçèñòîðà. Âñÿ- òîðîâ R1 è R2 äîëæíà ïîçâîëÿòü èì âûäåð-
êèé ðàç, êîãäà âû ïðèìåíÿåòå êðèòåðèé áåçî- æàòü òåïëîâîé èìïóëüñ ñ ýíåðãèåé CV2/2.
ïàñíîñòè «10% çà 10 ñåêóíä», âû ñòàëêèâàå- Äëÿ ðàññìàòðèâàåìîãî ïðèìåðà ñ ýíåðãè-
òåñü ñ îáðàòíîé ñòîðîíîé – íåèçáåæíûì ðàñ- åé 50 Äæ àäåêâàòíûìè çíà÷åíèÿìè äëÿ R1
ñåèâàíèåì ïî÷òè ïîëîâèíû ýíåðãèè CV2/2 â è R2 áóäóò 3 Âò.
òå÷åíèå êàæäîé ñåêóíäû, ïîêà ñõåìà íàõîäèò-
ñÿ ïîä íàïðÿæåíèåì. ! Ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè ðàçðÿäà (R1 + R2)C
äîëæíà áûòü äîñòàòî÷íî íåáîëüøîé,
Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàíî òî÷å÷íîå è ãîðàçäî ÷òîáû ãàðàíòèðîâàòü áûñòðîå óäàëåíèå
ìåíåå ðàñòî÷èòåëüíîå ðåøåíèå ïðîáëåìû íàêîïëåííîé ýíåðãèè.
ñáðîñà ýíåðãèè. Íåèñïîëüçóåìûå â ïðåäûäó-
ùåì ñëó÷àå íîðìàëüíî ðàçîìêíóòûå (NC) ! Êîíñòðóêöèÿ ïåðåêëþ÷àòåëÿ S1 äîëæíà
êîíòàêòû äâóõïîëþñíîãî äâóõïîçèöèîííîãî áûòü òàêîé, ÷òîáû çàìûêàíèå îäíîé ïàðû
âûêëþ÷àòåëÿ ïèòàíèÿ S1 ñîçäàþò ïóòü ðàçðÿ- êîíòàêòîâ ïðîèñõîäèëî ïîñëå ðàçìûêàíèÿ
äà êîíäåíñàòîðà ôèëüòðà, êîòîðûé ñóùåñòâó- äðóãîé, ãàðàíòèðóÿ, ÷òî ïåðåä ðàçðÿäîì
åò òîëüêî òîãäà, êîãäà îí íóæåí, òî åñòü, êîãäà êîíäåíñàòîðà ñîåäèíåíèå ñ ñåòüþ ïåðå-
ïèòàíèå âûêëþ÷åíî. Êîãäà ïåðåêëþ÷àòåëü ìåííîãî òîêà áóäåò ðàçîðâàíî, è íàîáîðîò.
ïåðåìåùàåòñÿ â ïîëîæåíèå «âûêëþ÷åíî»,  ïðîòèâíîì ñëó÷àå ïðè âêëþ÷åíèè/
âûêëþ÷åíèè ìîæåò âîçíèêàòü îïàñíîå
çàìûêàíèå íà çåìëþ. ÐË

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 115

Àíàëîãîâûé êîììóòàòîð

ðàñøèðÿåò èíòåðôåéñ I2C

Luca Vassalli

EDN

ÂÂîçìîæíî, íàèáîëåå ýôôåêòèâíûé ñïî- íûõ ïîäêëþ÷åíèé. Ìèêðîêîíòðîëëåðû NXP,

ñîá óâåëè÷åíèÿ ñâîáîäíîãî ïðîñòðàíñòâà íà Microchip è äðóãèõ ïðîèçâîäèòåëåé ñîäåðæàò
ïëàòå è ïîâûøåíèÿ ïëîòíîñòè ðàçìåùåíèÿ èíòåðôåéñû I2C, íî ðåàëèçîâàòü èíòåðôåéñ
êîìïîíåíòîâ – ýòî ìèíèìèçàöèÿ êîëè÷åñòâà
ïðîâîäíèêîâ íà ïå÷àòíîé ïëàòå. Øèðîêî òàêæå ìîæíî ïðîãðàììíî. Äëÿ âûïîëíåíèÿ
èñïîëüçóåìîé àðõèòåêòóðîé, äåëàþùåé
òàêóþ ìèíèàòþðèçàöèþ âîçìîæíîé, ÿâëÿåòñÿ ýòîé çàäà÷è êàæäîìó âåäóùåìó èëè âåäîìî-
øèíà I2C. Ýòà øèíà, ñîñòîÿùàÿ òîëüêî èç äâó-
íàïðàâëåííîé ëèíè äàííûõ SDA è ëèíèè ìó ïðèåìîïåðåäàò÷èêó ïðèñâàèâàåòñÿ 7-
ïåðåäà÷è òàêòîâûõ ñèãíàëîâ SCL, íå òðåáóåò
âûáîðêè ìèêðîñõåìû èëè èíûõ äîïîëíèòåëü- áèòíûé àäðåñ, è íà çàâîäå-èçãîòîâèòåëå èëè

ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíûõ âûâîäîâ ïðîãðàì-

ìèðóåòñÿ óñòðîéñòâî ñ äâóìÿ èëè ÷åòûðüìÿ

âàðèàíòàìè àäðåñîâ. Êîëè÷åñòâî óñòðîéñòâ,
èìåþùèõ èíòåðôåéñ I2C, óâåëè÷èâàåòñÿ, íî

VDD IC2 ÀÄÐÅÑ: 0×51 ÀÄÐÅÑ: 0×52
2 × 50k ÀÄÐÅÑ: 0×50 SDA SCL SDA SCL
SDA SCL

IC1 VDD IC3 ÀÄÐÅÑ: 0×51 ÀÄÐÅÑ: 0×52 ÄÎÏÎËÍÈÒÅËÜÍÀß
MAX4562 ÀÄÐÅÑ: 0×50 SDA SCL SDA SCL ØÈÍÀ I2C #1
2× SDA SCL
COM3 NO3 50k ÄÎÏÎËÍÈÒÅËÜÍÀß
ØÈÍÀ I2C #2
NO1A
ÄÎÏÎËÍÈÒÅËÜÍÀß
COM1 NO1B ØÈÍÀ I2C #3

COM4 VDD
COM2
NO4 ÀÄÐÅÑ: 0×50 ÀÄÐÅÑ: 0×51 ÀÄÐÅÑ: 0×52
NO2A 2 × 50k SDA SCL SDA SCL SDA SCL
NO2B

ÌÈÊÐÎÊÎÍÒÐÎËËÅÐ ÀÄÐÅÑ: 0×98
Ñ ÈÍÒÅÐÔÅÉÑÎÌ SDA SCL A1 A0
I2C
VDD ÀÄÐÅÑ: 0×91 ÀÄÐÅÑ: 0×92 ÀÄÐÅÑ: 0×93
2 × 5k SDA SCL SDA SCL SDA SCL

SDA ÎÑÍÎÂÍÀß
SCL ØÈÍÀ I2C

Ðèñóíîê 1. Ýòîò àíàëîãîâûé êîììóòàòîð, óïðàâëÿåìûé ïî ëèíèÿì èíòåðôåéñà I2C, âòðîå óâåëè-
÷èâàåò êîëè÷åñòâî óñòðîéñòâ, ïîäêëþ÷åííûõ ê øèíå.

116 ÑÕÅÌÛ

íåêîòîðûå èç èõ 128 àäðåñîâ çàðåçåðâèðîâà- 8-áèòíàÿ êîìàíäà). Òðè âñïîìîãàòåëüíûå
íû äëÿ ñïåöèàëüíûõ ôóíêöèé, ïîýòîìó íå øèíû ìîæíî ïåðåêëþ÷àòü «íà ëåòó». Âêëþ-
âñå àäðåñà äîñòóïíû ðàçðàáîò÷èêó. Ê òîìó ÷åíèå ïèòàíèÿ ïåðåâîäèò ïåðåêëþ÷àòåëè â
æå, â êàêîì-òî ïðèëîæåíèè äâà èëè áîëåå ìÿãêèé ðåæèì – â âûêëþ÷åííîå ñîñòîÿíèå ñ
óñòðîéñòâ ìîãóò èìåòü îäèí è òîò æå àäðåñ. âðåìåíåì ïåðåêëþ÷åíèÿ 12 ìñ. Çàòåì áàéò
Íà Ðèñóíêå 1 àíàëîãîâûé êîììóòàòîð IC1, êîìàíäû 11000000 óñòàíàâëèâàåò êîììóòà-
óïðàâëÿåìûé ïî øèíå I2C, ïîäêëþ÷àåò òîðû â æåñòêèé ðåæèì (âðåìÿ ïåðåêëþ÷åíèÿ
äîïîëíèòåëüíûå âåòâè, ñîäåðæàùèå óñòðîé- 400 íñ). Ïîñëåäóþùèå êîìàíäû âûáèðàþò
ñòâà ñ îäèíàêîâûìè àäðåñàìè, ê ãëàâíîé íóæíóþ äîïîëíèòåëüíóþ øèíó. Íàïðèìåð,
øèíå I2C. IC2 è IC3, íàïðèìåð, èìåþò îäèíàêî- êîìàíäà 1000011 âûáèðàåò äîïîëíèòåëüíóþ
âûå àäðåñà, íî ðàñïîëîæåíû íà ðàçíûõ øèíó #1. Îñíîâíàÿ øèíà I2C èìååò ñòàíäàð-
äîïîëíèòåëüíûõ øèíàõ. òíûå ïîäòÿãèâàþùèå ðåçèñòîðû, à íà äîïîë-
íèòåëüíûõ øèíàõ èñïîëüçóþòñÿ áîëåå âûñî-
Ñõåìà íà Ðèñóíêå 1 ïðåäîòâðàùàåò îäíî- êîîìíûå ðåçèñòîðû ïîäòÿæêè, îáåñïå÷èâàþ-
âðåìåííîå îáðàùåíèå âåäóùåãî ê íåñêîëü- ùèå ñîñòîÿíèå âûñîêîãî èìïåäàíñà ïðè
êèì âåäîìûì. Ïðè âîçíèêíîâåíèè òàêîé ñèòó- íåâûáðàííîé øèíå. Ñõåìà íà Ðèñóíêå 1
àöèè äàííûå ïîâðåæäàþòñÿ âî âðåìÿ èõ ÷òå- ïîçâîëÿåò äîáàâèòü íà øèíó â òðè ðàçà áîëü-
íèÿ âåäóùèì, à âñå âåäîìûå óñòðîéñòâà øå óñòðîéñòâ. Äëÿ åùå áîëüøåãî óâåëè÷åíèÿ
ìîãóò íå ïðèíÿòü äàííûå îò âåäóùåãî. êîëè÷åñòâà ïîäêëþ÷àåìûõ óñòðîéñòâ ìîæíî
Àíàëîãîâûé êîììóòàòîð ïðèíèìàåò äâóíà- çàìåíèòü MAX4562 íà MAX4572, 14 ïåðåêëþ-
ïðàâëåííûå ñèãíàëû, íåîáõîäèìûå äëÿ ÷àòåëåé êîòîðîãî ïîçâîëÿþò äîáàâèòü äî
ëèíèè SDA. Êîììóòàòîð èìååò íèçêîå ñîïðî- ñåìè äîïîëíèòåëüíûõ øèí. ÐË
òèâëåíèå â îòêðûòîì ñîñòîÿíèè, ïî÷òè íå
ñîçäàåò óòå÷åê â ëèíèÿõ è ïðåäîñòàâëÿåò Ìàòåðèàëû ïî òåìå
÷åòûðå âåäîìûõ àäðåñà. Êîììóòàòîðû
óïðàâëÿþòñÿ îäíîâðåìåííî ñ ïîìîùüþ ïðî- 1. Datasheet Maxim MAX4562
ñòîãî ïðîòîêîëà îòïðàâêè áàéòîâ (àäðåñ ïëþñ
2. Datasheet Maxim MAX4572

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 117

 ïðîãðàììèðóåìîì
ãåíåðàòîðå

èñïîëüçóåòñÿ öèôðîâîé
ïîòåíöèîìåòð

Alan Li

EDN

ÖÖèôðîâûå ïîòåíöèîìåòðû – ýòî óíèâåð- òèâëåíèé äâóõ öèôðîâûõ ïîòåíöèîìåòðîâ
íåçàâèñèìî ïðîãðàììèðóåò àìïëèòóäó è ÷àñ-
ñàëüíûå óñòðîéñòâà, êîòîðûå ìîæíî èñïîëü- òîòó êîëåáàíèé. Íà Ðèñóíêå 1 ïîêàçàí òèïè÷-
çîâàòü âî ìíîãèõ ïðèëîæåíèÿõ ôèëüòðàöèè è íûé ãåíåðàòîð ñ äèîäíîé ñòàáèëèçàöèåé íà
ãåíåðàöèè ñèãíàëîâ. Â ýòîé ñòàòüå îïèñûâà- îñíîâå ìîñòà Âèíà, âûðàáàòûâàþùèé òî÷-
åòñÿ ãåíåðàòîð, â êîòîðîì óñòàíîâêà ñîïðî-

VP CS RS ÄËß ÍÀÑÒÐÎÉÊÈ
A 10k B ×ÀÑÒÎÒÛ
ÓÑÒÀÍÀÂËÈÂÀÒÜ
B 2.2 nF ÎÄÈÍÀÊÎÂÛÅ
2.5  ÇÍÀ×ÅÍÈß
C 2.2 nF R W W
VO
10k

A + V+

AD8510
_

V–

–2.5 Â
R2A

ÏÐÈÌÅ×ÀÍÈß: VN

R È RS = ½AD5232. 2.1k D1
R2B = AD5231. 1N4148
R2B
B 100k A

R1 W D2
1k
ÓÏÐÀÂËÅÍÈÅ
ÀÌÏËÈÒÓÄÎÉ

Ðèñóíîê 1.  ýòîì ãåíåðàòîðå ñ ìîñòîì Âèíà äëÿ íåçàâèñèìîé ðåãóëèðîâêè àìïëèòóäû è ÷àñòî-
òû èñïîëüçóþòñÿ öèôðîâûå ïîòåíöèîìåòðû.

118 ÑÕÅÌÛ

íûå ñèíóñîèäàëüíûå ñèãíàëû ñ ÷àñòîòîé îò
10 äî 200 êÃö.  êëàññè÷åñêîé ñõåìå ãåíåðà-
òîðà ìîñò Âèíà, îáðàçîâàííûé ýëåìåíòàìè
R, RS, C è CS, îáåñïå÷èâàåò ïîëîæèòåëüíóþ
îáðàòíóþ ñâÿçü, à ðåçèñòîðû R1 è R2 – îòðè-
öàòåëüíóþ. R2 – ýòî êîìáèíàöèÿ èç ïàðàë-
ëåëüíûõ ðåçèñòîðîâ R2A è R2B è ïîñëåäîâà-
òåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ äèîäà. Ïåòëåâîå

óñèëåíèå A(jw)b(jw) ìîæíî îïðåäåëèòü ïóòåì
óìíîæåíèÿ êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ óñèëè-
òåëÿ íà ïåðåäàòî÷íóþ ôóíêöèþ VP/VO. Ïðè
R = RS è C = CS, ïåòëåâîå óñèëåíèå ðàâíî

A(s)b(s) = 1+ R2 R1 . (1)
3 + sRC +1 sRC

Ïîäñòàâèâ s = jw è âûäåëèâ äåéñòâèòåëü- Ðèñóíîê 2. Ýòè òðè ÷àñòîòû ñîîòâåòñòâóþò
íóþ è ìíèìóþ ÷àñòè, ïîëó÷àåì òðåì óñòàíîâêàì öèôðîâîãî ïîòåíöèîìåòðà.

A( jw)b( jw) = 1+ R2 R1 . (2) óñèëèòåëü íå âîéäåò â íàñûùåíèå. Åñëè îòðè-
öàòåëüíàÿ îáðàòíàÿ ñâÿçü ñëèøêîì âåëèêà,
3 + j(wRC -1 wRC) àìïëèòóäà êîëåáàíèé çàòóõàåò. Èç âûðàæå-
íèÿ (2) âèäíî, ÷òî íà ÷àñòîòå ðåçîíàíñà ïåò-
Ôàçîâûé ñäâèã ïðè çàìêíóòîé ïåòëå îáðàò- ëåâîå óñèëåíèå ðàâíî 3. Ýòî çíà÷èò, ÷òî óñëî-
íîé ñâÿçè îïðåäåëÿåòñÿ êàê âèåì áàëàíñà ìîñòà áóäåò R2/R1 = 2. Íà ïðàê-
òèêå îòíîøåíèå R2/R1 äîëæíî áûòü ÷óòü áîëü-
0 = tan-1 é Im| A( jw)b( jw) | ù . (3) øå, ÷åì 2, ÷òîáû ãàðàíòèðîâàòü, ÷òî êîëåáà-
ëêRe| A( jw)b( jw) |úû íèÿ ñìîãóò íà÷àòüñÿ. Ïîïåðåìåííîå âêëþ÷å-
íèå äèîäîâ íà ìãíîâåíèÿ äåëàåò îòíîøåíèå
×òîáû ñäâèã ôàç ðàâíÿëñÿ 0°, íàäî ñäå- R2/R1 ìåíüøå 2, òåì ñàìûì, ñòàáèëèçèðóÿ
ëàòü ðàâíîé íóëþ ìíèìóþ ÷àñòü.  ðåçóëüòà- êîëåáàíèÿ. Êðîìå òîãî, ñ ïîìîùüþ R2B ìîæíî
òå ÷àñòîòà ãåíåðàöèè ñòàíåò ðàâíîé íåçàâèñèìî íàñòðàèâàòü àìïëèòóäó, ïîñêîëü-
êó 2/3(VO) = IDR2B + VD.
w0 = 1 èëè f0 = 1, (4)
RC 2pRC Ìîæíî çàêîðîòèòü R2B, ÷òî äàñò àìïëèòóäó
êîëåáàíèé, ðàâíóþ ïðèìåðíî ±0.6 Â. Ïåðå-
ãäå R – ïðîãðàììèðóåìîå ñîïðîòèâëåíèå: ìåííûå VO, ID è VD íåçàâèñèìû äðóã îò äðóãà.
Ïðè ïðàâèëüíîì âûáîðå R2B ñõåìà ìîæíî
R = 256 - D R . (5) äîñòè÷ü ðàâíîâåñèÿ, ïðè êîòîðîì êîëåáàíèÿ
256 íå áóäóò íè íàðàñòàòü, íè çàòóõàòü. Îäíàêî
AB ñîïðîòèâëåíèå R2B íå äîëæíî áûòü íàñòîëü-
êî áîëüøèì, ÷òîáû âûõîä âõîäèë â îãðàíè÷å-
Çäåñü íèå. Â äàííîé ñõåìå R2B – ýòî îòäåëüíûé 100-
êèëîîìíûé öèôðîâîé ïîòåíöèîìåòð. Ïðè
D – äåñÿòè÷íûé ýêâèâàëåíò öèôðîâîãî èçìåíåíèè ñîïðîòèâëåíèÿ îò ìèíèìàëüíîãî
êîäà, çàïèñàííîãî â óïðàâëÿþùèé ðåãèñòð çíà÷åíèÿ äî 35 êÎì àìïëèòóäà êîëåáàíèé
AD5232; èçìåíÿåòñÿ îò ±0.6 äî ±2.3 Â. Èñïîëüçóÿ êîí-
äåíñàòîðû C è CS åìêîñòüþ 2.2 íÔ è óñòàíàâ-
RAB – ñîïðîòèâëåíèå ìåæäó êîíöàìè öèô- ëèâàÿ ñîïðîòèâëåíèÿ 10-êèëîîìíûõ ïîòåí-
ðîâîãî ïîòåíöèîìåòðà. öèîìåòðîâ R è RS ðàâíûìè 8, 4 è 0.7 êÎì,
ìîæíî ïîëó÷èòü ÷àñòîòû ãåíåðàöèè 8.8, 17.6
Äëÿ ïîääåðæàíèÿ êîëåáàíèé ìîñò äîëæåí è 100 êÃö, ñîîòâåòñòâåííî (Ðèñóíîê 2). Ïî-
áûòü ñáàëàíñèðîâàí. Åñëè ïîëîæèòåëüíàÿ ãðåøíîñòü óñòàíîâêè ÷àñòîòû ñîñòàâëÿåò 3%.
îáðàòíàÿ ñâÿçü ñëèøêîì âåëèêà, àìïëèòóäà
êîëåáàíèé óâåëè÷èâàåòñÿ äî òåõ ïîð, ïîêà

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 119

Äîñòèæèìû è áîëåå âûñîêèå ÷àñòîòû, íî ÷åíèÿ R è RS. Åñëè íàñòðàèâàòü ïî îäíîìó
öåíîé óâåëè÷åíèÿ ïîãðåøíîñòè, êîòîðàÿ íà êàíàëó, ìîãóò âîçíèêàòü íåäîïóñòèìûå ïðî-
÷àñòîòå 200 êÃö ñòàíîâèòñÿ ðàâíîé 6%. ìåæóòî÷íûå ñîñòîÿíèÿ. Åñëè òàêàÿ ïðîáëå-
ìà âîçíèêíåò, ìîæíî ñîåäèíèòü îòäåëüíûå
Äâà ïðåäîñòåðåæåíèÿ â ïîðÿäêå çíà÷è- óñòðîéñòâà øëåéôîì, ÷òî ïîçâîëèò îäíîâðå-
ìîñòè. Íåîáõîäèìî ïîìíèòü, ÷òî â ÷àñòîòíî- ìåííî çàïèñûâàòü â ìèêðîñõåìû îäíè è òå æå
çàâèñèìûõ ïðèëîæåíèÿõ ïîëîñà ïðîïóñêà- çíà÷åíèÿ. ÐË
íèÿ öèôðîâîãî ïîòåíöèîìåòðà çàâèñèò îò
çàïðîãðàììèðîâàííîãî ñîïðîòèâëåíèÿ. Ïîý- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
òîìó ñëåäóåò ïîçàáîòèòüñÿ î òîì, ÷òîáû íå
íàðóøàòü îãðàíè÷åíèé, ñâÿçàííûõ ñ ðàáî÷åé 1. Datasheet Analog Devices AD5231
÷àñòîòîé. Êðîìå òîãî, ïðè íàñòðîéêå ÷àñòîòû 2. Datasheet Analog Devices AD5232
íåîáõîäèìî óñòàíàâëèâàòü îäèíàêîâûå çíà- 3. Datasheet Analog Devices AD8510

120 ÑÕÅÌÛ

Âûñîêî÷àñòîòíûé ïîðòàòèâíûé

àíàëèçàòîð ñïåêòðà

íà äâóõ ìèêðîñõåìàõ ôèëüòðîâ

John Ambrose

Electronic Design

ÈÈíîãäà ðàçðàáîò÷èêàì áûâàåò íåîáõîäèìî þùåé äèñêðåòèçàöèè è îáðàáîòêè ñèãíàëîâ â
öèôðîâîé îáëàñòè, áûñòðîäåéñòâóþùèé àíà-
àíàëèçèðîâàòü ñïåêòð ìîäóëèðîâàííîé íåñó- ëîãî-öèôðîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü (ÀÖÏ) è ìîù-
ùåé. Õîòÿ îíè ìîãóò ñäåëàòü ýòî ïóòåì ïîíè- íîñòü, ïîòðåáëÿåìàÿ òðåáóåìûì äëÿ ðåøå-
æàþùåãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ÷àñòîòû è ïîñëåäó-

100k MIX1 MIX2
R4 12 12

C12 12345678 Ïîëîñîâîé/Í×
0.1 µF
Ýëëèïòè÷åñêèé/
Áàòòåðâîðòà SW1A W1
SW1B
1 TYPE FOUT 16
SW1C 20/10 äÁ 2 FCLK FSEL 15 C10 R7
3 G MIX1 14 1 µF 50
4 PWR MIX2 13 R6
SW1D Îáû÷í./ 5 VDD FIN 12 C14 1 µF C13 R1 50
ïîíèæ. ìîùí. 6 PD AGND 11 1 µF 100k
7 VSS MO 10
SW1E Ýêîíîìíûé ðåæèì C16 8 MCLK FO 9
1 µF
U1 C2
MSMXVHF C3 1 µF R2
10 nF 100k

C1 C6
10µF 0.47 µF

R8 8
100k
R10 7
SW2A R9 100k /E GND
100k
SW1F + C15
9 S2 R3 22 µF
10 S1 10k
SW2B 11 S0
SW2C U3

1 Q12 VCC 16 12 74HC151 R5 1 NB U2 OUTB 16 W7
2 Q13 Q10 15 13 10k 2 OUTA MSLSA VCC 15 W6
3 Q14 Q8 14 14 D7 SW1G 3 NA W5
4 Q6 Q9 13 X1 C5 15 D6 6 4 AGND OUT6 14 W4
5 Q5 RESET 12 6.25 10 pF D5 5 5 CLK OUT5 13 W3
6 Q7 OSCIN 11 ÌÃö 1 D4 6 VSS OUT4 12 W2
7 Q4 OSC1 10 C4 2 D3 7 CAN OUT3 11
8 GND OSC2 9 10 pF 3 D2 8 PD OUT2 10
4 D1 /Z OUT1 9
D0 VCC Z

U4 74HC4060 16 20/0 äÁ

Ðèñóíîê 1. Äîáàâèâ äâå ñòàíäàðòíûå ìèêðîñõåìû ñåðèè 74HCXXX ê äâóì áîëåå âûñîêîèíòåã-
ðèðîâàííûì êîìïîíåíòàì, ìîæíî ñîçäàòü ÿäðî âûñîêî÷àñòîòíîãî àíàëèçàòîðà ñïåêòðà.

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 121

íèÿ ýòîé çàäà÷è ïðîöåññîðîì, ñîêðàòÿò ñðîê 3.3  ñîñòàâëÿåò 25 ÌÃö. Êîãäà 74HC4060
ñëóæáû áàòàðåè. Âìåñòî ýòîãî, ïðîèçâåäÿ èñïîëüçóåòñÿ ñ êâàðöåâûì ðåçîíàòîðîì
ïîíèæàþùåå ïðåîáðàçîâàíèå ÷àñòîòû â àíà- 25 ÌÃö, ÷àñòîòà èìïóëüñîâ íà âûõîäå Q4
ëîãîâîé îáëàñòè è ðàçäåëèâ ñèãíàëû íà äèñ- ðàâíà 1.562 ÌÃö. Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàíû
êðåòíûå ïîëîñû, â êîíñòðóêöèè ìîæíî èñïîëü- îñöèëëîãðàììû ñèãíàëîâ íà âûõîäå ãåíåðà-
çîâàòü ãîðàçäî áîëåå ìåäëåííûé è ìåíåå òîðà è âûõîäàõ Q4, Q5 è Q6 ñ÷åò÷èêà
ýíåðãîïîòðåáëÿþùèé ìèêðîêîíòðîëëåð. 74HC4060. Ýòè âûõîäû ïîäêëþ÷åíû ê àäðåñ-
íûì âõîäàì 8-êàíàëüíîãî ìóëüòèïëåêñîðà
Äëÿ ýòîãî ïîäîéäóò, íàïðèìåð, òàêèå ìèê- 74HC151.
ðîñõåìû, êàê MSMXVHF è MSLSA. Ïåðâàÿ
ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âûïóñêàåìûé êîìïàíè- Ðèñóíîê 2. Âûõîäû Q4, Q5 è Q6 (êàíàëû ñ 1
åé Mixed Signal Integration ñìåñèòåëü è ïî 3, ñîîòâåòñòâåííî) ïîäêëþ÷åíû ê âõîäàì
ôèëüòð äèàïàçîíà ÓÂ× (Mixed Signal MiXer ìóëüòèïëåêñîðà âûáîðà ÷àñòîòû íàñòðîé-
and Very High frequency Filter) è èñïîëüçóåòñÿ êè ôèëüòðà.
âî âõîäíîé öåïè óñòðîéñòâà. Âòîðàÿ ìèêðîñ-
õåìà – ìàëîïîòðåáëÿþùèé àíàëèçàòîð ñïåê- Êîãäà íà âõîäàõ S0, S1 è S2 óñòàíîâëåí
òðà MSLSA (Mixed Signal Low powered «ëîã. 0», âûáèðàåòñÿ âûõîä D0. Ýòîò âûõîä
Spectrum Analyzer) òîé æå êîìïàíèè, 6 êàíà- ïîäêëþ÷åí ê òàêòîâîìó âõîäó ìèêðîñõåìû
ëîâ êîòîðîãî ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïîëîñîâûå MSLSA. Îòíîøåíèå òàêòîâîé ÷àñòîòû ê ÷àñ-
ôèëüòðû, âûõîäíûå ñèãíàëû êîòîðûõ ñìåùå- òîòå èçëîìà ðàçëè÷íî äëÿ êàæäîãî âûõîäà
íû íà 1/6 îêòàâû. MSLSA. Äëÿ Âûõîäà 1 (öåíòðàëüíàÿ ÷àñòîòà
ðàâíà ÷àñòîòå òàêòîâîãî ñèãíàëà, óìíîæåí-
MSLSA îñóùåñòâëÿåò ñòóïåí÷àòóþ ðàç- íîé íà 1.12246) ýòî îòíîøåíèå ñîñòàâëÿåò
âåðòêó, èçìåíÿÿ ÷àñòîòó ñ øàãîì â îêòàâó ñ
ïîìîùüþ ÷åòûðíàäöàòèðàçðÿäíîãî äâîè÷íî- Ðèñóíîê 3. Êàíàëû ñ 1 ïî 4 ïîêàçûâàþò âõîä è
ãî ñ÷åò÷èêà ñ ãåíåðàòîðîì 74HC4060 è ñåëåê- âûõîä ñìåñèòåëÿ, à òàêæå âûõîäû 3 è 6
òîðà-ìóëüòèïëåêñîðà 8-1 74HC151. Âûáèðàÿ ôèëüòðà è òî, êàê èõ ñãëàäèë ôèëüòð íèæíèõ
êàæäûé âûõîä 74HC4060 ñ ïîìîùüþ ÷àñòîò.
74HC151, ìîæíî áûñòðî ïðîñêàíèðîâàòü
ïîëîñó ÷àñòîò äî 100 êÃö.

 ñõåìå ïîðòàòèâíîãî àíàëèçàòîðà ñïåê-
òðà íà Ðèñóíêå 1 èñïîëüçóåòñÿ ìèêðîñõåìà
MSMXVHF, ñîäåðæàùàÿ êëþ÷åâîé ñìåñè-
òåëü, ðàáîòàþùèé íà ÷àñòîòàõ äî 600 ÌÃö.
Ïîëîñà ÷àñòîò âûõîäíîãî ñèãíàëà ñìåñèòåëÿ
îãðàíè÷èâàåòñÿ íà óðîâíå 1 ÌÃö íåïðåðûâ-
íûì ôèëüòðîì íèæíèõ ÷àñòîò âòîðîãî ïîðÿä-
êà. MSMXVHF òàêæå èìååò ôèëüòð íà êîììó-
òèðóåìûõ êîíäåíñàòîðàõ, ðàáîòàþùèé íà
÷àñòîòàõ äî 1 ÌÃö (ïðè òàêòîâîé ÷àñòîòå
12.5 ÌÃö) è âûïîëíÿþùèé, â çàâèñèìîñòè îò
âûáîðà, ôóíêöèþ ëèáî ôèëüòðà íèæíèõ ÷àñ-
òîò, ëèáî ïîëîñîâîãî ôèëüòðà. Âûõîä ñìåñè-
òåëÿ ñ ïîìîùüþ âíåøíåãî êîíäåíñàòîðà ñâÿ-
çàí ïî ïîñòîÿííîìó òîêó ñ âõîäîì ôèëüòðà, à
âûõîä ôèëüòðà ñâÿçàí ïî ïîñòîÿííîìó òîêó ñ
âõîäîì MSLSA. MSLSA èìååò øåñòü âûõîäîâ,
êîòîðûå ìîæíî êîíòðîëèðîâàòü ñ ïîìîùüþ
îñöèëëîãðàôà èëè ÀÖÏ ìèêðîêîíòðîëëåðà.

×åòûðíàäöàòèðàçðÿäíûé äâîè÷íûé ñ÷åò-
÷èê ñ ãåíåðàòîðîì 74HC4060 èìååò âûõîäû
êàñêàäîâ îò Q4 äî Q12 (Q11 ïðîïóùåí). Òèïî-
âàÿ ìàêñèìàëüíàÿ ðàáî÷àÿ ÷àñòîòà ìèêðî-
ñõåìû 74HC4060 ïðè íàïðÿæåíèè ïèòàíèÿ

122 ÑÕÅÌÛ

Ðèñóíîê 4. Êàæäîìó âûõîäó ñ 3 ïî 6 ìèêðîñõå- ôèëüòð MSMXVHF ñêîíôèãóðèðîâàí ôèëüò-
ìû MSLSA ñîîòâåòñòâóåò 1/6 îêòàâû ïîëî- ðîì íèæíèõ ÷àñòîò.
ñîâîãî ôèëüòðà.
Íà Ðèñóíêå 4 ïîêàçàíû ñèãíàëû íà âûõî-
89.08:1. Ïðè ÷àñòîòå ñèíõðîíèçàöèè ôèëüòðà äàõ 3, 4, 5 è 6 ìèêðîñõåìû MSLSA ïðè êà÷àþ-
1.562 ÌÃö öåíòðàëüíàÿ ÷àñòîòà äëÿ Âûõîäà 1 ùåéñÿ ÷àñòîòå âõîäíîãî ñèãíàëà. Îáðàòèòå
ðàâíà 17.5 êÃö. âíèìàíèå, ÷òî ñèãíàë íà êàæäîì âûõîäå ïðè-
ñóòñòâóåò, åñëè åãî ÷àñòîòà íàõîäèòñÿ â äèà-
Íà Ðèñóíêå 3 ïîêàçàí âõîäíîé ñèãíàë ñìå- ïàçîíå 1/6-îêòàâíîãî ïîëîñîâîãî ôèëüòðà
ñèòåëÿ, ÷àñòîòà êîòîðîãî êà÷àåòñÿ âîêðóã MSLSA.
25 ÌÃö, è âûõîäíîé ñèãíàë ñìåñèòåëÿ, êîãäà
Òàêèì îáðàçîì, ñìåñèòåëü/ôèëüòð
MSMXVHF è ìàëîïîòðåáëÿþùàÿ ìèêðîñõå-
ìà àíàëèçàòîðà ñïåêòðà MSLSA ñ ãåíåðàòî-
ðîì, äåëèòåëåì è ñåëåêòîðîì îáåñïå÷èâàþò
ðåøåíèå äëÿ èçìåðåíèÿ èñêàæåíèé ïðèíè-
ìàåìûõ ðàäèîñèãíàëîâ ïðè ìåíüøåì
ïîòðåáëåíèè ýíåðãèè, ÷åì ïîëíîñòüþ öèôðî-
âîå ðåøåíèå. ÐË

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet MSI MSLSA
2. Datasheet MSI MSMXVHF
3. Datasheet Texas Instruments SN74HC4060
4. Datasheet Texas Instruments SN74HC151

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 123

Æóðíàë äëÿ òåõ, êòî èíòåðåñóåòñÿ ýëåêòðîíèêîé

Åñëè âàì
íåáåçðàçëè÷íû òåìû:

ìèêðîêîíòðîëëåðû
àâòîìàòèçàöèÿ
ñèëîâàÿ ýëåêòðîíèêà
ñâåòîòåõíèêà
ÑÀÏÐ
èçìåðåíèÿ

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