Rdlcmn5-62021

Íàïðÿæåíèå â çâåíå
ïîñòîÿííîãî òîêà

Óðîâåíü ïåðåãðóçêè
ïî íàïðÿæåíèþ

Óðîâåíü àêòèâèçàöèè
òîðìîæåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ

Âûõîäíàÿ ÷àñòîòà Âðåìÿ

Òîðìîæåíèå ïðèîñòàíîâëåíî
Íà÷àëî òîðìîæåíèÿ

Òîðìîæåíèå ïðèîñòàíîâëåíî

Âðåìÿ
Òîðìîæåíèå âîçîáíîâëåíî

Ðèñóíîê 1. Òîðìîæåíèå ×Ï áåç òîðìîçíîãî ðåçèñòîðà.

 ÷àñòîòíîì ïðåîáðàçîâàòåëå ýòà îòäàí- Ýòîò ðåçèñòîð îòáèðàåò íà ñåáÿ ëèøíþþ ìîù-
íàÿ ýíåðãèÿ íà÷èíàåò íàêàïëèâàòüñÿ â êîí- íîñòü, ïðåîáðàçóÿ åå â òåïëî è íå ïîçâîëÿÿ,
äåíñàòîðàõ ôèëüòðà âûïðÿìëåííîãî íàïðÿ- òåì ñàìûì, íàïðÿæåíèþ íà êîíäåíñàòîðàõ
æåíèÿ çâåíà ïîñòîÿííîãî òîêà, ïðèâîäÿ ê óâå- âûðàñòè ñâåðõ äîïóñòèìîãî óðîâíÿ.
ëè÷åíèþ íàïðÿæåíèÿ íà íèõ âïëîòü äî èõ
ïðîáîÿ. Íåêîòîðûå ìîäåëè ×Ï óìåþò ðåêóïå- Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ó íåêîòîðûõ ñïåöèà-
ðèðîâàòü ýòó ýíåðãèþ, âîçâðàùàÿ åå îáðàòíî ëèñòîâ ñóùåñòâóåò îøèáî÷íîå ïðåäñòàâëå-
â ñåòü ïåðåìåííîãî òîêà. Íî ýòî ïðèâîäèò ê íèå î ðîëè ýòîãî ðåçèñòîðà. Îíè ðàññóæäàþò
ñóùåñòâåííîìó óñëîæíåíèþ èõ ñõåìû. Òàêîé ïî àíàëîãèè ñ äâèãàòåëÿìè ïîñòîÿííîãî òîêà,
×Ï âìåñòî ïðîñòûõ è äåøåâûõ âûïðÿìèòåëü- ïðèìåíÿåìûìè, íàïðèìåð, íà ýëåêòðîòðàí-
íûõ äèîäîâ äîëæåí èìåòü íà âõîäå ñõåìó ñïîðòå. Òàì, â ìîìåíò òîðìîæåíèÿ äâèãàòåëü
ñèíõðîííîãî âûïðÿìèòåëÿ, ïî ñóòè, òàêîé æå îòêëþ÷àåòñÿ îò ñåòè, ïåðåâîäèòñÿ â ãåíåðà-
òðåõôàçíûé òðàíçèñòîðíûé ìîñò, êàê è íà åãî òîðíûé ðåæèì è ïîäêëþ÷àåòñÿ ê òîðìîçíûì
âûõîäå. Òàêîå óñëîæíåíèå èìååò ñìûñë è ðåîñòàòàì. Òàêèì îáðàçîì, ìåõàíè÷åñêàÿ
îïðàâäàíî äëÿ ïðèâîäîâ äâèãàòåëåé ñ ÷àñòû- ýíåðãèÿ ïðåîáðàçóåòñÿ ñíà÷àëà â ýëåêòðè÷åñ-
ìè ðàçãîíàìè è òîðìîæåíèÿìè, ïðèâîäÿùèõ êóþ ýëåêòðîäâèãàòåëåì, à ïîòîì â òåïëîâóþ
â äâèæåíèå âûñîêîèíåðöèîííûå ìåõàíèçìû ðåîñòàòîì. Â àñèíõðîííûõ äâèãàòåëÿõ íåìíî-
è ÷àñòî ðàáîòàþùèõ â ðåæèìå òîðìîæåíèÿ. ãî íå òàê.  íèõ òîðìîæåíèå îñóùåñòâëÿåò
Ýòî, íàïðèìåð, ýëåêòðîäâèãàòåëè ïðèâîäà (ñîçäàåò òîðìîçÿùåå ìàãíèòíîå ïîëå) íå
ëèôòîâ. Êîãäà êàáèíà åäåò ñ ïàññàæèðàìè ðåîñòàò, à èìåííî ñàì ×Ï. Ðåîñòàò ïîäêëþ÷à-
ââåðõ, ëèôò ïîòðåáëÿåò ýëåêòðîýíåðãèþ, åòñÿ ê ×Ï èñêëþ÷èòåëüíî äëÿ çàùèòû ñàìîãî
êîãäà åäåò âíèç – îòäàåò åå îáðàòíî â ñåòü. ×Ï îò ïåðåíàïðÿæåíèÿ, âûçâàííîãî èçáûòî÷-
íîé ýíåðãèåé, ïîëó÷åííîé îò äâèãàòåëÿ. ×Ï
Áîëüøèíñòâî æå ×Ï, â òîì ÷èñëå è èñïîëü- ìîæåò ðàáîòàòü è áåç ðåîñòàòà, ðàñõîäóÿ ýòó
çóåìûå íà ïðîèçâîäñòâå, âñå æå ñîáðàíû ïî ýíåðãèþ, íàïðèìåð, íà ñîáñòâåííûå íóæäû. Â
áîëåå ïðîñòûì ñõåìàì è ðåêóïåðàöèè íå ìîåì ×Ï ôèðìû «Omron» ýòîò ðåæèì ðåàëè-
èìåþò. Âìåñòî ýòîãî â ìîìåíò òîðìîæåíèÿ çóåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì: ÷àñòîòíûé ïðå-
ñïåöèàëüíûì òðàíçèñòîðíûì êëþ÷îì ê êîí- îáðàçîâàòåëü íà÷èíàåò òîðìîæåíèå, íàïðÿ-
äåíñàòîðàì ôèëüòðà ïîäêëþ÷àåòñÿ òîðìîç- æåíèå íà êîíäåíñàòîðàõ ôèëüòðà ðàñòåò (Ðè-
íîé ðåîñòàò, èëè ïîïðîñòó îáû÷íûé ðåçèñòîð. ñóíîê 1). Êîãäà íàïðÿæåíèå äîðàñòàåò äî îïðå-

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 51

äåëåííîãî óðîâíÿ, çàäàâàåìîãî çíà÷åíèåì â Òàáëèöà 1. Ñîïðîòèâëåíèå è ìîùíîñòü òîð-
îïðåäåëåííîì ðåãèñòðå, ×Ï òîðìîæåíèå ïðå- ìîçíîãî ðåçèñòîðà â çàâèñèìîñòè îò ìîù-
êðàùàåò. Ýíåðãèÿ êîíäåíñàòîðîâ ðàñõîäóåòñÿ íîñòè ×Ï è íàïðÿæåíèÿ ñåòè. (Èñòî÷íèê:
íà ïèòàíèå ñàìîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ, òðàòèò- Èíòåðíåò)
ñÿ íà ïåðåêëþ÷åíèå òðàíçèñòîðîâ. Ïîñëå òîãî
êàê îíà óïàäåò íèæå áåçîïàñíîãî óðîâíÿ, ×Ï Íàïðÿæåíèå Ìîùíîñòü Ñîïðîòèâëåíèå Ìîùíîñòü
ñíîâà íà÷èíàåò òîðìîçèòü äâèãàòåëü. Òîðìî- äâèãàòåëÿ, ðåçèñòîðà, ðåçèñòîðà,
æåíèå ïîëó÷àåòñÿ ïðåðûâèñòûì. Íî, ïî ñðàâ- ñåòè,
íåíèþ ñ ðåæèìîì òîðìîæåíèÿ ïðîñòûì âûáå-  êÂò Îì Âò
ãîì, îñòàíîâ ïðîèñõîäèò íåñêîëüêî áûñòðåå.
0.4 200 80
Íî íàèáîëåå áûñòðóþ îñòàíîâêó äâèãàòå-
ëÿ ìîæíî ïîëó÷èòü, óòèëèçèðóÿ ýíåðãèþ íà 220 (230) 0.75 200 80
òîðìîçíîì ðåîñòàòå. Ñêîðîñòü îñòàíîâêè 1.5 100 300
ìåõàíèçìà â ýòîì ñëó÷àå îãðàíè÷åíà òîëüêî
òîêîì, êîòîðûé ìîãóò êîììóòèðîâàòü âûõîä- 2.2 70 300
íûå òðàíçèñòîðû, è òîêîì, êîòîðûé ìîæåò
ãàñèòü â ñåáå òîðìîçíîé ðåîñòàò. Åñëè ìîù- 0.75 750 80
íîñòü, êîòîðóþ íåîáõîäèìî «çàãàñèòü» ðåî-
ñòàòîì, åùå ìîæíî êàê-òî ïðèêèíóòü, àíàëè- 1.5 400 300
çèðóÿ ìîùíîñòü è èíåðöèþ ìåõàíèçìà, òî âîò
ìàêñèìàëüíûé òîê êîììóòèðóþùèõ òðàíçèñ- 380 (400) 2.2 250 300
òîðîâ, êîòîðûé âûäåðæèò ïðè ýòîì ñàì ×Ï,
íåèçâåñòåí. Îäíàêî, â îáùåì ñëó÷àå, çíàòü 3.7 150 400
ýòî è íå òðåáóåòñÿ. Îáû÷íî, ñîïðîòèâëåíèÿ
ðåîñòàòîâ äëÿ ðàáîòû ñ êîíêðåòíîé ìîäåëüþ 5.5 100 500
×Ï ïðèâåäåíû â åãî îïèñàíèè. Åñëè ýòîé
èíôîðìàöèè íåò, êàê â ñëó÷àå ìîåé ìîäåëè 7.5 75 1000
×Ï, òî ìîæíî ïîñìîòðåòü åå â îïèñàíèè íà
ìîäåëü äðóãîé ñåðèè èëè äðóãîé ôèðìû íà ãàñèòü ýíåðãèþ, íå äîæèäàÿñü, êîãäà íàïðÿ-
àíàëîãè÷íóþ ìîùíîñòü è àíàëîãè÷íîå ðàáî- æåíèå íà êîíäåíñàòîðàõ âûðàñòåò äî îïàñ-
÷åå íàïðÿæåíèå. Ïðèìåðíîå çíà÷åíèå ìîæíî íûõ âåëè÷èí. Íî, ñ äðóãîé ñòîðîíû, ýòî íàïðÿ-
âçÿòü, íàïðèìåð, èç Òàáëèöû 1. æåíèå äîëæíî áûòü áîëüøå ìàêñèìàëüíî
âîçìîæíîãî ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ íà êîíäåí-
Äëÿ ìîåãî ×Ï íà ìîùíîñòü 1.5 êÂò ïðè ñàòîðàõ. Ïðè ïèòàíèè îò ñåòè ïåðåìåííîãî
ïèòàíèè îò 380 Â òîðìîçíîé ðåçèñòîð äîëæåí òîêà íàïðÿæåíèå ýòîé ñåòè ìîæåò èçìåíÿòüñÿ
èìåòü ñîïðîòèâëåíèå îêîëî 400 Îì è ðàññåè- â íåêîòîðûõ ïðåäåëàõ, ñîîòâåòñòâåííî, òàêæå
âàòü ìîùíîñòü ïðèìåðíî 300 Âò. Ïðè ýòîì áóäåò ìåíÿòüñÿ è íàïðÿæåíèå íà ôèëüòðóþ-
äëÿ îïðåäåëåííûõ ìîäåëåé ×Ï óêàçûâàåòñÿ ùèõ êîíäåíñàòîðàõ. Ïî ÃÎÑÒ 13109-87 ìàê-
è ìèíèìàëüíî äîïóñòèìîå ñîïðîòèâëåíèå ñèìàëüíîå îòêëîíåíèå íàïðÿæåíèÿ ñåòè
ýòîãî ðåîñòàòà, îãðàíè÷åííîå, âåðîÿòíî, ñîñòàâëÿåò 10%. Ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå
äîïóñòèìûì ìàêñèìàëüíûì òîêîì êîììóòè- ïðè ïèòàíèè îò ñåòè 230 Â – 253 Â, ïðè ïèòà-
ðóþùåãî òðàíçèñòîðà. íèè îò ñåòè 400 Â – 440 Â. Ïðè ýòîì, ïîñëå
âûïðÿìëåíèÿ íà êîíäåíñàòîðàõ ôèëüòðà
Ïðèíöèï ðàáîòû òîðìîçíîãî ìîäóëÿ ïðîñò. áóäåò 357 Â è 620 Â, ñîîòâåòñòâåííî. Ñ äðóãîé
Ìîäóëü äîëæåí îòñëåæèâàòü íàïðÿæåíèå íà ñòîðîíû, â íàñòðîéêàõ çàùèòû ×Ï îò
ôèëüòðóþùèõ êîíäåíñàòîðàõ çâåíà ïîñòîÿí- ïåðåíàïðÿæåíèÿ ìîæíî âûñòàâèòü ïàðàìåòð
íîãî òîêà ×Ï. Ïðè åãî óâåëè÷åíèè âûøå îïðå- îò 660 äî 790 Â. Òàêèì îáðàçîì, ïîðîãîâîå
äåëåííîãî óðîâíÿ ïàðàëëåëüíî ïîäêëþ÷àåò- íàïðÿæåíèå äëÿ ñðàáàòûâàíèÿ òîðìîçíîãî
ñÿ ãàñÿùèé ðåçèñòîð. Ïðè ñíèæåíèè äî áåçî- ìîäóëÿ ìîæíî âûáðàòü ëþáîå â ðàéîíå
ïàñíîãî óðîâíÿ ðåçèñòîð îòêëþ÷àåòñÿ. Êàêèå 630…680  ñ ãèñòåðåçèñîì ïðèìåðíî 10 Â.
æå äîëæíû áûòü ïîðîãè âêëþ÷åíèÿ è âûêëþ- Íåáîëüøîé ãèñòåðåçèñ íåîáõîäèì äëÿ ïðåä-
÷åíèÿ ðåçèñòîðà? Ñ îäíîé ñòîðîíû, ïîðîã îòâðàùåíèÿ äðåáåçãà ïðè ïåðåõîäå ÷åðåç
äîëæåí áûòü êàê ìîæíî ìåíüøå, ÷òîáû êàê ïîðîãîâîå íàïðÿæåíèå.
ìîæíî ðàíüøå âêëþ÷èòü ðåçèñòîð è íà÷àòü
Âõîäíîå íàïðÿæåíèå îòñëåæèâàåòñÿ
óïðàâëÿåìûì ñòàáèëèòðîíîì DA1 òèïà
TL431 (Ðèñóíîê 2). Äåëèòåëü íàïðÿæåíèÿ R1,
R2 âûáðàí òàêèì, ÷òîáû óðîâåíü åãî ñðàáà-
òûâàíèÿ áûë îêîëî 680 Â. Öåïî÷êà C1, R7
îáåñïå÷èâàåò íåáîëüøîé ãèñòåðåçèñ è ÔÍ×
äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ âîçáóæäåíèÿ è äðåáåç-
ãà âáëèçè ïîðîãîâîãî íàïðÿæåíèÿ. R4, R5
îáåñïå÷èâàþò ìèíèìàëüíûé ðàáî÷èé òîê
ìèêðîñõåìû è óïðàâëÿþò òðàíçèñòîðîì VT1,

52 ÑÕÅÌÛ

ÊÒ4

Ê øèíå ïîñòîÿííîãî VD1 VD2
òîêà ÷àñòîòíîãî
ïðåîáðàçîâàòåëÿ 350 Â
600…800 Â
ÊÑ680À ÊÑ680À

220 Â RN1
ÇÓ Òîðìîçíîé
ÊÒ1 FU1 R3 220 Â 9 Â, 0.1 À ÎÁÙ. ðåîñòàò

5A 47ê +9 Â H1 ÊÒ6

R1 R5 R8
4.7Ì
ÊÝÂ-0.5 470 470 «Ïèòàíèå»
VT1
2.5 Â R4
Ñ1 1.5ê BC640TA VT2
100n
STW9NK90Z

1 R6 R9
R2 2 DA1 470 10
15ê TL431

3

FU2 H2
ÊÒ2 R7 R10

5A

2Ì 470 «Òîðìîæåíèå»

Ðèñóíîê 2. Ñõåìà òîðìîçíîãî ìîäóëÿ.

êîòîðûé, â ñâîþ î÷åðåäü, âêëþ÷àåò VT2. ùèé ðåçèñòîð R3; íàïðÿæåíèå íà íåì îãðàíè-
Âêëþ÷åíèå òîðìîæåíèÿ èíäèöèðóåòñÿ ñâåòî- ÷èâàåòñÿ ñòàáèëèòðîíàìè VD1, VD2 íà óðîâ-
äèîäîì H2 êðàñíîãî öâåòà. Îò âîçìîæíûõ íå 350-360 Â ïîñòîÿííîãî òîêà.
âûáðîñîâ èíäóêòèâíîñòè íàãðóçêè òðàíçèñ-
òîð çàùèùàåòñÿ âñòðîåííûì äèîäîì. Ñâåòî- Ïå÷àòíàÿ ïëàòà äëÿ óñòðîéñòâà íå ðàçðà-
äèîä H1 èíäèöèðóåò íàëè÷èå ïèòàíèÿ è ðàáî- áàòûâàëàñü, êðóïíîãàáàðèòíûå ýëåìåíòû
òîñïîñîáíîñòü ìîäóëÿ. Ñõåìà ïèòàåòñÿ îò R1, R3, VD1, VD2, VT2, ñìîíòèðîâàíû íàâåñ-
ãîòîâîãî ìèíèàòþðíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ íûì ìîíòàæîì íà ïîäõîäÿùåé ïî ðàçìåðó
9 Â, 0.1 À, â êà÷åñòâå êîòîðîãî èñïîëüçîâàíî èçîëÿöèîííîé ïëàñòèíå. Íèçêîâîëüòíûå ýëå-
ñòàâøåå óæå íåíóæíûì çàðÿäíîå óñòðîéñòâî ìåíòû ñìîíòèðîâàíû íà íåáîëüøîé ìàêåò-
îò ñîòîâîãî òåëåôîíà. Çàðÿäíîå óñòðîéñòâî íîé ïëàòå (Ðèñóíîê 3). Îñòàëüíûå äåòàëè è
ïèòàåòñÿ îò âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ÷åðåç ãàñÿ- ÇÓ ñìîíòèðîâàíû â ïîäõîäÿùåì ïî ðàçìåðó
ïëàñòìàññîâîì êîðïóñå (Ðèñóíîê 4), â êîòî-
Ðèñóíîê 3. Ïðèìåðíûé âèä íà ìîíòàæ áëîêà. ðîì òàêæå óñòàíîâëåíû äåðæàòåëè ïðåäîõðà-
íèòåëåé FU1, FU2 íà 5 À. Â êîðïóñå íåîáõîäè-
ìî ïðåäóñìîòðåòü âåíòèëÿöèîííûå îòâåð-
ñòèÿ. Îùóòèìî ãðåþòñÿ R3, VD1, VD2. Òðàí-
çèñòîð VT2 ïî áîëüøåé ÷àñòè íàõîäèòñÿ â
âûêëþ÷åííîì ñîñòîÿíèè, åãî íàãðåâ ìèíèìà-
ëåí. Äëÿ íåãî ñëåäóåò ïðåäóñìîòðåòü ðàäèà-
òîð, åñëè ìîäóëåì ïðåäïîëàãàåòñÿ äëèòåëü-
íîå òîðìîæåíèå.

 êà÷åñòâå R1 èñïîëüçîâàí ñïåöèàëüíûé
âûñîêîâîëüòíûé ðåçèñòîð òèïà ÊÝÂ-0,5.
Òàêèå ðåçèñòîðû ìîæíî íàéòè â áëîêàõ
ñòðî÷íîé ðàçâåðòêè ñòàðûõ öâåòíûõ òåëåâè-
çîðîâ òèïà ÓËÏÖÒ. Ïðè îòñóòñòâèè òàêîãî
ðåçèñòîðà åãî ìîæíî ñîáðàòü èç íåñêîëüêèõ

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 53

Ðèñóíîê 4. Âíåøíèé âèä áëîêà. ìûì íàïðÿæåíèåì ñòîê-èñòîê íå ìåíåå 900-
1200 Â, òîêîì 5-10 À è ñîïðîòèâëåíèåì â
îáû÷íûõ. Ïðè ýòîì ñëåäóåò ó÷èòûâàòü ìàêñè- îòêðûòîì ñîñòîÿíèè 1-3 Îì. Ñâåòîäèîäû –
ìàëüíî äîïóñòèìîå ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå íà ëþáûå, êðàñíîãî è çåëåíîãî öâåòà ñâå÷åíèÿ.
ðåçèñòîðàõ. Äëÿ ðåçèñòîðîâ ïîâåðõíîñòíîãî
ìîíòàæà îíî ñîñòàâëÿåò 50  äëÿ òèïîðàçìå-  êà÷åñòâå èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ïîäîéäåò
ðîâ 0603, 150 Â äëÿ 0805, 200 Â äëÿ 1206. Äëÿ ëþáîå ÇÓ ñ âûõîäíûì òîêîì íå ìåíåå 0.1 À è
âûâîäíûõ ðåçèñòîðîâ îíî ñîñòàâëÿåò ïðè- âûõîäíûì íàïðÿæåíèåì 9 Â. Ïðè âûáîðå èç
ìåðíî 200 Â äëÿ ðåçèñòîðîâ ìîùíîñòè íåñêîëüêèõ ìîäåëåé ÇÓ ñëåäóåò îòäàâàòü
0.125 Âò, 250 Â äëÿ 0.25 Âò, 350 Â äëÿ 0.5 Âò, ïðåäïî÷òåíèå ôèðìåííûì èçäåëèÿì, ñîáðàí-
500 Â äëÿ 1 Âò è 750 Â äëÿ 2-âàòòíûõ ðåçèñòî- íûì íà ñïåöèàëèçèðîâàííîé ìèêðîñõåìå
ðîâ. Òàêèì îáðàçîì, íàáèðàÿ íóæíîå ñîïðî- ØÈÌ, à íå êèòàéñêèì àíàëîãàì, ñîáðàííûì
òèâëåíèå èç âûâîäíûõ ðåçèñòîðîâ ìîùíîñ- íà îäíîì òðàíçèñòîðå. ß èñïîëüçîâàë çàðÿä-
òüþ, íàïðèìåð, 0.25 Âò, èõ íóæíî ïðèìåíèòü íîå óñòðîéñòâî íà 5 Â, ïîäíÿâ åãî âûõîäíîå
íå ìåíåå 4 øòóê â öåïî÷êå. Ñîïðîòèâëåíèå íàïðÿæåíèå äî 9  óâåëè÷åíèåì ñîïðîòèâëå-
R1 òàêæå íå êðèòè÷íî, åãî ìîæíî èçìåíÿòü â íèÿ öåïè îáðàòíîé ñâÿçè ìèêðîñõåìû ØÈÌ.
øèðîêèõ ïðåäåëàõ, íî íå áîëåå 10 ÌÎì. Ïðè ýòîì äàæå íå ïðèøëîñü ìåíÿòü êàêèå-
Èçìåíÿÿ ñîïðîòèâëåíèå ýòîãî ðåçèñòîðà, ëèáî äðóãèå êîìïîíåíòû.
îäíîâðåìåííî íóæíî ïåðåñ÷èòûâàòü è ñîïðî-
òèâëåíèå ðåçèñòîðà R2 äëÿ ñîõðàíåíèÿ êîýô- Ñõåìó ìîæíî ëåãêî ïåðåäåëàòü è äëÿ ðàáî-
ôèöèåíòà äåëåíèÿ äåëèòåëÿ íàïðÿæåíèÿ. òû ñ ×Ï íà 230 Â.  ýòîì ñëó÷àå íåîáõîäèìî
Ïåðåñ÷èòàòü ìîæíî ïî ïðèáëèçèòåëüíîé ôîð- ïåðåñ÷èòàòü äåëèòåëü R1, R2 äëÿ ñðàáàòûâà-
ìóëå: R2=2.5×R1/650. Ïîëó÷åííîå ñîïðîòèâ- íèÿ ïðè ïîðîãîâîì íàïðÿæåíèè îêîëî 370 Â.
ëåíèå íåîáõîäèìî îêðóãëèòü â áîëüøóþ ñòî- Åñëè îñòàâèòü R1 òåì æå, òî R2 äîëæåí áóäåò
ðîíó èç áëèæàéøèõ ñîïðîòèâëåíèé ðÿäà. èìåòü ñîïðîòèâëåíèå ïðèìåðíî 33 êÎì.
 ñõåìå íåîáõîäèìî ïðåäóñìîòðåòü âîçìîæ- Òàêæå íåîáõîäèìî áóäåò óìåíüøèòü ñîïðî-
íîñòü ïîäïàéêè ïàðàëëåëüíî R2 äîïîëíè- òèâëåíèå R3 äî 4.7 êÎì; òîãäà ìîùíîñòü, ðàñ-
òåëüíûõ ðåçèñòîðîâ äëÿ ïîäãîíêè íàïðÿæå- ñåèâàåìàÿ íà ýòîì ðåçèñòîðå, íå áóäåò ïðå-
íèÿ ñðàáàòûâàíèÿ. âûøàòü 0.5 Âò. Âûõîäíîé òðàíçèñòîð ìîæíî
ïðèìåíèòü áîëåå íèçêîâîëüòíûé. Â îñòàëü-
Ðåçèñòîð R3 äîëæåí áûòü ìîùíîñòüþ íå íîì æå ñõåìà íå èçìåíÿåòñÿ.
ìåíåå 5 Âò. Ñòàáèëèòðîíû ÊÑ680À ìîæíî
çàìåíèòü äðóãèìè ñ ñóììàðíûì íàïðÿæåíè- Ñõåìà ïðîñòà, ïðè èñïðàâíûõ êîìïîíåíòàõ
åì ñòàáèëèçàöèè 300-360 Â, íàïðèìåð, è ïðàâèëüíîé ñáîðêå íà÷èíàåò ðàáîòàòü ñðà-
Ä817Ã, ÊÑ620À, ÊÑ650À, 2Ñ920À, 2Ñ950À, çó. Åäèíñòâåííîå, íåîáõîäèìî ïðîâåðèòü ïðà-
2Ñ980À. Èõ íåîáõîäèìî óñòàíîâèòü íà âèëüíîñòü óñòàíîâêè ïîðîãà ñðàáàòûâàíèÿ è,
íåáîëüøèå àëþìèíèåâûå ðàäèàòîðû. ïðè íåîáõîäèìîñòè, ïîäîáðàòü æåëàåìûé,
ïðèïàèâàÿ ïàðàëëåëüíî ðåçèñòîðó R2 äîïîë-
Òðàíçèñòîð VT1 çàìåíÿåòñÿ ëþáûì íèçêî- íèòåëüíûå ðåçèñòîðû. Ïîäàâàòü ðàçëè÷íîå
âîëüòíûì p-n-p ñ òîêîì êîëëåêòîðà íå ìåíåå íàïðÿæåíèå ìîæíî, íàïðèìåð, ñ ïîìîùüþ
0.1 À. Òðàíçèñòîð VT2 ìîæíî çàìåíèòü ãàëüâàíè÷åñêè ðàçâÿçàííîãî ËÀÒÐà. Ïîâû-
ëþáûì âûñîêîâîëüòíûì MOSFET ñ äîïóñòè- øåííîå íàïðÿæåíèå ìîæíî ïîëó÷èòü ñ
ïîìîùüþ ïðîñòîãî óäâîèòåëÿ íàïðÿæåíèÿ,
ñîáðàííîãî èç äâóõ äèîäîâ è äâóõ êîíäåíñàòî-
ðîâ. Äèîäû äîëæíû áûòü íà îáðàòíîå íàïðÿ-
æåíèå íå ìåíåå 600 Â, êîíäåíñàòîðû – íà
íàïðÿæåíèå íå ìåíåå 450 Â.

Êîíòðîëèðóÿ ïàðàìåòðû ñõåìû ïðè ðàáîòå
â ñîñòàâå ñ ×Ï, ñëåäóåò ñîáëþäàòü ïîâûøåí-
íûå ïðàâèëà ýëåêòðîáåçîïàñíîñòè. Â ñõåìå
ïðèñóòñòâóåò âûñîêîå íàïðÿæåíèå – äî 800 Â,
âñå ýëåìåíòû ñõåìû ãàëüâàíè÷åñêè ñâÿçàíû
ñ ñåòåâûì íàïðÿæåíèåì, ïîýòîìó êàñàíèå
ýëåìåíòîâ ñõåìû âî âðåìÿ ðàáîòû íåäîïóñ-
òèìî. Äëÿ ìîíòàæà ñõåìû è òîðìîçíîãî ðåî-

54 ÑÕÅÌÛ

ñòàòà íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü ïðîâîäà, íèë ïîñëåäîâàòåëüíî-ïàðàëëåëüíî (ïîëó-
ðàññ÷èòàííûå íà ïîâûøåííîå íàïðÿæåíèå, ñ ÷èâøååñÿ ñîïðîòèâëåíèå 75 Îì) è èñïîëüçî-
óòîëùåííîé èçîëÿöèåé. âàë èõ êàê îáû÷íûé îáîãðåâàòåëü ìîùíîñ-
òüþ 650 Âò ðàáî÷åãî ìåñòà è ñòàíêà, âêëþ÷àå-
Ïðè îòñóòñòâèè ãîòîâîãî òîðìîçíîãî ðåîñ- ìûé â õîëîäíîå âðåìÿ ãîäà äëÿ áîëåå êîì-
òàòà, ðåêîìåíäîâàííîãî ïðîèçâîäèòåëåì, åãî ôîðòíîé ðàáîòû.
ìîæíî ñîáðàòü èç íåñêîëüêèõ ìîùíûõ ðåçèñ-
òîðîâ, îòîïèòåëüíûõ èëè íàãðåâàòåëüíûõ Ïðîâåðèâ ïðàâèëüíîñòü óñòàíîâêè ïîðîãà
ÒÝÍîâ è ðàçëè÷íûõ äðóãèõ íàãðåâàòåëüíûõ ñðàáàòûâàíèÿ, ìîæíî ïîäêëþ÷àòü ìîäóëü ê
ýëåìåíòîâ, íàïðèìåð, îò îòñëóæèâøèõ ñâîå ×Ï è ïðîâåðÿòü åãî ðàáîòó íà ðåàëüíîì
óòþãîâ, ÷àéíèêîâ, ýëåêòðîïëèòîê è ïð. Ó ìåíÿ îáîðóäîâàíèè. Ïîñëå ýòîãî, ìåíÿÿ íàñòðîéêè
ïîëó÷èëîñü ïðèîáðåñòè íåñêîëüêî øòóê ×Ï â ñîîòâåòñòâèè ñ èíñòðóêöèåé ïî ýêñïëóà-
ÒÝÍîâ âåñüìà íåäîðîãî (ïðàâäà, äëÿ äðóãèõ òàöèè, ìîæíî âûñòàâèòü çíà÷èòåëüíî ìåíü-
öåëåé) íà ðûíêå, ïðîñòî ïîïðîñèâ ïðîäàâöà øåå âðåìÿ îñòàíîâêè äâèãàòåëÿ. Îäíàêî ïðè
ïðîäàòü ñàìûå íåëèêâèäíûå òîâàðû. Äëÿ óñòàíîâêå ñëèøêîì ìàëåíüêîãî çíà÷åíèÿ
óëó÷øåíèÿ îòâîäà òåïëà íàãðåâàòåëüíûå ýòîãî ïàðàìåòðà ×Ï ìîæåò âûäàòü îøèáêó ïî
ýëåìåíòû æåëàòåëüíî çàêðåïèòü íà ìåòàëëè- ïðåâûøåíèþ ìàêñèìàëüíîãî òîêà ïðè òîðìî-
÷åñêèõ ÷àñòÿõ ñòàíêà èëè îáåñïå÷èòü òåïëî- æåíèè. Ýòî çíà÷èò, ÷òî êîììóòèðóþùèå òðàí-
îòâîä èíûìè ñïîñîáàìè. Íàïðÿæåíèå, êîòî- çèñòîðû ×Ï íå ìîãóò îáåñïå÷èòü áîëüøóþ
ðîå ïîäàåòñÿ íà ðåîñòàò â ìîìåíò òîðìîæå- ñêîðîñòü îñòàíîâêè. Ñ ýòèì íè÷åãî ñäåëàòü
íèÿ, ìîæåò äîñòèãàòü 800 Â, ïîýòîìó íàáè- íå ïîëó÷èòñÿ, íåîáõîäèìî ïðîñòî óâåëè÷èòü
ðàòü íóæíîå ñîïðîòèâëåíèå íåîáõîäèìî èç 3- âðåìÿ òîðìîæåíèÿ â íàñòðîéêàõ ×Ï. Åñëè
4 íàãðåâàòåëüíûõ ýëåìåíòîâ, ðàññ÷èòàííûõ ïðè òîðìîæåíèè âîçíèêàåò îøèáêà ïî ïðåâû-
íà 220  è âêëþ÷åííûõ ïîñëåäîâàòåëüíî. Äëÿ øåíèþ ìàêñèìàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ â çâåíå
ýòèõ öåëåé îòëè÷íî ïîäõîäèò, íàïðèìåð, êîí- ïîñòîÿííîãî òîêà, ýòî çíà÷èò, ÷òî èëè ìîäóëü
ôîðêà îò áûòîâûõ ýëåêòðîïëèò. Òàêàÿ êîí- (ðåîñòàò) íåèñïðàâåí èëè æå îí íå ñïðàâëÿ-
ôîðêà óæå ñîäåðæèò âíóòðè 3 ñïèðàëè, âêëþ- åòñÿ ñ îòâîäîì ìîùíîñòè, íàïðèìåð, èç-çà
÷åííûõ ïîñëåäîâàòåëüíî, èìååò íåáîëüøèå âûñîêîé èíåðöèè ìåõàíèçìà. Ïðè ýòîì
ãàáàðèòû, ïëîñêóþ ïîâåðõíîñòü äëÿ òåïëîîò- âûñâîáîäèâøàÿñÿ ýíåðãèÿ ìåõàíèçìà çàðÿ-
âîäà è åå óäîáíî êðåïèòü çà óæå èìåþùóþñÿ æàåò êîíäåíñàòîðû ôèëüòðà äî ïîðîãîâîãî
ðåçüáîâóþ øïèëüêó. Êîíôîðêà íà 1 êÂò èìååò çíà÷åíèÿ, ïðè êîòîðîì ïðîèñõîäèò îòêëþ÷å-
ïîëíîå ñîïðîòèâëåíèå âñåõ ñïèðàëåé îêîëî íèå ôóíêöèè òîðìîæåíèÿ.  ýòîì ñëó÷àå
470 Îì, íà 1.5 êÂò – îêîëî 300 Îì, íà 2 êÂò – ìîæíî ïîïðîáîâàòü óìåíüøèòü ñîïðîòèâëå-
îêîëî 220 Îì. íèå òîðìîçíîãî ðåçèñòîðà äî ìèíèìàëüíî
äîïóñòèìîãî çíà÷åíèÿ, ïîäêëþ÷àÿ ïàðàë-
ß èñïîëüçîâàë â êà÷åñòâå ðåîñòàòà òàê ëåëüíî äîïîëíèòåëüíûå ðåîñòàòû. Òàêèì
íàçûâàåìûé «òðàìâàéíûé» îáîãðåâàòåëü, îáðàçîì ìîæíî ðàññåÿòü áîëüøå ýíåðãèè â
äàâíî âàëÿâøèéñÿ áåç äåëà â ãàðàæå åùå îò åäèíèöó âðåìåíè. Åñëè çàìåíèòü ðåîñòàò íåò
ïðåäûäóùåãî âëàäåëüöà. Òàêîé îáîãðåâà- âîçìîæíîñòè, òîãäà ïîäîéäåò äðóãîé ñïîñîá –
òåëü ðàññ÷èòàí íà ðàáîòó îò íàïðÿæåíèÿ óâåëè÷èòü âåëè÷èíó ôèëüòðóþùåé åìêîñòè,
750  òðàìâàéíîé ýëåêòðîñåòè è èìååò ìîù- ïîäêëþ÷àÿ ïàðàëëåëüíî êîíäåíñàòîðàì
íîñòü 1 êÂò. Îáîãðåâàòåëü ñîñòîèò èç 8 ôèëüòðà äîïîëíèòåëüíûå êîíäåíñàòîðû íà
îòäåëüíûõ ÒÝÍîâ ñîïðîòèâëåíèåì 75 Îì íåîáõîäèìîå íàïðÿæåíèå. Ïðè ýòîì ýíåðãèÿ
êàæäûé. ÒÝÍû ìîæíî ñîåäèíèòü ðàçëè÷íûìè îñòàíàâëèâàåìîãî ìåõàíèçìà áóäåò çàïà-
ñïîñîáàìè – ïîñëåäîâàòåëüíî èëè ïàðàë- ñàòüñÿ â áîëüøåé åìêîñòè, îíà áóäåò äîëüøå
ëåëüíî, ïîëó÷àÿ òåì ñàìûì íåîáõîäèìîå çàðÿæàòüñÿ è, ñîîòâåòñòâåííî, äîëüøå ðàç-
ñîïðîòèâëåíèå ñîãëàñíî òðåáîâàíèÿì ðÿæàòüñÿ, êàê áû «ðàçìàçûâàÿ» èìïóëüñ ìîù-
èíñòðóêöèè íà ×Ï. Îáîãðåâàòåëü íå òðåáóåò íîñòè âî âðåìåíè.  òÿæåëûõ ñëó÷àÿõ ìîæíî
ïðèíóäèòåëüíîãî îõëàæäåíèÿ, èìååò ïðî- êîìáèíèðîâàòü îáà ýòèõ ñïîñîáà. ÐË
ñòóþ è äóáîâóþ êîíñòðóêöèþ, åäèíñòâåííûé
íåäîñòàòîê êîòîðîé – áîëüøèå ãàáàðèòû. Â Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ýòîì îáîãðåâàòåëå ÿ ñîåäèíèë 4 ñåêöèè
ïîñëåäîâàòåëüíî è ïîëó÷èë òîðìîçíîé ðåî- 1. Datasheet Diodes TL431
ñòàò ñîïðîòèâëåíèåì 300 Îì è ñðåäíåé ìîù-
íîñòüþ 500 Âò. Îñòàâøèåñÿ 4 ñåêöèè ÿ ñîåäè- 2. Datasheet ON Semiconductor BC640

3. Datasheet STMicroelectronics STW9NK90Z

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 55

Ãåíåðàòîð

ëèíåéíî èçìåíÿþùåãîñÿ

íàïðÿæåíèÿ Áàñêîâ Ì. Ï.

Ì.Ï. Áàñêîâ, Î.Ä. Ëåâàøîâ, Ìîñêâà

ÃÃåíåðàòîðû ëèíåéíî èçìåíÿþùåãîñÿ  êà÷åñòâå çàäàþùåãî ãåíåðàòîðà ëèíåé-
íîãî ïèëîîáðàçíîãî íàïðÿæåíèÿ èñïîëüçîâà-
íàïðÿæåíèÿ øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ â ýêñïåðè- íà çàìå÷àòåëüíàÿ ìèêðîñõåìà TL494P (DA1),
ìåíòàëüíîé ïðàêòèêå äëÿ âðåìåííóé ðàç- øèðîêî ïðèìåíÿåìàÿ ïðè êîíñòðóèðîâàíèè
âåðòêè êàêèõ-ëèáî èçó÷àåìûõ ïðîöåññîâ. èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ. Îäèí èç îïåðàöèîííûõ
óñèëèòåëåé îøèáêè ýòîé ìèêðîñõåìû èñïîëü-
Îò òàêèõ ãåíåðàòîðîâ òðåáóåòñÿ âðåìåí- çóåòñÿ â êà÷åñòâå áóôåðíîãî ïîâòîðèòåëÿ
íáÿ è òåìïåðàòóðíàÿ ñòàáèëüíîñòü õàðàêòå- ïèëîîáðàçíîãî ñèãíàëà. Âûõîäíîå íàïðÿæå-
ðèñòèê, òàêèõ êàê ÷àñòîòà, ëèíåéíîñòü è íèå âûñîêîñòàáèëüíîãî èñòî÷íèêà +5 Â, êîòî-
àìïëèòóäà. ðûé âõîäèò â ñîñòàâ ýòîé ìèêðîñõåìû,
èñïîëüçóåòñÿ â êà÷åñòâå îïîðíîãî äëÿ ðó÷íî-
Íåäàâíî íàì ïîòðåáîâàëñÿ òàêîé ãåíåðà- ãî ðåæèìà òåñòèðîâàíèÿ ñîëíå÷íîé ïàíåëè.
òîð äëÿ òåñòåðà ñîëíå÷íûõ ïàíåëåé.
Äîïîëíèòåëüíûì ïðåèìóùåñòâîì ÿâëÿåò-
Òåñòåð ñîëíå÷íûõ ïàíåëåé äîëæåí ïðèíó- ñÿ âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ âûõîäíûõ
äèòåëüíî è ëèíåéíî èçìåíÿòü íàïðÿæåíèå íà òðàíçèñòîðîâ ìèêðîñõåìû äëÿ ôîðìèðîâà-
âûõîäå ïàíåëåé, èçìåðÿÿ ãåíåðèðóåìóþ ìîù- íèÿ ñèíõðîèìïóëüñîâ çàïóñêà ðàçâåðòêè
íîñòü äëÿ ôèêñàöèè òî÷êè ìàêñèìàëüíîé îñöèëëîãðàôà.
ìîùíîñòè.
Ìèíèìàëüíûé óðîâåíü ïèëîîáðàçíîãî
Ãåíåðàòîð äîëæåí èìåòü êàê íàðàñòàþ- íàïðÿæåíèÿ, ãåíåðèðóåìîãî ýòîé ìèêðîñõå-
ùåå, òàê è ñïàäàþùåå íàïðÿæåíèå. ìîé, ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 0.7 Â. Äëÿ åãî ïîä-
òÿæêè ê íóëþ èñïîëüçóåòñÿ îïåðàöèîííûé
Íèæíèé óðîâåíü íàïðÿæåíèÿ «ïèëû» äîë- óñèëèòåëü À1-1 â äèôôåðåíöèàëüíîì âêëþ-
æåí áûë ñòðåìèòüñÿ ê íóëþ, âåðõíèé ñîñòàâ- ÷åíèè, íàãðóæåííûé íà ãåíåðàòîð òîêà, ðåà-
ëÿòü 2.5 Â. ëèçîâàííûé íà òðàíçèñòîðàõ VT1,VT2. Ýòî
ïîçâîëèëî ïîëó÷èòü íà åãî âûõîäå ëèíåéíî
Ïîëó÷åíèå ëèíåéíî íàðàñòàþùåãî è ñïà- íàðàñòàþùåå íàïðÿæåíèå ñ ìèíèìàëüíûì
äàþùåãî íàïðÿæåíèÿ, èçìåíÿþùåãîñÿ îò çíà÷åíèåì 10 ìÂ. Ýòî çíà÷åíèå óñòàíàâëèâà-
íåñêîëüêèõ ìèëëèâîëüò äî íóæíîãî çíà÷åíèÿ, åòñÿ ïîòåíöèîìåòðîì R5. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ
ïðè èñïîëüçîâàíèè îäíîïîëÿðíîãî ïèòàíèÿ ëèíåéíî ïàäàþùåãî íàïðÿæåíèÿ ñèãíàë ñ
ÿâëÿåòñÿ íåòðèâèàëüíîé çàäà÷åé. âûõîäà À1-1 èíâåðòèðóåòñÿ ÎÓ À1-2, âêëþ-
÷åííûì àíàëîãè÷íûì îáðàçîì. Áëèçêèé ê
Ñòàíäàðòíûì ðåøåíèåì ÿâëÿåòñÿ èñïîëü-
çîâàíèå îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëåé «rail-to-
rail» (RRO). Ìû æå âîñïîëüçîâàëèñü íîâûì
çíàíèåì, ïîëó÷åííûì èç [1]. Ðåçóëüòàò ïðåä-
ñòàâëåí íà Ðèñóíêå 1.

56 ÑÕÅÌÛ

+15 Â

UREF C2 + C3
200ìê
100í

DA1 TL494P R4 R10 R11 R12 R15 R22 R23
14 REF 6ê8 3ê9 3ê6 4ê7 2ê 3ê9 3ê6
12
2– VCC A1-1 R9 R18 R21 100ê
1+
5 8 R5 a R6 100ê 2– 8 100ê 100ê 6 – A1-2
C1 1ê R7 100ê 1 R13 R16 7
CT 3
6 11 380 ì + 1ê 1ê 5
C2 4 b R19 +
RT
13 3 100ê
FB
CTR 2.5 Â 3 Â
4 – 15 UREF
16
DTC
+

R1 E1 9 R3
C1 10ê E2 10 2ê
10ìê

7 R8 VT1 VT2 R14 R17 R20 VT3 VT4
GND 100ê 5ê1 3ê 100ê

R2 250ê ×àñòîòà SW1
ðàçâåðòêè Âûõîä

Ñèíõðîèìïóëüñ R6, R7, R8, R9, R18, R19, R20, R21 – 100ê 1%
VT1, VT2, VT3, VT4 – BC547
A1 – LM358P

Ðèñóíîê 1. Ãåíåðàòîð ëèíåéíî èçìåíÿþùåãîñÿ íàïðÿæåíèÿ.

íóëþ óðîâåíü ñèãíàëà íà åãî âûõîäå îáåñïå- äèàïàçîí ÷àñòîò ëèíåéíî èçìåíÿþùèõñÿ
÷èâàåòñÿ ðåãóëèðîâêîé ïîòåíöèîìåòðà R16. íàïðÿæåíèé îãðàíè÷èâàåòñÿ òîëüêî ÷àñòîò-
Ëèíåéíî èçìåíÿþùèåñÿ íàïðÿæåíèÿ ñ âûõî- íûìè ñâîéñòâàìè ïðèìåíÿåìûõ îïåðàöèîí-
äîâ óñèëèòåëåé À1-1 è À1-2 ïîäàþòñÿ íà íûõ óñèëèòåëåé. ÐË
âõîäû ïåðåêëþ÷àòåëÿ SW1. Òóäà æå ïîäàåòñÿ
îïîðíîå íàïðÿæåíèå îò ìèêðîñõåìû DA1. Ëèòåðàòóðà

Ðåçèñòîðîì R13 óñòàíàâëèâàåòñÿ íàïðÿ- 1. Èñòî÷íèê òîêà ðàñøèðÿåò äèàïàçîí âûõîäíûõ
æåíèå, ðàâíîå àìïëèòóäíîìó çíà÷åíèþ íàïðÿæåíèé ÎÓ
ëèíåéíî èçìåíÿþùåãîñÿ íàïðÿæåíèÿ 2.5 Â.
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
C óêàçàííûìè íà ñõåìå íîìèíàëàìè
ðåçèñòîðà R1 è êîíäåíñàòîðà C1 ÷àñòîòà ãåíå- 1. Datasheet Texas Instruments TL494
ðàòîðà èçìåíÿåòñÿ îò 0.7 äî 16 Ãö. Îäíàêî 2. Datasheet Texas Instruments LM358

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 57

Àíàëîãîâûé

âõîäíîé èíòåðôåéñ

äëÿ ëþáîãî ìèêðîêîíòðîëëåðà

Steven Hageman

EDN

ÏÏðîñòîé ÀÖÏ íà Ðèñóíêå 1 èäåàëüíî ïîä- êóïèòü ìèêðîêîíòðîëëåð ñî âñòðîåííûì
ÀÖÏ, â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ òàêîå ðåøåíèå
õîäèò äëÿ ïåðåäà÷è àíàëîãîâûõ ñèãíàëîâ â íåïðàêòè÷íî. Íàïðèìåð, â ìîåì ñëó÷àå ê óæå
÷èñòî öèôðîâîé ìèêðîêîíòðîëëåð. Åãî ðàçðàáîòàííîìó USB-ñîâìåñòèìîìó ìèêðî-
ìîæíî ñîáðàòü, èñïîëüçóÿ âñåãî ïÿòü êîìïî- êîíòðîëëåðó ñ ÷èñòî öèôðîâûì èíòåðôåé-
íåíòîâ äëÿ ïîâåðõíîñòíîãî ìîíòàæà, êîòî- ñîì ïîòðåáîâàëîñü ñ ìèíèìàëüíûìè çàòðà-
ðûå ñòîÿò ìåíåå 50 öåíòîâ, ÷òî ïðèìåðíî òàìè äîáàâèòü àíàëîãîâûé âõîä äëÿ ïîòðåáè-
âäâîå äåøåâëå îäíîêðèñòàëüíîãî ÀÖÏ òîãî òåëüñêîãî ïðèëîæåíèÿ. Â ñõåìå íà Ðèñóíêå 1
æå îáúåìà. Êðîìå òîãî, äëÿ ðàáîòû ýòîé èñïîëüçóþòñÿ òðàíçèñòîðíûå ñáîðêè êîìïà-
êîíñòðóêöèè òðåáóåòñÿ òîëüêî îäèí âûâîä íèè Panasonic. Q1/Q2 è Q3/Q4 – ýòî ïàðû òðàí-
ìèêðîêîíòðîëëåðà. Õîòÿ âñåãäà ìîæíî

53

100k Q3 4 Q4 XN02401

5 1 ÂÛÕÎÄ
3 1 ÏÈËÎÎÁÐÀÇÍÎÃÎ
Q2 2 ÑÈÃÍÀËÀ

C1 Ê ÂÕÎÄÓ/ÂÛÕÎÄÓ
0.1 µF ÎÁÙÅÃÎ

A ÍÀÇÍÀ×ÅÍÈß
ÌÈÊÐÎÊÎÍÒÐÎËËÅÐÀ

VIN 2 6
0…4 Â Q1
R1
DC 100k

4 XN04601 A
A

Ðèñóíîê 1. Èñïîëüçóÿ äâå òðàíçèñòîðíûå ñáîðêè è òðè äèñêðåòíûõ êîìïîíåíòà
ìîæíî ñîáðàòü àíàëîãîâûé èíòåðôåéñ äëÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà.

58 ÑÕÅÌÛ

çèñòîðîâ, îáúåäèíåííûõ â îäíîì êîðïóñå. Íà 7. Íà÷àòü âñå ñíà÷àëà äëÿ ïîäãîòîâêè ñëå-
ñáîðêå Q1/Q2 ñäåëàí ïðåîáðàçîâàòåëü íàïðÿ- äóþùåãî ïðåîáðàçîâàíèÿ.
æåíèå-òîê. Íàïðÿæåíèå íà ýìèòòåðå òðàíçèñ-
òîðà Q1 íà âåëè÷èíó ïàäåíèÿ íà p-n ïåðåõîäå Çíà÷åíèå, êîòîðîãî äîñòèãàåò ñ÷åò÷èê òàé-
áîëüøå, ÷åì íà åãî áàçå. Íàïðÿæåíèå áàçà- ìåðà ìèêðîêîíòðîëëåðà ïðè èçìåðåíèè âðå-
ýìèòòåð òðàíçèñòîðà Q2 ïîâòîðÿåò èñõîäíîå ìåíè, çà êîòîðîå ïèëîîáðàçíîå íàïðÿæåíèå
âõîäíîå íàïðÿæåíèå íà ðåçèñòîðå R1, à çàòåì ïåðåñå÷åò óðîâåíü ïåðåêëþ÷åíèÿ â «ëîã. 1»,
R1 ïðåîáðàçóåò ýòî íàïðÿæåíèå â òîê. çàâèñèò îò ñëåäóþùèõ ôàêòîðîâ:

Ñáîðêà Q3/Q4 ñêîíôèãóðèðîâàíà ñòàíäàð- ! âõîäíîãî ïîðîãà ïåðåêëþ÷åíèÿ âûáðàííî-
òíûì òîêîâûì çåðêàëîì. Òîê, ïðîòåêàþùèé â ãî ìèêðîêîíòðîëëåðà èç «ëîã. 0» â «ëîã. 1»;
êîëëåêòîðå Q3, ïðîïîðöèîíàëåí òîêó êîëëåê-
òîðà Q4. Âûõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå êîëëåêòîðà ! âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ è, ñîîòâåòñòâåííî,
Q4 âåëèêî, ïîýòîìó Q4 ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ èñòî÷- ñêîðîñòè íàðàñòàíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà êîí-
íèêîì òîêà. Òîê òðàíçèñòîðà Q4 çàðÿæàåò êîí- äåíñàòîðå C1;
äåíñàòîð C1 ñî ñêîðîñòüþ, ïðîïîðöèîíàëüíîé
âõîäíîìó íàïðÿæåíèþ. Äëÿ çíà÷åíèé íîìèíà- ! åìêîñòè êîíäåíñàòîðà C1, çàäàþùåãî
ëîâ êîìïîíåíòîâ, ïîêàçàííûõ íà Ðèñóíêå 1, ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ;
âðåìÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ èçìåíÿåòñÿ îò 3 ìñ ïðè
âõîäíîì íàïðÿæåíèè 4 Â äî 56 ìñ ïðè âõîäíîì ! ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðà R2, çàäàþùåãî
íàïðÿæåíèè 0.1 Â. Â ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ òîò ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ;
ôàêò, ÷òî áîëüøèíñòâî ìèêðîêîíòðîëëåðîâ
îáùåãî íàçíà÷åíèÿ èìåþò äâóíàïðàâëåííóþ ! ðàçðåøåíèÿ òàéìåðà ìèêðîêîíòðîëëåðà.
ñòðóêòóðó ïîðòîâ ââîäà-âûâîäà. Òî åñòü,
âûâîä ïîðòà ìîæíî çàïðîãðàììèðîâàòü êàê Ýòè ïåðåìåííûå ìîæíî ñâåñòè â ñëåäóþ-
âõîä èëè êàê âûõîä. Êîãäà âûâîä íàñòðîåí êàê ùåå âûðàæåíèå:
âõîä, åãî âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå î÷åíü âåëè-
êî, è îí ìîæåò îòñëåæèâàòü ëèíåéíî íàðàñòà- C1VL K = VIN.
þùåå íàïðÿæåíèå âî âðåìÿ çàðÿäà êîíäåíñà- dT
òîðà C1. Êîãäà âûõîä çàïðîãðàììèðîâàí êàê
âûõîä, íà íåì ìîæíî óñòàíîâèòü íèçêèé ëîãè- ãäå
÷åñêèé óðîâåíü, ÷òîáû îí ðàçðÿæàë C1 äëÿ
ñëåäóþùåãî öèêëà ïðåîáðàçîâàíèÿ. Îïèñàí- VL – ïîðîãîâîå íàïðÿæåíèå ïåðåêëþ÷åíèÿ
íàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü äåéñòâèé ðåàëèçóåò ìèêðîêîíòðîëëåðà èç «ëîã. 0» â «ëîã. 1»;
îïåðàöèþ öèêëà àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîáðà-
çîâàíèÿ. Îñíîâíûå îïåðàöèè âûïîëíÿþòñÿ â K – ìàñøòàáíûé êîýôôèöèåíò, ñâÿçûâàþ-
ñëåäóþùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè: ùèé êîýôôèöèåíò ïðåîáðàçîâàíèÿ íàïðÿ-
æåíèå-òîê âõîäíîãî êàñêàäà è ðàçðåøåíèå
1. Íà âûâîäå ìèêðîêîíòðîëëåðà, ê êîòîðîìó òàéìåðà;
ïîäêëþ÷åí ÀÖÏ, óñòàíîâèòü «ëîã. 0» äëÿ
ðàçðÿäà êîíäåíñàòîðà C1. dT – âðåìÿ öèêëà ïðåîáðàçîâàíèÿ.

2. Ñáðîñèòü âûáðàííûé òàéìåð ìèêðîêîí- Ïîñêîëüêó ïðîèçâåäåíèå C1VL äëÿ äàííîé
òðîëëåðà. ñõåìû òàêæå ÿâëÿåòñÿ êîíñòàíòîé, ìîæíî
îáúåäèíèòü åãî ñ K, ÷òîáû îáðàçîâàòü åäè-
3. Íàñòîèò âûâîä ìèêðîêîíòðîëëåðà êàê íñòâåííóþ êîíñòàíòó ïðåîáðàçîâàíèÿ K1.
âõîä. Ñëåäîâàòåëüíî, âûðàæåíèå ìîæåò áûòü ñâå-
äåíî ê âèäó
4. Çàïóñòèòü òàéìåð è ïîçâîëèòü åìó âåñòè
îòñ÷åò äî òåõ ïîð, ïîêà íà âõîäå ìèêðî- K1 = VIN.
êîíòðîëëåðà íå áóäåò ñ÷èòàíà «ëîã. 1». dT

5. Îñòàíîâèòü ñ÷åò÷èê òàéìåðà.  ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå òåñòîâûé êîä
áûë íàïèñàí äëÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà PIC16F84
6. Ñ ïîìîùüþ êàêîãî-ëèáî ïîäõîäÿùåãî êîìïàíèè Microchip. Äëÿ ýòîãî óñòðîéñòâà
ìàñøòàáíîãî êîýôôèöèåíòà ïðåîáðàçî- èçìåðåííîå çíà÷åíèå VL ñîñòàâëÿåò 1.28 Â, à
âàòü ÷èñëî â òàéìåðå â âûõîäíîå íàïðÿ- òàéìåð èìååò ðàçðåøåíèå 1 ìêñ. Âåðîÿòíî,
æåíèå ÀÖÏ. ëó÷øå âñåãî îïðåäåëèòü êîýôôèöèåíò K1
ýìïèðè÷åñêè. Äëÿ ýòîãî íóæíî óñòàíîâèòü
æåëàåìîå ðàçðåøåíèå ñ÷åò÷èêà è ïîçâîëèòü
ìèêðîêîíòðîëëåðó ëèáî îòîáðàæàòü âðåìÿ

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 59

ïðåîáðàçîâàíèÿ, ëèáî îòïðàâëÿòü åãî ÷åðåç ñ ôèêñèðîâàííîé òî÷êîé îáû÷íî ìîãóò îáåñ-
îòëàä÷èê. Òîãäà, èñïîëüçóÿ òî÷íî èçìåðåííûå ïå÷èòü 8-áèòíîå ðàçðåøåíèå (îò 0 äî 255) äëÿ
çíà÷åíèÿ VIN, ìîæíî áóäåò ëåãêî îïðåäåëèòü äèàïàçîíà âõîäíûõ íàïðÿæåíèé îò 0 äî 4 Â.
K1.  ýòîì ñëó÷àå K1 îêàçàëñÿ ðàâíûì 2 Â × Åñëè ìàñøòàáèðîâàòü çíà÷åíèå ñ÷åò÷èêà
× 5700 ìêñ = 11,400. òàéìåðà, ïîäåëèâ åãî íà 64, âìåñòî ÷èñëà
5700 ìêñ ïðè âõîäíîì íàïðÿæåíèè 2 Â ïîëó-
Êîíñòàíòà K1 ñëóæèò êîýôôèöèåíòîì ïðå- ÷èì 89. Òîãäà, åñëè íóæíî, ÷òîáû ýòî ÷èñëî 89
îáðàçîâàíèÿ ÷èñëà â ñ÷åò÷èêå òàéìåðà â ñîîòâåòñòâîâàëî ïîëîâèíû øêàëû 128, çíà-
íàïðÿæåíèå. Äëÿ äîñòèæåíèÿ âûñîêîãî ðàç- ÷åíèå K1 ñòàíåò ðàâíûì 11,392. 16-áèòíîå
ðåøåíèÿ îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ âû÷èñëåíèÿ ñ ñëîâî áåç çíàêà ëåãêî âìåùàåò ýòî çíà÷åíèå,
ïëàâàþùåé òî÷êîé. Ìàòåìàòèêà ñ ïëàâàþ- è âû÷èñëåíèÿ ñ ïëàâàþùåé çàïÿòîé ïðè ïðå-
ùåé òî÷êîé ìîæåò ïîíàäîáèòüñÿ, åñëè íåîá- îáðàçîâàíèè çäåñü íå íóæíû. Òî÷íîñòü ýòîãî
õîäèìî îòîáðàçèòü ÷èñëîâîå çíà÷åíèå, íî ÀÖÏ áåç êàêèõ-ëèáî ðåãóëèðîâîê ñîñòàâëÿåò
äëÿ ìíîãèõ ïðèëîæåíèé äîñòàòî÷íî îòíîñè- îêîëî 5%. Ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü çàâè-
òåëüíî óñëîâíîãî ïðåäñòàâëåíèÿ ïîëîæåíèÿ ñèò îò ðàçðåøåíèÿ òàéìåðà è îò ïëîòíîñòè
äâèæêà ïîòåíöèîìåòðà èëè êàêîãî-ëèáî äðó- ïðîãðàììíîãî êîäà. Ðàçðåøåíèå ìîæåò âî
ãîãî ñèñòåìíîãî ïàðàìåòðà. Ôîðìîé ïðåä- ìíîãî ðàç ïðåâûøàòü àáñîëþòíóþ òî÷íîñòü.
ñòàâëåíèÿ èíôîðìàöèè â òàêèõ ïðèëîæåíèÿõ Áîëåå òîãî, õàðàêòåðèñòèêà ïðåîáðàçîâàòåëÿ
ìîæåò áûòü, íàïðèìåð, ñòîëáèêîâàÿ äèàã- ìîíîòîííà. ÐË
ðàììà. Òîãäà èñïîëüçîâàíèå â ïðîöåññå ïðå-
îáðàçîâàíèÿ ìàòåìàòèêè ñ ïëàâàþùåé òî÷- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
êîé áóäåò íàïðàñíîé òðàòîé âû÷èñëèòåëüíûõ
ðåñóðñîâ ìèêðîêîíòðîëëåðà. Ïðè òùàòåëü- 1. Datasheet Panasonic XN02401
íîì âûáîðå êîìïîíåíòîâ ñõåìû âû÷èñëåíèÿ
2. Datasheet Panasonic XN04601

60 ÑÕÅÌÛ

Èìïóëüñíûé ðåãóëÿòîð
ñíèæàåò ìîùíîñòü,

ïîòðåáëÿåìóþ òîðìîçîì äâèãàòåëÿ

Alain Minoz

EDN

ÄÄâèãàòåëü, ïðèâîäÿùèé â äâèæåíèå êðè- Ïðåîáðàçîâàíèå â òåïëî èçáûòî÷íîé ìîù-
íîñòè, ðàñõîäóåìîé íà îòïóñêàíèå, îáû÷íî
òè÷åñêè âàæíûé äëÿ áåçîïàñíîñòè ýëåêòðî- íå ñîçäàåò ïðîáëåì. Îäíàêî ïðåöèçèîííûé
ìåõàíè÷åñêèé óçåë, ÷àñòî ñíàáæàþò ýëåêòðî- ìåõàíèçì ïîçèöèîíèðîâàíèÿ, â êîòîðîì
ìàãíèòíûì òîðìîçîì, óñòàíîâëåííûì íà èñïîëüçóåòñÿ òîðìîç, óñòàíîâëåííûé íà
âåäóùèé âàë. Òîðìîç îáû÷íî ñîäåðæèò äëèííîì ïðèâîäíîì âèíòå, ìîæåò ñòàòü íåäî-
êàòóøêó ñîëåíîèäà, êîòîðàÿ ïðèâîäèò â ïóñòèìî íåòî÷íûì, åñëè èç-çà òåïëîâîãî ðàñ-
äåéñòâèå ìåõàíè÷åñêóþ ìóôòó, è, êîãäà îíà øèðåíèÿ èçìåíèòñÿ ìîíòàæíîå ïîëîæåíèå
àêòèâèðóåòñÿ, òîðìîç ïîçâîëÿåò âåäóùåìó âèíòà.
âàëó âðàùàòüñÿ. Òàêàÿ êîíñòðóêöèÿ òîðìîçà
ïðîñòà è íàäåæíà, íî òðåáóåò ìíîãî ýíåðãèè Îäèí èç ìåòîäîâ ðåøåíèÿ ïðîáëåìû
äëÿ îñâîáîæäåíèÿ ìóôòû – íàìíîãî áîëüøå, çàêëþ÷àåòñÿ â àêòèâàöèè òîðìîçà ïóòåì êðàò-
÷åì íóæíî äëÿ òîãî, ÷òîáû îíà îñòàâàëàñü êîâðåìåííîé ïîäà÷è ïîñòîÿííîãî íàïðÿæå-
îòïóùåííîé. íèÿ 24 Â ñ ïîñëåäóþùèì ñíèæåíèåì óäåðæè-
âàþùåãî íàïðÿæåíèÿ äî 12 Â. Â ýòèõ óñëîâè-
Èçìåðåíèÿ ïîêàçûâàþò, ÷òî òîðìîç, ðàñ- ÿõ òîðìîç ðàññåèâàåò òîëüêî ÷åòâåðòü
ñ÷èòàííûé íà íàïðÿæåíèå ïîñòîÿííîãî òîêà
24 Â, òðåáóåò êàê ìèíèìóì 18 Â äëÿ îòïóñêà- À 75
íèÿ è âñåãî ëèøü 8 Â äëÿ óäåðæàíèÿ. Ïîäñòà-
íîâêà ýòèõ ÷èñåë â ôîðìóëó Á
34
PCOIL = V2 ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐÀ
RCOIL ÒÎÐÌÎÇÀ 12
(°C) ÂÐÅÌß (ÌÈÍÓÒÛ)

22

ïîêàçûâàåò, ÷òî â îñâîáîæäåííîì ñîñòîÿíèè Ðèñóíîê 1. Ïðè íåïðåðûâíîé ðàáîòå ïîä
òîðìîç ïîòðåáëÿåò ìåíåå ÷åòâåðòè ìîùíîñ- íàïðÿæåíèåì 24  òåìïåðàòóðà òîðìîçà
òè, íåîáõîäèìîé äëÿ åãî ïåðâîíà÷àëüíîãî ñòàáèëèçèðóåòñÿ íà óðîâíå 75 °C, ÷òî íà
îòïóñêàíèÿ. 53 °C âûøå òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåé
ñðåäû (êðèâàÿ À). Ïîäà÷à íà íåñêîëüêî ñåêóíä
Çäåñü èìïóëüñà àêòèâàöèè 24 Â ñ ïîñëåäóþùèì
ïåðåõîäîì íà íàïðÿæåíèå óäåðæàíèÿ 12 Â
PCOIL – ìîùíîñòü, ðàññåèâàåìàÿ êàòóøêîé ñòàáèëèçèðóåò òåìïåðàòóðó òîðìîçà íà
ñîëåíîèäà, óðîâíå 34 °C, ÷òî ëèøü íà 12 °C âûøå òåìïå-
ðàòóðû îêðóæàþùåé ñðåäû (êðèâàÿ Á).
V – íàïðÿæåíèå íà êàòóøêå,

RCOIL – ñîïðîòèâëåíèå êàòóøêè ïîñòîÿííî-
ìó òîêó.

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 61

RPOWER

ÏÈÒÀÍÈÅ
24 Â

ÊÎÌÀÍÄÀ K1 R1 K2 ÒÎÐÌÎÇ
R2 IC1 C1 RBRAKE
1k D1
IC2 1N4007
ÂÎÇÂÐÀÒ

Ðèñóíîê 2. Àêòèâàöèÿ òîðìîçà çàìûêàåò ðåëå K1, ïîäàâàÿ íà òîðìîç íàïðÿæåíèå 24 Â. RC-öåïî÷êà
çàäåðæèâàåò ñðàáàòûâàíèå ðåëå K2. Êîãäà íîðìàëüíî çàìêíóòîå ðåëå K2 ðàçìûêàåòñÿ, ðåçèñòîð
RPOWER ñíèæàåò íàïðÿæåíèå, ïîäàâàåìîå íà òîðìîç, äî óðîâíÿ óäåðæàíèÿ.

íà÷àëüíîé ìîùíîñòè è, òàêèì îáðàçîì, ðàáî- RBRAKE, âîçíèêàåò íåñêîëüêî ïðîáëåì. Âî-
òàåò ïðè ïðèåìëåìîé òåìïåðàòóðå. Ðèñóíîê 1 ïåðâûõ, ìîùíûé ðåçèñòîð äîëæåí ðàññåè-
èëëþñòðèðóåò âëèÿíèå íàïðÿæåíèÿ àêòèâà- âàòü òàêóþ æå ìîùíîñòü, êàê êàòóøêà òîðìîç-
öèè íà òåìïåðàòóðó òîðìîçà. Êàê è îæèäà- íîãî ñîëåíîèäà. Âî-âòîðûõ, ðåëå è ìîùíûé
ëîñü, ñíèæåíèå íàïðÿæåíèÿ ïîñëå àêòèâàöèè ðåçèñòîð çàíèìàþò çíà÷èòåëüíîå ìåñòî íà
ðåçêî ñíèæàåò òåìïåðàòóðó òîðìîçà è, ñëåäî- ïå÷àòíîé ïëàòå. Â-òðåòüèõ, ïîäáîð íîìèíà-
âàòåëüíî, åãî âëèÿíèå íà ïðèâîäíîé âèíò. ëîâ êîìïîíåíòîâ öåïè çàäåðæêè R1 è C1 äëÿ
äîñòèæåíèÿ çàäåðæêè â íåñêîëüêî ñåêóíä
Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàí îäèí î÷åâèäíûé ìîæåò îêàçàòüñÿ íåïðîñòûì.
ñïîñîá ñíèæåíèÿ íàïðÿæåíèÿ, êîãäà äëÿ òîãî,
÷òîáû âäâîå óìåíüøèòü íàïðÿæåíèå, ïîäà- Íà Ðèñóíêå 3 ïîêàçàí äðóãîé ïîäõîä, â
âàåìîå íà òîðìîç, èñïîëüçóþòñÿ ðåëå è ìîù- êîòîðîì èñïîëüçóåòñÿ èíäóêòèâíîñòü êàòóø-
íûé ðåçèñòîð. Ïðè óñòàíîâêå ñîïðîòèâëåíèÿ êè òîðìîçíîãî ñîëåíîèäà, à ðåëå çàìåíåíî
òîêîîãðàíè÷èâàþùåãî ðåçèñòîðà RPOWER, ìèêðîñõåìîé. Íàïðÿæåíèå, ïîäàâàåìîå íà
ðàâíîãî ñîïðîòèâëåíèþ ñîëåíîèäà òîðìîçà òîðìîç, íå îáÿçàòåëüíî äîëæíî áûòü íåïðå-

24 Â C2 D3
C1 100 nF 1N4007

220 µF ÝÊÐÀÍÈÐÎÂÀÍÍÛÉ ÊÀÁÅËÜ
ÇÅÌËß
ÊÎÌÀÍÄÀ IN OUT

ÂÎÇÂÐÀÒ R4 R3 IC1 D1
LM2575 R2 1N4007

1k 10k

ON GND FB D2 ÒÎÐÌÎÇ
1N5821

IC2 R1 + C3

Ðèñóíîê 3. Âíåøíÿÿ êîìàíäà âêëþ÷àåò ìèêðîñõåìó ØÈÌ ðåãóëÿòîðà IC1, à êîíäåíñàòîð C1 ïîääåð-
æèâàåò íèçêèé óðîâåíü íà âõîäå îáðàòíîé ñâÿçè IC1, îáåñïå÷èâàÿ ïîäà÷ó íà òîðìîç ìàêñèìàëüíîãî
âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ 24 Â äî òåõ ïîð, ïîêà C1 ïîëíîñòüþ íå çàðÿäèòñÿ. Ïî ìåðå òîãî êàê íàïðÿ-
æåíèå îáðàòíîé ñâÿçè ìåäëåííî ïîâûøàåòñÿ äî 1.23 Â, âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ðåãóëÿòîðà óìåíü-

øàåòñÿ ïðèìåðíî äî 12 Â – íîìèíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ óäåðæàíèÿ òîðìîçà.

62 ÑÕÅÌÛ

ÊÎÌÀÍÄÀ 5Â ÂÛÊË.
ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ ÓÄÅÐÆÀÍÈß
ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ ÂÊË. 12 Â
(Â) ÈÌÏÓËÜÑ ÀÊÒÈÂÀÖÈÈ

24 Â

1…4 ÑÅÊÓÍÄÛ

ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ
ÍÀ ÒÎÐÌÎÇÅ

ÂÐÅÌß (ñ)

Ðèñóíîê 4. Ïîñëå ïîäà÷è íà òîðìîç èìïóëüñà àêòèâàöèè ïîëíîé àìïëèòóäû âûõîäíîå íàïðÿæåíèå
ðåãóëÿòîðà ïîñòåïåííî óìåíüøàåòñÿ äî íîìèíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ óäåðæàíèÿ.

ðûâíûì. Íàïðÿæåíèå îò øèðîòíî-èìïóëüñ- ðîñõåìó IC1 îò îáðàòíîãî íàïðÿæåíèÿ. Îïòî-
íîãî ìîäóëÿòîðà (ØÈÌ) ðàáîòàåò òàê æå, êàê ïàðà IC2 èçîëèðóåò êîíòðîëëåð òîðìîçà îò
è ïîñòîÿííîå óäåðæèâàþùåå íàïðÿæåíèå, ñõåìû óïðàâëåíèÿ.
ïîñêîëüêó èíäóêòèâíîñòü êàòóøêè èíòåãðèðó-
åò èìïóëüñû òîêà. Âî âðåìÿ çàïóñêà äëèòåëüíîñòü âûõîäíî-
ãî 24-âîëüòîâîãî èìïóëüñà àêòèâàöèè, ôîð-
Èìïóëüñíûé ñòàáèëèçàòîð íàïðÿæåíèÿ ìèðóåìîãî ðåãóëÿòîðîì, êîëåáëåòñÿ îò 1 äî
ìîæåò îáåñïå÷èòü íåäîðîãîå è ýôôåêòèâíîå 4 ñåêóíä (Ðèñóíîê 4). Ê ñ÷àñòüþ, ýòîò ðàçáðîñ
ØÈÌ óïðàâëåíèå íàïðÿæåíèåì. Íàïðèìåð, íå âëèÿåò íà ðàáîòó ñõåìû, íî ìîæåò ñîçäàòü
ìèêðîñõåìà ðåãóëèðóåìîãî èìïóëüñíîãî ñòà- ïðîáëåìó, åñëè äðóãîìó ïðèëîæåíèþ òðåáó-
áèëèçàòîðà LM2575 (IC1), ðàáîòàþùàÿ ïðè åòñÿ òî÷íî ñèíõðîíèçèðîâàííûé èìïóëüñ
âõîäíûõ íàïðÿæåíèÿõ â äèàïàçîíå îò 7 Â äî àêòèâàöèè. Ïîñëå àêòèâàöèè òîðìîçà ðåãóëÿ-
40 Â, èìååò óïðàâëÿþùèé âõîä âêëþ÷å- òîð âûäàåò óäåðæèâàþùåå íàïðÿæåíèå 12 Â,
íèÿ/âûêëþ÷åíèÿ è âûñîêîîìíûé âõîä îáðàò- ñíèæàÿ ïîòðåáëÿåìóþ ìîùíîñòü äî ÷åòâåðòè
íîé ñâÿçè. Îäíàêî ïðè íàëè÷èè ýòèõ äâóõ îò ïóñêîâîãî çíà÷åíèÿ.  êà÷åñòâå áîíóñà â
õàðàêòåðèñòèê ïîäîéäåò è ëþáàÿ äðóãàÿ ìèê- ñõåìå èñïîëüçóþòñÿ íåäîðîãèå êîìïîíåíòû,
ðîñõåìà èìïóëüñíîãî ðåãóëÿòîðà. Ñîïðîòèâ- îíà çàíèìàåò íà ïå÷àòíîé ïëàòå âñåãî
ëåíèÿ ðåçèñòîðîâ R1 è R2 îïðåäåëÿþò íàïðÿ- íåñêîëüêî êâàäðàòíûõ ñàíòèìåòðîâ è óñòðà-
æåíèå óäåðæàíèÿ (Ðèñóíîê 4). Êîíäåíñàòîð íÿåò íåîáõîäèìîñòü â äâóõ ýëåêòðîìåõàíè-
C3 ôèëüòðóåò ñèãíàë ØÈÌ äî ïîñòîÿííîãî ÷åñêèõ ðåëå. Ïðîâîäà, ïî êîòîðûì ïîäàåòñÿ
íàïðÿæåíèÿ íà âõîäå îáðàòíîé ñâÿçè FB, à íàïðÿæåíèå ØÈÌ óïðàâëåíèÿ, ìîãóò èçëó-
òàêæå â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ñåêóíä âî âðåìÿ ÷àòü ýëåêòðè÷åñêèå ïîìåõè, åñëè ñõåìà íå
çàïóñêà ïîääåðæèâàåò íàïðÿæåíèå íà âõîäå íàõîäèòñÿ ðÿäîì ñ òîðìîçîì. Ïîýòîìó äëÿ
îáðàòíîé ñâÿçè íà íèçêîì óðîâíå, çàñòàâëÿÿ óäàëåííîãî ïîäêëþ÷åíèÿ ñëåäóåò èñïîëüçî-
ðåãóëÿòîð âûäàâàòü ïîëíîå âõîäíîå íàïðÿ- âàòü ýêðàíèðîâàííóþ âèòóþ ïàðó, ìèíèìèçè-
æåíèå äëÿ àêòèâàöèè òîðìîçà. Äèîä D1 áûñ- ðóþùóþ èçëó÷åíèå ïîìåõ. ÐË
òðî ðàçðÿæàåò êîíäåíñàòîð ïðè âûêëþ÷åíèè
ðåãóëÿòîðà, äèîä D2 îãðàíè÷èâàåò ñêà÷êè Ìàòåðèàëû ïî òåìå
íàïðÿæåíèÿ, ñîçäàâàåìûå ïðè âûêëþ÷åíèè
êàòóøêîé òîðìîçà, à äèîä D3 çàùèùàåò ìèê- 1. Datasheet Texas Instruments LM2575

2. Datasheet ON Semiconductor 1N5821

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 63

Ýìóëÿòîð ñèãíàëîâ

êàðäèîãðàôà

Ìèõàèë Øóñòîâ, ã. Òîìñê

Ïðèâåäåíà ñõåìà ôîðìèðîâàòåëÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâ, ýìóëèðóþùåãî ñèãíàëû êàðäè-
îãðàôà íà ýêðàíå îñöèëëîãðàôà è ïîçâîëÿþùåãî èìèòèðîâàòü ðàçëè÷íûå ñîñòîÿíèÿ
ðàáîòû ñåðäöà â íîðìå è ïàòîëîãèè.

ÝÝìóëÿòîð ñèãíàëîâ êàðäèîãðàôà ïîçâî- ñîäåðæèò êîëåáàòåëüíûé êîíòóð R6L1C5 è
ðåçèñòèâíóþ íàãðóçêó – ïîòåíöèîìåòð R9.
ëÿåò âèçóàëüíî íàáëþäàòü íà ýêðàíå îñöèë- Îñòàëüíûå êàñêàäû ãåíåðàòîðà â öåïÿõ èñòî-
ëîãðàôà èçîáðàæåíèå èìïóëüñîâ, íàïîìèíà- êîâ èìååò ðåçèñòèâíûå íàãðóçêè R7 è R8,
þùèõ ñèãíàë, ïîëó÷àåìûé íà êàðäèîãðàôå. à òàêæå ðåãóëèðîâî÷íûå ýëåìåíòû – ïîòåí-
öèîìåòðû R11 è R13.
Óñòðîéñòâî, Ðèñóíîê 1, ñîäåðæèò òðåõêàñ-
êàäíûé ãåíåðàòîð èìïóëüñîâ, âûïîëíåííûé Ñèãíàëû ñ ïîòåíöèîìåòðîâ R9, R11 è R13
íà ïîëåâûõ òðàíçèñòîðàõ VT1–VT3 2N7000 ñ ïîäàþòñÿ ÷åðåç ðåçèñòîðû R10, R12 è R14 íà
èñïîëüçîâàíèåì âðåìÿçàäàþùèõ RC-öåïî- ñóììèðóþùèé ðåçèñòîð íàãðóçêè R15. Ðåãó-
÷åê, ïîäêëþ÷åííûõ ê ñòîêàì òðàíçèñòîðîâ. ëèðîâêà ýòèõ ïîòåíöèîìåòðîâ ïîçâîëÿåò âàðü-
Ïåðâûé êàñêàä ãåíåðàòîðà â öåïè èñòîêà

R2 C3 11í + C1 SB1 +6 Â
C2 30í 20ê 22ìê
R3 R4 R1
20ê C4 11í 20ê 1ê

R5
750

VT1 VT2 VT3
2N7000 2N7000 2N7000

R6 C5 R9 R10 R7 R8 UÂÛÕ
300í 1ê 100ê 1ê 1ê
36 R15
R11 R12 R13 R14 100ê
L1 100 100ê 100 100ê
800 µH

Ðèñóíîê 1. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà ýìóëÿòîðà ñèãíàëîâ êàðäèîãðàôà.

64 ÑÕÅÌÛ

Ðèñóíîê 2. Ýëåêòðè÷åñêèå ñèãíàëû íà âûõî- ëÿòîðà, ÷òîáû îáåñïå÷èòü ñîêðàùåíèå ìèî-
äå ýìóëÿòîðà. êàðäà äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ äåÿòåëüíîñòè
îñòàíîâèâøåãîñÿ ñåðäöà.
èðîâàòü âèä «êàðäèîãðàììû» íà ðàçíûõ åå
ó÷àñòêàõ. Âíåøíèé âèä ñèíòåçèðóåìîé «êàð- Ôîðìèðîâàíèå îñíîâíîãî îñòðîêîíå÷íîãî
äèîãðàììû», ïîëó÷àåìûé ïîñëå íàñòðîéêè ïèêà «êàðäèîñèãíàëà» îáóñëîâëåíî ïåðåõîä-
ýëåìåíòîâ ñõåìû, ïîêàçàí íà Ðèñóíêå 2. íûìè ïðîöåññàìè, âîçíèêàþùèìè â RLC-öåïè
êîëåáàòåëüíîãî êîíòóðà. Ðåãóëèðîâêà ïðåä-
Ýìóëÿòîð ñèãíàëîâ êàðäèîãðàôà èìååò øåñòâóþùèõ è ïîñëåäóþùèõ êîëåáàíèé
òàêæå ýëåìåíò ðåãóëèðîâêè íàïðÿæåíèÿ ïèòà- ìàëîé àìïëèòóäû îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîòåíöèî-
íèÿ óñòðîéñòâà, âûïîëíåííûé íà ïîòåíöèî- ìåòðàìè R11 è R13, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ
ìåòðå R1. Ýòîò ýëåìåíò ïîçâîëÿåò ïëàâíî ìîæíî èçáèðàòåëüíî ïåðåñòðàèâàòü âèä «êàð-
èçìåíÿòü àìïëèòóäó «êàðäèîñèãíàëà» è ïðè- äèîñèãíàëà» äëÿ èìèòàöèè ðàçëè÷íîãî ðîäà
ãëóøàòü àìïëèòóäó âñïëåñêîâ èìïóëüñîâ, ïàòîëîãèé.
íàáëþäàåìûõ çà ïðåäåëàìè îñíîâíîãî
îñòðîêîíå÷íîãî ïèêà. Íåäîñòàòêîì óñòðîéñòâà ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî
ýìóëÿòîð ñèãíàëîâ êàðäèîãðàôà ðàáîòàåò íà
Êíîïêà SB1 ïîçâîëÿåò ïðèíóäèòåëüíî ÷àñòîòå ïîðÿäêà 1.3 êÃö, ÷òî íå ïîçâîëÿåò
çàïóñêàòü «êàðäèîñòèìóëÿòîð» ïðè ïîíèæåí- ñîïðîâîæäàòü äåìîíñòðàöèþ ðàáîòû ïðèáî-
íîì íàïðÿæåíèè ïèòàíèÿ èëè èìèòèðîâàòü ðà ñèíõðîííîé çâóêîâîé èíäèêàöèåé «óäà-
ýëåêòðîèìïóëüñíîå âîçäåéñòâèå äåôèáðèë- ðîâ» ÷åëîâå÷åñêîãî ñåðäöà ñ ÷àñòîòîé ïîðÿä-
êà 1…2 Ãö. Äëÿ ðàáîòû óñòðîéñòâà íà òàêèõ
÷àñòîòàõ ñëåäóåò ïîíèçèòü ðàáî÷óþ ÷àñòîòó
ãåíåðàòîðà íà òðè ïîðÿäêà, ÷òî íåâûïîëíèìî
ïðè ìàëîãàáàðèòíûõ ýëåìåíòàõ êîëåáàòåëü-
íîãî êîíòóðà. ÐË

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Microchip 2N7000

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 65

Äàò÷èê ñâåòà

ñ äèíàìè÷åñêèì äèàïàçîíîì

÷åëîâå÷åñêîãî ãëàçà

Steven P. Hendrix

Electronic Design

××åëîâå÷åñêèé ãëàç ÷ðåçâû÷àéíî ÷óâñòâè- ñêàçàòü, ÷òî òîê ýêñïîíåíöèàëüíî çàâèñèò îò
íàïðÿæåíèÿ, – ýòî ýêâèâàëåíòíî óòâåðæäå-
òåëåí ê èçìåíåíèÿì óðîâíÿ îñâåùåííîñòè. íèþ, ÷òî íàïðÿæåíèå ëîãàðèôìè÷åñêè çàâè-
Ïðè âàðèàöèÿõ îêðóæàþùåãî îñâåùåíèÿ íà ñèò îò òîêà. Òàêàÿ âçàèìîñâÿçü ïîçâîëÿåò
íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ ãëàç ìîæåò îáíàðóæè- êîìáèíèðîâàòü äèîä ñ îïòè÷åñêèì äàò÷èêîì
âàòü èçìåíåíèÿ âñåãî íà åäèíèöû ïðîöåíòîâ, äëÿ ñîçäàíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîé ñõåìû, îòêëèê
÷òî äàåò íåâåðîÿòíûé äèíàìè÷åñêèé äèàïà- êîòîðîé ïîõîæ íà îòêëèê ãëàçà.
çîí. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ðåàêöèÿ ãëàçà
íà ñâåò ÿâëÿåòñÿ ëîãàðèôìè÷åñêîé, à íå Íóæíàÿ äëÿ ýòîãî ñõåìà îáìàí÷èâî ïðîñòà
ëèíåéíîé. Ïîýòîìó ðåàêöèÿ ãëàçà íà äâóêðàò- (Ðèñóíîê 1). Äèîä D1 îáåñïå÷èâàåò ôîòî-
íîå óâåëè÷åíèå óðîâíÿ îñâåùåííîñòè áóäåò òðàíçèñòîð ñìåùåíèåì, êîòîðîå ëèøü íåìíî-
ïî÷òè îäèíàêîâîé, íåçàâèñèìî îò òîãî, ïðîèñ- ãî ìåíüøå íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ VCC â øèðî-
õîäèò ëè ýòî â òóñêëî îñâåùåííîé êîìíàòå êîì äèàïàçîíå ðàáî÷èõ óñëîâèé. Ïðè òàêîì
èëè ïîä ïðÿìûìè ñîëíå÷íûìè ëó÷àìè. âêëþ÷åíèè âûõîäíîå íàïðÿæåíèå â òî÷êå

Ôîòîäèîäû è ôîòîòðàíçèñòîðû, íåçàâèñè- VCC VCC VCC
ìî îò âêëþ÷åíèÿ – ôîòîðåçèñòèâíîãî èëè
ôîòîãàëüâàíè÷åñêîãî, – ðåàãèðóþò íà øèðî- Q1 R2 3+ 7
êèé äèàïàçîí óðîâíåé îñâåùåííîñòè, ãåíåðè- TP1 C1
ðóÿ òîê (à íå íàïðÿæåíèå), âåëè÷èíà êîòîðî-
ãî, ê ñîæàëåíèþ, ëèíåéíî ïðîïîðöèîíàëüíà VCC U1 6 Âûõîä
êîëè÷åñòâó ñâåòà (äî òåõ ïîð, ïîêà ïîääåðæè- Out R4
âàåòñÿ ïîñòîÿííîå, èëè ïî÷òè ïîñòîÿííîå
íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ). ×òîáû ïîëó÷èòü 2– VEE
æåëàåìûé ëîãàðèôìè÷åñêèé îòêëèê, íåîáõî- 4
äèìî ÷åì-òî äîïîëíèòü ñõåìó. Ê ñ÷àñòüþ, â D1 R1
ïðîñòîì p-n-ïåðåõîäå ñêðûòà ëîãàðèôìè÷åñ-
êàÿ õàðàêòåðèñòèêà. Çåìëÿ

Ïðè ïîäà÷å ïðÿìîãî ñìåùåíèÿ íà áèïî- R3
ëÿðíûé ïåðåõîä ÷åðåç íåãî ïðîòåêàåò òîê,
âåëè÷èíà êîòîðîãî ýêñïîíåíöèàëüíî çàâèñèò Çåìëÿ Çåìëÿ Çåìëÿ
îò íàïðÿæåíèÿ. Íàïðèìåð, â ñïðàâî÷íîé òàá-
ëèöå íà äèîä Øîòòêè ZLLS400 ïîêàçàíî, ÷òî Ðèñóíîê 1. Íàïðÿæåíèå íà p-n-ïåðåõîäå
ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ïðÿìîé òîê èçìå- èìååò ëîãàðèôìè÷åñêóþ çàâèñèìîñòü îò
íÿåòñÿ ïðèìåðíî â 1.035 ðàçà íà êàæäûé ìèë- ïðîõîäÿùåãî ÷åðåç íåãî òîêà, ÷òî ïîçâîëÿåò
ëèâîëüò èçìåíåíèÿ ïðÿìîãî íàïðÿæåíèÿ. Íî ýòîé ñõåìå îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà èìèòèðî-
âàòü ÷óâñòâèòåëüíîñòü ÷åëîâå÷åñêîãî
ãëàçà ê èçìåíåíèÿì ÿðêîñòè â øèðîêîì äèà-
ïàçîíå óðîâíåé âíåøíåãî îñâåùåíèÿ.

66 ÑÕÅÌÛ

TP1, êàê è òðåáóåòñÿ, áóäåò ïðîïîðöèîíàëüíî íî æå, èñïîëüçóåòñÿ rail-to-rail îïåðàöèîííûé
ëîãàðèôìó óðîâíÿ ïàäàþùåãî ñâåòà. Ê ñîæà- óñèëèòåëü). Åñëè ñäåëàòü òàê, ÷òîáû â ñîñòî-
ëåíèþ, óðîâåíü ýòîãî ñèãíàëà î÷åíü íèçîê. ÿíèè ïîêîÿ íà âûõîäå áûëî îêîëî 4 Â, òî ïðè
êîýôôèöèåíòå óñèëåíèÿ 101 íà âõîäå îïåðà-
Ïðåäïîëîæèì, ÷òî åñòü ïðèëîæåíèå, ãäå öèîííîãî óñèëèòåëÿ äîëæíî áûòü óñòàíîâëå-
íåîáõîäèìî îïðåäåëÿòü, ïðîõîäèò ëè ïåðåä íî íàïðÿæåíèå 4 Â/101 = 39.6 ìÂ.
äàò÷èêîì ñâåòëûé èëè òåìíûé îáúåêò, è ÷òî
«ñâåòëûé» îáúåêò îòðàæàåò 80% îêðóæàþùåãî Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå îïåðàöèîííîãî
ñâåòà, à «òåìíûé» – 20%, òî åñòü, îòíîñèòåëü- óñèëèòåëÿ â óñòàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå ðàâíî
íûé êîíòðàñò ðàâåí 4:1. Ïðè òàêîì ðàçëè÷èè
ìåæäó äâóìÿ îáúåêòàìè èçìåíåíèå íàïðÿæå- VCC ´ R1.
íèÿ â òî÷êå TP1 ñîñòàâèò ïðèìåðíî 30 ìÂ. R1+ R2

Çíà÷èòåëüíûå èçìåíåíèÿ îêðóæàþùåãî Ïðèíèìàÿ, ÷òî VCC = 5 Â, ïîëó÷èì, ÷òî
îñâåùåíèÿ ìîãóò èçìåíÿòü áàçîâûé óðîâåíü ñîïðîòèâëåíèå R2 äîëæíî ðàâíÿòüñÿ 125.25 ×
ñèãíàëà â 10 è áîëåå ðàç. Íî èçìåíåíèå áàçî- × R1. ×òîáû ïîëó÷èòü â ýòîé òî÷êå äîñòàòî÷íî
âîãî óðîâíÿ íå áóäåò ñåðüåçíîé ïðîáëåìîé, âûñîêèé èìïåäàíñ, õîðîøåé êîìáèíàöèåé
åñëè óðîâåíü âíåøíåé îñâåùåííîñòè âñåãäà ìîæåò áûòü R2 = 10 ÌÎì è R1 = 78.7 êÎì (ñòàí-
èçìåíÿåòñÿ îòíîñèòåëüíî ìåäëåííî, à èíòå- äàðòíîå çíà÷åíèå ñ äîïóñêîì 1%, áëèæàéøåå
ðåñóþùèé ñèãíàë èçìåíÿåòñÿ ãîðàçäî áûñ- ê ðàñ÷åòíîìó ñîïðîòèâëåíèþ 79.84 êÎì).
òðåå.  òàêèõ ñëó÷àÿõ ìîæíî ïðîñòî óäàëèòü
ïîñòîÿííóþ ñîñòàâëÿþùóþ âûõîäíîãî Åñëè ïðèëîæåíèå èìååò òåìíûé ôîí äëÿ
íàïðÿæåíèÿ (ñ ïîìîùüþ ôèëüòðà âåðõíèõ îáíàðóæåíèÿ áîëåå ñâåòëûõ îáúåêòîâ, â ïðè-
÷àñòîò), à çàòåì óñèëèòü ñèãíàë. âåäåííûõ âûøå ðàñ÷åòàõ íóæíî ïðîñòî èçìå-
íèòü æåëàåìîå íàïðÿæåíèå ïîêîÿ ñ 4 íà 1 Â è,
 ïîêàçàííîé ñõåìå ìîæåò èñïîëüçîâàòü- ïîâòîðèâ ðàñ÷åò, ïîëó÷èòü äëÿ R1 ñîïðîòèâ-
ñÿ øèðîêèé äèàïàçîí íîìèíàëîâ êîìïîíåí- ëåíèå 20 êÎì (19.8 êÎì).
òîâ, ÷òîáû ôîðìèðîâàòü ñèãíàëû, ïîäõîäÿ-
ùèå äëÿ ðàçëè÷íûõ ïðèëîæåíèé. Ê ñîæàëå- Êàê òîëüêî çíà÷åíèÿ R1 è R2 áóäóò îïðåäå-
íèþ, íîìèíàëû âûáèðàåìûõ êîìïîíåíòîâ â ëåíû, ñëåäóåò çàäàòü ÷àñòîòó ñðåçà ôèëüòðà
íåêîòîðîé ñòåïåíè âçàèìîçàâèñèìû.  êà- âåðõíèõ ÷àñòîò. Ïðåäïîëîæèì, ÷òî óðîâåíü
÷åñòâå îòïðàâíîé òî÷êè âîçüìåì êîýôôèöè- îêðóæàþùåãî îñâåùåíèÿ ìîæåò èçìåíÿòüñÿ
åíò óñèëåíèÿ óñèëèòåëÿ. Ïðîäîëæàÿ ðàñ- çà âðåìÿ îò ñåêóíä äî ìèíóò, â òî âðåìÿ êàê
ñìàòðèâàòü ïðèìåð ñ îòíîñèòåëüíûì êîí- èíòåðåñóþùèå èçìåíåíèÿ áóäóò ïðîèñõîäèòü
òðàñòîì 4:1 è ñîîòâåòñòâóþùèì ðàçìàõîì ñ ÷àñòîòîé 100 Ãö èëè áûñòðåå. ×àñòîòó ñðåçà
âõîäíîãî ñèãíàëà 30 ìÂ, ïðåäïîëîæèì äàëåå, ôèëüòðà âåðõíèõ ÷àñòîò ìîæíî óñòàíîâèòü
÷òî òðåáóåìûé ðàçìàõ âûõîäíîãî ñèãíàëà ðàâíîé ïðèìåðíî
äîëæåí ñîñòàâëÿòü 3 Â, âîçìîæíî, îò 1 äî 4 Â,
÷òîáû íå ïðèáëèæàòüñÿ ê íàïðÿæåíèÿì øèí 10 Ãö = 1 ,
ïèòàíèÿ. Ýòî òðåáóåò óñèëåíèÿ óñèëèòåëÿ, 2pRC
ðàâíîãî ïðèìåðíî 100. Ñëåäîâàòåëüíî,
ñîïðîòèâëåíèå ðåçèñòîðà R4 äîëæíî áûòü â ãäå R – êîìáèíàöèÿ R1 è R2 â ýêâèâàëåíòíîé
99 ðàç áîëüøå ñîïðîòèâëåíèÿ R3. Äëÿ áîëü- ñõåìå Òåâåíèíà. Â ïðèìåðå ñ îáíàðóæåíèåì
øèíñòâà ïðàêòè÷åñêèõ öåëåé âïîëíå äîñòà- òåìíûõ îáúåêòîâ R = 79 êÎì, ÷òî äàåò
òî÷íî âçÿòü R3 = 1 êÎì è R4 = 100 êÎì. C = 0.2 ìêÔ.

Çàòåì ðåøèòå, êàêèì äîëæíî áûòü óñòàíî- Ïîñëåäíÿÿ ñõåìà òåïåðü âûäàåò ñèãíàë,
âèâøååñÿ âûõîäíîå íàïðÿæåíèå. Íàïðèìåð, êîòîðûé èçìåíÿåòñÿ îò 4 Â äëÿ ñâåòëîãî îáú-
åñëè â ñîñòîÿíèè ïîêîÿ ïðèëîæåíèÿ äàò÷èê åêòà (èëè ñâåòëîãî ôîíà) äî 1  äëÿ òåìíîãî
âèäèò ñâåòëûé ôîí, íà êîòîðîì íóæíî îáíà- îáúåêòà (ïðè óñëîâèè, ÷òî îòíîñèòåëüíûé
ðóæèâàòü ïðîõîæäåíèå òåìíûõ îáúåêòîâ, êîíòðàñò ñîñòàâëÿåò íå ìåíåå 4:1), è ìîæåò,
âûõîäíîå íàïðÿæåíèå â óñòàíîâèâøåìñÿ ïîäîáíî ÷åëîâå÷åñêîìó ãëàçó, îäèíàêîâî
ðåæèìå äîëæíî áûòü áëèçêèì ê íàïðÿæåíèþ õîðîøî ðàáîòàòü â ñëàáî îñâåùåííîé êîìíà-
ïîëîæèòåëüíîé øèíû ïèòàíèÿ, ÷òîáû îáåñ- òå, ïðè îáû÷íîì îôèñíîì îñâåùåíèè èëè ïîä
ïå÷èòü ìàêñèìàëüíûé ðàçìàõ ñèãíàëà â îòðè- ïðÿìûìè ñîëíå÷íûìè ëó÷àìè. ÐË
öàòåëüíîì (òåìíîì) íàïðàâëåíèè, êîãäà
ìèìî ïðîõîäèò îáúåêò. ( êà÷åñòâå U1, êîíå÷- Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Diodes ZLLS400

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 67

Ïðåîáðàçîâàòåëü

òîêà âåðõíåãî ïëå÷à

â äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà

Greg Sutterlin

EDN

ÈÈçìåðåíèå òîêà â ïîëîæèòåëüíîì ïîëþñå êàþùåãî â ñõåìó äðàéâåðà äâèãàòåëÿ èëè
ñåðâîïðèâîäà èç ïîëîæèòåëüíîé øèíû ïèòà-
íàãðóçêè èñïîëüçóåòñÿ âî ìíîãèõ ïðîäóêòàõ ñ íèÿ, ìîæåò îáåñïå÷èâàòü îáðàòíóþ ñâÿçü â
áàòàðåéíûì ïèòàíèåì, êîòîðûå òðåáóþò òî÷- ïðèëîæåíèÿõ óïðàâëåíèÿ. Äëÿ òàêèõ ïðèëî-
íîãî êîíòðîëÿ òîêà íàãðóçêè, òîêà çàðÿäíîãî æåíèé òðåáóåòñÿ óñòðîéñòâî, ïðåîáðàçóþùåå
óñòðîéñòâà èëè òîãî è äðóãîãî. Â ïðèëîæåíèÿõ òîê, âòåêàþùèé â íàãðóçêó, íåïîñðåäñòâåííî
äëÿ íåïîðòàòèâíûõ óñòðîéñòâ êîíòðîëü òîêà â â öèôðîâîé ñèãíàë (Ðèñóíîê 1). IC1 – ýòî íåäî-
ïîëîæèòåëüíîì ïîëþñå íàãðóçêè ñëóæèò ñòî- ðîãàÿ ìèêðîñõåìà òîêîèçìåðèòåëüíîãî óñè-
ðîæåâûì òàéìåðîì èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, êîòî- ëèòåëÿ, êîòîðàÿ ïðåîáðàçóåò òîê â ïîëîæè-
ðûé ìîæåò ñèãíàëèçèðîâàòü îá îòêàçå â òåëüíîì ïîëþñå íàãðóçêè â ïðîïîðöèîíàëü-
ïîñëåäóþùèõ óñòðîéñòâàõ. Êîíòðîëü òàêæå íîå íàïðÿæåíèå, ïðèâÿçàííîå ê óðîâíþ çåì-
ìîæåò èñêëþ÷èòü âîçíèêíîâåíèå îïàñíûõ ëè. Íà äâóõ âíóòðåííèõ êîìïàðàòîðàõ ìèê-
ñèòóàöèé, ïðåäîòâðàùàÿ ïåðåãðóçêè èñòî÷íè- ðîñõåìû (ñ ôèêñàöèåé âûõîäíîãî óðîâíÿ è
êà ïèòàíèÿ. Êðîìå òîãî, èçìåðåíèå òîêà, âòå-

RSENSE

0…20 Â

5 Â 10 9 ÍÀÃÐÓÇÊÀ

1 RS+ RS– 2 R1
VCC ÊÎÌÏÀÐÀÒÎÐ 1 OUT VOUT C1

10k – VTHRESH

Ê ÂÕÎÄÓ 8 COUT1 +3
ÌÈÊÐÎ- 6 CIN1
ÊÎÍÒÐÎËËÅÐÀ
RESET
ÊÎÌÏÀÐÀÒÎÐ 2
VTHRESH – 7
4
CTRL + COUT2
CIN2 GND
IC1
5 MAX4374

Ðèñóíîê 1. Äëèòåëüíîñòü îòðèöàòåëüíîãî èìïóëüñà íà âûõîäå COUT1
ïðîïîðöèîíàëüíà òîêó, èäóùåìó ÷åðåç èçìåðèòåëüíûé ðåçèñòîð RSENSE.

68 ÑÕÅÌÛ

CTRL 5 Â 1.5 ìêñ (ÒÈÏ.) íàâëèâàåòñÿ íàïðÿæåíèå VOUT íà âûâîäå
ÇÅÌËß OUT, è 4 ìêñ çàäåðæêè ðàñïðîñòðàíåíèÿ êîì-
ïàðàòîðà ïðàêòè÷åñêè íå áóäóò îêàçûâàòü
COUT1 5  âëèÿíèÿ íà òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ.

×òîáû ïîëó÷èòü âûðàæåíèå äëÿ øèðèíû
âûõîäíîãî èìïóëüñà, íà÷íåì ñ ñîîòíîøåíèÿ
äëÿ çàðÿäà RC-öåïè:

ÇÅÌËß

TPULSE æ öTP
VTHR = VOUT çç1- eR1C1 ÷÷.
Ðèñóíîê 2. Îñöèëëîãðàììû, èëëþñòðèðóþ-
ùèå ðàáîòó ñõåìû íà Ðèñóíêå 1. èø

Âìåñòî VOUT ïîäñòàâëÿåì âûðàæåíèå

áåç ôèêñàöèè) ðåàëèçîâàí ïðåîáðàçîâàòåëü ILOAD ´ RSENSE ´ A V
íàïðÿæåíèÿ â èìïóëüñ, äëèòåëüíîñòü êîòîðî-
ãî ïðîïîðöèîíàëüíà èçìåðÿåìîìó òîêó. è ðåøàåì îòíîñèòåëüíî ILOAD:

Âûõîä OUT ìèêðîñõåìû IC1 çàðÿæàåò êîí- ILOAD = VTHR ,
äåíñàòîð C1 ÷åðåç ðåçèñòîð R1. Êîãäà íàïðÿ- æ öTP
æåíèå íà C1 äîñòèãàåò 0.6 Â, Êîìïàðàòîð 1 RSENSE ´ AV çç1- e R1C1 ÷
çàùåëêèâàåòñÿ â ñîñòîÿíèè âûñîêîãî èìïå- ÷
äàíñà. Âðåìÿ, íåîáõîäèìîå äëÿ çàðÿäà C1 äî èø
0.6 Â, ïðîïîðöèîíàëüíî èçìåðÿåìîìó òîêó.
Êîìïàðàòîð 2 âìåñòå ñ âûâîäîì RESET ãäå
çàïóñêàåò ïðåîáðàçîâàíèå è óäàëÿåò ïðåäâà-
ðèòåëüíî íàêîïëåííûé çàðÿä ñ êîíäåíñàòîðà ILOAD – èçìåðÿåìûé òîê â àìïåðàõ,
C1. Ñîåäèíåííûå âìåñòå âõîäû RESET è CIN2 VTHR = 0.6 Â – ïîðîã êîìïàðàòîðà,
ïîäêëþ÷åíû ê ÒÒË-ñîâìåñòèìîìó âûõîäó RSENSE – ñîïðîòèâëåíèå òîêîèçìåðèòåëü-
ìèêðîêîíòðîëëåðà, ñèãíàë CTRL íà êîòîðîì íîãî ðåçèñòîðà â îìàõ,
èíèöèèðóåò ïðåîáðàçîâàíèå. Â èñõîäíîì
ñîñòîÿíèè óðîâåíü íàïðÿæåíèÿ íà âõîäå AV – êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ IC1,
CTRL âûñîêèé. Ìèêðîêîíòðîëëåð íà÷èíàåò TP – âðåìÿ â ñåêóíäàõ, çà êîòîðîå C1 çàðÿ-
ïðåîáðàçîâàíèå, ïîäàâ îòðèöàòåëüíûé æàåòñÿ äî íàïðÿæåíèÿ VTHR.
èìïóëüñ íà âõîä CTRL, ðàçðÿæàþùèé êîí- Íàïðèìåð, åñëè âûáðàòü R1 = 1 ÌÎì, C1 =
äåíñàòîð C1 è î÷èùàþùèé çàùåëêó Êîìïàðà- = 0.1 ìêÔ, RSENSE = 0.075 Îì è AV = 20, äëè-
òîðà 1 (óðîâåíü ñèãíàëà íà âûõîäå COUT1 ñòà- òåëüíîñòü èìïóëüñà TPULSE, èçìåðåííàÿ ïðè
íîâèòñÿ íèçêèì). Òåïåðü ìèêðîêîíòðîëëåð òîêå 2 À, áóäåò ðàâíà 0.022 ñ. Òàêèì îáðàçîì,
èçìåðÿåò âðåìÿ îò ôðîíòà èìïóëüñà íà ñ ïîìîùüþ ïîðòà òàéìåðà ìèêðîêîíòðîëëåðà,
âõîäå CTRL äî ñïàäàþùåãî ôðîíòà íà âûõî- âíåøíåãî ïðåðûâàíèÿ èëè ïðîñòî äîñòóïíîãî
äå COUT1 (Ðèñóíîê 2). Ïåðèîä íà÷èíàåòñÿ ñ âõîäà ìèêðîêîíòðîëëåðà, ìèêðîñõåìû IC1 è
ïåðåõîäà îò íèçêîãî óðîâíÿ ê âûñîêîìó íà äâóõ âíåøíèõ ïàññèâíûõ êîìïîíåíòîâ ðåàëè-
âõîäå CTRL è çàêàí÷èâàåòñÿ ïåðåõîäîì îò çóåòñÿ ïðåîáðàçîâàíèå òîêà ïîëîæèòåëüíîãî
íèçêîãî óðîâíÿ ê âûñîêîìó íà âûõîäå COUT1. ïîëþñà íàãðóçêè, íå òðåáóþùåå äèñêðåòíîãî
 çàâèñèìîñòè îò îæèäàåìûõ óðîâíåé òîêà, àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ. ÐË
çíà÷åíèÿ R1 è C1 âûáèðàþòñÿ òàêèìè, ÷òîáû
äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà ñîñòàâëÿëà äåñÿòêè Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ìèëëèñåêóíä. Òîãäà 20 ìêñ, çà êîòîðûå óñòà-
1. Datasheet Maxim MAX4374

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 69

Ïðîñòîé ñïîñîá

óïðàâëåíèÿ

íåñêîëüêèìè ñâåòîäèîäàìè

ñ ïîìîùüþ îäíîãî
âûâîäà ïðîöåññîðà

Christopher Paul

Electronic Design

ÒÒåõíîëîãèè óïðàâëåíèÿ íåñêîëüêèìè ñâå- êîíå÷íûé àâòîìàò ñîñòîèò èç äâóõ D-òðèã-
ãåðîâ, ñîåäèíåííûõ êàñêàäíî, ÷òîáû îáðàçî-
òîäèîäàìè ñ ïîìîùüþ îäíîãî âûâîäà ìèêðî- âàòü äâóõðàçðÿäíûé ñ÷åò÷èê ñî ñêâîçíûì
êîíòðîëëåðà äàâíî è õîðîøî èçâåñòíû. Êàê ïåðåíîñîì. Ñòàðøèé çíà÷àùèé áèò ñ÷åò÷èêà
ïðàâèëî, ýòà çàäà÷à ðåøàåòñÿ ïóòåì ôîðìè- (MSB) òàêæå ïîäêëþ÷åí ê òàêòîâîìó âõîäó
ðîâàíèÿ èìïóëüñíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ñ ÷åðåç ðåçèñòîð R1.
ðàçíûìè äëèòåëüíîñòÿìè è ïåðèîäàìè
ïîâòîðåíèÿ è ðàçäåëåíèåì êàíàëîâ ñ Ðàññìîòðèì ñëó÷àé, êîãäà ñ÷åò÷èê ìåíÿåò
ïîìîùüþ íåñêîëüêèõ RC-öåïî÷åê. Îïèñàí- ñîñòîÿíèå ïî ïåðåäíåìó ôîíòó âõîäíîãî
íàÿ çäåñü êîíñòðóêöèÿ íàìíîãî ïðîùå. èìïóëüñà. Åñëè âûâîä ìèêðîïðîöåññîðà
ñêîíôèãóðèðîâàí êàê âûõîä, îí ìîæåò
Âûâîä ìèêðîïðîöåññîðà ïîäêëþ÷åí ê òàê- èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ òàêòèðîâàíèÿ, ÷òîáû
òîâîìó âõîäó ïîñëåäîâàòåëüíîãî ñ÷åò÷èêà, óñòàíîâèòü âñå âîçìîæíûå ñîñòîÿíèÿ ñ÷åò-
èìåþùåãî âûõîäû ïðîìåæóòî÷íûõ êàñêàäîâ ÷èêà. Íî íåïîíÿòíî, êàê ïðîöåññîð âîîáùå
(Ðèñóíîê 1). Â ñâîåé ïðîñòåéøåé ôîðìå ýòîò

Ìèêðîïðîöåññîð R1 4 U1a VCC 10 U2a
PB2 10k

2 D PRE Q 5 Ñâåòîäèîä 1 12 PRE 9 Ñâåòîäèîä 2
3 CLK Q 6 DQ

11 CLK Q 8

CLR VCC CLR
1 74HC74 13 74HC74

Ðèñóíîê 1. Ýòîò ïðîñòîé ïîñëåäîâàòåëüíûé ñ÷åò÷èê ñ íåñêîëüêèìè âûõîäà-
ìè, â êîòîðîì èñïîëüçóþòñÿ äâà D-òðèããåðà, ïîçâîëÿåò îäíîìó óíèâåðñàëü-
íîìó âõîäó/âûõîäó ìèêðîïðîöåññîðà óïðàâëÿòü íåñêîëüêèìè ñâåòîäèîäàìè.

70 ÑÕÅÌÛ

óçíàåò, â êàêîì ñîñòîÿíèè íàõîäèòñÿ ñ÷åò÷èê. Ïîñêîëüêó ñõåìà ñ÷åò÷èêà òàêîâà, ÷òî ïðè
Îäíàêî åñëè ïðîöåññîð ñìîæåò ðàñïîçíàòü ïðîõîæäåíèè âñåõ âîçìîæíûõ åãî ñîñòîÿíèé
îäíî ñîñòîÿíèå ñ÷åò÷èêà, îí áóäåò çíàòü, óðîâåíü MSB ìåíÿåòñÿ ñ íèçêîãî íà âûñîêèé
ñêîëüêî òàêòîâûõ èìïóëüñîâ íóæíî ïîäàòü íà òîëüêî îäèí, ïðîöåññîð òåïåðü çíàåò òî÷íîå
íåãî, ÷òîáû äîñòè÷ü ëþáîãî äðóãîãî æåëàå- ñîñòîÿíèå ñ÷åò÷èêà. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî äëÿ
ìîãî ñîñòîÿíèÿ. ïåðåâîäà ñ÷åò÷èêà â æåëàåìîå ñîñòîÿíèå
âñåãäà ìîæíî ñôîðìèðîâàòü íóæíîå êîëè-
Ïðîöåññîð ìîæåò íà÷àòü îïðåäåëåíèå ÷åñòâî ïåðåõîäîâ îò íèçêîãî óðîâíÿ ê âûñîêî-
íà÷àëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ñ÷åò÷èêà ñ âûïîëíå- ìó (áåç ïðîìåæóòî÷íûõ ñ÷èòûâàíèé).
íèÿ öåïî÷êè äåéñòâèé, êîòîðóþ íàçîâåì
HighClockRead. HighClockRead ñîñòîèò èç Ýòà ñõåìà ðàáîòàåò, ïîòîìó ÷òî ìèêðîïðî-
ïîñëåäîâàòåëüíîé óñòàíîâêè íà âûâîäå öåññîð ìîæåò ñ÷èòûâàòü ñîñòîÿíèå ñ÷åò÷èêà
ñîñòîÿíèé «ëîã. 1», «ëîã. 0», «ëîã. 1» ñ ïîñëå- è èçìåíÿòü åãî íàñòîëüêî áûñòðî, ÷òî ãëàç íå
äóþùèì ïåðåêëþ÷åíèåì âûâîäà íà ââîä è â ñîñòîÿíèè óâèäåòü êàêèå-ëèáî ïðîìåæóòî÷-
îæèäàíèåì ïîðÿäêà ìèêðîñåêóíäû ñòàáèëè- íûå ñîñòîÿíèÿ ñâåòîäèîäîâ. Åäèíñòâåííûå
çàöèè çàðÿäà åìêîñòè âûâîäà ÷åðåç ðåçèñòîð âðåìåííûå òðåáîâàíèÿ ñîñòîÿò â òîì, ÷òîáû
R1. Çàòåì ñ÷èòûâàåòñÿ ñîñòîÿíèå MSB. çàäåðæêà â ñ÷åò÷èêå è âðåìÿ óñòàíîâëåíèÿ
RC ó÷èòûâàëèñü ïðîöåññîðîì. Ýòî òðåáîâà-
Åñëè ñ÷èòàííîå ñîñòîÿíèå ñîîòâåòñòâóåò íèå ëåãêî âûïîëíÿåòñÿ.
«ëîã. 1», çàïóñêàåòñÿ åùå îäèí öèêë
HighClockRead. Åñëè ñ÷èòàí íèçêèé óðîâåíü, Åñëè ñîñòîÿíèå ñ÷åò÷èêà èçâåñòíî è åãî
íà÷èíàåòñÿ âûïîëíåíèå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè íåîáõîäèìî èçìåíèòü, íåò íåîáõîäèìîñòè
LowClockRead. Äëÿ ýòîãî íà âûâîäå óñòàíàâ- ñ÷èòûâàòü åãî ïîñëå êàæäîãî òàêòîâîãî
ëèâàåòñÿ «ëîã. 0», çàòåì «ëîã. 1», ïîñëå ÷åãî èìïóëüñà. Âìåñòî ýòîãî, ÷òîáû îáåñïå÷èòü
ïðîöåññîð ïåðåõîäèò ê îæèäàíèþ ÷òåíèÿ ñèíõðîíèçàöèþ ñ÷åò÷èêà ìîæåò áûòü ïðåä-
MSB, êàê â ñëó÷àå ñ HighClockRead. (Âûïîë- ïî÷òèòåëüíåå ñ÷èòûâàòü òîëüêî äâà ñîñòîÿ-
íåíèå â çàâèñèìîñòè îò ñèòóàöèè ïîñëåäîâà- íèÿ, â êîòîðûõ îæèäàåòñÿ, ÷òî çà íèçêèì óðîâ-
òåëüíîñòè LowClockRead èëè HighClockRead íåì ïîñëåäóåò âûñîêèé.
ãàðàíòèðóåò, ÷òî â êàæäîé öåïî÷êå ClockRead
ïðîèñõîäèò òîëüêî îäíà ñìåíà óðîâíÿ òàêòî- ×òîáû ñâåñòè ê ìèíèìóìó ðàññåèâàíèå
âîãî ñèãíàëà (îò íèçêîãî óðîâíÿ ê âûñîêîìó) è ìîùíîñòè íà ðåçèñòîðå êîãäà ñ÷åò÷èê íå òàê-
÷òî ñ÷åò÷èê ïðîäâèãàåòñÿ òîëüêî íà îäíî òèðóåòñÿ, ÷òîáû îïðåäåëèòü êîíêðåòíîå
ñîñòîÿíèå). Ïðîöåññîð ïðîäîëæàåò âûïîëíå- ñîñòîÿíèå ñâåòîäèîäà, âûâîä ïðîöåññîðà
íèå ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé HighClockRead íóæíî ñêîíôèãóðèðîâàòü êàê âûõîä èëè óñòà-
èëè LowClockRead. Îí îñòàíàâëèâàåòñÿ, íîâèòü íà íåì òîò æå ëîãè÷åñêèé óðîâåíü, â
êîãäà îáíàðóæèâàåò â MSB ñ÷åò÷èêà ñîñòîÿ- êîòîðîì íàõîäèòñÿ MSB. ÐË
íèå «ëîã. 1», êîòîðîìó ïðåäøåñòâîâàëî
ñîñòîÿíèå «ëîã. 0». Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Texas Instruments CD74HC74

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 71

Îêîííûé

òðàíçèñòîðíûé êëþ÷

Ìèõàèë Øóñòîâ, ã. Òîìñê

Ïðèâåäåíû ñõåìû è îïèñàí ïðèíöèï ðàáîòû îêîííîãî òðàíçèñòîðíîãî êëþ÷à, ïîçâîëÿþ-
ùåãî ïåðåêëþ÷àòü âûõîä êëþ÷à ñ ñîñòîÿíèÿ «ëîã. 0» íà «ëîã. 1» ïðè íàëè÷èè íà âõîäå
óñòðîéñòâà ñèãíàëà îïðåäåëåííîãî óðîâíÿ, ïîïàäàþùåãî â îêíî ïðîçðà÷íîñòè. Ïðåäóñ-
ìîòðåíà âîçìîæíîñòü ðåãóëèðîâàíèÿ êàê ìèíèìàëüíîãî óðîâíÿ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ,
ñïîñîáíîãî ïåðåêëþ÷èòü êëþ÷, òàê è øèðèíû îêíà ïðîçðà÷íîñòè.

ÎÎêîííûé òðàíçèñòîðíûé êëþ÷ ïðåäíàçíà- êëþ÷àåò ñâîå ñîñòîÿíèå. Íà åãî âûõîäå óñòà-
íàâëèâàåòñÿ çíà÷åíèå «ëîã. 0». Íà Ðèñóíêå 1
÷åí äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ âõîäíîãî àíàëîãî- èçîáðàæ¸í îäèí èç ïðèìåðîâ ïðàêòè÷åñêîãî
âîãî ñèãíàëà îïðåäåëåííîãî óðîâíÿ â öèôðî- âîïëîùåíèÿ îêîííîãî òðàíçèñòîðíîãî êëþ÷à.
âîé. Ïðè ïîäà÷å íà âõîä òàêîãî êëþ÷à ñèãíà- Ïðè íèçêîì óðîâíå âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ
ëà, íàïðèìåð, ïèëîîáðàçíîé ôîðìû ïðè íèç- òðàíçèñòîð VT1 2N7000 çàêðûò. Óðîâåíü âõîä-
êîì óðîâíå âõîäíîãî ñèãíàëà íà âûõîäå íîãî íàïðÿæåíèÿ, ïðè êîòîðîì òðàíçèñòîð
óñòðîéñòâà ïîääåðæèâàåòñÿ íàïðÿæåíèå, VT2 BC557 ïåðåêëþ÷àåòñÿ èç îòêðûòîãî
ðàâíîå «ëîã. 0». Ïðè ïðåâûøåíèè íåêîòîðîãî ñîñòîÿíèÿ â çàêðûòîå, çàäàåòñÿ ðåãóëèðîâ-
çàäàííîãî çíà÷åíèÿ óðîâíÿ âõîäíîãî ñèãíàëà êîé ïîòåíöèîìåòðà R3. Ïðè íèçêîì óðîâíå
êëþ÷ ïåðåêëþ÷àåòñÿ, è âûõîäíîå íàïðÿæå- âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ýòîò òðàíçèñòîð
íèå êëþ÷à ñòàíîâèòñÿ ðàâíûì «ëîã. 1». Ïðè îòêðûò, ñëåäîâàòåëüíî, îòêðûò è òðàíçèñòîð
ïîñëåäóþùåì ðîñòå íàïðÿæåíèÿ è ïðåîäîëå- VT3 2N7000. Íà ñòîêå ýòîãî òðàíçèñòîðà
íèè âûñîòû çàäàííîãî îêíà ïðîçðà÷íîñòè âíîâü áóäåò óðîâåíü «ëîã. 0».
(äîñòèæåíèÿ âòîðîé ãðàíèöû ïåðåêëþ÷åíèÿ)
îêîííûé òðàíçèñòîðíûé êëþ÷ ñíîâà ïåðå- Ïðè ðîñòå íàïðÿæåíèÿ ïîëîæèòåëüíîé
ïîëÿðíîñòè íà âõîäå è ïðåâûøåíèè ïîðîãà
R3 100ê +10  ïåðåêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà VT2 òðàíçèñòîð
VT3 çàêðûâàåòñÿ, íà åãî ñòîêå óñòàíàâëèâà-
UÂÕ R1 VT2 R4 åòñÿ óðîâåíü «ëîã. 1».
100ê BC557 10ê
Ïðè äàëüíåéøåì ðîñòå âõîäíîãî íàïðÿæå-
R2 VT1 UÂÛÕ íèÿ â çàâèñèìîñòè îò ïîëîæåíèÿ äâèæêà
1Ì 2N7000 ïîòåíöèîìåòðà R2 íàïðÿæåíèå íà çàòâîðå
VT3 òðàíçèñòîðà VT1 2N7000 äîñòèãàåò çíà÷åíèÿ
2N7000 2  (ïîðîã ïåðåêëþ÷åíèÿ äëÿ ýòîãî òèïà òðàí-
çèñòîðà). Òðàíçèñòîð VT1 îòêðûâàåòñÿ, è íà
R5 âûõîäå òðàíçèñòîðíîãî êëþ÷à âíîâü óñòàíàâ-
100ê ëèâàåòñÿ çíà÷åíèå «ëîã. 0», Ðèñóíîê 2. Ðåãó-
ëèðîâêîé ïîòåíöèîìåòðà R2 øèðèíîé îêíà
Ðèñóíîê 1. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà îêîííîãî ïåðåêëþ÷åíèÿ îêîííîãî òðàíçèñòîðíîãî
òðàíçèñòîðíîãî êëþ÷à. êëþ÷à ìîæíî ïëàâíî óïðàâëÿòü.

72 ÑÕÅÌÛ

UÂÕ, Â R3 100ê +10 Â

10 UÂÕ R1 VT2 R4
8 100ê BC557 10ê
6
4 t R6 UÂÛÕ
2 t
0 100ê VT3
UÂÛÕ, Â R5 BC547
100ê
10 R2 VT1
8 1Ì 2N7000
6 R3 R2
4 Ðèñóíîê 3. Âàðèàíò îêîííîãî òðàíçèñòîðíîãî
2 êëþ÷à ñ ìèíèìàëüíûì ïîðîãîì ïåðåêëþ÷åíèÿ.
0
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ êðóòûõ ôðîíòîâ âûõîäíîãî
Ðèñóíîê 2. Äèíàìèêà ïðîöåññîâ íà âõîäå è ñèãíàëà ðåêîìåíäóåòñÿ äîïîëíèòåëüíî èñïîëü-
âûõîäå îêîííîãî òðàíçèñòîðíîãî êëþ÷à ïðè çîâàòü íà âûõîäå óñòðîéñòâà ïîâòîðèòåëü
ïîäà÷å íà åãî âõîä ëèíåéíî íàðàñòàþùåãî íàïðÿæåíèÿ íà ÊÌÎÏ èëè ÒÒË ìèêðîñõåìå.
íàïðÿæåíèÿ.
Îêîííûå òðàíçèñòîðíûå êëþ÷è ìîãóò áûòü
Îñîáåííîñòüþ îêîííîãî êëþ÷à, Ðèñóíîê 1, èñïîëüçîâàíû äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ àíàëîãî-
ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ìèíèìàëüíûé óðîâåíü âûõ ñèãíàëîâ çàäàííîãî óðîâíÿ â öèôðîâóþ
íàïðÿæåíèÿ ïåðâîãî ïîðîãà ïåðåêëþ÷åíèÿ ôîðìó äëÿ óïðàâëåíèÿ ðàçëè÷íûìè óñòðîé-
ñîñòàâëÿåò 2 Â (îïðåäåëÿåòñÿ ñâîéñòâàìè ñòâàìè. Ïðè èñïîëüçîâàíèè íåñêîëüêèõ îêîí-
èñïîëüçóåìûõ â ñõåìå MOSFET). Ñíèçèòü íûõ òðàíçèñòîðíûõ êëþ÷åé, íàñòðîåííûõ íà
çíà÷åíèå ýòîãî ïîðîãà äî ìèíèìóìà ìîæíî ðàçíûå ïîðîãè (îêíà) ïðîçðà÷íîñòè, ìîæíî
ïðîñòîé çàìåíîé ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà VT3 ïîëó÷èòü ìíîãîêàíàëüíîå óñòðîéñòâî èçáè-
íà áèïîëÿðíûé, Ðèñóíîê 3. Êðóòèçíà ïåðåä- ðàòåëüíîãî óïðàâëåíèÿ íàãðóçêàìè.ÐË
íåãî ôðîíòà ïåðåêëþ÷åíèÿ ïðè ýòîì ðàçìû-
âàåòñÿ. Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Microchip 2N7000

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 73

Ïðåîáðàçîâàòåëü òåìïåðàòóðû

â ïåðèîä ñëåäîâàíèÿ èìïóëüñîâ

ñ ëèíåàðèçàöèåé îòêëèêà òåðìèñòîðà

S. Kaliyugavaradan

EDN

××àùå ëþáûõ äðóãèõ äàò÷èêîâ òåìïåðàòó- ïîëó÷åííîå èç çàêîíà Áîññîíà äëÿ ñîïðîòèâ-
ëåíèÿ òåðìèñòîðà RT êàê ôóíêöèè òåìïåðàòó-
ðû ðàçðàáîò÷èêè èñïîëüçóþò òåðìèñòîðû, ðû q, èìååò âèä RT = AB–q [1]. Ýòî ñîîòíîøå-
ïîñêîëüêó îíè îòëè÷àþòñÿ âûñîêîé ÷óâñòâè- íèå òî÷íî îòðàæàåò ïîâåäåíèå ðåàëüíîãî
òåëüíîñòüþ, êîìïàêòíîñòüþ, äåøåâèçíîé è òåðìèñòîðà â óçêîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð.
ìàëîé ïîñòîÿííîé âðåìåíè. Îäíàêî çàâèñè-
ìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ îò òåìïåðàòóðû ó áîëü- ×òîáû ïîëó÷èòü ýôôåêòèâíîå ñîïðîòèâ-
øèíñòâà òåðìèñòîðîâ î÷åíü íåëèíåéíà è ëåíèå, äîñòàòî÷íî áëèçêîå ê AB–q » 30 K,
íóæäàåòñÿ â êîððåêöèè, åñëè ïðèëîæåíèå ìîæíî ïàðàëëåëüíî òåðìèñòîðó ïîäêëþ÷èòü
òðåáóåò ëèíåéíîãî îòêëèêà. Ïðè èñïîëüçîâà- ðåçèñòîð RP ñ ñîîòâåòñòâóþùèì ñîïðîòèâëå-
íèè òåðìèñòîðà â êà÷åñòâå äàò÷èêà ïðîñòàÿ íèåì. Íà Ðèñóíêå 1 ýôôåêòèâíîå ñîïðîòèâ-
ñõåìà íà Ðèñóíêå 1 îáåñïå÷èâàåò ëèíåéíóþ ëåíèå öåïè, âêëþ÷åííîé ìåæäó óçëàìè A è B,
çàâèñèìîñòü ïåðèîäà èìïóëüñîâ îò òåìïåðà- òàêîâî, ÷òî RAB » AB–q. Ïîëåâîé òðàíçèñòîð ñ
òóðû ñ ïîãðåøíîñòüþ íåëèíåéíîñòè ìåíåå p-n ïåðåõîäîì Q1 è ðåçèñòîð RS îáðàçóþò
0.1 Ê â äèàïàçîíå äî 30 Ê. Äëÿ ïðåîáðàçîâà- èñòî÷íèê âòåêàþùåãî òîêà IS, èäóùåãî ìåæäó
íèÿ ïåðèîäà â ÷èñëîâîå çíà÷åíèå ìîæíî óçëàìè D è E.
èñïîëüçîâàòü ÷àñòîòîìåð. Ïðèáëèæåíèå,

D1 D2
1N4148
2N3819 RS 1N4148 12 Â
D3 D Q1 S 5k
1N4148 E R3 C1 12 Â
10k 0.47 µF
IS D4 3+ 7 6
1N4148 ÐÅÃÓËÈÐÎÂÊÀ
ÑÌÅÙÅÍÈß R4 2 IC1 R1 3+ 7 6 ÂÛÕÎÄ
10k _ LF411 14.97k IC2 VOUT

4 2 _LF411
4

–12 Â

R2 A –12 Â
3.07k
ÐÅÃÓËÈÐÎÂÊÀ
×ÓÂÑÒÂÈÒÅËÜÍÎÑÒÈ

RP RT
9466.4

B ÒÅÐÌÈÑÒÎÐ

Ðèñóíîê 1. Ýòà ïðîñòàÿ ñõåìà ëèíåàðèçóåò îòêëèê òåðìèñòîðà è ãåíåðèðóåò ïîñëåäîâàòåëü-
íîñòü èìïóëüñîâ, ïåðèîä êîòîðûõ ïðîïîðöèîíàëåí òåìïåðàòóðå.

74 ÑÕÅÌÛ

Íàïðÿæåíèå, ïàäàþùåå íà R4, ÷åðåç ëåíèå òåðìèñòîðà ïðè òåìïåðàòóðàõ qL, qC è
áóôåðíûé óñèëèòåëü IC1 ïîäàåòñÿ íà RC- qH. Èñïîëüçóÿ òðè çíà÷åíèÿ ñîïðîòèâëåíèé RL,
öåïü, ñîñòîÿùóþ èç ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäè- RC è RH, îïðåäåëèòå RP, äëÿ êîòîðîãî RAB ïðè
òåìïåðàòóðå qC ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñðåäíåå
íåííûõ ýëåìåíòîâ R1 è C1, ñîçäàâàÿ íà R1 ãåîìåòðè÷åñêîå RAB ïðè òåìïåðàòóðàõ qL è qH.
ýêñïîíåíöèàëüíî ñïàäàþùåå íàïðÿæåíèå, Äëÿ ýòîãî çíà÷åíèÿ RP âû ïîëó÷èòå RAB, òî÷íî
ðàâíîå AB–q ïðè òðåõ òåìïåðàòóðàõ qL, qC è qH.
êîãäà R2 áîëüøå RAB. Â òîò ìîìåíò, êîãäà ñïà-
äàþùåå íàïðÿæåíèå íà R1 îïóñêàåòñÿ íèæå Ïðè äðóãèõ òåìïåðàòóðàõ äèàïàçîíà èçìå-
íàïðÿæåíèÿ íà òåðìèñòîðå RT, âûõîä êîìïà- íåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ RAB îòêëîíÿåòñÿ îò
ðàòîðà IC2 ìåíÿåò ñâîå ñîñòîÿíèå. Ñõåìà çàâèñèìîñòè AB–q, âûçûâàÿ îøèáêó íåëèíåé-
ãåíåðèðóåò ïðÿìîóãîëüíûå èìïóëüñû, ôîðìà íîñòè, êîòîðàÿ äëÿ áîëüøèíñòâà òåðìèñòî-
ðîâ çíà÷èòåëüíî ìåíüøå 0.1 K, åñëè äèàïà-
êîòîðûõ íà âûõîäå ìèêðîñõåìû IC2 ïîêàçàíà çîí òåìïåðàòóð íå ïðåâûøàåò 30 K. Ñîïðî-
íà Ðèñóíêå 2. Ïåðèîä êîëåáàíèé T ðàâåí òèâëåíèå RP ìîæíî ëåãêî ðàññ÷èòàòü, èñïîëü-
çóÿ ôîðìóëó
T = 2R1C1 ln çèæç R2 ÷÷öø » 2R1C1 éêln çæ R2 ÷ö + q ln Bùú .
R AB ë è A ø û

Ýòî âûðàæåíèå ïîêàçûâàåò, ÷òî çàâèñèìîñòü RP = RC [ RC (RL + RH ) - 2RLRH ] .

T îò òåìïåðàòóðû òåðìèñòîðà q ëèíåéíà. RLRH - R 2
C
Êîýôôèöèåíò ïðåîáðàçîâàíèÿ DT/Dq
ìîæíî ëåãêî èçìåíèòü, èçìåíèâ ñîïðîòèâëå- Ïîñêîëüêó êîýôôèöèåíò ïðåîáðàçîâàíèÿ
íèå ðåçèñòîðà R1. Èñòî÷íèê òîêà, ñîñòîÿùèé òåìïåðàòóðà-ïåðèîä SC ðàâåí
èç òðàíçèñòîðà Q1 è ðåçèñòîðà RS, äåëàåò ïåðè-
îä âûõîäíûõ èìïóëüñîâ T çíà÷èòåëüíî ìåíåå 2R1C1 lnB,
÷óâñòâèòåëüíûì ê èçìåíåíèÿì íàïðÿæåíèÿ
ïèòàíèÿ è âûõîäíîé íàãðóçêè. Èçìåíÿÿ ñîïðî- ìîæíî âûáðàòü R1 è C1 òàêèìè, ÷òîáû
òèâëåíèå R2, ìîæíî óïðàâëÿòü ïåðèîäîì T, íå
âëèÿÿ íà êîýôôèöèåíò ïðåîáðàçîâàíèÿ. Äëÿ R1C1 = SC (qH - qC )

çàäàííîãî òåìïåðàòóðíîãî äèàïàçîíà îò qL äî ln æèçç R AB @ qL ø÷÷ö
qH è êîýôôèöèåíòà ïðåîáðàçîâàíèÿ SC ìîæíî R AB @ qH
ñïðîåêòèðîâàòü ñõåìó ñëåäóþùèì îáðàçîì.
è ïîëó÷èòü òðåáóåìîå çíà÷åíèå SC. ×òîáû
Ïóñòü qC ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé öåíòðàëüíóþ ïîëó÷èòü êîíêðåòíûé ïåðèîä âûõîäíûõ
òåìïåðàòóðó äèàïàçîíà. Èçìåðüòå ñîïðîòèâ- èìïóëüñîâ TL äëÿ íèçêîé òåìïåðàòóðû qL,
ñîïðîòèâëåíèå R2 äîëæíî ðàâíÿòüñÿ (RAB ïðè
ÂÛÕÎÄÍÎÅ 12 qL)eY, ãäå
ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ
ÊÎÌÏÀÐÀÒÎÐÀ (Â) 0 T/2 T 2T Y = TL .
2R1C1

ÂÕÎÄÍÎÅ –12 T/2 T 2T Íà ïðàêòèêå ñëåäóåò èñïîëüçîâàòü áîëåå
ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ íèçêîå çíà÷åíèå R2, ïîñêîëüêó íåíóëåâàÿ
ÊÎÌÏÀÐÀÒÎÐÀ (Â) IR2 çàäåðæêà îòêëèêà IC2 ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ
IRAB ïåðèîäà âûõîäíûõ èìïóëüñîâ.

0 Çàòåì óñòàíîâèòå ñîïðîòèâëåíèÿ ïîòåí-
öèîìåòðîâ R1 è R2 áëèæå ê èõ ðàñ÷åòíûì çíà-
–IRAB ÷åíèÿì. Ïîñëå òîãî, êàê ðåãóëèðîâêîé R1
áóäåò óñòàíîâëåíî ïðàâèëüíîå çíà÷åíèå SC,
–IR2 ðåãóëèðóéòå R2 äî òåõ ïîð, ïîêà T íå ñòàíåò

Ðèñóíîê 2. Îñöèëëîãðàììû íàïðÿæåíèé íà ðàâíûì ïåðèîäó TL äëÿ òåìïåðàòóðû qL. Äâà
âõîäå êîìïàðàòîðà IC2 (âíèçó) è íà åãî âûõî- ñîïðîòèâëåíèÿ äåëèòåëÿ íàïðÿæåíèÿ R3 è R4
äå (ââåðõó). IR2 íà íèæíåé îñöèëëîãðàììå äîëæíû áûòü ðàâíû ïî âåëè÷èíå è èìåòü
ïðåäñòàâëÿåò ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà R2. áëèçêèå äîïóñêè.  êà÷åñòâå ïðàêòè÷åñêîãî

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 75

ïðèìåðà äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ òåìïåðàòóðíî-  âûðàæåíèè âåëè÷èíû A, B è q ïðåäñòàâëÿþò
ãî èíòåðâàëà îò 20 äî 50 °C â ïåðèîäû äëè- îïðåäåëåííûå êîíñòàíòû òåðìèñòîðà, à òåì-
òåëüíîñòüþ îò 5 äî 20 ìñ èñïîëüçóéòå ñòàí- ïåðàòóðà T âûðàæàåòñÿ â ãðàäóñàõ Êåëüâèíà.
äàðòíûé òåðìèñòîð, òàêîé, íàïðèìåð, êàê
46004 êîìïàíèè Yellow Springs Instruments. Âçÿâ ýêñïîíåíòó îò îáåèõ ñòîðîí, ïîëó÷èì
Ñîïðîòèâëåíèÿ RL, RC è RH ýòîãî òåðìèñòîðà
ñîñòàâëÿþò 2814, 1471 è 811.3 Îì, ñîîòâåò- B
ñòâåííî, ïðè íèçêîé, ñðåäíåé è âûñîêîé òåì-
ïåðàòóðàõ. Îñòàëüíûå ïàðàìåòðû ñõåìû R = eA ´ eT+q.

ñëåäóþùèå: SC = 0.5 ìñ/K, qL = 20 °C, qH = Åñëè êîíñòàíòó eA çàìåíèòü íà A, óðàâíå-
= 50 °C, qC = 35 °C è TL = 5 ìñ. íèå Áîñîíà ìîæíî ïåðåïèñàòü êàê

Ïîñêîëüêó ÷åðåç òåðìèñòîð ïðîõîäèò òîëü- B
êî ÷àñòü òîêà IS, ýòîò òîê äîëæåí áûòü íèçêèì,
÷òîáû èçáåæàòü ýôôåêòîâ ñàìîðàçîãðåâà. R = A ´ eT+q.
Çíà÷åíèå IS, èñïîëüçóåìîå â ýòîé ñõåìå,
ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 0.48 ìÀ, ÷òî ïðèâîäèò ê Áîëüøèíñòâî àâòîðîâ èñïîëüçîâàëè ýòó
îøèáêå ñàìîðàçîãðåâà ìåíåå 0.03 Ê ïðè êîýô- ôîðìó ïðåäñòàâëåíèÿ óðàâíåíèÿ Áîññîíà
ôèöèåíòå ðàññåÿíèÿ òåðìèñòîðà 10 ìÂò/Ê. òîëüêî â ñâîèõ îïóáëèêîâàííûõ ñòàòüÿõ.
Íîìèíàëû êîìïîíåíòîâ íà Ðèñóíêå 1 ñîîò- Çäåñü T – òåìïåðàòóðà, à q – êîíñòàíòà.
âåòñòâóþò ýòîìó ïðèìåðó. Âñå ðåçèñòîðû
èìåþò äîïóñêè 1% è ìàêñèìàëüíóþ ðàññåè- Ïîñêîëüêó T è q âõîäÿò â ýòî âûðàæåíèå
âàåìóþ ìîùíîñòü 0.25 Âò.  êà÷åñòâå C1 ñëå- âìåñòå êàê ñóììà T + q, ìîæíî àëüòåðíàòèâíî
äóåò èñïîëüçîâàòü êîíäåíñàòîð ñ ïîëèêàðáî- èñïîëüçîâàòü q äëÿ ïðåäñòàâëåíèÿ òåìïåðà-
íàòíûì äèýëåêòðèêîì. òóðû, à T – â êà÷åñòâå êîíñòàíòû.  ñòàòüå [2]
ôîðìóëà ïðåäñòàâëåíà êàê
Ìîäåëèðîâàíèå ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóð îò
20 äî 50 °C ïóòåì çàìåíû òåðìèñòîðà ñòàí- B
äàðòíûå ðåçèñòîðàìè îò 2814 Îì äî 811.3 Îì
ñ äîïóñêîì 0.01% äàåò çíà÷åíèÿ T îò 5 äî R = A ´ e T0 +q .
20 ìñ ñ ìàêñèìàëüíûì îòêëîíåíèåì îò ïðà-
âèëüíûõ ïîêàçàíèé ìåíåå 32 ìêñ, ÷òî ñîîò- è íàçâàíà ôîðìóëîé Áîññîíà. Â ýòîì âûðà-
âåòñòâóåò ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòóðíîé ïî- æåíèè âìåñòî T èñïîëüçóåòñÿ T0, è T0 ÿâëÿåò-
ãðåøíîñòè ìåíåå 0.07 Ê. Èñïîëüçîâàíèå ñÿ êîíñòàíòîé. Â [2] êîíñòàíòà T0 îïðåäåëÿåò-
ðåàëüíîãî òåðìèñòîðà äàåò ìàêñèìàëüíóþ ñÿ êàê íà÷àëüíàÿ òåìïåðàòóðà, à q – êàê òåêó-
ïîãðåøíîñòü ìåíåå 0.1 K äëÿ êîýôôèöèåíòà ùàÿ òåìïåðàòóðà.
ðàññåÿíèÿ òåðìèñòîðà 10 ìÂò/K èëè ìåíüøå.
Ïðè îïðåäåëåííûõ äîïóùåíèÿõ èç ôîðìó-
Èçó÷åíèå çàêîíà Áîññîíà è åãî ëû Áîññîíà â [2] âûâîäèòñÿ ïðèáëèæåíèå
óðàâíåíèÿ R = AB–q. ÐË

Îäíà èç ïðè÷èí ïóòàíèöû, ñ êîòîðîé âû Ññûëêè
ìîæåòå ñòîëêíóòüñÿ ïðè ÷òåíèè ñòàòåé, óêà-
çàííûõ â ññûëêàõ, çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî, 1. Bosson, G, F Guttman, and LM Simmons, “A
ññûëàÿñü íà îáùåèçâåñòíîå óðàâíåíèå, àâòî- relationship between resistance and temperature
ðû èñïîëüçóþò ðàçëè÷íûå ñèìâîëû äëÿ ïðåä- of Thermistors,” Journal of Applied Physics ,
ñòàâëåíèÿ ïåðåìåííîé èëè êîíñòàíòû. ×èòà- Volume 21, 1950, pg 1267.
òåëè, íåçíàêîìûå ñ Çàêîíîì Áîññîíà è ñîïóò-
ñòâóþùèì åìó óðàâíåíèåì, ìîãóò îçíàêî- 2. Yankov, IY, CI Gigov, and EA Yankov, “Linear
ìèòüñÿ ñ îðèãèíàëüíîé ñòàòüåé [1], â êîòîðîé temperature-to-time period converters using
àâòîðû ôîðìóëèðóþò çàêîí Áîññîíà ñëåäóþ- standard thermistors,” Measurement Science and
ùèì îáðàçîì: Technology , Volume 1, No. 11, November 1990,
pg 1168.
R=A+ B .
T+q Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Texas Instruments LF411
2. Datasheet ON Semiconductor 2N3819

76 ÑÕÅÌÛ

Ìèíèìèçàöèÿ

òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ

â êîíòðîëëåðå ãîðÿ÷åé çàìåíû

Jim Sherwin and Thong Huynh

EDN

ÈÈç-çà âíóòðåííåé çàäåðæêè àâòîìàòè÷åñ- ÒÎ×ÊÀ ÑÐÀÁÀÒÛÂÀÍÈß
ÊÎÌÏÀÐÀÒÎÐÀ ÔËÀÃÀ
êîãî âûêëþ÷àòåëÿ è êîíå÷íîãî òîêà çàòâîðà
MOSFET ìíîãèå êîíòðîëëåðû ãîðÿ÷åé çàìå- ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ, ÈÇÌÅÐÅÍÍÎÅ ÍÀ RS = 6 ìÎì.
íû íå îãðàíè÷èâàþò òîê â ïåðâûå 10 – 50 ìêñ
ïîñëå êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ âûõîäà. Ðåçóëü- 1.00  M 5 ìêñ CH1 –200 ìÂ
òàòîì ìîæåò áûòü êðàòêîâðåìåííûé âñïëåñê
òîêà àìïëèòóäîé â íåñêîëüêî ñîòåí àìïåð. Ðèñóíîê 2. Òîê êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ 400 À â
Ïðîñòàÿ âíåøíÿÿ ñõåìà ìîæåò ðåøèòü ýòó ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 óìåíüøàåòñÿ äî 100 À çà
ïðîáëåìó, ìèíèìèçèðóÿ íà÷àëüíûé ñêà÷îê 28 ìêñ.
òîêà è ïðåðâàâ òîê êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ â
òå÷åíèå 200 – 500 íñ. Òèïè÷íàÿ ñõåìà 12-
âîëüòîâîãî êîíòðîëëåðà ãîðÿ÷åé çàìåíû ñ
ìàêñèìàëüíûì òîêîì 6 À, êàê è ìíîãèå äðó-
ãèå, ñîäåðæèò ìåäëåííûå è áûñòðûå êîìïà-
ðàòîðû ñ ïîðîãàìè ñðàáàòûâàíèÿ 50 è 200 ìÂ
(Ðèñóíîê 1). Òîêîèçìåðèòåëüíûé ðåçèñòîð RS

RS M1
0.006 FDS7788

12VIN 12VOUT ñîïðîòèâëåíèåì 6 ìÎì îáåñïå÷èâàåò íîìè-
íàëüíûé ïîðîã ñðàáàòûâàíèÿ ìåäëåííîãî
IN SENSE GATE êîìïàðàòîðà ïðè 8.3 À â óñëîâèÿõ ïåðåãðóçêè
è ñðàáàòûâàíèå áûñòðîãî êîìïàðàòîðà ïðè
ON MAX4272ESA STAT POR 33.3 À äëÿ êîðîòêèõ çàìûêàíèé. Òîëüêî ñîïðî-
òèâëåíèÿ ñõåìû îãðàíè÷èâàþò íà÷àëüíûé
CSPD GND CTIM âñïëåñê òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ â òå÷åíèå
ïåðèîäà, êîòîðûé âêëþ÷àåò â ñåáÿ çàäåðæêó
C1 áûñòðîãî êîìïàðàòîðà è 30 ìêñ, íåîáõîäèìûõ
22 nF äëÿ ïîëíîãî ïðåðûâàíèÿ êîðîòêîãî çàìûêà-
NC íèÿ ïóòåì ðàçðÿäà åìêîñòè çàòâîðà M1. Ñâîé
âêëàä â ñîïðîòèâëåíèå ñõåìû âíîñÿò ðàçëè÷-
Ðèñóíîê 1. Òèïè÷íàÿ ñõåìà êîíòðîëëåðà ãîðÿ- íûå ýëåìåíòû, òàêèå êàê ðåçèñòîð RS è ñîïðî-
÷åé çàìåíû îãðàíè÷èâàåò ïèêîâûé òîê êîðîò-
êîãî çàìûêàíèÿ 400 À ïðèìåðíî çà 30 ìêñ.

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 77

RS M1 ÊÐÓÒÎÉ ÏÎÄÚÅÌ È
0.006 FDS7788 ÎÁÐÀÒÍÛÉ ÂÛÁÐÎÑ
ÍÀÏÐßÆÅÍÈß ÍÀ
12VIN 12VOUT ÒÎÊÎÈÇÌÅÐÈÒÅËÜÍÎÌ
ÐÅÇÈÑÒÎÐÅ ßÂËßÞÒÑß
ÀÐÒÅÔÀÊÒÀÌÈ ÏÀÐÀÇÈÒÍÎÉ
ÈÍÄÓÊÒÈÂÍÎÑÒÈ ÐÅÇÈÑÒÎÐÀ.

MMBTA64FSTR-ND
Q1

D1
MMBD4148

IN SENSE GATE

ON MAX4272ESA STAT POR

CSPD GND CTIM
NC
C1
22 nF

1.00  M 250 ìêñ CH1 –360 ìÂ

Ðèñóíîê 3. Äîáàâëåíèå òðàíçèñòîðà Q1 óâå- Ðèñóíîê 4. Êðóòîå íàðàñòàíèå è îáðàòíûé
ëè÷èâàåò òîê ðàçðÿäà åìêîñòè çàòâîðà, âûáðîñ â ñõåìå íà Ðèñóíêå 3 ÿâëÿþòñÿ àðòå-
îãðàíè÷èâàÿ äëèòåëüíîñòü òîêà êîðîòêîãî ôàêòàìè ïàðàçèòíîé èíäóêòèâíîñòè òîêî-
çàìûêàíèÿ çíà÷åíèåì ìåíåå 0.5 ìêñ. èçìåðèòåëüíîãî ðåçèñòîðà.

òèâëåíèå îòêðûòîãî òðàíçèñòîðà M1. Îñöèë- çàòâîð íàïðàâëÿåòñÿ â áàçó Q1. Çàòåì áûñòðî
ëîãðàììà, ñíÿòàÿ âî âðåìÿ êîðîòêîãî çàìûêà- ñðàáàòûâàåò òðàíçèñòîð Q1, ðàçðÿæàÿ
íèÿ, ïîêàçûâàåò, ÷òî ïèêîâûé òîê 400 À (ïàäå- åìêîñòü çàòâîðà ìåíåå ÷åì çà 100 íñ. Òàêèì
íèå íàïðÿæåíèÿ íà RS ðàâíî 2.4 Â) ñíèæàåòñÿ îáðàçîì, ñèëüíîòî÷íûé ïåðèîä êîðîòêîãî
äî 100 À çà 28 ìêñ (Ðèñóíîê 2). çàìûêàíèÿ îãðàíè÷èâàåòñÿ âðåìåíåì,
íåìíîãî áîëüøèì, ÷åì âðåìÿ çàäåðæêè áûñ-
Äëèòåëüíîñòü òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ òðîãî êîìïàðàòîðà, ñîñòàâëÿþùåå 350 íñ.
ìîæíî îãðàíè÷èòü çíà÷åíèåì ìåíåå 0.5 ìêñ, Êàæóùèéñÿ îáðàòíûé âûáðîñ òîêà è ðåçêèé
äîáàâèâ p-n-p òðàíçèñòîð Äàðëèíãòîíà Q1 ðîñò ñèãíàëà íà Ðèñóíêå 4 âîçíèêàþò èç-çà
äëÿ óñêîðåíèÿ ðàçðÿäà åìêîñòè çàòâîðà (Ðè- ïàðàçèòíîé ïîñëåäîâàòåëüíîé èíäóêòèâíîñ-
ñóíîê 3). Äèîä D1 ïîçâîëÿåò çàòâîðó íîðìàëü- òè òîêîèçìåðèòåëüíîãî ðåçèñòîðà. Ñõåìà íà
íî çàðÿæàòüñÿ ïðè âêëþ÷åíèè, íî ïðè âûêëþ- Ðèñóíêå 5 ìîæåò îãðàíè÷èòü òîê êîðîòêîãî
÷åíèè òîê êîíòðîëëåðà 3 ìÀ, ðàçðÿæàþùèé çàìûêàíèÿ ïðèìåðíî äî 100 À ìåíåå ÷åì çà

RS M1
0.006 FDS7788

12VIN C2 12VOUT
100 nF
R1 D1 R3
100 5.1V Q1B 1k

Q1A R2 FFB2227A
100

IN SENSE GATE
ON
MAX4272ESA STAT POR

CSPD GND CTIM
NC
C1
22 nF

Ðèñóíîê 5. Ýòîò êîíòðîëëåð ãîðÿ÷åé çàìåíû ìîæåò áûñòðî îãðà-
íè÷èâàòü ïèêîâûå òîêè êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ.

78 ÑÕÅÌÛ

200 ì M 100 íñ CH1 –520 ì ýòîé ñõåìå ñòàáèëèòðîí îãðàíè÷èâàåò VGS íà
óðîâíå ïðèìåðíî 3.4 Â, ïîñêîëüêó òîê çàðÿäà
Ðèñóíîê 6. Íà ýòîé îñöèëëîãðàììå ïîêàçàíû çàòâîðà ìèêðîñõåìû ñîñòàâëÿåò âñåãî
áðîñêè òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ äëÿ ñõåìû 100 ìêÀ. Îãðàíè÷åíèå VGS ñíèæàåò ID(ON)
íà Ðèñóíêå 4. öåíîé íåêîòîðîãî óâåëè÷åíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ
îòêðûòîãî òðàíçèñòîðà, íî ïîçâîëÿåò áûñ-
200 íñ. P-n-p òðàíçèñòîð Q1A, êîòîðûé ñðàáà- òðåå âûêëþ÷èòü M1. Èñïîëüçîâàòü D1 è C2 äëÿ
òûâàåò, êîãäà íàïðÿæåíèå íà RS äîñòèãàåò íåêîòîðîãî óìåíüøåíèÿ ID(ON) âî âðåìÿ êîðîò-
ïðèìåðíî 600 ìÂ, óïðàâëÿåò n-p-n òðàíçèñòî- êèõ çàìûêàíèé ìîæíî òàêæå â ñõåìàõ íà
ðîì Q1B, îáåñïå÷èâàþùèì áûñòðûé ðàçðÿä Ðèñóíêàõ 1 è 3.
åìêîñòè çàòâîðà M1. Êðóòîå íàðàñòàíèå
èìïóëüñà íàïðÿæåíèÿ ñïîñîáñòâóåò áûñòðî- Ëþáàÿ èç äâóõ ñõåì ìîæåò çàùèòèòü
ìó ñðàáàòûâàíèþ p-n-p òðàíçèñòîðà. èñòî÷íèê ïèòàíèÿ îáúåäèíèòåëüíîé ïëàòû,
ìèíèìèçèðóÿ ýíåðãèþ, ðàññåèâàåìóþ ïðè
Çåìëÿíîé ùóï îñöèëëîãðàôà ÿâëÿåòñÿ êîðîòêîì çàìûêàíèè â ñõåìå êîíòðîëëåðà
ïðè÷èíîé àðòåôàêòà, ïðîÿâëÿþùåãîñÿ íà ãîðÿ÷åé çàìåíû. Áîëåå ïðîñòàÿ ñõåìà (Ðèñó-
Ðèñóíêå 6 êàê ãåíåðàöèÿ íà ïåðåäíåì ôðîí- íîê 3) çíà÷èòåëüíî óêîðà÷èâàåò èìïóëüñ
òå. Îïÿòü æå, êàê è íà Ðèñóíêå 4, êàæóùèéñÿ òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ äî äëèòåëüíîñòè
îáðàòíûé âûáðîñ òîêà è ðåçêèé ðîñò ñèãíàëà íåñêîëüêî ìåíåå 500 íñ, à ÷óòü áîëåå ñëîæ-
íà Ðèñóíêå 6 âîçíèêàþò èç-çà ïàðàçèòíîé íàÿ ñõåìà (Ðèñóíîê 5) ñíèæàåò ïèêîâûé òîê
ïîñëåäîâàòåëüíîé èíäóêòèâíîñòè òîêîèçìå- êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ äî 100 À, à òàêæå ñîêðà-
ðèòåëüíîãî ðåçèñòîðà. Êîíäåíñàòîð C2 ïîä- ùàåò äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà ìåíåå ÷åì äî
êëþ÷àåòñÿ ìåæäó çàòâîðîì è èñòîêîì òðàí- 200 íñ.  áîëüøèíñòâå ñõåì êîíòðîëëåðîâ
çèñòîðà M1 äëÿ ñíèæåíèÿ ïîëîæèòåëüíîãî ãîðÿ÷åé çàìåíû ìîæíî èñïîëüçîâàòü ëþáîé
ñêà÷êà íàïðÿæåíèÿ, âîçíèêàþùåãî íà çàòâî- èç ýòèõ ìåòîäîâ. Èíäèâèäóàëüíûå ðåçóëüòà-
ðå âî âðåìÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ. Ñòàáèëèò- òû ðàçëè÷àþòñÿ â çàâèñèìîñòè îò èìïåäàíñà
ðîí D1 óìåíüøàåò òîê ñòîêà îòêðûòîãî òðàí- èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, ñîïðîòèâëåíèÿ êîðîòêî-
çèñòîðà (ID(ON)), îãðàíè÷èâàÿ åãî íàïðÿæåíèå ãî çàìûêàíèÿ, à òàêæå îò õàðàêòåðà è ñêîðîñ-
çàòâîð-èñòîê (VGS) äî óðîâíÿ ìåíåå 7 Â, ìàê- òè íàðàñòàíèÿ ñàìîãî ïðîöåññà êîðîòêîãî
ñèìàëüíî äîñòóïíîãî íà âûõîäå MAX4272. çàìûêàíèÿ. Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî ÷ðåçâû-
Õîòÿ óêàçàííîå â äîêóìåíòàöèè íàïðÿæåíèå ÷àéíî òðóäíî äîáèòüñÿ ïîâòîðÿåìîãî íèçêî-
ñòàáèëèçàöèè D1 ðàâíî 5.1  ïðè òîêå 5 ìÀ, â ãî ñîïðîòèâëåíèÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ
ïóòåì ðó÷íîãî ìàíèïóëèðîâàíèÿ çàêîðà÷è-
âàþùåé ïåðåìû÷êîé. Äëÿ ñîçäàíèÿ èñòî÷íè-
êà ïèòàíèÿ ñ î÷åíü íèçêèì ýêâèâàëåíòíûì
ïîñëåäîâàòåëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì (ESR)
ïîòðåáóåòñÿ òùàòåëüíàÿ ðàçâîäêà ïå÷àòíîé
ïëàòû è èñïîëüçîâàíèå êîíäåíñàòîðîâ ñ íèç-
êèì ESR.ÐË

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Maxim MAX4272

2. Datasheet Fairchild FDS7788

3. Datasheet ON Semiconductor FFB2227A

4. Datasheet Diodes MMBTA64

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 79

Îêîííûå

àìïëèòóäíûå
ôèëüòðû ñèãíàëîâ

Ìèõàèë Øóñòîâ, ã. Òîìñê

Ïðèâåäåíû ñõåìû àìïëèòóäíûõ îêîííûõ êîììóòàòîðîâ âõîäíûõ ñèãíàëîâ è âîçìîæíîñòè
èõ èñïîëüçîâàíèÿ äëÿ ôèëüòðàöèè (ðàçäåëåíèÿ) âõîäíûõ ñèãíàëîâ ïî óðîâíþ èõ íàïðÿæå-
íèÿ ïî ìåíüøåé ìåðå â òðåõ îêíàõ ïðîçðà÷íîñòè.

ÎÎêîííûå ôèëüòðû, ðàññìîòðåííûå â îêíà ïðîïóñêàíèè îêîííîãî ôèëüòðà. Òàêèì
îáðàçîì, îêîííûé ôèëüòð ÿâëÿåòñÿ ðåãóëè-
íàñòîÿùåé ñòàòüå, ïîçâîëÿþò ïðåîáðàçîâû- ðóåìûì ïðåîáðàçîâàòåëåì àíàëîãîâûõ âõîä-
âàòü âõîäíîé ñèãíàë, ïîïàäàþùèé ïî àìïëè- íûõ ñèãíàëîâ, ïîïàäàþùèõ â îêíî ïðîçðà÷-
òóäå â ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ äàííîãî ôèëüòðà, íîñòè óñòðîéñòâà ïî íàïðÿæåíèþ, â öèôðî-
â óïðàâëÿþùèé ñèãíàë öèôðîâîé ôîðìû [1]. âîé âûõîäíîé ñèãíàë.
Íàïðèìåð, åñëè íà âõîä óñòðîéñòâà áóäåò
ïîäàíî ëèíåéíî âîçðàñòàþùåå íàïðÿæåíèå, Ðàññìîòðèì ðàáîòó îêîííîãî ôèëüòðà íà
òî íà âûõîäå óñòðîéñòâà ñèãíàë öèôðîâîãî ïðèìåðå óñòðîéñòâà, èçîáðàæ¸ííîãî íà
óðîâíÿ «ëîã. 1» ïîÿâèòñÿ â ñëó÷àå, êîãäà âõîä- Ðèñóíêå 1. Îêîííûé ôèëüòð (êëàïàí) ñîäåð-
íîå íàïðÿæåíèå ïðåâûñèò ïîðîã ñðàáàòûâà- æèò äâà âõîäíûõ ïîëåâûõ òðàíçèñòîðà VT1,
íèÿ óñòðîéñòâà, è èñ÷åçíåò, êàê òîëüêî óðî- VT2 2N7000 è âûõîäíîé ëîãè÷åñêèé ýëåìåíò
âåíü âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïðåâûñèò øèðèíó «ÍÅ» – DD1.1 CD40106. Ïðè îòñóòñòâèè âõîä-
íîãî íàïðÿæåíèÿ îáà òðàíçèñòîðà VT1 è VT2
+10 Â çàêðûòû, íà âûõîäå óñòðîéñòâà ïðèñóòñòâóåò
ñèãíàë ëîãè÷åñêîãî íóëÿ. Äîïóñòèì, ÷òî âõîä-
C1 14 R1 2 UÂÛÕ íîå íàïðÿæåíèå ïëàâíî âîçðàñòàåò äî òåõ
100í 10ê ïîð, ïîêà íå äîñòèãíåò ïîðîãà ïåðåêëþ÷åíèÿ
DD1 òðàíçèñòîðà VT1 â îòêðûòîå ñîñòîÿíèå (îêî-
UÂÕ 11 ëî 2 Â, çàâèñèò îò òèïà ïîëåâîãî òðàíçèñòî-
7 ðà). Ïîñëå ïåðåêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà VT1
R3 DD1.1 íàïðÿæåíèå íà åãî ñòîêå ñòàíîâÿòñÿ ðàâíûì
50ê R2 CD40106 «ëîã. 0». Ñëåäîâàòåëüíî, íà âûõîäå óñòðîé-
3Ì ñòâà ïîÿâëÿåòñÿ óðîâåíü «ëîã. 1».

R4 VT1,VT2 Ïðè ïîñëåäóþùåì ðîñòå âõîäíîãî íàïðÿ-
100ê 2N7000 æåíèÿ â çàâèñèìîñòè îò ïîëîæåíèÿ äâèæêà
ïîòåíöèîìåòðà R4 îòêðûâàåòñÿ òðàíçèñòîð
Ðèñóíîê 1. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà îêîííîãî VT2. Ýòî òðàíçèñòîð øóíòèðóåò âõîäíóþ
àìïëèòóäíîãî ôèëüòðà (îêîííîãî êëàïàíà) ñ
èñïîëüçîâàíèåì íà âûõîäå ýëåìåíòà «ÍÅ».

80 ÑÕÅÌÛ

+10 Â

C1 14 Îêîííûé êëàïàí
100í UÂÕ
DD1
UÂÕ R1 R2 UÂÛÕ
7 10ê 10ê
R3
50ê 1 3 UÂÛÕ Êëþ÷
2 =1

DD1.1 Ðèñóíîê 4. Èñïîëüçîâàíèå îêîííîãî
CD4070 ôèëüòðà äëÿ óïðàâëåíèÿ ïðîõîæäåíèåì âõîä-
íîãî ñèãíàëà.

R4 VT1,VT2 Ýëåìåíò «ÍÅ» DD1.1 CD40106 îáåñïå÷è-
100ê 2N7000 âàåò âûñîêóþ êðóòèçíó ôðîíòîâ ïåðåêëþ÷å-
íèÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà.
Ðèñóíîê 2. Îêîííûé àìïëèòóäíûé ôèëüòð ñ
èñïîëüçîâàíèåì íà âûõîäå ýëåìåíòà «Èñêëþ- Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàí âàðèàíò àìïëèòóä-
÷àþùåå ÈËÈ». íîãî îêîííîãî êîììóòàòîðà, îòëè÷àþùåãîñÿ
òåì, ÷òî ê ñòîêàì ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ VT1
öåïü óïðàâëåíèÿ òðàíçèñòîðà VT1, çàêðûâàÿ è VT2 ïîäêëþ÷åíû âõîäû ëîãè÷åñêîãî ýëå-
åãî. Íàïðÿæåíèå íà ñòîêå òðàíçèñòîðà VT1 ìåíòà «Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ» – DD1.1
ïîâûøàåòñÿ äî óðîâíÿ «ëîã. 1», íàïðÿæåíèå CD4070.  ñëó÷àå, åñëè îáà òðàíçèñòîðà VT1
íà âûõîäå óñòðîéñòâà ñòàíîâèòñÿ ðàâíûì è VT2 çàêðûòû, íà âûõîäå óñòðîéñòâà ïðèñóò-
«ëîã. 0». ñòâóåò «ëîã. 0»; åñëè òðàíçèñòîð VT1 îòêðûò,
à VT2 çàêðûò, íà âûõîäå óðîâåíü «ëîã. 1»;
Äèàïàçîí óïðàâëåíèÿ ïîðîãàìè ïåðåêëþ- åñëè îáà òðàíçèñòîðà VT1 è VT2 îòêðûòû, íà
÷åíèÿ ìîæíî ïëàâíî ðåãóëèðîâàòü ïîòåíöèî- âûõîäå âíîâü ïîÿâëÿåòñÿ óðîâåíü «ëîã. 0».
ìåòðàìè R3 è R4. Âûñîòó ýòîãî ïîðîãà,
íà÷àëüíîå çíà÷åíèå ïîëîæåíèÿ îêíà, ìîæíî Íà Ðèñóíêå 3 äàíà äèàãðàììà ñîîòíîøå-
ïëàâíî ðåãóëèðîâàòü ïîòåíöèîìåòðîì R3 â íèÿ âõîäíûõ è âûõîäíûõ ñèãíàëîâ ïðè ïîäà-
ïðåäåëàõ îò 2 äî 20  (îïðåäåëÿåòñÿ ñâîé- ÷å íà âõîä óñòðîéñòâà íàïðÿæåíèÿ ñèíóñîè-
ñòâàìè èñïîëüçóåìûõ òðàíçèñòîðîâ). Øèðè- äàëüíîé ôîðìû ïîëîæèòåëüíîé ïîëÿðíîñòè.
íó îêíà çàäàåò ïîòåíöèîìåòð R4. Â íèæíåì Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî ïðè ïîïàäàíèè âõîä-
ïîëîæåíèè äâèæêà ïîòåíöèîìåòðà R4 ïîðîã íîãî ñèãíàëà â ïîëîñó ïðîçðà÷íîñòè îêîííî-
îòêëþ÷åíèÿ îòñóòñòâóåò, óñòðîéñòâî ïðåâðà- ãî ôèëüòðà íà âûõîäå óñòðîéñòâà ôîðìèðó-
ùàåòñÿ â îäíîïîðîãîâûé àìïëèòóäíûé êîì- þòñÿ èìïóëüñû ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû, ïîëî-
ìóòàòîð. Ïðè ïåðåìåùåíèè äâèæêà ê âåðõíåé æåíèåì êîòîðûõ è øèðèíîé ìîæíî óïðàâ-
÷àñòè ïîòåíöèîìåòðà R4 øèðèíà îêíà ïðî- ëÿòü ïðè ïîìîùè ïîòåíöèîìåòðîâ R3 è R4,
çðà÷íîñòè êîììóòàòîðà ñóæàåòñÿ âïëîòü äî ñîîòâåòñòâåííî.
íóëåâîãî çíà÷åíèÿ.
Íà Ðèñóíêå 4 ïðèâåäåí ïðîñòåéøèé ïðè-
ìåð ïðàêòè÷åñêîãî âîïëîùåíèÿ îêîííîãî
ôèëüòðà – âûõîäíîé ñèãíàë îêîííîãî àìïëè-

UÂÕ t R4
UÂÛÕ t UÂÕ R3

t

UÂÛÕ R4
R3
R3 R4
Ïîëîæåíèå Øèðèíà t

îêíà îêíà

Ðèñóíîê 3. Äèàãðàììà ýëåêòðè÷åñêèõ ïðî- Ðèñóíîê 5. Ôîðìà ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâ íà
öåññîâ íà âõîäå è âûõîäå îêîííîãî ôèëüòðà âõîäå è âûõîäå îêîííîãî ôèëüòðà (Ðèñóíîê 4)
ïðè ïîäà÷å íà åãî âõîä íàïðÿæåíèÿ ñèíóñîè- äëÿ âûäåëåíèÿ ïîëîñû àìïëèòóä ñèãíàëîâ,
äàëüíîé ôîðìû. ïðîõîäÿùèõ ÷åðåç íåãî.

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 81

+10 Â

VD1 14 R1 R2 DD1 CD4077 C2 C3
1N4148 510ï 6.2í
DD1 10ê 10ê DD1.3
UÂÕ R5 C1 7 DD1.4 UÂÛÕ
100í 1 DD1.2 8 =1 10 R3 12 11 R4 À
10ê 2 =1 35 49 30ê 30ê
R6 13 =1 UÂÛÕ
50ê 6 =1 B

DD1.1 UÂÛÕ
C
UÂÕ R7
VT1,VT2 Øèðèíà
R7 2N7000
1Ì îêíà
R6
t Ïîëîæåíèå
îêíà

UÂÛÕ À B C
t

Ðèñóíîê 6. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà òðåõïîëîñíîãî ôîðìèðîâàòåëÿ óïðàâëÿþùèõ ñèãíàëîâ àìïëè-
òóäíîãî ôèëüòðà.

òóäíîãî ôèëüòðà (îêîííîãî êëàïàíà) óïðàâëÿ- óïðàâëÿþùèõ ñèãíàëîâ óðîâíÿ «ëîã. 1» íà
åò àíàëîãîâûì êëþ÷îì, ïðîïóñêàþùèì ñèã- âûõîäàõ À,  è Ñ óñòðîéñòâà, Ðèñóíîê 6.
íàë ñî âõîäà óñòðîéñòâà íà åãî âûõîä â ïðåä-
åëàõ çàäàííûõ ãðàíèö îêíà ïðîïóñêàíèÿ, Äèîä VD1 1N4148 çàùèùàåò âõîäíûå
Ðèñóíîê 5. öåïè óñòðîéñòâà îò ïåðåíàïðÿæåíèÿ. Öåïî÷-
êè R3 è Ñ2, à òàêæå R4 è C3 ïðåäíàçíà÷åíû
Îêîííûé äëÿ ïîäàâëåíèÿ èãëîîáðàçíûõ èìïóëüñîâ,
êëàïàí (Ðèñ. 6) âîçíèêàþùèõ âñëåäñòâèå çàäåðæåê ïðîõîæ-
äåíèÿ ñèãíàëîâ ÷åðåç ëîãè÷åñêèå ýëåìåíòû
UÂÕ UÂÛÕ ìèêðîñõåìû.
À
Íà Ðèñóíêå 7 ïîêàçàíî, êàêèì îáðàçîì
UÂÛÕ òðåõïîëîñíûé ôîðìèðîâàòåëü óïðàâëÿþùèõ
B ñèãíàëîâ (Ðèñóíîê 6) óïðàâëÿåò ðàáîòîé àíà-
ëîãîâûõ êîììóòàòîðîâ DA1, íàïðèìåð, ìèê-
UÂÛÕ ðîñõåìû CD4066. Ïðè ïîìîùè ýòèõ êîììóòà-
C òîðîâ âõîäíîé ñèãíàë ðàçäåëÿåòñÿ íà âûõîäû
À, Â è Ñ â çàâèñèìîñòè îò åãî àìïëèòóäû.
DA1 CD4066

Ðèñóíîê 7. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà òðåõïîëîñ-
íîãî àìïëèòóäíîãî ôèëüòðà ñèãíàëîâ.

Íà Ðèñóíêàõ 6 è 7 ïîêàçàíî óñòðîéñòâî R7
áîëåå ñëîæíîãî ïîñòðîåíèÿ – îêîííûé UÂÕ R6
àìïëèòóäíûé ôèëüòð (êëàïàí) ñ òðåìÿ îêíà-
ìè ïðîçðà÷íîñòè.  êà÷åñòâå ýëåìåíòà ñåëåê- t
öèè, êàê è â ïðåäûäóùåì ïðèìåðå, èñïîëüçî-
âàí îêîííûé êîììóòàòîð íà òðàíçèñòîðàõ UÂÛÕ C R7
VT1 è VT2, à äëÿ ðàçäåëåíèÿ ñèãíàëîâ íà B R6
îêíà ïðîçðà÷íîñòè èñïîëüçóåòñÿ ñâîåîáðàç- À
íûé ôèëüòð, âûïîëíåííûé íà ýëåìåíòàõ ìèê- t
ðîñõåìû DD1 CD4077 «Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ-
ÍÅ». Ïðè íàðàñòàþùåì âî âðåìåíè âõîäíîì Ðèñóíîê 8. Äèíàìèêà ýëåêòðè÷åñêèõ ïðîöåñ-
ñèãíàëå íà ñòîêàõ òðàíçèñòîðîâ VT1 è VT2 ñîâ íà âõîäå è âûõîäàõ òðåõïîëîñíîãî êîììó-
(âõîäàõ ýëåìåíòà DD1.1) ïîñëåäîâàòåëüíî òàòîðà âõîäíûõ ñèãíàëîâ ïî àìïëèòóäå.
ïîÿâëÿþòñÿ óðîâíè «ëîã. 1», «ëîã. 1»; «ëîã. 1»,
«ëîã. 0»; «ëîã. 0», «ëîã. 0». Ýòèì ñîáûòèÿì Íà Ðèñóíêå 8 èçîáðàæåíà äèíàìèêà ïðî-
ñîîòâåòñòâóåò ïîñëåäîâàòåëüíîå ïîÿâëåíèå õîæäåíèÿ ñèãíàëà ñî âõîäà óñòðîéñòâà íà åãî
âûõîäû À, Â è Ñ.

82 ÑÕÅÌÛ

Îêîííûå àìïëèòóäíûå ôèëüòðû ñèãíàëîâ ñÿ ïî çàäàííîìó àëãîðèòìó êàíàëàìè ïåðå-
ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ðàçäåëåíèÿ àíàëî- äà÷è è ïðèåìà äàííûõ è ò. ä. ÐË
ãîâûõ ñèãíàëîâ ïî óðîâíÿì âõîäíûõ íàïðÿ-
æåíèé, â ñåëåêòèâíûõ ïî óðîâíþ íàïðÿæåíèÿ Ëèòåðàòóðà
àíàëîãî-öèôðîâûõ ïðåîáðàçîâàòåëÿõ, àì-
ïëèòóäíî-óïðàâëÿåìûõ ïåðåêëþ÷àòåëÿõ è 1. Øóñòîâ Ì.À. Îêîííûé òðàíçèñòîðíûé êëþ÷ //
êîììóòàòîðàõ, óñòðîéñòâàõ äèñòàíöèîííîãî ÐàäèîËîöìàí. – 2021. – ¹ 05-06. Ñ. 72-73.
óïðàâëåíèÿ, ìíîãîêàíàëüíûõ ñèñòåìàõ ïðî-
âîäíîé ñâÿçè ñ íàëîæåíèåì íèçêîâîëüòíîé Ìàòåðèàëû ïî òåìå
âûñîêî÷àñòîòíîé ìîäóëÿöèè íà ïîñòîÿííîå
íàïðÿæåíèå, óïðàâëÿþùåå âûáîðîì êàíàëà 1. Datasheet Microchip 2N7000
ñâÿçè, äëÿ ìíîãîïîëîñíîé ïðîâîäíîé èëè 2. Datasheet Texas Instruments CD4066B
áåñïðîâîäíîé ñâÿçè ñ ðàçíåñåííûìè ïî ÷àñ- 3. Datasheet Texas Instruments CD4070B
òîòå è ïåðèîäè÷åñêè ñèíõðîííî ìåíÿþùèìè- 4. Datasheet Texas Instruments CD4077B
5. Datasheet Texas Instruments CD40106B

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 83

Óäâîèòåëü

÷àñòîòû ïîñëåäîâàòåëüíîñòè
òðåóãîëüíûõ èìïóëüñîâ

Alexander Belousov

EDN

ÎÎáû÷íî óìíîæèòåëè ÷àñòîòû ðàáîòàþò ñ íûé óðîâåíü. Çàòåì ýòî ïîñòîÿííîå ñìåùå-
íèå ìîæíî óäàëèòü, èñïîëüçóÿ ïðîñòîé
ïðÿìîóãîëüíûìè èìïóëüñàìè. Îäíàêî ñõåìà ôèëüòð âåðõíèõ ÷àñòîò, èëè ñäâèíóâ óðîâåíü
íà Ðèñóíêå 1 âûïîëíÿåò óìíîæåíèå ÷àñòîòû ñ ïîìîùüþ äðóãîãî îïåðàöèîííîãî óñèëèòå-
ïîñëåäîâàòåëüíîñòè òðåóãîëüíûõ èìïóëüñîâ ëÿ. Ýòîò ïðèåì ìîæíî ïîñëåäîâàòåëüíî
è ïîääåðæèâàåò àìïëèòóäó è îäíîðîäíîñòü ïîâòîðÿòü, ÷òîáû ïîëó÷èòü ñåðèþ ÷àñòîò
âõîäíîãî ñèãíàëà. 2×FIN, 4×FIN, 8×FIN è òàê äàëåå.

Îáùàÿ èäåÿ ñîñòîèò â ïîäà÷å òðåóãîëüíûõ  ðåàëüíîé ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 äëÿ
èìïóëüñîâ íà êàêîé-íèáóäü äâóõïîëóïåðèîä- âûïðÿìëåíèÿ èñïîëüçóåòñÿ ñäâîåííûé îïå-
íûé âûïðÿìèòåëü. Òîãäà âûõîäíîé ñèãíàë ðàöèîííûé óñèëèòåëü ñ îäíîïîëÿðíûì ïèòà-
ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòü íèåì. Äëÿ îòðèöàòåëüíîé ïîëóâîëíû âõîäíî-
òðåóãîëüíûõ èìïóëüñîâ ñ óäâîåííîé âõîäíîé ãî ñèãíàëà IC1A ðàáîòàåò êàê îáû÷íûé èíâåð-
÷àñòîòîé, ñìåùåííûé íà íåêîòîðûé ïîñòîÿí-

ÄÂÓÕÏÎËÓÏÅÐÈÎÄÍÛÉ ÂÛÏÐßÌÈÒÅËÜ

R2 FOUT = 2FIN

1M

FIN R3 R4

+

2M VS 1M IC1B

A–

R1 – R6

1M IC1A 300k
D1
R7 + IC1 – TLC2272
1N4148 1M R5

100k

Ðèñóíîê 1. Ýòà ñõåìà âûïîëíÿåò óìíîæåíèå ÷àñòîòû ïîñëåäîâàòåëüíîñòè òðåóãîëüíûõ èìïóëüñîâ.

84 ÑÕÅÌÛ

òèðóþùèé óñèëèòåëü, êîýôôèöèåíò óñèëå- âûñîêèìè ÷àñòîòàìè D1 è R7 ñëåäóåò îñòà-
íèÿ êîòîðîãî óñòàíîâëåí ðàâíûì 2 ðåçèñòî- âèòü. Ìîæíî òàêæå ïðîïîðöèîíàëüíî óìåíü-
ðàìè R1 è R3. Çàòåì â òî÷êå A ñõåìà ïðîèçâî- øèòü ñîïðîòèâëåíèÿ âñåõ ðåçèñòîðîâ. Êðîìå
äèò àëãåáðàè÷åñêîå ñóììèðîâàíèå ñ êîýô- òîãî, ìîæíî óìåíüøèòü ñîïðîòèâëåíèå R7 äî
ôèöèåíòîì 0.5 ïîëîæèòåëüíîãî âûõîäíîãî 10 èëè 20% îò ñîïðîòèâëåíèÿ R1, íî òàêîå
ñèãíàëà óñèëèòåëÿ IC1A è îòðèöàòåëüíîãî èçìåíåíèå ìîæåò ñòàòü ïðè÷èíîé ïîñòîÿííî-
âõîäíîãî ñèãíàëà. Ïîñëå òîãî, êàê IC1B, â ñîîò- ãî ñìåùåíèÿ íà âûõîäå è îòðèöàòåëüíî
âåòñòâèè ñ ñîïðîòèâëåíèÿìè ðåçèñòîðîâ R5 è ïîâëèÿòü íà òî÷íîñòü ñõåìû.
R6, óñèëèâàåò ñèãíàë â 4 ðàçà, âûõîäíîé ñèã-
íàë èìååò òó æå ïèêîâóþ àìïëèòóäó, ÷òî è Ïðè èñïîëüçîâàíèè íîìèíàëîâ êîìïîíåí-
âõîäíîé, íî ñ ïîëîæèòåëüíûì çíàêîì. òîâ è îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ, ïîêàçàííûõ
íà Ðèñóíêå 1, ñõåìà ïðèìåíèìà ê íèçêî÷àñòîò-
Êîãäà óðîâåíü âõîäíîãî ñèãíàëà ñòàíîâèò- íûì ïðèëîæåíèÿì, òàêèì, íàïðèìåð, êàê ÷àñ-
ñÿ ïîëîæèòåëüíûì, åäèíñòâåííûé ïóòü ê ñóì- òîòíûå (îêòàâíûå) ñèíòåçàòîðû äëÿ ýëåêòðî-
ìèðóþùåé òî÷êå A ïðîõîäèò ÷åðåç ðåçèñòîð ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ. Äëÿ ïðèëîæåíèé
R2.  ýòîì ñëó÷àå óñèëèòåëü IC1A íàñûùàåò- ñ ÷àñòîòàìè âûøå 20 êÃö íåîáõîäèìî âûáðàòü
ñÿ, è íàïðÿæåíèå íà åãî âûõîäå áëèçêî ê áîëåå áûñòðûé îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü è,
ïîòåíöèàëó çåìëè. Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå âîçìîæíî, äðóãóþ òîïîëîãèþ âûïðÿìèòåëÿ.
õîðîøèõ rail-to-rail îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëåé
ìîæåò îòëè÷àòüñÿ îò óðîâíÿ çåìëè ëèøü íà Âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå äâóõïîëóïåðèîä-
íåñêîëüêî ìèëëèâîëüò. Òàêèì îáðàçîì, ñèã- íîãî âûïðÿìèòåëÿ ñ òîïîëîãèåé, èçîáðàæåí-
íàë â òî÷êå A îñòàåòñÿ ïîëîæèòåëüíûì, íî íîé íà Ðèñóíêå 1, ðàçëè÷àåòñÿ äëÿ ïîëîæè-
îñëàáëåííûì â äâà ðàçà äåëèòåëåì íàïðÿæå- òåëüíûõ è îòðèöàòåëüíûõ ñèãíàëîâ. ×òîáû
íèÿ R2 è R4. IC1B âîññòàíàâëèâàåò èñõîäíóþ óìåíüøèòü ýòó ðàçíèöó, ìîæíî ïîäêëþ÷èòü
àìïëèòóäó ñèãíàëà. Âûõîäíîé ñèãíàë ïðåä- ïîñòîÿííûé ðåçèñòîð ìåæäó âõîäîì è çåì-
ñòàâëÿåò ñîáîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòü òðåó- ëåé. Êðîìå òîãî, ïðè êàñêàäèðîâàíèè
ãîëüíûõ èìïóëüñîâ, ïèêîâàÿ àìïëèòóäà êîòî- íåñêîëüêèõ óìíîæèòåëåé RC-ôèëüòð âåðõíèõ
ðûõ ðàâíà àìïëèòóäå âõîäíûõ èìïóëüñîâ, íî ÷àñòîò òàêæå ïîìîãàåò ìèíèìèçèðîâàòü àñèì-
÷àñòîòà âäâîå ïðåâûøàåò âõîäíóþ ÷àñòîòó. ìåòðèþ èìïåäàíñà. ×òîáû óìåíüøèòü àñèì-
ìåòðèþ èìïåäàíñà äëÿ ïîëîæèòåëüíûõ è
Ýëåìåíòû D1 è R7 íåîáÿçàòåëüíû; îíè îòðèöàòåëüíûõ ñèãíàëîâ äî ðàçóìíîãî óðîâ-
óëó÷øàþò äèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè íÿ, ñëåäóåò ñíà÷àëà âûáðàòü ðåçèñòîð ñ ìèíè-
ñõåìû, ïðåäîòâðàùàÿ ïåðåãðóçêó âõîäíîãî ìàëüíî âîçìîæíûì ñîïðîòèâëåíèåì, à çàòåì
êàñêàäà è óñòðàíÿÿ âëèÿíèå âõîäíîé åìêîñòè ðàññ÷èòàòü åìêîñòü êîíäåíñàòîðà, ñîîòâåò-
óñèëèòåëÿ IC1A, êîãäà âõîäíîé ñèãíàë íàõî- ñòâóþùóþ âûáðàííîé ÷àñòîòå ôèëüòðà. ÐË
äèòñÿ â ïîëîæèòåëüíîé îáëàñòè. Åñëè ýòè
ýëåìåíòû èñêëþ÷èòü èç ñõåìû, ðàáî÷èé äèà- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ïàçîí âõîäíûõ ÷àñòîò íå áóäåò ïðåâûøàòü
1 êÃö. Ïðè íåîáõîäèìîñòè ðàáîòû ñ áîëåå 1. Datasheet Texas Instruments TLC2272

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 85

Ïðîñòîé óäâîèòåëü

÷àñòîòû òðåóãîëüíûõ ñèãíàëîâ

Jim McLucas

EDN

ÏÏðè èñïîëüçîâàíèè ôóíêöèîíàëüíîãî ãåíå- óäâîèòåëÿ ÷àñòîòû ïîñëåäîâàòåëüíîñòè òðåó-
ãîëüíûõ èìïóëüñîâ, â êîòîðîé èñïîëüçóþòñÿ
ðàòîðà èíîãäà ìîæåò ïîòðåáîâàòüñÿ ñèíóñîè- îïåðàöèîííûå óñèëèòåëè, îãðàíè÷èâàþùèå
äàëüíûé âûõîäíîé ñèãíàë ñ ÷àñòîòîé, áîëåå âûõîäíóþ ÷àñòîòó çíà÷åíèåì ïîðÿäêà ïðè-
âûñîêîé, ÷åì ìîæåò îáåñïå÷èòü ïðèáîð. Åñëè ìåðíî 20 êÃö.
ôóíêöèîíàëüíûé ãåíåðàòîð òàêæå âûäàåò
èìïóëüñû òðåóãîëüíîé ôîðìû, ìîæíî óâåëè-  ýòîé ñòàòüå îïèñûâàåòñÿ óäâîèòåëü ÷àñ-
÷èòü äîñòóïíóþ ÷àñòîòó ãåíåðàòîðà âäâîå, òîòû, ôîðìèðóþùèé âûõîäíîé ñèíóñîèäàëü-
èñïîëüçóÿ óäâîèòåëü ÷àñòîòû.  îïóáëèêî- íûé ñèãíàë ñ ÷àñòîòîé îò 4 äî 6.7 ÌÃö, âûõîä-
âàííîé ðàíåå ñòàòüå [1] îïèñûâàëàñü ñõåìà íîé ðàçìàõ êîòîðîãî ïðè íàãðóçêå 50 Îì

10 Â

C2 R5
0.01 µF 22

T1: ÑÅÌÜ ÂÈÒÊÎÂ ÏÐÎÂÎÄÀ #30 AWG R4 C3 L1: ÂÎÑÅÌÜ ÂÈÒÊÎÂ
ÒÐÈÔÈËßÐÍÀß ÍÀÌÎÒÊÀ 750 0.01 µF C5 ÏÐÎÂÎÄÀ #28 AWG
ÑÅÐÄÅ×ÍÈÊ FAIR-RITE 2643002402.
2N3906 0.01 µF ÍÀ ÑÅÐÄÅ×ÍÈÊÅ
D1
SD101C 2N3904 AMIDON FT-23-61.
T1
Q4 R9 L1
15 1.6 µH ÂÛÕÎÄ

F C1 Q3
E 0.01 µF
ÍÀÃÐÓÇÊÀ
R1 C6 C8
220 0.01 µF 560 pF R10
50
R2 R6 R7
750 500 750

CD D2 C4 ÂÛÕÎÄ
SD101C 0.01 µF 0.11…1.30 Â ï-ï
ÃÅÍÅÐÀÒÎÐ R3
ÑÈÃÍÀËÎÂ D3 1500 R8
1N914 22 C7
50 ÂÕÎÄ B
A 0.01 µF

–10 Â

ÂÕÎÄÍÎÉ ÑÈÃÍÀË:
×ÀÑÒÎÒÀ 2…3.35 ÌÃö
ÓÐÎÂÅÍÜ 0.5…5 Â ï-ï

Ðèñóíîê 1. Äâóõïîëóïåðèîäíûé âûïðÿìèòåëü, áóôåð è ôèëüòð íèæíèõ ÷àñòîò ïðåâðàùàþò
ïîñëåäîâàòåëüíîñòü òðåóãîëüíûõ èìïóëüñîâ â ñèíóñîèäàëüíûé ñèãíàë óäâîåííîé ÷àñòîòû.

86 ÑÕÅÌÛ

E íåáîëüøîå îòðèöàòåëüíîå ñìåùåíèå äëÿ D1
A è D2, ïîçâîëÿÿ ðàáîòàòü ïðè íèçêèõ óðîâíÿõ
C AEC ñèãíàëà. Êîíäåíñàòîð Ñ1 ïðîïóñêàåò âûïðÿì-
ëåííûå òðåóãîëüíûå èìïóëüñû óäâîåííîé
B BFD ÷àñòîòû íà áàçû êîìïëåìåíòàðíîãî ýìèòòåð-
íîãî ïîâòîðèòåëÿ, ñîñòîÿùåãî èç òðàíçèñòî-
D ðîâ Q3 è Q4 è ñâÿçàííûõ ñ íèìè êîìïîíåíòîâ.
F Ïðîñòîé äâóõýëåìåíòíûé ôèëüòð íèæíèõ
÷àñòîò íà âûõîäå ïîâòîðèòåëÿ óäàëÿåò âûñî-
Ðèñóíîê 2. Òðàíñôîðìàòîð Ò1 íà Ðèñóíêå 1 êî÷àñòîòíûå ãàðìîíèêè.  êà÷åñòâå L1 ìîæíî
ñîäåðæèò òðè îáìîòêè íà òîðîèäàëüíîì èñïîëüçîâàòü ëþáîé äðîññåëü ñ èíäóêòèâíîñ-
ôåððèòîâîì ñåðäå÷íèêå. Äëÿ óäîáñòâà ñáîð- òüþ 1.6 ìêÃí è äîáðîòíîñòüþ 20 èëè âûøå.
êè ñêðóòèòå â æãóò òðè ïðîâîäà ðàçíîãî Õîòÿ çàìåòíûõ èçìåíåíèé ÷àñòîòíîé õàðàê-
öâåòà, ÷òîáû ñôîðìèðîâàòü îáìîòêè. òåðèñòèêè ôèëüòðà äðîññåëü ñ äîáðîòíîñòüþ
ìåíåå 10 íå âûçîâåò, çíà÷åíèå íèæå 20 óâå-
ìîæåò íàõîäèòüñÿ â äèàïàçîíå îò 110 ì äî ëè÷èâàåò ïîòåðè, âíîñèìûå äðîññåëåì, è
1.30 Â. Êàê óêàçûâàëîñü â [1], ïðè ïîäà÷å ñèì- óìåíüøàåò ìàêñèìàëüíóþ äîñòóïíóþ àìïëè-
ìåòðè÷íûõ òðåóãîëüíûõ èìïóëüñîâ íà äâóõ- òóäó âûõîäíîãî ñèãíàëà.
ïîëóïåðèîäíûé âûïðÿìèòåëü íà åãî âûõîäå
îáðàçóþòñÿ ñìåùåííûå íà ïîñòîÿííûé óðî- Ïðîñòîé äâóõýëåìåíòíûé âûõîäíîé
âåíü òðåóãîëüíûå èìïóëüñû, ÷àñòîòà êîòîðûõ ôèëüòð íèæíèõ ÷àñòîò îáåñïå÷èâàåò àäåêâàò-
â äâà ðàçà ïðåâûøàåò âõîäíóþ ÷àñòîòó. íûå õàðàêòåðèñòèêè äëÿ ñèììåòðè÷íîãî òðåó-
Ëþáàÿ àñèììåòðèÿ ôîðìû âõîäíîãî ñèãíàëà ãîëüíîãî âõîäíîãî ñèãíàëà, ïîñêîëüêó ÷àñòîò-
ïîçâîëÿåò íåêîòîðîé ÷àñòè îñíîâíîé ÷àñòîòû íûå êîìïîíåíòû âûõîäíîãî ñèãíàëà ñîäåð-
âõîäíîãî ñèãíàëà ïðîõîäèòü íà âûõîä. Êðîìå æàò âõîäíîé ñèãíàë óäâîåííîé ÷àñòîòû è òîëü-
òîãî, èñòî÷íèêîì äèñáàëàíñà àìïëèòóäû èëè êî íå÷åòíûå ãàðìîíèêè ïîëåçíîãî âûõîäíîãî
ôàçû, ïðèâîäÿùåãî ê ïðîíèêíîâåíèþ íåêîòî- ñèãíàëà. Ïðè ÷àñòîòå âûõîäíîãî ñèãíàëà
ðîé ÷àñòè âõîäíîãî ñèãíàëà íà âûõîä, ìîæåò 5 ÌÃö òðåòüÿ ãàðìîíèêà ïðîÿâëÿåòñÿ íà ÷àñ-
áûòü âõîäíîé òðàíñôîðìàòîð ñõåìû T1. òîòå 15 ÌÃö ñ àìïëèòóäîé –19 äÁ îòíîñèòåëü-
íî ñèãíàëà 5 ÌÃö. Ôèëüòð íèæíèõ ÷àñòîò
Äëÿ ñîçäàíèÿ øèðîêîïîëîñíîãî òðàíñ- äîïîëíèòåëüíî óâåëè÷èâàåò îñëàáëåíèå íà
ôîðìàòîðà ñ õîðîøåé ñèììåòðèåé àìïëèòóä 15 äÁ íà ÷àñòîòå 15 ÌÃö, â ðåçóëüòàòå ÷åãî
è ôàç ñêðóòèòå âìåñòå òðè ýìàëèðîâàííûõ óðîâåíü òðåòüåé ãàðìîíèêè íà ÷àñòîòå
ïðîâîäà AWG #30 (0.05 ìì2) ñ øàãîì ïðèìåð- 15 ÌÃö ñîñòàâëÿåò –34 äÁ îòíîñèòåëüíî
íî 10 ñêðóòîê íà äþéì (4 íà ñàíòèìåòð). âûõîäíîãî ñèãíàëà 5 ÌÃö, à ãàðìîíèêè áîëåå
Íàìîòàéòå ñåìü âèòêîâ ñêðó÷åííûõ ïðîâî- âûñîêîãî ïîðÿäêà îñëàáëÿþòñÿ äî åùå áîëåå
äîâ íà òîðîèäàëüíûé ñåðäå÷íèê Fair-Rite íèçêèõ óðîâíåé.
2643002402. (Êàæäûé ïðîõîä ïðîâîäà ÷åðåç
öåíòðàëüíîå îòâåðñòèå ñåðäå÷íèêà ñ÷èòàåò- Íåôèëüòðîâàííûé âûõîäíîé ñèãíàë êîì-
ñÿ îäíèì âèòêîì). Ñîåäèíèòå ïðîâîäà òàê, ïëåìåíòàðíîãî ýìèòòåðíîãî ïîâòîðèòåëÿ
êàê ïîêàçàíî íà Ðèñóíêå 1. (Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñîäåðæèò òðåóãîëüíûå èìïóëüñû, ÷àñòîòà
äîïîëíèòåëüíîé èíôîðìàöèè îá ýòîì òèïå êîòîðûõ âäâîå ïðåâûøàåò ÷àñòîòó âõîäíîãî
òðàíñôîðìàòîðà ñì. [2] è Ðèñóíîê 2). Ýòîò ñèãíàëà, ïëþñ íå÷åòíûå ãàðìîíèêè óäâîåííîé
ìåòîä ïîçâîëÿåò ñäåëàòü øèðîêîïîëîñíûé âõîäíîé ÷àñòîòû. Íàïðèìåð, ïðè ïîäà÷å íà
òðàíñôîðìàòîð ñ õîðîøåé àìïëèòóäíîé è âõîä ñõåìû òðåóãîëüíîãî ñèãíàëà ÷àñòîòîé
ôàçîâîé ñèììåòðèåé. 2.5 ÌÃö íà âõîäå ôèëüòðà íèæíèõ ÷àñòîò
áóäåò ïîñëåäîâàòåëüíîñòü òðåóãîëüíûõ
×òîáû äîáèòüñÿ ìàêñèìàëüíîãî îñëàáëå- èìïóëüñîâ ñ ÷àñòîòîé 5 ÌÃö. Ïðè ïî÷òè èäå-
íèÿ âõîäíîé ÷àñòîòû, â êà÷åñòâå D1 è D2 ñëå- àëüíûõ òðåóãîëüíûõ èìïóëüñàõ âõîäíîé ñèã-
äóåò èñïîëüçîâàòü ñîãëàñîâàííóþ ïàðó äèî- íàë ôèëüòðà ñîñòîèò èç îñíîâíîé ÷àñòîòû
äîâ Øîòòêè. Îäíàêî ïðîòîòèï ñõåìû ïîêàçàë 5 ÌÃö è òîëüêî åå íå÷åòíûõ ãàðìîíèê. Áëèæàé-
îòëè÷íûå ðåçóëüòàòû è ñ íåñîãëàñîâàííûìè øèé ïàðàçèòíûé ñèãíàë ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
äèîäàìè. Íà Ðèñóíêå 1 äèîä D3 ñîçäàåò òðåòüþ ãàðìîíèêó ñèãíàëà 5 ÌÃö ñ óðîâíåì
–19 äÁ, êîòîðóþ ìîæíî ëåãêî îòôèëüòðîâàòü.

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 87

×òîáû èñïîëüçîâàòü ñõåìó íà áîëåå âûñî- íå÷åòíûõ ãàðìîíèê ïîëåçíîãî ñèãíàëà, ïîýòî-
êèõ ÷àñòîòàõ, ðàçäåëèòå çíà÷åíèÿ íîìèíàëîâ ìó äëÿ ïîëó÷åíèÿ âûñîêîêà÷åñòâåííîãî ñèíó-
êîìïîíåíòîâ âûõîäíîãî ôèëüòðà L1 è C8 íà ñîèäàëüíîãî âûõîäíîãî ñèãíàëà ïîòðåáóåòñÿ
FNEW/5, ãäå FNEW – æåëàåìàÿ âûõîäíàÿ ÷àñòîòà äîïîëíèòåëüíàÿ ôèëüòðàöèÿ. ÐË
â ìåãàãåðöàõ. Íàïðèìåð, ïðè âûáîðå FNEW =
= 20 ÌÃö íîìèíàëû L1 è C8 ïîòðåáóåòñÿ ðàçäå- Ññûëêè
ëèòü íà ÷åòûðå, ÷òî äàåò íîâûå çíà÷åíèÿ
0.4 ìêÃí è 140 ïÔ, ñîîòâåòñòâåííî. Ìîäåëèðî- 1. Alexander Belousov. «Óäâîèòåëü ÷àñòîòû
âàíèå ñõåìû ñ èçìåíåííûì ôèëüòðîì â Spice ïîñëåäîâàòåëüíîñòè òðåóãîëüíûõ èìïóëüñîâ».
ïîêàçûâàåò àäåêâàòíîå ïîäàâëåíèå ãàðìîíèê ÐàäèîËîöìàí. 2021, 05-06, ñòð. 84.
â äèàïàçîíå ÷àñòîò âûõîäíûõ ñèãíàëîâ îò 16
äî 26.8 ÌÃö. Õîòÿ ñõåìà ðàññ÷èòàíà íà ðàáîòó 2. Demaw, MF “Doug,” Applying Toroidal Cores:
íà ÷àñòîòå 5 ÌÃö, îñòàëüíàÿ åå ÷àñòü õîðîøî Ferromagnetic-Core Design and Application
ðàáîòàåò íà ÷àñòîòå 20 ÌÃö áåç äîïîëíèòåëü- Handbook, ISBN: 0133140881, Prentice Hall,
íûõ ìîäèôèêàöèé. Ýòîò óäâîèòåëü ÷àñòîòû 1996, pg 97.
ìîæåò òàêæå ðàáîòàòü ñ ñèíóñîèäàëüíûìè
âõîäíûìè ñèãíàëàìè. Îäíàêî â íåôèëüòðî- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
âàííîì âûõîäíîì ñèãíàëå ñõåìû áóäóò
ñîäåðæàòüñÿ áîëåå âûñîêèå óðîâíè ÷åòíûõ è 1. Datasheet Fair-Rite 2643002402
2. Datasheet Amidon FT-23-61
3. Datasheet Vishay 1N914
4. Datasheet Vishay SD101

88 ÑÕÅÌÛ

Ïðîñòîé ìåòîä

ïðîâåðêè êàáåëåé

Jim Keith

EDN

ÈÈíæåíåðû äàâíî çíàþò, ÷òî äëÿ ïðîâåðêè Ìåñòî íåèñïðàâíîñòè ìîæíî îïðåäåëèòü ïî
âèçóàëüíîé ñèãíàòóðå ñâåòîäèîäîâ.
öåëîñòíîñòè êàáåëÿ äîñòàòî÷íî ïðîñòî ñîå-
äèíèòü âñå ïðîâîäíèêè ïîñëåäîâàòåëüíî è Ñäåëàåì åùå îäèí øàã â ðàçâèòèè ýòîãî
âîñïîëüçîâàòüñÿ îììåòðîì. Îäíàêî ýòîò ìåòîäà: ïóñòü ñâåòîäèîäû áóäóò èçëó÷àòåëÿ-
ìåòîä èíîãäà íåïðàêòè÷åí, ïîñêîëüêó íå ìè îïòîïàð. Ïîñëåäîâàòåëüíîå ñîåäèíåíèå
ïîçâîëÿåò ïðîâåðÿòü íàëè÷èå êîðîòêèõ çàìû- ôîòîòðàíçèñòîðîâ ïîçâîëÿåò ëåãêî ðåàëèçî-
êàíèé. Ðåøàåò ïðîáëåìó îáíàðóæåíèÿ êîðîò- âàòü ïðîâåðêó «ãîäåí/íåãîäåí», íå òðåáóþ-
êèõ çàìûêàíèé ñõåìà, ïîêàçàííàÿ íà Ðèñóí- ùóþ âèçóàëüíîãî íàáëþäåíèÿ. Îáðàòèòå
êå 1. Çàìûêàíèå êàæäîé ïåòëè ñâåòîäèîäîì âíèìàíèå íà ïðÿìîå íàïðÿæåíèå 2 Â, ïàäàþ-
îáåñïå÷èâàåò âèçóàëüíóþ èíäèêàöèþ. Ïðèâ- ùåå íà êàæäîì ñâåòîäèîäå. Ïðè òåñòèðîâà-
ëåêàòåëüíîñòü ýòîé ñõåìû ñîñòîèò â òîì, ÷òî íèè êàáåëÿ ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì ïðîâîä-
ïðè êîðîòêîì çàìûêàíèè ëþáîãî ïðîâîäíèêà íèêîâ ïîäàâàåìîå íà ñõåìó íàïðÿæåíèå äîë-
ïî êðàéíåé ìåðå îäèí ñâåòîäèîä ïîãàñíåò. æíî áûòü äîñòàòî÷íî âûñîêèì. ÐË

V 1
40 ìÀ
1 2
2
3 3
4
5 4
6
5

6

ÏÐÎÂÅÐßÅÌÛÉ ÊÀÁÅËÜ

24 Â ×ÓÂÑÒÂÈÒÅËÜÍÎÅ
ÐÅËÅ

10 ìÀ

K

Ðèñóíîê 1. Ýòîò ïîñòîé ìåòîä ïðîâåðêè êàáåëåé ïîçâîëÿåò îáíà- 89
ðóæèòü íå òîëüêî îáðûâ, íî è êîðîòêîå çàìûêàíèå.

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021

Ñõåìà ðåàëèçàöèè

ïðåöèçèîííîé çîíû
íå÷óâñòâèòåëüíîñòè

V Manoharan

EDN

ÑÑõåìû, ðåàëèçóþùèå çîíó íå÷óâñòâè- îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ 10 Â. Âìåñòå ñ áóôå-
ðîì IC2A è ðåçèñòîðîì R1 îíà îáðàçóåò èñòî÷-
òåëüíîñòè, íàõîäÿò ïðèìåíåíèå â ñèñòåìàõ íèê ñòàáèëüíîãî òîêà. Óñèëèòåëü IC2A óñòà-
ñåðâîóïðàâëåíèÿ. Ñõåìà ñ ïîëîæèòåëüíîé íàâëèâàåò ïîòåíöèàë âûâîäà GND (âûâîä 4)
ìåðòâîé çîíîé (çîíîé íå÷óâñòâèòåëüíîñòè) ìèêðîñõåìû IC1, ðàâíûì ïîòåíöèàëó íåèí-
âûïîëíåíà íà ïðåöèçèîííîì èñòî÷íèêå òîêà âåðòèðóþùåãî âõîäà IC2A. Òîê, ñîçäàâàåìûé
è îäíîïîëóïåðèîäíîì èíâåðòèðóþùåì âûñîêîòî÷íûì îïîðíûì íàïðÿæåíèåì ìèê-
âûïðÿìèòåëå (Ðèñóíîê 1). Ìèêðîñõåìà ðîñõåìû IC1, èäåò ÷åðåç ðåçèñòîð R1 è ðàâåí
REF01 (IC1) – ýòî âûñîêîòî÷íûé èñòî÷íèê

REF01 R3 C4
10k 6.8 pF
15V 2 6 10V
C1 VIN VOUT D1
IC1 1N4148
0.1 µF
GND
4 I1=10V/R1

OP271 _ 2 R1 R2 –15V
VIN 10k C2
1 IC2A D2
+ I1 R4 0.1 µF 1N4148
3 5k VOUT
6 _ 4 OP271
5 IC2B 7

+8
C3

0.1 µF

15V

Ðèñóíîê 1. Ýòà ñõåìà èìååò çîíó íå÷óâñòâèòåëüíîñòè äëÿ ñèãíàëîâ áîëåå ïîëîæèòåëüíûõ, ÷åì
ëþáîå íàïðÿæåíèå, óñòàíîâëåííîå ðåçèñòîðîì R1.

90 ÑÕÅÌÛ

10 Â/R1. Ïîñêîëüêó èíâåðòèðóþùèé âõîä C2B VOUT
ïîäêëþ÷åí ê âûõîäó èñòî÷íèêà òîêà, äèîä 8
îáðàòíîé ñâÿçè D1 îêàçûâàåòñÿ ñìåùåííûì â 4
ïðÿìîì íàïðàâëåíèè, è ÷åðåç íåãî òå÷åò
òîê I1. Ïðÿìîñìåùåííûé äèîä ïîääåðæèâàåò –8 –4 4 VIN
íàïðÿæåíèå íà âûõîäå IC2B, ðàâíûì ïðèáëè- –4 8
çèòåëüíî –0.6 Â. Òàê êàê êàòîäíûé âûâîä
äèîäà D2 îñòàåòñÿ ïîäêëþ÷åííûì ÷åðåç –8
ðåçèñòîð R3 ê âèðòóàëüíîé çåìëå, D2 ñìåùåí
â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè. Ñëåäîâàòåëüíî, è Ðèñóíîê 2. Ïðè R1 = 20 êÎì ñõåìà íà Ðèñóíêå 1
âûõîä VOUT îñòàåòñÿ ïðèâÿçàííûì ê âèðòó- «óìèðàåò» äëÿ âõîäíûõ íàïðÿæåíèé, ïðåâû-
àëüíîé çåìëå (0 Â). Ëþáîå ïîëîæèòåëüíîå øàþùèõ –5 Â.
íàïðÿæåíèå, ïðèëîæåííîå ê VIN, åùå áîëüøå
ñìåùàåò äèîäû D1 è D2 â ïðÿìîì è îáðàòíîì íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ óñèëèòåëÿ IC2B âíå
íàïðàâëåíèè, ñîîòâåòñòâåííî, è âûõîäíîå çîíû íå÷óâñòâèòåëüíîñòè. Ìîæíî ðåàëèçî-
íàïðÿæåíèå îñòàåòñÿ íà óðîâíå 0 Â (çîíà âàòü àëüòåðíàòèâíóþ áîëåå ïðîñòóþ ñõåìó,
íå÷óâñòâèòåëüíîñòè) äëÿ VIN > 0 Â. ïîäàâ íà÷àëüíîå ñìåùåíèå íà îäíîïîëóïå-
ðèîäíûé èíâåðòèðóþùèé âûïðÿìèòåëü ÷åðåç
Íàïðÿæåíèÿ íà èíâåðòèðóþùèõ âõîäàõ ïðåöèçèîííûé ðåçèñòîð, ïîäêëþ÷åííûé ê
îïðåäåëÿþòñÿ ïðÿìîñìåùåííûì äèîäîì D2 èñòî÷íèêó îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ, áåç èñïîëü-
è îáðàòíîñìåùåííûì äèîäîì D1. Òàêàÿ êîì- çîâàíèÿ áóôåðà ñ åäèíè÷íûì óñèëåíèåì
áèíàöèÿ ñìåùåíèé âîçíèêàåò òîëüêî òîãäà, IC2A.Îäíàêî ýòà àëüòåðíàòèâà óâåëè÷èò êîýô-
êîãäà òîê ÷åðåç ðåçèñòîð R2 (èç-çà îòðèöà- ôèöèåíò óñèëåíèÿ øóìà, òåì ñàìûì, óâåëè-
òåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ VIN) ðàâåí èëè ïðåâû- ÷èâàÿ ñìåùåíèå è øóì íà âûõîäå. ÐË
øàåò 10 Â/R1. Ïîýòîìó íà âûõîäå áóäåò 0 Â
(çîíà íå÷óâñòâèòåëüíîñòè) äî òåõ ïîð, ïîêà Ìàòåðèàëû ïî òåìå
âõîäíîå íàïðÿæåíèå VIN íå äîñòèãíåò çíà÷å-
íèÿ, ðàâíîãî –10R2/R1. Åñëè âûáðàòü R1 = 1. Datasheet Analog Devices OP271
= 20 êÎì, òî íàïðÿæåíèå VOUT îñòàåòñÿ íà 2. Datasheet Analog Devices REF01

óðîâíå 0 Â äëÿ VIN > (–5 Â), à äëÿ VIN £ (–5 Â)
VOUT = (–VIN –5 Â). Ïåðåäàòî÷íàÿ ôóíêöèÿ äëÿ
ýòîãî ñëó÷àÿ ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 2. C1, C2 è
C3 – ýòî ðàçâÿçûâàþùèå êîíäåíñàòîðû äëÿ
ìèêðîñõåì IC1 è IC2. Ðåçèñòîð R4 ñíèæàåò

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 91

Íåäîðîãîé

ïîðòàòèâíûé âûñîòîìåð

ïèòàåòñÿ îò îäíîé áàòàðåéêè

Todd Owen

EDN

ÍÍåêîòîðûì ëþáèòåëÿì ñïîðòà íóæíî íèÿ ñèãíàëà èñïîëüçóåòñÿ ìèêðîñõåìà IC1
ìèêðîìîùíîãî DC/DC ðåãóëÿòîðà, ïðåîáðà-
çíàòü èçìåíåíèÿ âûñîòû ïî îòíîøåíèþ ê çóþùàÿ íàïðÿæåíèå îäíîé áàòàðåè AA â 5 Â,
íà÷àëüíîìó óðîâíþ. Íåáîëüøîé ëåãêèé à òàêæå çàðÿäîâûé íàñîñ, âûðàáàòûâàþùèé
ïîðòàòèâíûé âûñîòîìåð ëåãêî ñêîíñòðóèðî- íàïðÿæåíèå –5 Â.
âàòü ñ èñïîëüçîâàíèåì ñîâðåìåííûõ ìèêðî-
ìàøèííûõ äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ. Èíâåðòèðî- Âûõîä äàò÷èêà ïîäêëþ÷åí ê èíñòðóìåí-
âàíèå âûõîäíîé õàðàêòåðèñòèêè äàò÷èêà è òàëüíîìó óñèëèòåëþ IC2, èìåþùåìó íà÷àëü-
êîìïåíñàöèÿ íåëèíåéíîñòåé èçìåíåíèÿ íûé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ, ðàâíûé 21.
àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ îòíîñèòåëüíî âûñî- Íåëèíåéíûé êàñêàä óñèëåíèÿ, ñîñòîÿùèé èç
òû ïîçâîëÿþò ïîëó÷èòü äîñòàòî÷íî òî÷íûé ìèêðîñõåìû IC3B è ñâÿçàííûõ ñ íåé êîìïî-
âûñîòîìåð. íåíòîâ, èíâåðòèðóåò âûõîäíóþ õàðàêòåðèñ-
òèêó èçìåðèòåëüíîãî ïðèáîðà, ÷òîáû îáåñïå-
Íà Ðèñóíêå 1 ïîêàçàí íåáîëüøîé ïîðòà- ÷èòü íàïðÿæåíèå, îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëü-
òèâíûé âûñîòîìåð íà îñíîâå ìèêðîìàøèí- íîå äàâëåíèþ âîçäóõà. Äèîä D4 è ðåçèñòîð R1
íîãî äàò÷èêà äàâëåíèÿ.  ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ âíîñÿò íåëèíåéíîñòü â êîýôôèöèåíò óñèëå-
îáðàòíàÿ çàâèñèìîñòü ìåæäó äàâëåíèåì íèÿ, è ðåçóëüòèðóþùèé âûõîäíîé ñèãíàë
âîçäóõà è âûñîòîé. Öåëü ðàçðàáîòêè ýòîé ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëåí âûñîòå.
ñõåìû çàêëþ÷àëàñü â òîì, ÷òîáû ñäåëàòü åå
êîìïàêòíîé, ëåãêîé è ïîðòàòèâíîé. Òî÷íîñòü Ïîäñòðîå÷íûé ðåçèñòîð R2 ñëóæèò äëÿ
íå èìååò ïåðâîñòåïåííîãî çíà÷åíèÿ; îøèáêè êàëèáðîâêè óñèëåíèÿ ñõåìû ïðåîáðàçîâàíèÿ
äî 3%, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïîãðåøíîñòè â ñèãíàëà. Ýòîò ïîòåíöèîìåòð ïîçâîëÿåò êîì-
300 ôóòîâ íà âûñîòå 10,000 ôóòîâ, âïîëíå ïåíñèðîâàòü ëþáîé ïðîèçâîäñòâåííûé ðàç-
äîïóñòèìû. Áûñòðîäåéñòâèå ýòîé ñõåìû áðîñ íîìèíàëîâ êîìïîíåíòîâ è óñòàíîâèòü
òàêæå íå êðèòè÷íî; ýêñòðåìàëüíûå èçìåíå- øêàëó èçìåðåíèé, ïðè êîòîðîé âûõîäíîé ñèã-
íèÿ âûñîòû, ïðîèñõîäÿùèå çà ìèëëèñåêóí- íàë âûñîòîìåðà èçìåíÿåòñÿ íà 100 ì íà
äû, ìîãóò îêàçàòüñÿ ôàòàëüíûìè äëÿ ëþáî- êàæäûå 1000 ôóòîâ âûñîòû. Ñõåìà èìååò
ãî, êòî ïîïûòàåòñÿ ïðî÷èòàòü ðåçóëüòàò. íåêîòîðîå íà÷àëüíîå ñìåùåíèå, à òàêæå ñìå-
ùåíèå, îïðåäåëÿåìîå èçìåíåíèÿìè áàðî-
Ñåðäöå âûñîòîìåðà – ýòî äàò÷èê äàâëå- ìåòðè÷åñêîãî äàâëåíèÿ. Óáðàòü ýòî ñìåùå-
íèÿ NPC-1220-015-A-3L. Ýòîò 5-êèëîîìíûé íèå è óñòàíîâèòü ìàñøòàá, ïðè êîòîðîì äèà-
ìîñò îáåñïå÷èâàåò âûõîäíîå íàïðÿæåíèå îò ïàçîíó âûñîò îò 0 äî 10,000 ôóòîâ ñîîòâåò-
0 äî 50 ì â äèàïàçîíå äàâëåíèé îò 0 äî ñòâóåò äèàïàçîí âûõîäíûõ íàïðÿæåíèé îò
15 ôóíòîâ íà êâàäðàòíûé äþéì (1.02 àòì). 0 äî 1 Â, ìîæíî ñ ïîìîùüþ ðåçèñòîðîâ R3 - R5.
Äëÿ ïèòàíèÿ äàò÷èêà è ñõåìû ïðåîáðàçîâà-

92 ÑÕÅÌÛ

10 µF D2 D1 –5 Â
D3 10 µF
++
5Â
L1 36k
10 µH
V125
220 pF 6 5 1M
IN SW 10 µF LT1004–1.2
ÁÀÒÀÐÅß IC1
AA 1.5 Â
3 LT1307
SHDN

1 2
VCC FB

GND

100k 4 324k

1000 pF

5Â

AMPHENOL

V125 38 NPC-1220-015A-3L R1 D4
+ 14 56.2k
IC3B 5Â 169k
2
LT1490
2– –1
7 1N5711 R2
4 1 – IC2 38.3k 10k

2.43k LT1167 243k 6–
G=21 IC3A
–5 Â 8 + 5
V125 LT1490
+3 3 4 5 +

–5 Â V125 Ê ÖÈÔÐÎÂÎÌÓ
ÂÎËÜÒÌÅÒÐÓ
1k 2 R3 4½ ÐÀÇÐßÄÀ
59k
549k
R4
6 50k

ÏÐÈÌÅ×ÀÍÈß: RSET R5 0…2  =
D1 … D3: MOTORO.LA MBR0520L 5 14.3k 0…20,000 ÔÓÒÎÂ
L1: COILCRAFT D01608-103.

Ðèñóíîê 1. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ äîñòàòî÷íî òî÷íûõ èçìåðåíèé âûñîòû ñõåìà ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëà
èíâåðòèðóåò âûõîäíóþ õàðàêòåðèñòèêó ìèêðîìàøèííîãî äàò÷èêà äàâëåíèÿ è êîìïåíñèðóåò íåëè-
íåéíîñòè èçìåíåíèé äàâëåíèÿ âîçäóõà îòíîñèòåëüíî âûñîòû.

Òåñòèðîâàíèå âûñîòîìåðà ïðîâîäèëîñü ñ ðîäà íàñòîÿòåëüíî ðåêîìåíäóåòñÿ ïðîéòè
ïîìîùüþ ñàìîëåòà DHC-6 Twin Otter êîìïà- ïîäðîáíûé èíñòðóêòàæ ïî èñïîëüçîâàíèþ
íèè de Havilland, èñïîëüçîâàâøåãîñÿ äëÿ ïàðàøþòà è çàòÿæíûì ïðûæêàì. ÐË
ïîäúåìà íà âûñîòó 13,000 ôóòîâ ïàðàøþòèñ-
òà-èñïûòàòåëÿ ñ ïðèáîðîì, ñîâåðøàâøåãî Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ñâîáîäíîå ïàäåíèå äî âûñîòû 3000 ôóòîâ,
íà êîòîðîé ðàñêðûâàëñÿ ïàðàøþò Icarus 1. Datasheet Amphenol NPC-1220
Omega 190. Àðåíäà ñàìîëåòîâ äëÿ òåñòèðî- 2. Datasheet Analog Devices LT1004
âàíèÿ äîñòóïíà âî ìíîãèõ ìåñòíûõ àýðîïîð- 3. Datasheet Analog Devices LT1167
òàõ. Ïåðåä ïðîâåäåíèåì èñïûòàíèé òàêîãî 4. Datasheet Analog Devices LT1307
5. Datasheet Analog Devices LT1490A

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 93

DC/DC

ïðåîáðàçîâàòåëü

îòðèöàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ
íà îñíîâå ïðåîáðàçîâàòåëÿ
ïîëîæèòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ

Keith Szolusha

EDN

ÐÐàçðàáîò÷èêàì èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ äîñ- Ýòà ìèêðîñõåìà, ñîäåðæàùàÿ âíóòðåííèé 3-
àìïåðíûé ñèëîâîé êëþ÷, ìîæåò ðàáîòàòü ñ
òóïåí âûáîð èç ìíîæåñòâà ïîíèæàþùèõ ðåãó- âõîäíûìè íàïðÿæåíèÿìè îò 3 Â äî 25 Â,
ëÿòîðîâ ïîëîæèòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ, êîòî- èñïîëüçóÿ äëÿ îáðàòíîé ñâÿçè âíóòðåííèé
ðûå òàêæå ìîãóò ñëóæèòü â êà÷åñòâå ïîâûøà- èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ 1.2 Â. ×àñòîòà
þùèõ DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëåé îòðèöàòåëü- ïåðåêëþ÷åíèÿ 1.25 ÌÃö ìèêðîñõåìû
íîãî íàïðÿæåíèÿ. Íåêîòîðûå ïîíèæàþùèå LT1765EFE ïîìîãàåò ñíèçèòü ðàçìåðû äðîñ-
ðåãóëÿòîðû ñïåöèàëüíî äëÿ ýòîé öåëè èìåþò ñåëÿ è âõîäíîãî è âûõîäíîãî êîíäåíñàòîðîâ.
îïîðíûé èñòî÷íèê îòðèöàòåëüíîãî íàïðÿæå- Íà Ðèñóíêå 1á èçîáðàæåíà òèïîâàÿ ñõåìà
íèÿ îáðàòíîé ñâÿçè, íî êîëè÷åñòâî òàêèõ ìèê- âêëþ÷åíèÿ LT1765EFE â êîíôèãóðàöèè ïîíè-
ðîñõåì íåñîèçìåðèìî ìåíüøå, ÷åì ìèêðî- æàþùåãî DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïîëîæè-
ñõåì ñ ïîëîæèòåëüíûì íàïðÿæåíèåì îïîðíî- òåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ ñ âõîäíûì íàïðÿæåíè-
ãî èñòî÷íèêà. Ìîæíî âîñïîëüçîâàòüñÿ ýòèì åì 12 Â, âûõîäíûì íàïðÿæåíèåì 3.3  è
áîëüøèì ðàçíîîáðàçèåì óñòðîéñòâ, âûáðàâ òîêîì íàãðóçêè 2.2 À. Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàíà
èìïóëüñíûé ïîíèæàþùèé ðåãóëÿòîð ïîëîæè- çàâèñèìîñòü ÊÏÄ îò âûõîäíîãî òîêà äëÿ
òåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ, ÷òîáû ñîçäàòü îòëè÷- ñõåìû Ðèñóíîê 1à.
íûé ïîâûøàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü îòðèöà-
òåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ. Âñå, ÷òî äëÿ ýòîãî íóæ- Íà Ðèñóíêå 1à âûâîä çåìëè ìèêðîñõåìû
íî, – ýòî íåñêîëüêî íåáîëüøèõ èçìåíåíèé ñîåäèíåí ñ øèíîé îòðèöàòåëüíîãî âûõîäíîãî
òèïîâîé êîíôèãóðàöèè ïîíèæàþùåãî ïðåîá- íàïðÿæåíèÿ VOUT. Ïðè òàêîì âêëþ÷åíèè îáðà-
ðàçîâàòåëÿ. Íà Ðèñóíêå 1à ïîêàçàíà ñõåìà çóåòñÿ êîíôèãóðàöèÿ ïîâûøàþùåãî ïðåîáðà-
ïîâûøàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ îòðèöàòåëü- çîâàòåëÿ îòðèöàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ, îáåñ-
íîãî íàïðÿæåíèÿ ñ âõîäíûì íàïðÿæåíèåì ïå÷èâàþùàÿ ïîëîæèòåëüíîå íàïðÿæåíèå íà
–5 Â, âûõîäíûì íàïðÿæåíèåì –9 Â è òîêîì âûâîäå îáðàòíîé ñâÿçè FB îòíîñèòåëüíî
íàãðóçêè 1.4 À, îñíîâàííàÿ íà ìèêðîñõåìå çåìëè ìèêðîñõåìû. Â ýòîé òîïîëîãèè ìàêñè-
èìïóëüñíîãî ïîíèæàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ìàëüíî äîïóñòèìîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå
ïîëîæèòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ LT1765EFE. ìèêðîñõåìû äîëæíî áûòü áîëüøå âåëè÷èíû

94 ÑÕÅÌÛ

CMDSH-3 –VIN
–5 Â

LT1765EFE 0.22 µF
fSW=1.25 ÌÃö CDRH5D28-2R5

BOOST
VIN VSW

SYNC IC1 FB CIN
10 µF
22 µF SHDN VC D4
16 Â GND UPS120 6.3 Â
X5R
ÊÅÐÀÌ. 10k 64.9k X5R

4700 pF
6.8k 100 pF

–9 Â/1 À 3.3 Â/2.2 À
VOUT
(à)

–VOUT

CMDSH-3

12 Â LT1765EFE 0.22 µF
VIN fSW=1.25 ÌÃö CDRH5D28-2R5

(á) BOOST
VIN VSW

SYNC IC1 FB 17.5k
10k
10 µF SHDN VC B220A 10 µF
16 Â GND 6.3 Â
X5R X5R
ÊÅÐÀÌ. ÊÅÐÀÌ.

1800 pF

2.4k 100 pF

Ðèñóíîê 1. Íà îñíîâå ìèêðîñõåìû LT1765EFE ìîæíî ñäåëàòü ïîâûøàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü îòðè-
öàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ (à) èëè ïîíèæàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü ïîëîæèòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ (á).

âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ äëÿ ïîâûøàþùåãî ÊÏÄ (%) 90
ïðåîáðàçîâàòåëÿ îòðèöàòåëüíîãî íàïðÿæå-
íèÿ. Êðîìå òîãî, ìèíèìàëüíî äîïóñòèìîå 85
âõîäíîå íàïðÿæåíèå ìèêðîñõåìû äîëæíî
áûòü ìåíüøå âåëè÷èíû âõîäíîãî íàïðÿæå- 80
íèÿ, ÷òîáû ãàðàíòèðîâàòü çàïóñê ñõåìû ïðè
âêëþ÷åíèè ïèòàíèÿ, ïîñêîëüêó â èñõîäíîì 75
ñîñòîÿíèè íà âûõîäå ìîæåò áûòü 0 Â.
70
Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî ìàêñèìàëüíûé
âûõîäíîé òîê ïîâûøàþùåãî ïðåîáðàçîâàòå- 65
ëÿ îòðèöàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà Ðèñóíêå 1à
íàìíîãî íèæå, ÷åì ìàêñèìàëüíûé âûõîäíîé 60
òîê ïîíèæàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïîëîæè- 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
òåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà Ðèñóíêå 1á, äàæå ÂÛÕÎÄÍÎÉ ÒÎÊ (ìÀ)
íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî è â òîì è â äðóãîì èñïîëü-
çóåòñÿ îäíà è òà æå ìèêðîñõåìà èìïóëüñíîãî Ðèñóíîê 2. Èç ãðàôèêà çàâèñèìîñòè ÊÏÄ îò
âûõîäíîãî òîêà äëÿ ñõåìû íà Ðèñóíîê 1à âèä-
íî, ÷òî ïèêîâûé ÊÏÄ äîñòèãàåò 85%, à òèïî-
âîé ïðåâûøàåò 80%.

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 95

ñòàáèëèçàòîðà.  îáîèõ ñëó÷àÿõ ìàêñèìàëü- Ìàêñèìàëüíûé âûõîäíîé òîê IOUTMAX – ýòî
íûé òîê, êîòîðûé ìîæåò êîììóòèðîâàòü ìèê- àïïðîêñèìàöèÿ, ïîëó÷åííàÿ èç ìàêñèìàëüíî
ðîñõåìà ïîíèæàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ, äîïóñòèìîãî âõîäíîãî òîêà ñ ó÷åòîì òîêà
ñîñòàâëÿåò 3 À. Äðîññåëü äîëæåí âûáèðàòü- ïóëüñàöèé:
ñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ìàêñèìàëüíûì âûõîä-
íûì òîêîì, ïèêîâûì êîììóòèðóåìûì òîêîì è IOUTMAX = æèçISWMAX - IPP ö÷ × hVIN ,
òðåáóåìûì óðîâíåì ïóëüñàöèé òîêà. Ñíà÷à- 2 ø VOUT
ëà ðàññ÷èòûâàþò íåîáõîäèìûé êîýôôèöè-
åíò çàïîëíåíèÿ (DC), à çàòåì ëèáî òîê ïóëü- Êàê è â ëþáîì òèïè÷íîì ïîâûøàþùåì
ñàöèé IPP íà îñíîâå èíäóêòèâíîñòè L âûáðàí- ïðåîáðàçîâàòåëå, ïóëüñàöèè òîêà âõîäíîãî
íîãî äðîññåëÿ, ëèáî èíäóêòèâíîñòü äðîññåëÿ êîíäåíñàòîðà â òîïîëîãèè ïîâûøåíèÿ îòðè-
íà îñíîâå æåëàåìûõ ïóëüñàöèé òîêà. Îáû÷íî öàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ ìàëû, à ÷åðåç âûõîä-
ðåêîìåíäóåòñÿ âûáèðàòü èíäóêòèâíîñòü íîé êîíäåíñàòîð ïðîòåêàåò áîëüøîé ïðåðû-
äðîññåëÿ òàêîé, ÷òîáû ðàçìàõ ïóëüñàöèé âèñòûé òîê. Ïîýòîìó ðàçìåðû âûõîäíîãî êîí-
òîêà ñîñòàâëÿë ïðèìåðíî 40% îò âõîäíîãî äåíñàòîðà îáû÷íî áîëüøå, ÷åì âõîäíîãî,
òîêà. Ýòè ðàñ÷åòû ÿâëÿþòñÿ ïðèáëèçèòåëü- ïîñêîëüêó åìó ïðèõîäèòñÿ ðàáîòàòü ïðè
íûìè è íå ó÷èòûâàþò âëèÿíèÿ ïîòåðü ìîù- áîëåå âûñîêèõ ñðåäíåêâàäðàòè÷íûõ çíà÷å-
íîñòè â êîììóòàòîðå, äðîññåëå è äèîäå Øîò- íèÿõ ïóëüñèðóþùèõ òîêîâ.
òêè. Ðàñ÷åò âûïîëíÿåòñÿ â ñëåäóþùåì
ïîðÿäêå: IPP
12
DC = (VOUT - VIN )VOUT, ICINRMS =

IIN ~ VOUT × IOUT , è
hVIN

ãäå ICOUTRMS = 1- DC × ççæII2N + IP2P øö÷÷.
è 12
h – îáùèé ÊÏÄ,
IIN – âõîäíîé òîê ïðåîáðàçîâàòåëÿ, ãäå
IOUT – âûõîäíîé òîê ïðåîáðàçîâàòåëÿ.
ICINRMS – ñðåäíåêâàäðàòè÷íûé òîê ïóëüñà-
IPP = IN × 40%, öèé âõîäíîãî êîíäåíñàòîðà,

IPP = DC × VIN , ICOUTRMS – ñðåäíåêâàäðàòè÷íûé òîê ïóëüñà-
fSW × L öèé âûõîäíîãî êîíäåíñàòîðà.

ãäå fSW – ÷àñòîòà ïåðåêëþ÷åíèÿ, è ESR âûõîäíîãî êîíäåíñàòîðà îêàçûâàåò
L = DC × VIN . íåïîñðåäñòâåííîå âëèÿíèå íà ïóëüñàöèè
fSW × IPP âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ DC/DC ïðåîáðàçîâà-
òåëÿ. Âûáîð áîëåå âûñîêî÷àñòîòíûõ èì-
 ýòîé êîíôèãóðàöèè ìàêñèìàëüíûé òîê ïóëüñíûõ ðåãóëÿòîðîâ ñíèæàåò òðåáîâàíèÿ ê
äðîññåëÿ ILMAX ðàâåí ïèêîâîìó êîììóòèðóå- äîïóñòèìûì ïóëüñàöèÿì òîêà êîíäåíñàòîðà.
ìîìó òîêó. Ìàêñèìàëüíûé òîê ISWMAX, ïåðå- Íî â ëþáîì ñëó÷àå, ÷åì ìåíüøå ESR âûõîä-
êëþ÷àåìûé ìèêðîñõåìîé, ðàâåí 3 À, ïîýòîìó íîãî êîíäåíñàòîðà, íàïðèìåð, êåðàìè÷åñêî-
è ìàêñèìàëüíûé òîê äðîññåëÿ íå äîëæåí ïðå- ãî, òåì íèæå áóäóò âûõîäíûå ïóëüñàöèè ïîâû-
âûøàòü 3 À. Äëÿ ïîääåðæèâàíèÿ êîììóòèðóå- øàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ îòðèöàòåëüíîãî
ìîãî òîêà íà óðîâíå íèæå ìàêñèìàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ:
ìîæåò ïîòðåáîâàòüñÿ äðîññåëü ñ áîëüøåé
èíäóêòèâíîñòüþ, ÷òîáû ïóëüñàöèè òîêà îñòà- DVOUTPP = ISWMAX × ESRCOUT,
âàëèñü äîñòàòî÷íî íèçêèìè.
ãäå
ILMAX = ISWMAX = IIN + IPP . DVOUTPP – ïèêîâûå ïóëüñàöèè âûõîäíîãî
2 íàïðÿæåíèÿ,
ESRCOUT – ESR âûõîäíîãî êîíäåíñàòîðà.

96 ÑÕÅÌÛ

Æèðíûìè ëèíèÿìè íà Ðèñóíêàõ 1à è 1á è âûáîð êîìïîíåíòîâ. Îáðàòèòå âíèìàíèå,
ïîêàçàíû ïóòè ñ âûñîêîé ñêîðîñòüþ èçìåíå- ÷òî ðàçâîäêà ñõåìû ïîâûøàþùåãî ðåãóëÿòî-
íèÿ êîììóòèðóåìîãî òîêà (di/dt). Ðàçìåðû ðà îòðèöàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ îòëè÷àåòñÿ îò
ýòîé ïåòëè äîëæíû áûòü ñäåëàíû ìèíèìàëü- ðàçâîäêè ñõåìû ïîíèæàþùåãî ðåãóëÿòîðà
íî âîçìîæíûìè, ÷òîáû ìèíèìèçèðîâàòü åå ïîëîæèòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ, õîòÿ â íèõ
èíäóêòèâíîñòü. Ïðåðûâèñòûå òîêè â ýòîì òðàê- èñïîëüçóåòñÿ îäíà è òà æå ìèêðîñõåìà. ÐË
òå ñîçäàþò áîëüøèå çíà÷åíèÿ di/dt. Ëþáàÿ
èíäóêòèâíîñòü ïå÷àòíîãî ïðîâîäíèêà â ýòîì Ìàòåðèàëû ïî òåìå
êîíòóðå ïðèâîäèò ê âûáðîñàì íàïðÿæåíèÿ,
êîòîðûå ìîãóò ñäåëàòü ñõåìó çàøóìëåííîé 1. Datasheet Linear Technology LT1765EFE
èëè íåóïðàâëÿåìîé. Ïî ýòîé ïðè÷èíå ðàçâîä- 2. Datasheet Diodes B220A
êà ñõåìû ìîæåò èìåòü òàêîå æå çíà÷åíèå, êàê 3. Datasheet Central Semiconductor CMDSH-3
4. Datasheet MCC UPS120

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021 97

Òðåõôàçíûé ÃÓÍ

íà îñíîâå èíâåðòîðîâ

Al Dutcher

EDN

ÈÈíîãäà ìîæåò ïîíàäîáèòüñÿ íåäîðîãîé â êîëüöåâûõ ãåíåðàòîðàõ. Ïðåäëîæåííàÿ â
ýòîì äîêóìåíòå ñõåìà ñîñòîèò òîëüêî èç
ÃÓÍ (ãåíåðàòîð, óïðàâëÿåìûé íàïðÿæåíè- èíâåðòîðîâ. Ñõåìà ãåíåðèðóåò ñèãíàëû,
åì), ñïîñîáíûé â øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò ôîðìà êîòîðûõ äîâîëüíî áëèçêà ê ñèíóñîè-
âûäàâàòü òðè ñèíóñîèäàëüíûõ âûõîäíûõ äàëüíîé. Äëÿ ðàáîòû ëþáîãî êîëüöåâîãî ãåíå-
ñèãíàëà ñ ðàâíûìè ôàçîâûìè ñäâèãàìè. ðàòîðà òðåáóåòñÿ, ÷òîáû ÷èñëî èíâåðòîðîâ â
Ìîæíî èñïîëüçîâàòü ñëåäÿùèå ôàçîâûå ïåòëå îáðàòíîé ñâÿçè áûëî íå÷åòíûì.  ñõå-
ôèëüòðû ñ îäíèì ãåíåðàòîðîì, íî ýòîò ìåòîä ìå áóäåò ðàáîòàòü ëþáîå íå÷åòíîå ÷èñëî
ñëîæåí â ðåàëèçàöèè è ïðèìåíèì â îãðàíè- èíâåðòîðîâ. Îáðàòíàÿ ñâÿçü èíâåðòèðóþ-
÷åííîì äèàïàçîíå. Ñóùåñòâóþò è äðóãèå ùàÿ, èëè îòðèöàòåëüíàÿ. Îíà îáåñïå÷èâàåò
ìåòîäû, òàêèå êàê èñïîëüçîâàíèå öèôðîâûõ íà÷àëüíîå ðàâíîâåñíîå ñìåùåíèå, îòíîñè-
ñèãíàëüíûõ ïðîöåññîðîâ, íî îíè ñëîæíû è òåëüíî êîòîðîãî èçìåíÿþòñÿ ñèãíàëû íà
äîðîãè. Èñòî÷íèêîì âäîõíîâåíèÿ äëÿ ñîçäà- çàòâîðàõ.
íèÿ ÃÓÍ íà Ðèñóíêå 1 ïîñëóæèëè âûïóùåí-
íûå ìíîãî ëåò íàçàä êîìïàíèåé Texas Íåîáõîäèìûì óñëîâèåì âîçíèêíîâåíèÿ
Instruments óêàçàíèÿ ïî ïðèìåíåíèþ, â êîòî- êîëåáàíèé ÿâëÿåòñÿ êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ
ðûõ ïîäðîáíî îïèñûâàëîñü èñïîëüçîâàíèå â çàìêíóòîì êîíòóðå áîëüøèé åäèíèöû. Òèïî-
íåáóôåðèçîâàííûõ èíâåðòîðîâ ñåìåéñòâà U âîå óñèëåíèå íåáóôåðèçîâàííûõ èíâåðòî-

VDD

VDD

U04 U04 U04
0° 240° 120°
50k
1N4148 1N4148 1N4148 2N3906
680 680

1N4148 1N4148 1N4148 ÀÊÒÈÂÍÛÉ ÒÎÊÎÂÛÉ ÐÅÆÈÌ
ÈËÈ
100 nF 100 nF 100 nF ÐÅÇÈÑÒÈÂÍÎÅ ÓÏÐÀÂËÅÍÈÅ

5Â

Ðèñóíîê 1. Êîëüöåâîé ãåíåðàòîð ñ òðåõôàçíûì âûõîäîì, ðàáîòàþùèé â øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò.

98 ÑÕÅÌÛ

ðîâ ñîñòàâëÿåò 15 èëè îêîëî òîãî íà ïîñòîÿí- ðåìåííî çàðÿæàÿ è ðàçðÿæàÿ êîíäåíñàòîðû.
íîì òîêå è ïðèìåðíî 7 ïðè åìêîñòíûõ íàãðóç- Óðîâåíü, äî êîòîðîãî ðàçðÿæàþòñÿ êîíäåíñà-
êàõ. Òàêèì îáðàçîì, îáùèé êîýôôèöèåíò òîðû, çàâèñèò îò îáùåãî òîêà IDD, ïîòðåáëÿå-
óñèëåíèÿ òðåõ èíâåðòîðîâ ïðåâûøàåò 340, ìîãî èíâåðòîðàìè. Ýòîò óðîâåíü è, ñëåäîâà-
÷òî áîëåå ÷åì äîñòàòî÷íî äëÿ ãåíåðàöèè. Íà òåëüíî, ÷àñòîòà êîëåáàíèé ïðîïîðöèîíàëüíû
âûñîêèõ ÷àñòîòàõ èíâåðòîðû äåìîíñòðèðóþò ðàáî÷åìó òîêó. Äèàïàçîí ÷àñòîò, â êîòîðîì
îòñòàâàíèå ïî ôàçå, ñâÿçàííîå ñ çàäåðæêîé ìîæåò ðàáîòàòü ñõåìà, ñîñòàâëÿåò 1000:1
ðàñïðîñòðàíåíèÿ. Äîáàâëåíèå äîñòàòî÷íîãî (òîê ïèòàíèÿ îò 10 ìêÀ äî 10 ìÀ). Îáðàòèòå
çàïàçäûâàíèÿ ê èíâåðñèÿì, â êîíå÷íîì ñ÷å- âíèìàíèå, ÷òî â ñëàáîòî÷íîì íèçêî÷àñòîòíîì
òå, ïðåâðàùàåò ïîëíóþ èíâåðñèþ â íåèíâåð- êîíöå äèàïàçîíà ñõåìà íå â ñîñòîÿíèè îòäà-
ñèþ. Êàæäûé êàñêàä ñõåìû íà Ðèñóíêå 1 âàòü áîëüøîé òîê è ìîæåò íóæäàòüñÿ â áóôå-
èíâåðòèðóåò ñèãíàë (180°) è äîáàâëÿåò çàïàç- ðèçàöèè. Ôîðìà âûõîäíîãî òðåõôàçíîãî ñèã-
äûâàíèå â 60°, ÷òî â ñóììå ñîñòàâëÿåò 240°. íàëà ñõåìû ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 2. Ýòà êîí-
Îáùèé ôàçîâûé ñäâèã, ñîçäàâàåìûé òðåìÿ öåïöèÿ íå ðàáîòàåò ñ îáû÷íûìè áóôåðèçî-
êàñêàäàìè ïî 240°, ñîñòàâëÿåò 720°. Ýòà âàííûìè ëîãè÷åñêèìè ýëåìåíòàìè ñåìåéñòâ
öèôðà ñîîòâåòñòâóåò äâóì ïîëíûì ïðîõîäàì AC èëè HC èç-çà òîãî, ÷òî îíè èìåþò ñëèøêîì
ôàçîâîãî êðóãà, òî åñòü, îòñóòñòâèþ èíâåðñèè áîëüøîé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ è, âñëåä-
ôàçû. Íåèíâåðñèÿ îçíà÷àåò ñàìîâîçáóæäå- ñòâèå íàñûùåíèÿ, ôîðìà ñèãíàëîâ â óçëàõ
íèå, êîòîðîå ïîðîæäàåò àâòîêîëåáàíèÿ. Ïðè ñõåìû áóäåò ïðÿìîóãîëüíîé. Ýëåìåíòû òèïîâ
èñïîëüçîâàíèè èíâåðòîðîâ 74ACU04 ñõåìà ACU è HCU ìàëîïîïóëÿðíû, íî, òåì íå
íà Ðèñóíêå 1 áåç äîïîëíèòåëüíûõ êîíäåíñà- ìåíåå, äîñòóïíû äëÿ ïðèîáðåòåíèÿ. Íå
òîðîâ ìîæåò ðàáîòàòü íà ÷àñòîòàõ äî äåñÿò- çàáóäüòå çàçåìëèòü âõîäû îñòàâøèõñÿ òðåõ
êîâ ìåãàãåðö. Äîáàâëåíèå êîíäåíñàòîðîâ âåíòèëåé ýòèõ øåñòèêàíàëüíûõ óñòðîéñòâ.
ìîæåò ñíèçèòü ÷àñòîòó äî ïðèåìëåìîãî óðîâ- Ïëàâàþùèå âõîäû çàïðåùåíû äëÿ âñåõ
íÿ. ×àñòîòà ðàâíà IDD/3C, ãäå IDD – òîê, ïîòðåá- ÊÌÎÏ óñòðîéñòâ.
ëÿåìûé ëîãè÷åñêèìè ýëåìåíòàìè. Äëÿ íèçêî-
÷àñòîòíûõ ïðèëîæåíèé ëó÷øå ïîäõîäÿò Ñõåìà ãåíåðèðóåò òðè âûõîäíûõ ñèãíàëà ñ
èíâåðòîðû 74HCU04, ïîñêîëüêó îíè ìåíåå ðàâíûìè îòíîñèòåëüíûìè ôàçîâûìè ñäâèãà-
÷óâñòâèòåëüíû ê ðàçâîäêå ïëàòû. ìè. Ïîñêîëüêó âûõîäíûå ñèãíàëû ïðàêòè÷åñ-
êè ñèíóñîèäàëüíû, ñ ïîìîùüþ òðèãîíîìåòðè-
Äèîäû íà Ðèñóíêå 1 âûïîëíÿþò äâå çàäà- ÷åñêèõ ñðåäñòâ ìîæíî ëåãêî ïîëó÷èòü êâàäðà-
÷è. Âî-ïåðâûõ, îíè îãðàíè÷èâàþò ðàçìàõ ñèã- òóðíûå âûõîäû (Ðèñóíîê 3). Ìîæíî ïîäêëþ-
íàëà äî 600 ìÂ, ïîýòîìó ëîãè÷åñêèå ýëåìåí- ÷èòü äèôôåðåíöèàëüíûé óñèëèòåëü ê âûõî-
òû âñåãäà ðàáîòàþò â ëèíåéíîé îáëàñòè. Âî- äàì 120° è 240°. Îí îáðåæåò ñèíôàçíûå êîì-
âòîðûõ, îíè ïîçâîëÿþò ëîãè÷åñêèì ýëåìåí- ïîíåíòû ñ óãëîì 180°. Ðàçíîñòü ìåæäó ýòèìè
òàì ðàáîòàòü êàê ðàñïðåäåëèòåëè òîêà, ïîïå- äâóìÿ âûõîäàìè ñîñòàâëÿåò 90°, è îíà õîðî-

400ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ (ìÂ)

200 99

0

–200

–400
3.5 4.1 4.7 5.3 5.9 6.5
ÂÐÅÌß (ìñ)

Ðèñóíîê 2. Ñõåìà íà Ðèñóíêå 1 âûðàáàòûâàåò òðè âûõîäíûõ ñèãíàëà
ðàçìàõîì 600 ìÂ, ñìåùåííûõ íà 120°.

ÐàäèîËîöìàí 05,06-2021

120° 0° âàòü ñèãíàë íà áîëåå âûñîêèõ ÷àñòîòàõ. Â
ïðèíöèïå, ïóòåì ðàçóìíîé ðåãóëèðîâêè
ÐÀÇÍÎÑÒÜ àìïëèòóä êîìïîíåíòîâ âî âíåøíèõ öåïÿõ
90° ìîæíî ïîëó÷èòü ëþáîé íàáîð ôàçîâûõ óãëîâ.
Îñíîâíîé íåäîñòàòîê ñõåìû ñîñòîèò â òîì,
240° ÷òî â íåé îòñóòñòâóåò âûñîêîäîáðîòíûé ðåçî-
íàòîð, ïîýòîìó ìîæåò âîçíèêíóòü ïðîáëåìà
Ðèñóíîê 3. Âû÷èòàíèå âåêòîðîâ ôàçîâûõ øóìîâ. Åñëè âêëþ÷èòü ñõåìó â îòíî-
äâóõ âûõîäîâ äàåò êâàäðàòóðíûé ñèòåëüíî óçêîïîëîñíóþ ïåòëþ ÔÀÏ×, åå
ñèãíàë ñî ñäâèãîì ôàç 90°. õàðàêòåðèñòèêè çíà÷èòåëüíî óëó÷øàòñÿ. Âîç-
ìîæíîñòè ýòîãî ãåíåðàòîðà ïîçâîëÿþò åìó
øî îòðàáàòûâàåòñÿ âî âñåì äèàïàçîíå ÷àñ- çàõâàòûâàòü øèðîêèé äèàïàçîí ÷àñòîò. ÐË
òîò ãåíåðàòîðà. Äèôôåðåíöèàëüíûé óñèëè-
òåëü òîãî æå òèïà ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ Ìàòåðèàëû ïî òåìå
óñèëåíèÿ ñèãíàëà âûõîäà 0°, ÷òîáû çàäåðæè-
1. Datasheet Nexperia 74AHCU04
2. Datasheet Nexperia 74HCU04

100 ÑÕÅÌÛ