Радиолоцман 2013 №06 (25) by Yurgen

Æóðíàë äëÿ òåõ, êòî èíòåðåñóåòñÿ ýëåêòðîíèêîé

ÐÀÄÈÎËÎÖÌÀÍ Èþíü 2013 (25)

PCBWeb: íîâåéøåå ñðåäñòâî ïðîåêòèðîâàíèÿ ïå÷àòíûõ ïëàò â îáëàêàõ

Íîâàÿ òåõíîëîãèÿ ñâåòîäèîäíîãî îñâåùåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì H-ìîñòà

×òî èñêàæàåò ïîêàçàíèÿ ïðîìûøëåííûõ äàò÷èêîâ? Áèïîëÿðíûé êëþ÷åâîé êàñêàä Ñèãíàëû Wi-Fi ïîçâîëÿò ðàñïîçíàâàòü æåñòû íà òåððèòîðèè âñåãî äîìà

ÎÊÎ Àðõèâ ÀÂÒÎ GPS/GSM ñïåöèàëèçèðîâàííûé âèäåîðåãèñòðàòîð äëÿ àâòîòðàíñïîðòà íàäåæíî ñõîõðàíÿåò è âîñïðîèçâîäèò âèäåî- è àóäèîèíôîðìàöèþ, ìàðøðóò äâèæåíÿ, âûïîëíÿåò îõðàííûå ôóíêöèè âî âðåìÿ ñòîÿíêè è ïåðåäàåò èíôîðìàöèþ ïî GSM òàêæå â ïðîäàæå ìîäåëè ÎÊÎ Àðõèâ ÀÂÒÎ è ÎÊÎ Àðõèâ ÀÂÒÎ GPS

ÎÊÎ Ìîáàéë 3G âèäåîðåãèñòðàòîð ñ âîçìîæíîñòüþ ïåðåäà÷è âèäåî ïî áåñïðîâîäíûì ñåòÿì 3G òàêæå â ïðîäàæå ìîäåëè ÎÊÎ Ìîáàéë è ÎÊÎ Ìîáàéë II - ïåðåäà÷à âèäåî ïî GSM

ÂÈÄÅÎÐÅÃÈÑÒÐÀÒÎÐÛ ÑÅÐÈÈ “ÎÊÎ ÀÐÕÈÂ” ïîñòðîåíèå ïðîñòîé, íàäåæíîé, àâòîíîìíîé ñèñòåìû âèäåîíàáëþäåíèÿ äëÿ ÷àñòíîãî è êîììåð÷åñêîãî ñåêòîðîâ

ÎÊÎ Àðõèâ 4NET

ÎÊÎ Àðõèâ 4NET LE

ÎÊÎ Àðõèâ LITE CF

ïîäêëþ÷åíèå ïî LAN/internet ñìåííûé æåñòêèé äèñê

ïîäêëþ÷åíèå ïî LAN/internet âñòðîåííûé æåñòêèé äèñê

çàïèñü íà êàðòó Compact Flash

ÏÐÎÔÅÑÑÈÎÍÀËÜÍÛÅ ÈÍÑÒÐÓÌÅÍÒÛ ÄËß ÂÈÄÅÎÍÀÁËÞÄÅÍÈß “Äåöèìà” Ìîñêâà, Çåëåíîãðàä, ïðîåçä 4922, äîì 4, ñòðîåíèå 1 òåë: +7 (495) 988 48 58 http://www.decima.ru

Íîâîñòè

ÐÀÄÈÎËÎÖÌÀÍ Èþíü 2013 (25)

Ãëàâíûé ðåäàêòîð:

4 5

Ñèãíàëû Wi-Fi ïîçâîëÿò ðàñïîçíàâàòü æåñòû íà òåððèòîðèè âñåãî äîìà

Vishay Intertechnology ïðåäñòàâèëà ñàìûå ìîùíûå â îòðàñëè òåðìîïðåäîõðàíèòåëè äëÿ óñòðîéñòâ àâòîýëåêòðîíèêè

Dialog Semiconductor âûïóñêàåò ìèêðîñõåìó Bluetooth Smart ñ ðåêîðäíî íèçêèì ýíåðãîïîòðåáëåíèåì AMD âûïóñêàåò ïåðâûé â èñòîðèè ïðîöåññîð ñ òàêòîâîé ÷àñòîòîé 5 ÃÃö International Rectifier ïðåäñòàâèëà ìîùíûé äðàéâåð íèæíåãî ïëå÷à â êîðïóñå SOT-23-5L Vishay âûïóñòèëà íîâûå SMD ùåëåâûå îïòðîíû äëÿ àâòîìîáèëüíûõ è ïðîìûøëåííûõ ïðèëîæåíèé Ê ñåìåéñòâó àóäèî ìîäóëåé International Rectifier äîáàâèëèñü 60âîëüòîâûå ïðèáîðû IR4321M è IR4322M

À. Íèêîëàåâ

8 8

Íàä íîìåðîì ðàáîòàëè:

Â. Êîëåñíèê Ñ. Ìóðàò÷àåâ À. Íèêîëàåâ Í. Ðàäóíöåâà Ì. Ðóññêèõ

Îáëîæêà: À. Êðàâ÷óê

Äèðåêòîð: Ñ. Ìóðàò÷àåâ

Microchip ïðåäñòàâëÿåò ïåðâûå â ìèðå ïðîãðàììèðóåìûå êîíòðîëëåðû USB2-êîíöåíòðàòîðîâ ñ ïîääåðæêîé USB2 è HSIC

TI ïðåäñòàâëÿåò ñàìûå ìèíèàòþðíûå â îòðàñëè äâóõêàíàëüíûå êîíòðîëëåðû ñáðîñà äëÿ ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâ

Melexis ïðåäñòàâèëà LIN-òðàíñèâåðû ñî âñòðîåííûì ðåãóëÿòîðîì íàïðÿæåíèÿ è ñòîðîæåâûì òàéìåðîì

Microchip ñîçäàëà èíñòðóìåíò ìîíèòîðèíãà ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòè äëÿ îïòèìèçàöèè ïðîãðàììíîãî êîäà

Linear Technology âûïóñòèëà âûñîêîíàäåæíûé ìîùíûé ëèíåéíûé ðåãóëÿòîð íàïðÿæåíèÿ ñ âûõîäàìè êîíòðîëÿ òîêà è òåìïåðàòóðû Íîâûå ñâåðõìèíèàòþðíûå MOSFET ïîçâîëÿò óâåëè÷èòü ÊÏÄ ñìàðòôîíîâ è ïëàíøåòíûõ êîìïüþòåðîâ

15 16

Peregrine ðàñøèðÿåò ëèíåéêó âûñîêî÷àñòîòíûõ ïðîäóêòîâ ìèêðîñõåìîé ÔÀÏ× ñëåäóþùåãî ïîêîëåíèÿ

Ïðåîáðàçîâàòåëè ïîñòîÿííîãî òîêà îò Diodes ýêîíîìÿò ìåñòî â ñâåòîäèîäíûõ îñâåòèòåëüíûõ ïðèáîðàõ

Ñòàòüè Ïî âîïðîñàì ðàçìåùåíèÿ ðåêëàìû, ïóáëèêàöèè àâòîðñêèõ ìàòåðèàëîâ, ñ çàìå÷àíèÿìè è ïîæåëàíèÿìè îáðàùàòüñÿ:

×òî èñêàæàåò ïîêàçàíèÿ ïðîìûøëåííûõ äàò÷èêîâ?

Èíòåãðàëüíîå çàðÿäíîå óñòðîéñòâî äëÿ Li-Ion àêêóìóëÿòîðîâ ñ êîììóòàòîðîì, óïðàâëÿþùèì ðàñïðåäåëåíèåì ìîùíîñòè ìåæäó ïàðàëëåëüíûìè ïîòîêàìè

rlocman@rlocman.ru

+7 (495) 721-72-14

38 43

Ìèëëèìåòðîâûå âîëíû ðàçäâèíóò ãðàíèöû áóäóùèõ áåñïðîâîäíûõ òåõíîëîãèé. ×àñòü 2 PCBWeb: íîâåéøåå ñðåäñòâî ïðîåêòèðîâàíèÿ ïå÷àòíûõ ïëàò â îáëàêàõ

www.rlocman.ru

45 50 Îôèöèàëüíûå âåðñèè æóðíàëà ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ áåñïëàòíî è áåç ðåãèñòðàöèè òîëüêî íà ñàéòå ÐàäèîËîöìàí

Îôîðìëåíèå áåñïëàòíîé ïîäïèñêè:

www.rlocman.ru/magazine

ÈÑÒÎÐÈß ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ. Â èþëå 1951 ãîäà Bell Labs ñîîáùèëà îá èçîáðåòåíèè ïëîñêîñòíîãî òðàíçèñòîðà Áèïîëÿðíûé êëþ÷åâîé êàñêàä ÏÈÑÜÌÀ ×ÈÒÀÒÅËÅÉ

Ñõåìû 52

Ýôôåêòèâíûé äâóïîëÿðíûé ïðåîáðàçîâàòåëü íàïðÿæåíèÿ øèíû USB

Åìêîñòíîé äàò÷èê áîëüøîé ïëîùàäè íà îñíîâå óïðàâëÿåìîãî ýêðàíà

DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëü çàïóñêàåòñÿ îò åäèíñòâåííîãî ôîòîãàëüâàíè÷åñêîãî ýëåìåíòà

Íîâàÿ òåõíîëîãèÿ ñâåòîäèîäíîãî îñâåùåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì H-ìîñòà

Ñèãíàëû Wi-Fi ïîçâîëÿò ðàñïîçíàâàòü æåñòû íà òåððèòîðèè âñåãî äîìà Çàáûëè âûêëþ÷èòü ñâåò ïåðåä óõîäîì èç êâàðòèðû? Ýòî íå ïðîáëåìà. Ïðîñòî ïîäíèìèòå ðóêó, ïðîâåäèòå ïàëüöåì ïî âîçäóõó, è âñå ñâåòèëüíèêè áóäóò âûêëþ÷åíû. Õîòèòå ñìåíèòü ïåñíþ, êîòîðóþ ïðîèãðûâàåò âàøà ìóçûêàëüíàÿ ñèñòåìà â äðóãîé êîìíàòå? Ïîâåäèòå ðóêó âïðàâî è ïðîëèñòûâàéòå ïåñíè. Ó÷åíûå èç Âàøèíãòîíñêîãî óíèâåðñèòåòà ðàçðàáîòàëè òåõíîëîãèþ ðàñïîçíàâàíèÿ æåñòîâ, êîòîðàÿ åùå íà øàã ïðèáëèçèëà ýòîò ñöåíàðèé ê ðåàëüíîñòè. Èññëåäîâàòåëè ïîêàçàëè, ÷òî îêðóæàþùèå íàñ ñèãíàëû Wi-Fi ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ îáíàðóæåíèÿ õàðàêòåðíûõ äâèæåíèé, íå èñïîëüçóÿ ïðè ýòîì íàòåëüíûå äàò÷èêè èëè êàìåðû.

Ñ ïîìîùüþ àäàïòèðîâàííîãî ðîóòåðà WiFi è íåñêîëüêèõ áåñïðîâîäíûõ óñòðîéñòâ â ãîñòèíîé ïîëüçîâàòåëè ñìîãóò óïðàâëÿòü ñâîåé ýëåêòðîíèêîé è áûòîâîé òåõíèêîé èç ëþáîé êîìíàòû ñ ïîìîùüþ ïðîñòûõ æåñòîâ. Ýòó íîâóþ òåõíîëîãèþ ó÷åíûå íàçâàëè «WiSee». Ïðèíöèï äåéñòâèÿ ñõîæ ñ ïðèíöèïîì, ïðèìåíÿåìûì â Xbox Kinect, êîììåð÷åñêîì ïðîäóêòå, â êîòîðîì ðàñïîçíàâàíèå æåñòîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ êàìåð. Íî íîâàÿ òåõíîëîãèÿ ïðîùå, äåøåâëå è íå òðåáóåò, ÷òîáû ïîëüçîâàòåëü íàõîäèëñÿ â îäíîé êîìíàòå ñ óñòðîéñòâîì, êîòîðûì îí õî÷åò óïðàâëÿòü. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ñèãíàëû Wi-Fi ìîãóò ïðîõîäèòü ñêâîçü ñòåíû, íà íèõ íå íàêëàäûâàþòñÿ îãðàíè÷åíèÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ â çîíå ïðÿìîé âèäèìîñòè èëè îãðàíè÷åíèÿ, ïðèñóùèå çâóêîâûì ñèãíàëàì. Èññëåäîâàòåëè ñîçäàëè èíòåëëåêòóàëüíîå ïðèåìíîå óñòðîéñòâî, êîòîðîå «ñëóøàåò» ïåðåäà÷è âñåõ áåñïðîâîäíûõ ïðèáîðîâ, èìåþùèõñÿ â äîìå, âêëþ÷àÿ ñìàðòôîíû,

íîóòáóêè è ïëàíøåòû. Â êà÷åñòâå ïðèåìíèêà ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ ñòàíäàðòíûé ðîóòåð Wi-Fi. Ïðè äâèæåíèè ÷åëîâåêà íàáëþäàåòñÿ íåáîëüøîå èçìåíåíèå ÷àñòîòû áåñïðîâîäíîãî ñèãíàëà. Ïåðåìåùåíèå ðóêè èëè íîãè îáíàðóæèâàåòñÿ ïðèåìíèêîì ïî õàðàêòåðó ýòèõ èçìåíåíèé, èçâåñòíûõ êàê äîïïëåðîâñêèé ñäâèã ÷àñòîòû. Ýòè èçìåíåíèÿ ÷àñòîòû ñîñòàâëÿþò âñåãî íåñêîëüêî ãåðö è î÷åíü ìàëû ïî ñðàâíåíèþ ñ ñèãíàëàìè Wi-Fi, ïåðåäàâàåìûìè â ïîëîñå 20 ÌÃö íà ÷àñòîòå 5 ÃÃö. Èññëåäîâàòåëè ðàçðàáîòàëè àëãîðèòì äëÿ îáíàðóæåíèÿ ýòèõ íåáîëüøèõ ñäâèãîâ. Íîâàÿ òåõíîëîãèÿ òàêæå ó÷èòûâàåò èíòåðâàëû ìåæäó ñèãíàëàìè, êîãäà óñòðîéñòâà íå âûïîëíÿþò ïåðåäà÷ó. Òåõíîëîãèÿ ìîæåò îïðåäåëèòü äåâÿòü ðàçëè÷íûõ æåñòîâ, íà÷èíàÿ îò äâèæåíèé òîëêàíèÿ/íàæàòèÿ, âûòÿãèâàíèÿ è óäàðà êóëàêîì, è çàêàí÷èâàÿ ïåðåìåùåíèåì âñåãî òåëà. Ó÷åíûå ïðîâåëè èñïûòàíèÿ â äâóõêîìíàòíîé êâàðòèðå è â îôèñå ñ ó÷àñòèåì ïÿòè ÷åëîâåê. Áûëî ñäåëàíî 900 æåñòîâ, èç êîòîðûõ WiSee ñìîãëà òî÷íî êëàññèôèöèðîâàòü 94%. Äëÿ ðàáîòû ñèñòåìû òðåáóåòñÿ îäèí ïðèåìíèê ñ íåñêîëüêèìè àíòåííàìè. Êàæäàÿ àíòåííà íàñòðàèâàåòñÿ íà îïðåäåëåííûå äâèæåíèÿ ïîëüçîâàòåëåé, ïîýòîìó äî ïÿòè ÷åëîâåê ìîãóò îäíîâðåìåííî äâèãàòüñÿ â îäíîì ïîìåùåíèè, íå ñáèâàÿ ñ òîëêó ïðèåìíèê. Åñëè ÷åëîâåê çàõî÷åò èñïîëüçîâàòü WiSee, òî äëÿ ïîëó÷åíèÿ äîñòóïà ê ïðèåìíèêó åìó íóæíî áóäåò ñîâåðøèòü îïðåäåëåííóþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ïîâòîðÿþùèõñÿ òåëîäâèæåíèé. Òàêîé ïðèíöèï ââîäà ïàðîëÿ îáåñïå÷èò áåçîïàñíîñòü ñèñòåìû è èñêëþ÷èò âîçìîæíîñòü óïðàâëåíèÿ äîìàøíèìè óñòðîéñòâàìè ñîñåäÿìè èëè õàêåðàìè. Ïîñëå òîãî, êàê ïîëüçîâàòåëü «çàêðåïèò» çà ñîáîé ïðèåìíèê, îí ñìîæåò âûïîëíÿòü îáû÷íóþ æåñòèêóëÿöèþ äëÿ âçàèìîäåéñòâèÿ ñ óñòðîéñòâàìè è áûòîâîé òåõíèêîé. Ïðèåìíèê áóäåò çàïðîãðàììèðîâàí íà ïîíèìàíèå òîãî, ÷òî êîíêðåòíûé æåñò ñîîòâåòñòâóåò êîíêðåòíîìó óñòðîéñòâó. Òàêèì îáðàçîì, óìíûé äîì ìîæåò ñòàòü ðåàëüíîñòüþ, è âû ñìîæåòå âûêëþ÷èòü òàé-

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ìåð äóõîâêè ïðîñòûì âçìàõîì ðóêè èëè âêëþ÷èòü êîôåâàðêó, íå âñòàâàÿ ñ êðîâàòè. Â äàëüíåéøåì ó÷åíûå ïëàíèðóþò èçûñêàòü âîçìîæíîñòü îäíîâðåìåííîãî óïðàâëå-

íèÿ íåñêîëüêèìè óñòðîéñòâàìè. Ïåðâûé ýòàï èññëåäîâàòåëüñêîé ðàáîòû ôèíàíñèðîâàëñÿ ôàêóëüòåòîì êîìïüþòåðíûõ íàóê è òåõíèêè Âàøèíãòîíñêîãî óíèâåðñèòåòà.

Microchip ïðåäñòàâëÿåò ïåðâûå â ìèðå ïðîãðàììèðóåìûå êîíòðîëëåðû USB2-êîíöåíòðàòîðîâ ñ ïîääåðæêîé USB2 è HSIC Ñåìü íîâûõ ìèêðîñõåì îáåñïå÷èâàþò óëó÷øåííûé ðåæèì çàðÿäêè àêêóìóëÿòîðîâ ìîñò ê íåñêîëüêèì ïîñëåäîâàòåëüíûì ïðîòîêîëàì äëÿ ðàçðàáîò÷èêîâ ÏÊ, ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâ, äîê-ñòàíöèé è ìîíèòîðîâ

Microchip Technology ñîîáùèëà î ðàñøèðåíèè ëèíåéêè êîíòðîëëåðîâ USB2êîíöåíòðàòîðîâ (UCH2 – USB2 Controller Hub), óíàñëåäîâàííîé ïðè ïîêóïêå êîìïàíèè SMSC. Ñåìü íîâûõ ìèêðîñõåì UCH2, ïðèíàäëåæàùèõ ê òðåì ñåìåéñòâàì, ïåðâûìè â ìèðå ïðåäîñòàâëÿþò âîçìîæíîñòü ïðîãðàììèðîâàíèÿ, ïîçâîëÿÿ ðàçðàáîò÷èêàì ÏÊ è ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâ îáõîäèòüñÿ áåç ïðèìåíåíèÿ âíåøíåé ïàìÿòè äëÿ õðàíåíèÿ íàñòðîåê. Êðîìå òîãî, ýòî ïåðâûå êîíòðîëëåðû USB îò Microchip, êîòîðûå ïîääåðæèâàþò ñîåäèíåíèÿ êàê ïî UBS2, òàê è USB HSIC (âûñîêîñêîðîñòíàÿ øèí ñâÿçè ìåæäó ìèêðîñõåìàìè), ïðîäëåâàþò âðåìÿ ðàáîòû îò áàòàðåè ïîñðåäñòâîì ðåæèìîâ ìàëîãî ïîòðåáëåíèÿ, íàïðèìåð, óïðàâëåíèåì ïèòàíèåì ñîåäèíåíèÿ (Link Power Management) (LPM), à òàêæå ïðåäîñòàâëÿþò âîçìîæíîñòü çàìåíû çàðÿäíûõ óñòðîéñòâ ñ óëó÷øåííûìè ðåæèìàìè çàðÿäà, òàêèõ êàê BC1.2, Apple, SE1 èëè óñòðîéñòâà

êèòàéñêèõ ïðîèçâîäèòåëåé. Äëÿ ïðèëîæåíèé, ãäå íåîáõîäèìà êîììóíèêàöèÿ ïî íåñêîëüêèì ïðîòîêîëàì, ìèêðîñõåìû UCH2 îáåñïå÷èâàþò ïðÿìîå ìîñòîâîå ïîäêëþ÷åíèå

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

èíòåðôåéñà âûâîäà-âûâîäà ê I2C, SPI, UART I2C, SPI, UART è âõîäàì/âûõîäàì îáùåãî íàçíà÷åíèÿ. Òàêæå îíè îáëàäàþò äîñòàòî÷íîé ãèáêîñòüþ äëÿ ïîääåðæêè îñîáåííîñòåé ðàçëè÷íûõ îïåðàöèîííûõ ñèñòåì, êàê, íàïðèìåð, ñïåöèôè÷åñêîé äëÿ êàæäîãî ïðîèçâîäèòåëÿ ñèñòåìû ïåðåäà÷è ñîîáùåíèé èëè ðåæèìà FlexConnect äëÿ óïðîùåíèÿ ïåðåíàïðàâëåíèÿ ïîðòîâ. Â òî âðåìÿ êàê ðûíîê ÏÊ ïåðåõîäèò íà USB3, áîëüøèíñòâî ïðîãíîçîâ ïðåäñêàçûâàåò, ÷òî USB2 áóäåò äîìèíèðîâàòü â ñåãìåíòå ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâ åùå êàê ìèíèìóì äî 2015 ã. Ñîâìåñòíîå ñóùåñòâîâàíèå USB3 è USB2 ñòàâèò ïåðåä ðàçðàáîò÷èêàìè ÏÊ è ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâ ñëîæíåéøóþ çàäà÷ó îáåñïå÷åíèÿ ñîâìåñòèìîñòè ïðè îäíîâðåìåííîì íàðàùèâàíèè íîâûõ âîçìîæíîñòåé è ìàêñèìàëüíîì ïðîäëåíèè âðåìåíè ðàáîòû îò áàòàðåè. Ñåìü íîâûõ ìèêðîñõåì Microchip èç òðåõ ñåìåéñòâ, îòâå÷àþò ýòèì ïîòðåáíîñòÿì êàê ïðîèçâîäèòåëåé ÏÊ, òàê è ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâ. Â òî âðåìÿ, êàê àëüòåðíàòèâíûå êîíòðîëëåðû USB-êîíöåíòðàòîðîâ ïðåäëàãàþò ëèøü îãðàíè÷åííûå âîçìîæíîñòè çàðÿäà àêêóìóëÿòîðîâ è òðåáóþò íàëè÷èÿ âíåøíåé ïàìÿòè, íîâûå ìèêðîñõåìû UCH2 èìåþò èíòåãðèðîâàííóþ «÷åòûðåõñòðàíè÷íóþ» OTP Flash-ïàìÿòü íàñòðîåê, êîòîðàÿ ýêîíîìèò ìåñòî äëÿ ðåàëèçàöèè ñîâìåñòèìîñòè è äðóãèõ èíäèâèäóàëüíûõ òðåáîâàíèé ðàçðàáîò÷èêà, ñîõðàíÿÿ ÷åòûðå íåçàâèñèìûõ âàðèàíòà íàñòðîéêè. Êðîìå òîãî, Microchip òàêæå ïðåäñòàâèëà íîâûé ïðîãðàììíûé èíñòðóìåíò ProTouch Configuration Editor, îáëåã÷àþùèé ïðîöåññ ïîäáîðà ïàðàìåòðîâ êîíôèãóðàöèè è ïðîãðàììèðîâàíèÿ OPT-ïàìÿòè.

ÍÎÂÎÑÒÈ

Ïîääåðæêà ðàçðàáîò÷èêîâ

Ñòîèìîñòü è äîñòóïíîñòü

Âûøåóïîìÿíóòûé ïðîãðàììíûé èíñòðóìåíò ProTouch Configuration Editor äîñòóïåí äëÿ ñâîáîäíîãî ñêà÷èâàíèÿ íà ñàéòå Microchip. Îí îáúåäèíåí ñî ñðåäñòâîì ïðîãðàììèðîâàíèÿ ProLink. Òàêæå áûëà ïðåäñòàâëåíà îöåíî÷íàÿ ïëàòà USB2534 Eval Board (EVB-USB2534), äîñòóïíàÿ ïî öåíå $399 çà øòóêó ó òîðãîâûõ ïðåäñòàâèòåëåé Microchip. Îíà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îñíîâó äëÿ ðàçðàáîòêè ñõåì çàðÿäà ÷åðåç USB ñ èñïîëüçîâàíèåì òðåõ íîâûõ ìèêðîñõåì UCH2 ñåìåéñòâà USB253X, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ðåàëèçàöèè ïðîòîêîëà USB2 â èçäåëèÿõ øèðîêîãî ïðèìåíåíèÿ.

Ìèêðîñõåìû USB2532-1080AEN, USB2533-1080AEN è USB2534-1080AEN ñåìåéñòâà UCH2, ñåðòèôèöèðîâàííûå îðãàíèçàöèåé USB-IF äëÿ îñíîâíûõ ïðèëîæåíèé USB, íà äàííûé ìîìåíò äîñòóïíû êàê â åäèíè÷íûõ ýêçåìïëÿðàõ, òàê è â ïðîìûøëåííûõ ïàðòèÿõ â 36-âûâîäíûõ êîðïóñàõ QFN ïðè öåíå îò $1.99 çà øòóêó ïðè çàêàçå îò 10,000 ïðèáîðîâ. Ìèêðîñõåìû USB4624-1080HN è USB4604-1080HN äëÿ HSIC ñîåäèíåíèé è ìîñòîâûõ ïîäêëþ÷åíèé ïîðòîâ ââîäà/âûâîäà âûïóñêàþòñÿ ñåðèéíî â 48-âûâîäíûõ êîðïóñàõ QFN è ïðîäàþòñÿ ïî öåíå $2.89 çà øòóêó ïðè îáúåìå ïàðòèè 10,000 ïðèáîðîâ. Ìèêðîñõåìû USB3813-1080XY è USB3613-1080XY â 30-âûâîäíûõ êîðïóñàõ WLCSP äëÿ ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâ äîñòóïíû â åäèíè÷íûõ îáðàçöàõ äëÿ àïðîáèðîâàíèÿ. Íà÷àëî ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà îæèäàåòñÿ â èþëå 2013 ã. Â ïàðòèÿõ èç 10,000 ïðèáîðîâ ìèêðîñõåìû áóäóò ïðîäàâàòüñÿ ïî öåíå $2.73 çà øòóêó.

Vishay Intertechnology ïðåäñòàâèëà ñàìûå ìîùíûå â îòðàñëè òåðìîïðåäîõðàíèòåëè äëÿ óñòðîéñòâ àâòîýëåêòðîíèêè Vishay Intertechnology ïðåäñòàâèëà ïåðâûé â îòðàñëè òåðìîïðåäîõðàíèòåëü, ñïîñîáíûé áåç íåïðåäóñìîòðåííîãî ðàçðûâà öåïè â òå÷åíèå 1000 ÷àñîâ ðàáîòàòü ïîä òîêîì 55 À ïðè òåìïåðàòóðå +160 °C. Êâàëèôèöèðîâàííûå ïî ñòàíäàðòó AEC-Q200 íîâûå ïðèáîðû ñåðèè Beyschlag HCTF ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ðàçìûêàíèÿ ñèëüíîòî÷íûõ öåïåé â àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèÿõ.

Â ñëó÷àå, åñëè îêðóæàþùàÿ òåìïåðàòóðà ïîäíèìàåòñÿ âûøå ïîðîãà +235 °C (±15 K),

òåðìîïðåäîõðàíèòåëè àâòîìàòè÷åñêè ðàçìûêàþòñÿ è îòêëþ÷àþò ýëåêòðè÷åñêóþ öåïü. Òèïè÷íûìè ñôåðàìè ïðèìåíåíèÿ HCTF áóäóò óñòðîéñòâà ñèëîâîé àâòîýëåêòðîíèêè, ïîñòîÿííî ïîäêëþ÷åííûå ê àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðåå, òàêèå, êàê âåíòèëÿòîðû è íàñîñû îõëàæäàþùåé æèäêîñòè, ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ çàáîðîì âîçäóõà, ABS, áëîêè ïðåäâàðèòåëüíîãî ïîäîãðåâà äèçåëüíûõ äâèãàòåëåé è ìíîãîå äðóãîå. Òåðìîïðåäîõðàíèòåëè ðàññ÷èòàíû íà ýêñïëóàòàöèþ ïðè çíà÷èòåëüíî áîëüøèõ óðîâíÿõ ìîùíîñòè, ÷åì ëþáûå äðóãèå ïðèáîðû, ïðèñóòñòâóþùèå ñåãîäíÿ íà ðûíêå, ðàáî÷èå òîêè êîòîðûõ îãðàíè÷åíû çíà÷åíèåì 25 À ïðè 23 °C èëè 12 À ïðè 100 °C. Ïðî÷íàÿ òâåðäîòåëüíàÿ êîíñòðóêöèÿ óñòðîéñòâ ñåðèè HCTF â ñî÷åòàíèè ñ íèçêèì ñîïðîòèâëåíèåì â õîëîäíîì ñîñòîÿíèè, ðàâíûì 0.1 ìÎì, ãàðàíòèðóåò âûñîêóþ íàäåæíîñòü ðàáîòû ïðè áîëüøèõ òîêàõ è âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ. Ñîîòâåòñòâóþùèå òðåáîâàíèÿì äèðåêòèâû RoHS óñòðîéñòâà ñåðèè HCTF ðàññ÷èòàíû

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

íà ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå 24 Â. Ïðåäîõðàíèòåëè HCTF 235 ìîãóò ìîíòèðîâàòüñÿ ïîñðåäñòâîì ïàéêè, à êîíñòðóêöèÿ HCTF 235 CP ïðåäóñìàòðèâàåò èñïîëüçîâàíèå çàæèìíûõ êîíòàêòîâ. Ïðè íåîáõîäèìîñòè â çàæèìû

ìîãóò óñòàíàâëèâàòüñÿ ïðèáîðû îáîèõ òèïîâ. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ äîñòóïíû êàê åäèíè÷íûå îáðàçöû, òàê è ïðîìûøëåííûå ïàðòèè íîâûõ ïðèáîðîâ. Äëÿ çàêàçîâ áîëüøîãî îáúåìà ñðîê ïîñòàâêè ñîñòàâëÿåò 14 íåäåëü.

Dialog Semiconductor âûïóñêàåò ìèêðîñõåìó Bluetooth Smart ñ ðåêîðäíî íèçêèì ýíåðãîïîòðåáëåíèåì Ìàëîïîòðåáëÿþùàÿ ìèêðîñõåìà äëÿ áåñïðîâîäíîé ñâÿçè Dialog SmartBond Bluetooth óäâàèâàåò âðåìÿ àâòîíîìíîé ðàáîòû àêñåññóàðîâ äëÿ ñìàðòôîíîâ è ïëàíøåòîâ, à òàêæå ïåðèôåðèéíûõ óñòðîéñòâ äëÿ êîìïüþòåðîâ è òåëåâèçîðîâ Smart TV Êîìïàíèÿ Dialog Semiconductor âûïóñòèëà SmartBond (íîìåð DA14580) – êîìïàêòíóþ ñèñòåìó-íà-êðèñòàëëå Bluetooth Smart ñ ñàìûì íèçêèì ýíåðãîïîòðåáëåíèåì, ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíêóðèðóþùèìè ðåøåíèÿìè ïîçâîëÿþùóþ ïðîäëèòü ñðîê àâòîíîìíîé ðàáîòû àêñåññóàðîâ äëÿ ñìàðòôîíîâ èëè êîìïüþòåðíîé ïåðèôåðèè áîëåå ÷åì â äâà ðàçà. Ïðèáîð ïðåäíàçíà÷åí äëÿ áåñïðîâîäíîãî ïîäêëþ÷åíèÿ êëàâèàòóð, ìûøåé è ïóëüòîâ ÄÓ ê ïëàíøåòàì, íîóòáóêàì è òåëåâèçîðàì Smart TV è ïîçâîëÿåò ïîòðåáèòåëÿì èñïîëüçîâàòü èííîâàöèîííûå ïðèëîæåíèÿ íà ñâîèõ ñìàðòôîíàõ è ïëàíøåòàõ, ñîåäèíåííûõ ñ ÷àñàìè, áðàñëåòàìè è èíòåëëåêòóàëüíûìè äàò÷èêàìè, ÷òîáû ñëåäèòü çà ñâîèì çäîðîâüåì è óðîâíåì ôèçè÷åñêîé ïîäãîòîâêè, íàõîäèòü ïðîïàâøèå êëþ÷è è ìíîãîå äðóãîå.

SmartBond ÿâëÿåòñÿ ïåðâûì ðåøåíèåì Bluetooth Smart, ïðåîäîëåâøèì áàðüåð ïîòðåáëåíèÿ 4 ìÀ ïðè ïåðåäà÷å è ïðèåìå, ÷òî ïîçâîëÿåò ðàçðàáîò÷èêàì óäâîèòü ñðîê ýêñïëóàòàöèè àêêóìóëÿòîðà èëè óìåíüøèòü êîëè÷åñòâî è ðàçìåðû ÿ÷ååê. Áëàãîäàðÿ óíèêàëüíîé àðõèòåêòóðå òîê ïîòðåáëåíèÿ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ñîñòàâëÿåò 3.8 ìÀ ïðè ïðèåìå è ïåðåäà÷å, ÷òî íà 50% ìåíüøå, ÷åì ó äðóãèõ ðåøåíèé Bluetooth Smart, ïðåäñòàâëåííûõ íà ðûíêå, à òîê â ðåæèìå ñíà íå ïðåâûøàåò 600 íÀ. Ýòî çíà÷èò, ÷òî áàòàðåéêà åìêîñòüþ 225 ìÀ·÷, ïèòàþùàÿ óñòðîéñòâî, êîòîðîå îòñûëàåò 20 áàéò äàííûõ â ñåêóíäó, ïðîñëóæèò 4 ãîäà è 5 ìåñÿöåâ, à íå 2 ãîäà, êàê â ìèêðîñõåìàõ Bluetooth Smart ïðåäûäóùåãî ïîêîëåíèÿ. Â DA14580 èìååòñÿ áëîê óïðàâëåíèÿ ïèòàíèåì, ñîäåðæàùèé DC-DC ïðåîáðàçîâàòåëü è âñå íåîáõîäèìûå LDO ñòàáèëèçàòîðû, ÷òî ñîêðàùàåò êîëè÷åñòâî âíåøíèõ ýëåìåíòîâ è îáùèå ðàñõîäû íà êîìïîíåíòû. Èíäèâèäóàëüíàÿ êîììóòàöèÿ ïèòàíèÿ êàæäîãî áëîêà ìèêðîñõåìû ïîçâîëÿåò ñîêðàòèòü ýíåðãîïîòðåáëåíèå äî ìèíèìóìà. Äëÿ ïèòàíèÿ SmartBond òðåáóåòñÿ íàìíîãî áîëåå íèçêîå íàïðÿæåíèå, ÷åì ýòî áûëî âîçìîæíî ðàíåå – äî 0.9 Â – òî åñòü, â ïåðèôåðèéíûõ óñòðîéñòâàõ äëÿ êîìïüþòåðîâ èëè òåëåâèçîðîâ òåïåðü ìîæíî èñïîëüçîâàòü îäíó ùåëî÷íóþ èëè íèêåëü-ìåòàëëîãèäðèäíóþ áàòàðåéêó òèïà AA âìåñòî äâóõ. Ýòî îòêðûâàåò ðàçðàáîò÷èêàì çàõâàòûâàþùèå âîçìîæíîñòè â ñîçäàíèè ñâåðõêîìïàêòíûõ ïðîäóêòîâ â íîâîì ôîðì-ôàêòîðå ïðè îäíîâðåìåííîì ñíèæåíèè îáùåé ñòîèìîñòè ñèñòåìû. DA14580 âûïóñêàåòñÿ â òðåõ ðàçíûõ êîðïóñàõ, íàèìåíüøèé èç êîòîðûõ, WL-CSP, èìååò ðàçìåðû 2.5 ´ 2.5 ´ 0.5 ìì. Ýòî ïîçâîëÿåò äîáàâèòü Bluetooth â àêñåññóàðû ñ î÷åíü îãðàíè÷åííûì ìåñòîì äëÿ ìîíòàæà. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ìîæíî ïðèîáðåñòè îáðàçöû DA14580, ñåðèéíîå ïðîèçâîäñòâî ýòèõ ìèêðîñõåì çàïëàíèðîâàíî íà 4 êâàðòàë 2013 ãîäà.

ÍÎÂÎÑÒÈ

AMD âûïóñêàåò ïåðâûé â èñòîðèè ïðîöåññîð ñ òàêòîâîé ÷àñòîòîé 5 ÃÃö Ñ íîâîé ñåðèåé ïðîöåññîðîâ FX-9000 îò AMD ýíòóçèàñòû ïîëó÷àþò íåâåðîÿòíóþ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ÏÊ AMD ïðåäñòàâèëà ñàìîå ìîùíîå óñòðîéñòâî èç ëåãåíäàðíîãî ñåìåéñòâà ÖÏ AMD FX – ïåðâûé ñåðèéíûé ïðîöåññîð ñ òàêòîâîé ÷àñòîòîé 5 ÃÃö – AMD FX-9590. Ýòè 8ÿäåðíûå ïðîöåññîðû âûâîäÿò íà íîâûé óðîâåíü èãðîâóþ è ìóëüòèìåäèéíóþ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü äëÿ ïðèâåðæåíöåâ íàñòîëüíûõ êîìïüþòåðîâ. Ïåðâîíà÷àëüíî ïðîöåññîðû ñåðèè FX-9000 áóäóò äîñòóïíû ÷åðåç ñèñòåìíûõ èíòåãðàòîðîâ â ñîñòàâå ÏÊ.

«Â ðàìêàõ âûñòàâêè E3 AMD ïðîäåìîíñòðèðîâàëà òî, ÷òî ïîçâîëÿåò åé íàõîäèòüñÿ â ýïèöåíòðå èãðîâîé èíäóñòðèè», – ãîâîðèò Áåðíä Ëèíõàðä (Bernd Lienhard), âèöåïðåçèäåíò ïî êîðïîðàòèâíûì ïðîäàæàì è ãåíåðàëüíûé äèðåêòîð äåïàðòàìåíòà êëèåíòñêèõ ïðîäóêòîâ AMD. – «Íîâûé ïÿòèãèãàãåðöîâûé ïðîöåññîð ñåðèè FX – ýòî ïðåäëî-

æåíèå ñ èñêëþ÷èòåëüíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè, èñïîëüçóþùåå òåõíîëîãèþ AMD Eyefinity, ñïîñîáíîå óäîâëåòâîðèòü äàæå ñàìûõ òðåáîâàòåëüíûõ ãåéìåðîâ, ñòðåìÿùèõñÿ íàñëàæäàòüñÿ èãðîâûìè ìèðàìè â ñâåðõâûñîêîì ðàçðåøåíèè. Çàïóñê ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà ïðîöåññîðîâ ñ ÷àñòîòîé 5 ÃÃö – åùå îäíî äîñòèæåíèå, êîòîðûì êîìïàíèÿ AMD ìîæåò ãîðäèòüñÿ». Íîâûå ïðîöåññîðû FX-9590 è FX-9370 ñ òàêòîâûìè ÷àñòîòàìè 5 ÃÃö è 4.7 ÃÃö, ñîîòâåòñòâåííî, ïîñòðîåíû íà áàçå àðõèòåêòóðû Piledriver è ïîñòàâëÿþòñÿ ðàçáëîêèðîâàííûìè äëÿ óïðîùåíèÿ ðàçãîíà, ïîçâîëÿÿ ôàíàòàì íàñëàäèòüñÿ ïîâûøåííîé ñêîðîñòüþ ÖÏ è ñâÿçàííûì ñ ýòèì ïðèðîñòîì ïðîèçâîäèòåëüíîñòè. Êðîìå òîãî, ýòè ïðîöåññîðû ïîääåðæèâàþò òåõíîëîãèþ AMD Turbo Core 3.0, êîòîðàÿ äèíàìè÷åñêè îïòèìèçèðóåò ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ÿäåð ïðîöåññîðà, ìàêñèìàëüíî óâåëè÷èâàÿ âû÷èñëèòåëüíóþ ìîùíîñòü ïðè íàèáîëåå èíòåíñèâíîé çàãðóçêå. Íîâûå ïðîöåññîðû AMD ñåðèè FX ïîñòóïèëè â ïðîäàæó ïî âñåìó ìèðó ÷åðåç ñèñòåìíûõ èíòåãðàòîðîâ ëåòîì 2013 ã. Äîñòóïíû äâå ìîäåëè: ! FX-9590: 8 ÿäåð «Piledriver», ÷àñòîòà 5 ÃÃö â ðåæèìå Max Turbo ! FX-9370: 8 ÿäåð «Piledriver», ÷àñòîòà 4.7 ÃÃö â ðåæèìå Max Turbo.

International Rectifier ïðåäñòàâèëà ìîùíûé äðàéâåð íèæíåãî ïëå÷à â êîðïóñå SOT-23-5L International Rectifier ïðåäñòàâèëà ìèêðîñõåìó ìîùíîãî äðàéâåðà íèæíåãî ïëå÷à IRS44273L â èñêëþ÷èòåëüíî êîìïàêòíîì êîðïóñå SOT-23-5L. Óäîáíàÿ â èñïîëüçîâàíèè ìèêðîñõåìà IRS44273L ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü ïðîñòûå ñõåìû óïðàâëåíèÿ çàòâîðàìè IGBT è MOSFET, îáåñïå÷èâàÿ òèïîâîå çíà÷åíèå âòåêàþùåãî è âûòåêàþùåãî òîêà 1.5 À, õîðîøèå äèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè è áëîêèðîâêó ïðè ïîíèæåííîì íàïðÿæåíèè ïðè ìèíè-

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ìàëüíûõ òðåáîâàíèÿõ ê ïëîùàäè ïå÷àòíîé ïëàòû. Íîâûé ïðèáîð îòëè÷àåòñÿ ôóíêöèîíàëüíîñòüþ, ðàíåå õàðàêòåðíîé ëèøü äëÿ óñòðîéñòâ â áîëåå êðóïíûõ êîðïóñàõ SO-8, ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü ñîêðàòèòü ðàçìåðû è ñòîèìîñòü ðàçðàáàòûâàåìûõ óñòðîéñòâ.

Äëÿ óïðîùåíèÿ òîïîëîãèè ïå÷àòíûõ ïëàò è óäîáñòâà êîíñòðóèðîâàíèÿ âûõîä IRS44273L ïðîäóáëèðîâàí ñ ïðîòèâîïîëîæíûõ ñòîðîí êîðïóñà. Óñòðîéñòâî èìååò íåèíâåðòèðóþùèå âõîäû, ñîâìåñòèìûå ñ ëþáûìè ÊÌÎÏ èëè ÒÒËØ êîíòðîëëåðàìè.

Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè Ïðèáîð

Êîðïóñ

IO+ / IO(òèï.)

TON / TOFF (òèï.)

Ëîãèêà

IRS44273L

SOT23-5L

1.5 À / 1.5 À

50 íñ / 50 íñ

Íåèíâåðòèðóþùàÿ

Äîñòóïíîñòü è öåíà Öåíû äðàéâåðîâ íà÷èíàþòñÿ îò $0.25 çà øòóêó äëÿ ïàðòèé îò 10,000 ïðèáîðîâ. Îòãðóç-

êà ïðîèçâîäèòñÿ ñî ñêëàäà íåìåäëåííî ïî ïîäòâåðæäåíèè çàïðîñà. Óñòðîéñòâà îòâå÷àþò òðåáîâàíèÿì äèðåêòèâû RoHS.

Vishay âûïóñòèëà íîâûå SMD ùåëåâûå îïòðîíû äëÿ àâòîìîáèëüíûõ è ïðîìûøëåííûõ ïðèëîæåíèé Ðàçðàáîòàííûå äëÿ òÿæåëûõ óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè è òåñòèðóåìûå â ñîîòâåòñòâèè ñ òðåáîâàíèÿìè ñòàíäàðòà AEC-Q101, óñòðîéñòâà ðàññ÷èòàíû íà ðàáîòó â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð îò –40 °C äî +125 °C Vishay Intertechnology ïðåäñòàâèëà äâà íîâûõ ùåëåâûõ îïòðîíà äëÿ ïîâåðõíîñòíîãî ìîíòàæà, ñîîòâåòñòâóþùèõ òðåáîâàíèÿì ñòàíäàðòà AEC-Q101 è îðèåíòèðîâàííûõ íà ñôåðó àâòîìîáèëüíûõ è ïðîìûøëåííûõ ïðèëîæåíèé. Ðàçðàáîòàííûå äëÿ ýêñïëóàòàöèè â òÿæåëûõ óñëîâèÿõ, îäíîêàíàëüíûå ïðèáîðû TCPT1350X01 è äâóõêàíàëüíûå TCUT1350X01 îòëè÷àþòñÿ ðàñøèðåííûì äèàïàçîíîì ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð îò –40 °C äî +125 °C.

Íîâûå îïòðîíû Vishay èìåþò êîìïàêòíûå ðàçìåðû 5.5 ´ 4 ´ 4 ìì è îòäàþò âûõîäíîé òîê ñ òèïîâûì çíà÷åíèåì 1.6 ìÀ. Áîëüøîé îïòè÷åñêèé çàçîð øèðèíîé 3 ìì ïîçâîëÿåò ðàçíîîáðàçèòü ïåðå÷åíü èñïîëüçóåìûõ ìàòåðèàëîâ è êîíñòðóêöèé è íå òðåáóåò ñòîëü æåñòêèõ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ìåõàíè÷åñêèõ äîïóñêîâ, êàê â äàò÷èêàõ ñ áîëåå óçêèìè çàçîðàìè. Â ïðåäíàçíà÷åííîì äëÿ ïîâåðõíîñòíîãî ìîíòàæà êîðïóñå îäíîêàíàëüíîãî îïòðîíà TCPT1350X01 ñîäåðæèòñÿ èíôðàêðàñíûé èçëó÷àòåëü è ðàñïîëîæåííûé íàïðîòèâ íåãî ôîòîòðàíçèñòîð, â òî âðåìÿ êàê â äâóõêàíàëüíîì TCUT1350X01 ôîòîòðàíçèñòîðîâ äâà. Îáà äàò÷èêà èìåþò ôîòîòðàíçèñòîðíûé âûõîä, àïåðòóðû 0.3 ìì ì ðàáî÷óþ äëèíó âîëíû 950 íì. TCPT1350X01 è TCUT1350X01 ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ â êà÷åñòâå äàò÷èêîâ ïîëîæåíèÿ â ñîñòàâå ýíêîäåðîâ, ýêñïëóàòèðóåìûõ ïðè ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóðàõ âáëèçè àâòîìîáèëüíûõ äâèãàòåëåé, ðàñøèðÿÿ òàêèå òðàäèöèîííûå îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ, êàê çàìêè çàæèãàíèÿ è àäàïòèâíûå ôàðû. Îáà îïòðîíà ïðèãîäíû êàê äëÿ ðåãèñòðàöèè äâèæåíèÿ, òàê è äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñêîðîñòè. Êðîìå òîãî, äâóõêàíàëüíûé TCUT1350X01 ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ íàïðàâëåíèÿ, íàïðèìåð, â ýëåêòðîóñèëèòåëÿõ ðóëÿ. Ñîîòâåòñòâóþùèå ïåðâîìó óðîâíþ óñòîé÷èâîñòè ê ïîâûøåííîé âëàæíîñòè (MSL1)

ÍÎÂÎÑÒÈ

îïòðîíû èìåþò íåîãðàíè÷åííûé ñðîê õðàíåíèÿ. Ïðèáîðû âûäåðæèâàþò ïàéêó îïëàâëåíèåì ïðèïîåì ïî ñòàíäàðòó JEDEC-0STD020D, íå ñîäåðæàò ãàëîãåíîâ, îòâå÷àþò òðåáîâàíèÿì äèðåêòèâû RoHS è ñîîòâåòñòâóþò

âíóòðåííèì «çåëåíûì» ñòàíäàðòàì Vishay. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ äîñòóïíû êàê åäèíè÷íûå îáðàçöû, òàê è ïðîìûøëåííûå ïàðòèè îïòðîíîâ. Ïðè áîëüøèõ îáúåìàõ çàêàçîâ ñðîê ïîñòàâêè ñîñòàâëÿåò 10 íåäåëü.

Ê ñåìåéñòâó àóäèî ìîäóëåé International Rectifier äîáàâèëèñü 60-âîëüòîâûå ïðèáîðû IR4321M è IR4322M International Rectifier ñîîáùèëà îá î÷åðåäíîì ïîïîëíåíèè ñåìåéñòâà ìèêðîñõåì PowIRaudio, ê êîòîðîìó òåïåðü äîáàâèëèñü ìîùíûé îäíîêàíàëüíûé èíòåãðàëüíûé ìîäóëü IR4321M è äâóõêàíàëüíûé IR4322M. 60-âîëüòîâûå ìèêðîñõåìû IR4321M è IR4322M ðàñøèðÿþò âîçìîæíîñòè ñóùåñòâóþùèé ëèíåéêè ïðèáîðîâ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ íèçêîèìïåäàíñíûõ àóäèî ñèñòåì êëàññà D, ïðèìåíÿåìûõ â àâòîìîáèëÿõ, àêóñòè÷åñêèõ ñèñòåìàõ íàñòîëüíûõ êîìïüþòåðîâ, àêòèâíûõ êîëîíêàõ è ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòàõ ñ âñòðîåííûìè óñèëèòåëÿìè.

çîâàíèÿ òåïëîîòâîäà, êàê ñ îäíîïîëÿðíûì, òàê è ñ ðàñùåïëåííûì ïèòàíèåì. Âûñîêîå äîïóñòèìîå íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ è óñòîé÷èâîñòü ê âíåøíèì ïîìåõàì ãàðàíòèðóþò íàäåæíîñòü ðàáîòû ïðèáîðîâ â ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè. Äîïîëíèòåëüíûå ôóíêöèè íîâûõ ìèêðîñõåì òèïè÷íû äëÿ âñåõ ïðèáîðîâ ñåìåéñòâà PowIRaudio. Ýòî çàùèòà îò ïåðåãðóçêè ïî òîêó, îòêëþ÷åíèå ïðè ïåðåãðåâå, âíåøíåå/âíóòðåííåå âûêëþ÷åíèå è ïëàâàþùèé äèôôåðåíöèàëüíûé âõîä Äëÿ ðàçðàáîò÷èêîâ, èñïîëüçóþùèõ ìèêðîñõåìû IR4321M è IR4322M, äîñòóïíû îöåí î÷ í û å ï ë àò ô î ð ì û I R A U D A M P 2 1 è IRAUDAMP22, ñîîòâåòñòâåííî.

Êîìáèíàöèÿ ìèêðîñõåìû óñîâåðøåíñòâîâàííîãî àóäèî êîíòðîëëåðà ñ ñèëîâûìè MOSFET, ïîëíîñòüþ îïòèìèçèðîâàííàÿ äëÿ àóäèî ïðèëîæåíèé, ïîçâîëèëà ïîâûñèòü ÊÏÄ, ñíèçèòü óðîâíè íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé è ýëåêòðîìàãíèòíûõ èçëó÷åíèé è îáåñïå÷èëà âîçìîæíîñòü ðàáîòû ìîäóëåé â øèðîêîì äèàïàçîíå íàïðÿæåíèé ïèòàíèÿ áåç èñïîëü-

Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè

Ìîäóëü

Íàïðÿæåíèå ×èñëî ïèòàíèÿ êàíàëîâ ñèëîâîé ÷àñòè

IR4321MPbF

IR4322MPbF

60 Â èëè ±30 Â 60 Â èëè ±30 Â

Ïèêîâàÿ âûõîäíàÿ ìîùíîñòü (ñ.ê.ç., íà êàíàë) Êîðïóñ

ñ òåïëîîòâîäîì

áåç òåïëîîòâîäà

135 Âò (2 Îì)

90 Âò (2 Îì)

PQFN 5´6 ìì

100 Âò (2 Îì)

50 Âò (2 Îì)

PQFN 7´7 ìì

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Îöåíî÷íàÿ ïëàòôîðìà Îöåíî÷íàÿ ïëàòôîðìà

Öåëåâîé ìîäóëü

IRAUDAMP21

IR4321M

IRAUDAMP22

IR4322M

Îïèñàíèå Ðàçäåëüíîå ïèòàíèå IR4321 Ðàçäåëüíîå ïèòàíèå IR4322

Äîñòóïíîñòü è öåíà Ïðè ïîêóïêå ïàðòèé îáúåìîì íå ìåíåå 10,000 ïðèáîðîâ öåíû çà îäíó ìèêðîñõåìó IR4321 íà÷èíàþòñÿ îò $1.71. Ïîñòàâêà îñó-

Âûõîäíàÿ ìîùíîñòü 135´1 Âò, íàãðóçêà 2 Îì 100´2 Âò, íàãðóçêà 2 Îì

ùåñòâëÿåòñÿ ñî ñêëàäà íåìåäëåííî ïî ïîëó÷åíèè çàêàçà. Íîâûå óñòðîéñòâà ïî ñòåïåíè âëàãîóñòîé÷èâîñòè ñîîòâåòñòâóþò óðîâíþ MSL2 è óäîâëåòâîðÿþò òðåáîâàíèÿì äèðåêòèâû RoHS.

TI ïðåäñòàâëÿåò ñàìûå ìèíèàòþðíûå â îòðàñëè äâóõêàíàëüíûå êîíòðîëëåðû ñáðîñà äëÿ ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâ Íîâîå ñåìåéñòâî òàéìåðîâ ñ íèçêèì òîêîì ïîòðåáëåíèÿ îòëè÷àåòñÿ ãèáêîñòüþ çàäàíèÿ âðåìåíè ñðàáàòûâàíèÿ è êðîøå÷íûì êîðïóñîì Texas Instruments (TI) ïðåäñòàâèëà äâà ìèíèàòþðíûõ êîíòðîëëåðà ñáðîñà, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ óñòðîéñòâ ñ îãðàíè÷åííûì ïðîñòðàíñòâîì è ïîâûøåííîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ê ïèòàíèþ, òàêèõ, êàê øàãîìåðû, ôèòíåññèíâåíòàðü, ìîáèëüíûå òåëåôîíû è ïëàíøåòû. Äâóõêàíàëüíûå ïðèáîðû TPS3420 è TPS3421 îòëè÷àþòñÿ ìàëûì ïîòðåáëåíèåì ìîùíîñòè è âîçìîæíîñòüþ âûáîðà âðåìåíè çàäåðæêè ñáðîñà äëÿ ïîâûøåíèÿ ñòàáèëüíîñòè ñèñòåìû.

èñïîëüçóþò äëèòåëüíóþ âõîäíóþ çàäåðæêó äëÿ îáåñïå÷åíèÿ öåëåâîãî ñáðîñà è ïðåäîòâðàùåíèÿ ñáðîñà îò êðàòêîâðåìåííîãî íàæàòèÿ êíîïîê èëè êëàâèø. Òàêàÿ êîíôèãóðàöèÿ ïîçâîëÿåò ðàçëè÷àòü ïðîãðàììíûå ïðåðûâàíèÿ è àïïàðàòíûå ñáðîñû ñèñòåìû. Ýòè òàéìåðû ñòàëè ïåðâûìè â ñåìåéñòâå ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ îáñëóæèâàíèÿ êíîïîê íîâûõ êîíòðîëëåðîâ TI, ñïîñîáíûõ îáåñïå÷èòü àïïàðàòíûé è ïîëíûé ñèñòåìíûé ñáðîñ â óñòðîéñòâàõ ñ ïîâûøåííûìè òðåáîâàíèÿìè ê íàäåæíîñòè.

Êëþ÷åâûå îñîáåííîñòè è ïðåèìóùåñòâà ìèêðîñõåìû TPS3420/1

Êîíòðîëëåðû ñáðîñà íåîáõîäèìû â ïîðòàòèâíûõ ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâàõ ñî âñòðîåííîé áàòàðååé. Íà ïðàêòèêå ïîëüçîâàòåëü íàæèìàåò è óäåðæèâàåò îïðåäåëåííîå âðåìÿ îäíó èëè äâå âíåøíèå êíîïêè, êîòîðûå âûêëþ÷àþò óñòðîéñòâî èëè ãåíåðèðóþò ñèãíàë ñáðîñà. Ìèêðîñõåìû TPS3420 è TPS3421

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

! Ïðîãðàììèðóåìàÿ âõîäíàÿ çàäåðæêà îò 7.5 äî 12.5 ñ èñêëþ÷àåò íåïðåäóñìîòðåííûå ñáðîñû. ! Ìàëûé ïîòðåáëÿåìûé òîê 250 íÀ ýêîíîìèò çàðÿä àêêóìóëÿòîðà â ïîðòàòèâíûõ ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâàõ. ! Âûáèðàåìàÿ â äèàïàçîíå 400 … 800 ìñ äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà ñáðîñà ïîâûøàåò ãèáêîñòü íàñòðîéêè. ! Êîìïàêòíûé êîðïóñ SON ðàçìåðîì 1.45 ´ 1.0 ´ 0.55 ìì çàíèìàåò íà ïå÷àòíîé ïëàòå íà 70% ìåíüøå ìåñòà, ÷åì êîíêóðèðóþùèå óñòðîéñòâà. Õîòÿ ìèêðîêîíòðîëëåðû MSP430 óæå èçíà÷àëüíî èìåþò âõîä ïðåðûâàíèÿ îò êíîïêè,

ÍÎÂÎÑÒÈ

ïðèìåíåíèå âíåøíåãî êîíòðîëëåðà ñáðîñà, òàêîãî, êàê TPS3420 èëè TPS3421, âìåñòå ñ ñóïåðâèçîðîì ïèòàíèÿ, íàïðèìåð, TPS3839, ìîæåò ïîñëóæèòü äîïîëíèòåëüíûì ñðåäñòâîì çàùèòû. Êîíòðîëëåð è ñóïåðâèçîð îñòàþòñÿ íåçàâèñèìûìè îò MSP430, îáåñïå÷èâàÿ ãåíåðàöèþ ñèãíàëà ñáðîñà âñå âðåìÿ, ïîêà îíè ïîäêëþ÷åíû ê ïèòàíèþ. Ìèêðîñõåìû TPS3420 è TPS3421 òàêæå èçáàâëÿþò MSP430 îò ðàñõîäîâàíèÿ âû÷èñëèòåëüíîé ìîùíîñòè íà îòñëåæèâàíèå ïðåðûâàíèé îò íàæàòèÿ êíîïîê.

Äîñòóïíîñòü, êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå è ñòîèìîñòü Êîíòðîëëåðû ñáðîñà TPS3420 è TPS3421 âûïóñêàþòñÿ â ïðîìûøëåííûõ îáúåìàõ è ìîãóò áûòü ïðèîáðåòåíû êàê íåïîñðåäñòâåííî ó TI, òàê è ó îôèöèàëüíûõ äèñòðèáüþòîðîâ êîìïàíèè. Êîíòðîëëåðû ïîñòàâëÿþòñÿ â 6âûâîäíûõ êîðïóñàõ SON è â ïàðòèÿõ èç 1000 ïðèáîðîâ ïðîäàþòñÿ ïî öåíå $0.4 çà øòóêó. Äëÿ ïðèëîæåíèé, êîòîðûì òðåáóåòñÿ òîëüêî îäèí âõîä êíîïêè, TI ïðåäëàãàåò TPS3422 ïî öåíå $0.34

Melexis ïðåäñòàâèëà LIN-òðàíñèâåðû ñî âñòðîåííûì ðåãóëÿòîðîì íàïðÿæåíèÿ è ñòîðîæåâûì òàéìåðîì Èíòåðôåéñ LIN ïðîäîëæàåò øèðîêî ðàñïðîñòðàíÿòüñÿ â ìèðå àâòîìîáèëåñòðîåíèÿ. Ýòîò íàäåæíûé è ýêîíîìè÷åñêè ýôôåêòèâíûé ïðîòîêîë ñâÿçè ïîçâîëÿåò ðåàëèçîâàòü ìíîæåñòâî áàçîâûõ ñåòåâûõ ôóíêöèé â ïîäñèñòåìàõ, íàäåëåíèå êîòîðûõ èíòåëëåêòóàëüíûìè ôóíêöèÿìè ðàíåå ñ÷èòàëîñü êîììåð÷åñêè íåâûãîäíûì. Êîìïàíèÿ Melexis âûïóñòèëà â êîìïàêòíûõ êîðïóñàõ QFN (5 ´ 5 ìì) ìèêðîñõåìû MLX80031 è MLX80051, êîòîðûå ïîçâîëèò ñäåëàòü ðàçðàáîòêó âåäîìûõ LIN-óñòðîéñòâ ïðîñòîé è î÷åíü ýôôåêòèâíîé. Â ìèêðîñõåìàõ îáúåäèíåíû ôèçè÷åñêèé óðîâåíü èíòåðôåéñà LIN (ñîîòâåòñòâóåò LIN 2.x è SAEJ2602) è ñòàáèëèçàòîð íàïðÿæåíèÿ (3.3 Â/70 ìÀ äëÿ MLX80031 è 5 Â/70 ìÀ äëÿ MLX80051). Îáà óñòðîéñòâà èìåþò íåçàâèñèìûé îêîííûé ñòîðîæåâîé òàéìåð. Êðîìå òîãî, ïðèáîðû ñîâìåñòèìû ïî âûâîäàì ñî ñòàíäàðòíûìè LIN-óñòðîéñòâàìè, òàêèìè êàê ATA6622/28.

Èçãîòîâëåííûå ïî òåõíîëîãè HV-CMOS ñ òåõíîëîãè÷åñêèìè íîðìàìè 0.35 ìêì, ýòè

òðàíñèâåðû îòëè÷àþòñÿ î÷åíü ìàëûì ïîòðåáëåíèåì òîêà (15 ìêÀ â ðåæèìå îæèäàíèÿ). Âñòðîåííàÿ ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ ðåæèìîì îæèäàíèÿ îáåñïå÷èâàåò «ïðîáóæäåíèå» ïî ñèãíàëó ñàìîé øèíû LIN, ìèêðîêîíòðîëëåðà èëè äðóãîãî âíåøíåãî èñòî÷íèêà. Ôîðìèðîâàòåëü âûõîäíîãî ñèãíàëà ñáðîñà ïîçâîëÿåò óïðîñòèòü ïîäêëþ÷åíèå ê óïðàâëÿþùåìó ìèêðîêîíòðîëëåðó è ñîêðàòèòü êîëè÷åñòâî íåîáõîäèìûõ êîìïîíåíòîâ. Â ñëó÷àå, åñëè âñòðîåííûé ðåãóëÿòîð íå ñìîæåò îáåñïå÷èòü óðîâåíü òîêà, íåîáõîäèìûé äëÿ ðàáîòû êîíêðåòíîãî ïðèëîæåíèÿ, âûõîäíîé òîê ìîæíî óâåëè÷èòü ñ ïîìîùüþ îäíîãî áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà. Â ìèêðîñõåìû MLX80031 è MLX80051 âñòðîåíà åìêîñòü ïîðÿäêà 25 ïÔ, ïîçâîëÿþùàÿ èì ñîîòâåòñòâîâàòü òðåáîâàíèÿì ýëåêòðîìàãíèòíîé ñîâìåñòèìîñòè â ñèñòåìàõ ñ îäíîïðîâîäíûìè øèíàìè, à òàêæå òðåáîâàíèÿì, ñîäåðæàùèìñÿ â äîêóìåíòå «Hardware Requirements for LIN, CAN and Flexray Interfaces in Automotive Applications», ñîñòàâëåííûì íåìåöêèìè àâòîïðîèçâîäèòåëÿìè. Â ìèêðîñõåìàõ èìååòñÿ âñòðîåííûé îãðàíè÷èòåëü òîêà íàãðóçêè è óçåë îòêëþ÷åíèÿ ïðè ïåðåãðåâå, à òàêæå ðàññ÷èòàííàÿ íà 40 Â îò çàùèòà âûáðîñîâ ïðè ñáðîñå íàãðóçêè. Êðîìå òîãî, MLX80031 è MLX80051 îáëàäàþò ðåêîðäíîé óñòîé÷èâîñòüþ ê âîçäåéñòâèþ ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ðàçðÿäà: áîëåå 20 êÂ ïðè ïðÿ-

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ìîì (êîíòàêòíîì) ðàçðÿäå è áîëåå 15 êÂ ïðè íåïðÿìîì (áåñêîíòàêòíîì) ðàçðÿäå (â ñîîòâåòñòâèè ñî ñòàíäàðòîì IEC61000-4-2). Îáà

óñòðîéñòâà óäîâëåòâîðÿþò òðåáîâàíèÿì äèðåêòèâ AECQ100 è RoHS. Îáðàçöû äîñòóïíû ïî çàïðîñó.

Microchip ñîçäàëà èíñòðóìåíò ìîíèòîðèíãà ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòè äëÿ îïòèìèçàöèè ïðîãðàììíîãî êîäà MPLAB REAL ICE Power Monitor Module ïðåäîñòàâëÿåò íåïðåâçîéäåííûå âîçìîæíîñòè èçìåðåíèÿ òîêà è îïòèìèçàöèè ïðîãðàìì äëÿ ìèíèìàëüíîãî ïîòðåáëåíèÿ ýíåðãèè Êîìïàíèÿ Microchip Technology ïðåäñòàâèëà ìîäóëü ìîíèòîðèíãà ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòè MPLAB REAL ICE Power Monitor Module, êîòîðûé ïîçâîëÿåò ðàçðàáîò÷èêàì â ðåàëüíîì âðåìåíè âûÿâëÿòü è óäàëÿòü ïðîãðàììíûé êîä, ïðèâîäÿùèé ê ïîâûøåííîìó ýíåðãîïîòðåáëåíèþ. Â ñî÷åòàíèè ñ âíóòðèñõåìíûì ýìóëÿòîðîì MPLAB REAL ICE è ñðåäîé ðàçðàáîòêè MPLAB X IDE ýòà ïëàòôîðìà äàåò ïîëüçîâàòåëÿì âîçìîæíîñòü èçìåðÿòü, îòîáðàæàòü ãðàôè÷åñêè è îïòèìèçèðîâàòü ïóòåì èçìåíåíèÿ êîäà ýíåðãîïîòðåáëåíèå äëÿ âñåõ 8-, 16- è 32-áèòíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ Microchip, êîëè÷åñòâî ìîäåëåé êîòîðûõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðåâûøàåò 1000. Êðîìå òîãî, ìîäóëü ìîæåò ñ òî÷íîñòüþ äî ìèêðîàìïåð èçìåðÿòü òîêè äî 1 À â äèàïàçîíå íàïðÿæåíèé îò 1.25 äî 5.5 Â. Power Monitor Module ñòîèìîñòüþ $379.99 çíà÷èòåëüíî âûãîäíåé äðóãèõ ïîäîáíûõ èíñòðóìåíòîâ, ÷òî äåëàåò åãî èäåàëüíûì èíñòðóìåíòîì ðàçðàáîòêè äëÿ ðàçëè÷íûõ ïðèëîæåíèé ñ áàòàðåéíûì ïèòàíèåì, öèôðîâûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ, ñèñòåì óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëÿìè è èçìåðèòåëüíûõ óñòðîéñòâ.

ýôôåêòèâíîãî èñïîëüçîâàíèÿ ýíåðãèè ñåòè. Ïîñêîëüêó ïðîèçâîäèòåëÿì è ïîòðåáèòåëÿì ìèêðîêîíòðîëëåðîâ óäàëîñü çíà÷èòåëüíî ñíèçèòü ìîùíîñòü, ïîòðåáëÿåìóþ àïïàðàòóðîé, (òàê, áëàãîäàðÿ òåõíîëîãèè eXtreme Low Power, ïîòðåáëåíèå òîêà â ìèêðîêîíòðîëëåðàõ PIC â ðåæèìå ñíà ñîñòàâëÿåò 9 íÀ, à â àêòèâíîì ðåæèìå 30 ìêÀ/ÌÃö), íàñòàëà î÷åðåäü ïðîãðàììíîé ÷àñòè. Power Monitor Module ïîçâîëÿåò ïðîãðàììíî çàäàâàòü ïîäêëþ÷åííîìó óñòðîéñòâó íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ, à òàêæå ÷àñòîòó âûáîðêè, ÷òî äàåò ïîëüçîâàòåëÿì âîçìîæíîñòü óñòàíàâëèâàòü íåîáõîäèìûå ðåæèìû èçìåðåíèé. Ðàçðàáîò÷èêè òàêæå ìîãóò ïðîãðàììèðîâàòü ïîðîãîâîå çíà÷åíèå «current break» (îñòàíîâ ïî òîêó), ïðè ïðåâûøåíèè êîòîðîãî ïðîãðàììà ïðèîñòàíàâëèâàåò ñâîå âûïîëíåíèå, äàâàÿ èì âîçìîæíîñòü îïðåäåëèòü è îòëàäèòü ó÷àñòîê êîäà, âûçûâàþùèé âñïëåñê ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ. Áëàãîäàðÿ ôóíêöèè «Current Profile Graphing» âñå ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ìîæíî îòîáðàæàòü ãðàôè÷åñêè, ÷òî ïîìîãàåò èíæåíåðàì ëó÷øå ïîíÿòü, êàêèå ñåêöèè ïðîãðàììû òðåáóþò èñïðàâëåíèÿ.

Ðàçðàáîò÷èêè âñòðàèâàåìûõ ñèñòåì ïðîäîëæàþò èñêàòü íîâûå ñïîñîáû îïòèìèçàöèè ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ, êàê äëÿ óâåëè÷åíèÿ âðåìåíè ðàáîòû àêêóìóëÿòîðà, òàê è äëÿ áîëåå

Öåíà è äîñòóïíîñòü

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Ìîäóëü MPLAB REAL ICE Power Monitor Module (AC244008) íàõîäèòñÿ â ïðîäàæå, åãî ñòîèìîñòü ñîñòàâëÿåò $379.99.

ÍÎÂÎÑÒÈ

Linear Technology âûïóñòèëà âûñîêîíàäåæíûé ìîùíûé ëèíåéíûé ðåãóëÿòîð íàïðÿæåíèÿ ñ âûõîäàìè êîíòðîëÿ òîêà è òåìïåðàòóðû Linear Technology ñîîáùèëà î âûïóñêå íîâîãî ëèíåéíîãî ñòàáèëèçàòîðà ïîâûøåííîé íàäåæíîñòè. Óäîáíûå â èñïîëüçîâàíèè ïðèáîðû LT3081 ñ âûõîäíûì òîêîì äî 1.5 À ïîääåðæèâàþò âñå îñíîâíûå ôóíêöèè êîíòðîëÿ è çàùèòû. Óñòðîéñòâî îòëè÷àåòñÿ ðàñøèðåííîé ïî ñðàâíåíèþ ñ ñóùåñòâóþùèìè ðåãóëÿòîðàìè îáëàñòüþ áåçîïàñíîé ðàáîòû. LT3081 ñîäåðæèò èñòî÷íèê îïîðíîãî òîêà, ïîçâîëÿþùèé ñ ïîìîùüþ åäèíñòâåííîãî ðåçèñòîðà óñòàíàâëèâàòü âûõîäíîå íàïðÿæåíèå, íà÷èíàÿ îò íóëÿ. Óðîâåíü îãðàíè÷åíèÿ âûõîäíîãî òîêà òàêæå çàäàåòñÿ îäíèì âíåøíèì ðåçèñòîðîì. Àðõèòåêòóðà ðåãóëÿòîðà ïðåäóñìàòðèâàåò âîçìîæíîñòü ïðîñòîãî îáúåäèíåíèÿ íåñêîëüêèõ ìèêðîñõåì â ïàðàëëåëüíóþ ãðóïïó äëÿ óâåëè÷åíèÿ âûõîäíîãî òîêà è îáëåã÷åíèÿ òåïëîâîãî ðåæèìà. Ñóììèðîâàíèåì òîêà îïîðíîãî èñòî÷íèêà ñ òîêîì êîíòðîëÿ íàãðóçêè ìîæíî âûïîëíÿòü êîìïåíñàöèþ ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ â ëèíèè. Ðàçðàáîò÷èêàì ìèêðîñõåìû LT3081 óäàëîñü äîñòèãíóòü áåñïðåöåäåíòíûõ çíà÷åíèé íåñòàáèëüíîñòè ïî âõîäíîìó íàïðÿæåíèþ è íàãðóçêå, êîòîðûå â äèàïàçîíå âõîäíûõ íàïðÿæåíèé îò 1.2 äî 40 Â è íåçàâèñèìî îò âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ îñòàþòñÿ íà óðîâíÿõ íèæå 2 ìÂ. Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå â äèàïàçîíå îò 0 äî 38.5 Â ïðè ïîñòîÿííîì ïàäåíèè íà ðåãóëÿòîðå 1.2 Â ïðîãðàììèðóåòñÿ åäèíñòâåííûì ðåçèñòîðîì. Âíóòðåííèé ïîäñòðàèâàåìûé èñòî÷íèê îïîðíîãî òîêà 50 ìêÀ

èìååò òî÷íîñòü ±1%. Áëàãîäàðÿ àðõèòåêòóðíûì îñîáåííîñòÿì óñòðîéñòâà, âûõîä êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ ïîâòîðèòåëåì íàïðÿæåíèÿ, íåñòàáèëüíîñòü, ïåðåõîäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà è âûõîäíîé øóì (30 ìêÂ ñ.ê.ç.) íå çàâèñÿò îò âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Ñ ïîìîùüþ âñåãî ëèøü äâóõ âíåøíèõ ðåçèñòîðîâ LT3081 ìîæíî âêëþ÷èòü â êîíôèãóðàöèè äâóõâûâîäíîãî èñòî÷íèêà òîêà. Â ëþáîì ðåæèìå – ñòàáèëèçàòîðà íàïðÿæåíèÿ èëè èñòî÷íèêà òîêà, – ìèêðîñõåìà ìîæåò óñòîé÷èâî ðàáîòàòü áåç âõîäíûõ è âûõîäíûõ êîíäåíñàòîðîâ. Â ìèêðîñõåìó çàëîæåíî íåñêîëüêî êîíòðîëüíûõ è çàùèòíûõ ôóíêöèé. Óðîâåíü îãðàíè÷åíèÿ òîêà óñòàíàâëèâàåòñÿ âíåøíèì ðåçèñòîðîì ñ òî÷íîñòüþ ±10%. Íà èçìåðèòåëüíûõ âûõîäàõ ôîðìèðóþòñÿ òîêè, ïðîïîðöèîíàëüíûå òåìïåðàòóðå (1 ìêÀ /°C) è âûõîäíîìó òîêó (200 ìêÀ/À), ïîçâîëÿþùèå ëåãêî ñ÷èòûâàòü ïîêàçàíèÿ îòíîñèòåëüíî «çåìëè». Ìîíèòîð òîêà ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ êîìïåíñàöèè ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà âíåøíèõ ïðîâîäàõ. Ïåðå÷åíü âíóòðåííèõ ôóíêöèé áåçîïàñíîñòè LT3081 âêëþ÷àåò çàùèòó îò

VIN IN

LT3081 I SET 50 ìêÀ

+ – OUT TEMP RTEMP 1k

SET I MON RSET 30.1k

I LIM RIMON 1k

RILIM 6.04k

RLOAD* 5 ìÀ ìèí.

COUT* 10µF

I OUT 1.5 Â 1.5 À

*ÎÏÖÈÎÍÀËÜÍÎ

Òèïîâàÿ ñõåìà âêëþ÷åíèÿ LT3081

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Ñâîäêà îñíîâíûõ îñîáåííîñòåé LT3081 ! Ïðîìûøëåííûé ëèíåéíûé ñòàáèëèçàòîð ïîâûøåííîé íàäåæíîñòè ! Øèðîêàÿ îáëàñòü áåçîïàñíîé ðàáîòû ïðè òîêå íàãðóçêè 1.5 À ! Âûõîä êîíòðîëÿ òîêà íàãðóçêè: 200 ìêÀ/À ! Âûõîä êîíòðîëÿ òåìïåðàòóðû ïåðåõîäà: 1 ìêÀ/°C ! Øèðîêèé äèàïàçîí âõîäíûõ íàïðÿæåíèé: 1.2 … 40 Â ! Óñòàíîâêà âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ â äèàïàçîíå 0 … 38 Â ñ ïîìîùüþ îäíîãî ðåçèñòîðà ! Èñòî÷íèê îïîðíîãî òîêà (âûâîä SET) ñ íà÷àëüíîé òî÷íîñòüþ 1%

50.5 50.4 ÒÎÊ ÍÀ ÂÛÂÎÄÅ SET (ìêÀ)

íåïðàâèëüíîé ïîëÿðíîñòè âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, çàùèòó îò îáðàòíûõ òîêîâ, âíóòðåííåå îãðàíè÷åíèå òîêà è îòêëþ÷åíèå ïðè ïåðåãðåâå. LT3081 ïðåäëàãàåòñÿ â ðàçíîîáðàçíûõ êîðïóñàõ ñ óëó÷øåííûìè òåïëîâûìè õàðàêòåðèñòèêàìè, âêëþ÷àÿ íèçêîïðîôèëüíûé (0.75 ìì) 12-âûâîäíîé êîðïóñ DFN ðàçìåðîì 4 ´ 4 ìì, 16-âûâîäíîé TSSOP è 7-âûâîäíîé DD-Pak. Âñå êîðïóñà â êîíñòðóêöèÿõ ñ ïîâåðõíîñòíûì ìîíòàæîì áåç òåïëîîòâîäà ðàññåèâàþò ìîùíîñòü 2 Âò. Êðîìå òîãî, âûïóñêàåòñÿ âàðèàíò ìèêðîñõåìû â 7-âûâîäíîì êîðïóñå TO-220, ðàññ÷èòàííîì íà âåðòèêàëüíóþ óñòàíîâêó ñ òåïëîîòâîäîì. Ïî äèàïàçîíó ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð ïðèáîðû äåëÿòñÿ íà íåñêîëüêî ãðóïï: ! E è I: –40 … +125 °C, ! H: –40 … +150 °C, ! âûñîêîíàäåæíàÿ ãðóïïà MP: –55 … +150 °C. Äëÿ ïàðòèé îáúåìîì 1000 ìèêðîñõåì öåíû íà ïðèáîðû ãðóïïû E íà÷èíàþòñÿ îò $2.60 çà øòóêó.

I L = 5 ìÀ

50.3 50.2 50.1 50.0 49.9 49.8 49.7 49.6 49.5 –50 –25

25 50 75 100 125 ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐÀ (°C)

150

Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü îïîðíîãî òîêà

! Ïðîñòîòà ïàðàëëåëüíîãî âêëþ÷åíèÿ íåñêîëüêèõ ìèêðîñõåì äëÿ óâåëè÷åíèÿ âûõîäíîãî òîêà èëè îáëåã÷åíèÿ òåïëîâîãî ðåæèìà ! Âíåøíÿÿ óñòàíîâêà ïîðîãà îãðàíè÷åíèÿ òîêà ! Óñòîé÷èâîñòü ïðè îòñóòñòâèè âõîäíûõ è âûõîäíûõ êîíäåíñàòîðîâ ! Òèïîâîå çíà÷åíèå íåñòàáèëüíîñòè âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïî íàãðóçêå ìåíåå 1 ìÂ ! Òèïîâîå çíà÷åíèå íåñòàáèëüíîñòè âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïî âõîäó ìåíåå 0.001%/Â ! Îãðàíè÷åíèå òîêà, îòêëþ÷åíèå ïðè ïåðåãðåâå è çàùèòà îò íåïðàâèëüíîé ïîëÿðíîñòè ïîäêëþ÷åíèÿ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ! Âûïóñêàþòñÿ â 12-âûâîäíîì êîðïóñå DFN 4 ´ 4 ìì, 16-âûâîäíîì TSSOP, 7-âûâîäíîì DD-Pak è 7-âûâîäíîì TO-220 ñî ñíèæåííûì òåïëîâûì ñîïðîòèâëåíèåì

Íîâûå ñâåðõìèíèàòþðíûå MOSFET ïîçâîëÿò óâåëè÷èòü ÊÏÄ ñìàðòôîíîâ è ïëàíøåòíûõ êîìïüþòåðîâ Èñïîëüçîâàíèå âûñîêîêà÷åñòâåííûõ FlipChip MOSFET óëó÷øàåò õàðàêòåðèñòèêè ñõåì çàùèòû îäèíî÷íûõ èëè ñäâîåííûõ ëèòèé-èîííûõ àêêóìóëÿòîðîâ îò ïåðåíàïðÿæåíèÿ è ãëóáîêîãî ðàçðÿäà ON Semiconductor ïðåäñòàâèëà äâà íîâûõ MOSFET ïðèáîðà, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â ñìàðòôîíàõ è ïëàíøåòíûõ êîìïüþòåðàõ, ãäå îíè èãðàþò îñíîâíóþ ðîëü

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

â öåïÿõ êîììóòàöèè ñõåì çàùèòû ëèòèéèîííûõ (Li-ion) àêêóìóëÿòîðîâ îò ïåðåíàïðÿæåíèÿ è ãëóáîêîãî ðàçðÿäà. Ìîùíûå MOSFET EFC6601R è EFC6602R ïîçâîëÿò

ÍÎÂÎÑÒÈ

ðàçðàáîò÷èêàì óìåíüøèòü ãàáàðèòû ðåøåíèé, óâåëè÷èòü ÊÏÄ è ïðîäëèòü âðåìÿ ðàáîòû îò áàòàðåè.

Â òå÷åíèå 2013 ãîäà ON Semiconductor ïëàíèðóåò ðàñøèðèòü ñåìåéñòâî MOSFET EFC åùå ïÿòüþ ïðèáîðàìè, êîòîðûå ïîìîãóò ðàçðàáîò÷èêàì øèðîêîãî ñïåêòðà ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâ óìåíüøèòü ðàçìåðû ñâîèõ êîíñòðóêöèé è ïðîäëèòü âðåìÿ ðàáîòû áàòàðåé. 4, 6

Ñîçäàííûå äëÿ óñòðîéñòâ ñ ïèòàíèåì îò îäíî- èëè äâóõýëåìåíòíûõ ëèòèé-èîííûõ áàòàðåé, íîâûå òðàíçèñòîðû îòâå÷àþò òðåáîâàíèÿì äèðåêòèâû RoHS, èìåþò ñîïðîòèâëåíèå îòêðûòîãî êàíàëà íà óðîâíå ëèäåðîâ îòðàñëè è ðåàëèçîâàíû â âèäå ñòðóêòóðû ñ ìàòðèöåé êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê (LGA), ïîçâîëèâøåé ïðèâåñòè èõ ãàáàðèòû â èäåàëüíîå ñîîòâåòñòâèå ñ òðåáîâàíèÿìè, äèêòóåìûìè îãðàíè÷åííûì âíóòðåííèì ïðîñòðàíñòâîì ñìàðòôîíîâ è ïëàíøåòíûõ ÏÊ. Ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå èñòîê-èñòîê äëÿ EFC6601R ñîñòàâëÿåò 24 Â, à äëÿ EFC6602R – 12 Â. Îáà ïðèáîðà ðàáîòàþò ïðè íàïðÿæåíèè ïèòàíèÿ 2.5 Â, èìåþò îáúåäèíåííûå ñòîêè è ñîäåðæàò âñòðîåííûå çàùèòíûå äèîäû.

RG = 200 Îì

1, 3

Ñõåìà âíóòðåííèõ ñîåäèíåíèé

Êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå è öåíû EFC6601R è EFC6602R ïðåäëàãàþòñÿ â íå ñîäåðæàùèõ ãàëîãåíîâ êîðïóñàõ EFCP ïî öåíå $0.80 è $1.00 çà øòóêó, ñîîòâåòñòâåííî, ïðè ïîêóïêå îò 5000 ïðèáîðîâ.

Peregrine ðàñøèðÿåò ëèíåéêó âûñîêî÷àñòîòíûõ ïðîäóêòîâ ìèêðîñõåìîé ÔÀÏ× ñëåäóþùåãî ïîêîëåíèÿ Óñòðîéñòâî îòëè÷àåòñÿ íèçêèì óðîâíåì ôàçîâûõ øóìîâ è ñïîñîáíî ðàáîòàòü íà ÷àñòîòàõ äî 54 ÃÃö Peregrine Semiconductor äîáàâèëà â ñâîé ïîðòôåëü âûñîêî÷àñòîòíûõ ïðîäóêòîâ ìèêðîñõåìó ÔÀÏ× ñ öåëî÷èñëåííûì êîýôôèöèåíòîì äåëåíèÿ PE33241. Ñ ìîäóëåì ïðåäâàðèòåëüíîãî äåëèòåëÿ 10/11 óñòðîéñòâî ðàáîòàåò íà ÷àñòîòàõ äî 5 ÃÃö. Ïðèáîð îðèåíòèðîâàí íà ïðèìåíåíèå â ñîñòàâå ïðîìûøëåííûõ è ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ïðèåìîïåðåäàò÷èêîâ è ñèíõðîãåíåðàòîðîâ ñ ïîâûøåííûìè òðåáîâàíèÿìè ê óðîâíþ ôàçîâûõ øóìîâ. Ìèêðîñõåìà PE33241 ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ â êà÷åñòâå âûñîêî÷àñòîòíîãî ãåíåðàòîðà, ñèíòåçàòîðà L, S è C äèàïàçîíîâ, à òàêæå äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ ñèíõðîíèçàöèè â êîììóíèêàöèîííûõ ñèñòåìàõ, ìîáèëüíûõ òåðìèíàëàõ, òåëåìåòðè÷åñêîì îáîðóäîâàíèè, ðàäàðàõ è ïîðòàòèâíîì ðàäèî.

Íèçêàÿ ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü ôàçîâûõ øóìîâ (–230 äÁ/Ãö) ìèêðîñõåìû PE33241 ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü óðîâåíü ïîìåõ è ïîâûñèòü êà÷åñòâî ñâÿçè â êîììóíèêàöèîííûõ ñèñòåìàõ. Ìèêðîñõåìà ñîäåðæèò âûáèðàåìûå ïðîãðàììíî ìîäóëè ïðåääåëèòåëåé 5/6

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

FREF

Îïîðíûé äåëèòåëü

RFOUT Ôàçîâûé äåòåêòîð ÃÓÍ

Ïîñëåäîâàòåëüíîå óïðàâëåíèå

Fp Ëîãèêà óïðàâëåíèÿ

ÔÍ×

Îñíîâíîé ñ÷åò÷èê

Ïðÿìîå óïðàâëåíèå Ïðåääåëèòåëü 5/6 èëè 10/11 FIN

PE33241

Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ÔÀÏ× PE33241 ñ öåëî÷èñëåííûì êîýôôèöèåíòîì äåëåíèÿ.

èëè 10/11, äàþùèå ðàçðàáîò÷èêàì ñâîáîäó âûáîðà êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé è ñíèæàþùèå óðîâíè ïàðàçèòíûõ ïèêîâ â ñïåêòðå âûõîäíîãî ñèãíàëà. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðåääåëèòåëÿ 10/11 óñòðîéñòâî ðàáîòàåò íà ÷àñòîòàõ âïëîòü äî 5 ÃÃö, à ñ ìîäóëåì 5/6 – äî 4 ÃÃö. Äîïîëíèòåëüíàÿ ãèáêîñòü îáåñïå÷èâàåòñÿ èíòåãðèðîâàííûì ôàçîâûì äåòåêòîðîì è íàëè÷èåì äâóõ èíòåðôåéñîâ óïðàâëåíèÿ – ïîñëåäîâàòåëüíîãî è ïðÿìîãî àïïàðàòíîãî. Ìèêðîñõåìà ÔÀÏ× îòëè÷àåòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî íèçêèì ïîòðåáëåíèåì ýíåðãèè, ñîñòàâëÿþùèì âñåãî 80 ìÀ ïðè íàïðÿæåíèè ïèòàíèÿ 2.8 Â.

Ñðåäñòâà ïîääåðæêè ðàçðàáîòêè Âìåñòå ñ ìèêðîñõåìîé Peregrine âûïóñòèëà îòëàäî÷íûé íàáîð, êîòîðûé ïîçâîëèò ðàçðàáîò÷èêàì îöåíèòü ïðèãîäíîñòü íîâîé ñõåìû ÔÀÏ× äëÿ ñâîèõ ïðèëîæåíèé. Âîçìîæíîñòü íåïîñðåäñòâåííîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ ìèêðîñõåìû ïî èíòåðôåéñó USB ìàêñèìàëüíî óïðîùàåò ïîëüçîâàòåëÿì óïðàâëåíèå ÔÀÏ×. Çàêàçàòü íàáîð ìîæíî íàïðÿìóþ ó

òîðãîâûõ ïðåäñòàâèòåëåé Peregrine èëè ÷åðåç âñåìèðíóþ äèñòðèáüþòîðñêóþ ñåòü.

Êîðïóñ, öåíà, äîñòóïíîñòü Ìèêðîñõåìà ÔÀÏ× PE33241 ñ öåëî÷èñëåííûì êîýôôèöèåíòîì äåëåíèÿ ïîñòàâëÿåòñÿ â 48-âûâîäíîì êîðïóñå QFN ðàçìåðîì 7 ´ 7 ìì èëè â âèäå ðàçäåëåííûõ êðèñòàëëîâ. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðåäëàãàþòñÿ åäèíè÷íûå îáðàçöû ïðèáîðà, ñåðèéíîå ïðîèçâîäñòâî íà÷íåòñÿ â áëèæàéøåå âðåìÿ.

Ïðåîáðàçîâàòåëè ïîñòîÿííîãî òîêà îò Diodes ýêîíîìÿò ìåñòî â ñâåòîäèîäíûõ îñâåòèòåëüíûõ ïðèáîðàõ Diodes Incorporated àíîíñèðîâàëà ìèíèàòþðíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ïîñòîÿííîãî òîêà, ïîääåðæèâàþùèé ïîâûøàþùóþ, ïîíèæàþùóþ è èíâåðòèðóþùóþ êîíôèãóðàöèè âêëþ÷åíèÿ äëÿ ñèñòåì ñâåòîäèîäíîãî îñâåùåíèÿ è óïðàâëåíèÿ ïèòàíèåì îáùåãî ïðèìåíåíèÿ. Ìèêðîñõåìà AL8811 äîñòóïíà â êîðïóñå

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

MSOP-8L ðàçìåðîì 3.0 ´ 4.9 ´ 1.1 ìì è òðåáóåò ìèíèìàëüíîãî êîëè÷åñòâà âíåøíèõ êîìïîíåíòîâ, òåì ñàìûì, ïîçâîëÿÿ çíà÷èòåëüíî óìåíüøèòü è ðàçìåð ïå÷àòíîé ïëàòû, è ñòîèìîñòü íåîáõîäèìûõ êîìïëåêòóþùèõ. Õîòÿ AL8811 ÿâëÿåòñÿ âûèãðûøíûì ðåøåíèåì äëÿ ìíîãèõ ñâåòîäèîäíûõ îñâåòèòåëü-

ÍÎÂÎÑÒÈ

íûõ ïðèëîæåíèé, îñîáûå ïðåèìóùåñòâà îò íîâîãî óñòðîéñòâà ïîëó÷àò äèììèðóåìûå ëàìïû MR16. Íàïðèìåð, ñîâìåñòíîå èñïîëüçîâàíèå AL8811 â ðåæèìå ïîâûøàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ñ ïîíèæàþùèì ñâåòîäèîäíûì äðàéâåðîì AL8807A îáðàçóåò äëÿ äèììèðóåìûõ ëàìï MR16 ðåøåíèå ñ âûñîêèì êîýôôèöèåíòîì ìîùíîñòè, ìàëûìè ðàçìåðàìè è íèçêîé ñòîèìîñòüþ êîìïîíåíòîâ. Êðîìå òîãî, ýòà äâóõñòóïåí÷àòàÿ ñõåìà ãàðàíòèðóåò âûñîêóþ ñîâìåñòèìîñòü ñ ðàçëè÷íûìè ýëåêòðî-

ííûìè òðàíñôîðìàòîðàìè è íèçêèé óðîâåíü ïóëüñàöèé òîêà ñâåòîäèîäà. Ïðè øèðîêîì äèàïàçîíå âõîäíûõ íàïðÿæåíèé îò 3 äî 20 Â è âûõîäíîì íàïðÿæåíèè äî 36 Â, ìèêðîñõåìà AL8811 ñîâìåñòèìà ñ ðÿäîì ðàçëè÷íûõ 12-âîëüòîâûõ îñâåòèòåëüíûõ óñòðîéñòâ ïåðåìåííîãî òîêà. Òîê óñòðîéñòâà â âûêëþ÷åííîì ñîñòîÿíèè î÷åíü ìàë – âñåãî 0.01 ìêÀ (òèïîâîé), â òî âðåìÿ êàê ìàêñèìàëüíûé âûõîäíîé êîììóòèðóåìûé òîê ñîñòàâëÿåò 1.6 À. Ìèêðîñõåìà AL8811 ñîäåðæèò âíåøíèé èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ ñ òåìïåðàòóðíîé êîìïåíñàöèåé, òàêòîâûé ãåíåðàòîð ñ íàñòðàèâàåìîé ñêâàæíîñòüþ è àêòèâíîé ñõåìîé îãðàíè÷åíèÿ òîêà, äðàéâåð è ñèëüíîòî÷íûé âûõîäíîé êëþ÷. Òàêèì îáðàçîì, Diodes Incorporated ïðåäîñòàâëÿåò ðàçðàáîò÷èêàì ÷ðåçâû÷àéíî ãèáêîå ñðåäñòâî äëÿ ñîçäàíèÿ ñõåì ïðåîáðàçîâàòåëåé íàïðÿæåíèÿ ïîñòîÿííîãî òîêà.

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

×òî èñêàæàåò ïîêàçàíèÿ

ïðîìûøëåííûõ äàò÷èêîâ? Jason Seitz, Texas Instruments EDN

Â ñîâðåìåííûõ ñèñòåìàõ ïðîìûøëåííîé àâòîìàòèêè è óïðàâëåíèÿ ïðîöåññàìè ïðèñóòñòâóåò îãðîìíîå êîëè÷åñòâî äàò÷èêîâ, èçìåðÿþùèõ òàêèå ïàðàìåòðû, êàê äàâëåíèå, òåìïåðàòóðà, óðîâåíü òîêñè÷íîãî ãàçà, âîäîðîäíûé ïîêàçàòåëü (pH). Äàò÷èêè äåëàþò ïðîìûøëåííûå ïðîöåññû áîëåå áåçîïàñíûìè, ýôôåêòèâíûìè è ìåíåå çàòðàòíûìè. Îäíàêî êàæäûé òèï äàò÷èêîâ èìååò ñâîé íàáîð óíèêàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê, ÷òî ïðèâîäèò ê óñëîæíåíèþ çàäà÷è ïðîåêòèðîâàíèÿ. Ïîäêëþ÷åíèå ê òàêèì ñåíñîðàì äëÿ ïîëó÷åíèÿ òî÷íûõ ïîêàçàíèé èìååò ïåðâîñòåïåííîå çíà÷åíèå. Â ýòîé ñòàòüå ìû ðàññìîòðèì òèïû äàò÷èêîâ, ïðîàíàëèçèðóåì ñâÿçàííûå ñ íèìè ïðîáëåìû è ïðèâåäåì ðåøåíèÿ, íåîáõîäèìûå äëÿ ðàçðàáîòêè òî÷íûõ ñèñòåì èçìåðåíèÿ. Îäíà èç íàèáîëåå ïîïóëÿðíûõ âåëè÷èí, èçìåðÿåìûõ â ïðîìûøëåííûõ ïðîöåññàõ – òåìïåðàòóðà. Òåìïåðàòóðà ìîæåò áûòü èçìåðåíà ðàçëè÷íûìè äàò÷èêàìè, âêëþ÷àÿ òåðìîïàðû, ðåçèñòèâíûå äåòåêòîðû òåìïåðàòóðû (RTD) è òåðìèñòîðû. Äëÿ èçìåðåíèé â øèðîêèõ òåìïåðàòóðíûõ äèàïàçîíàõ ðàçðàáîò÷èêè ñèñòåì ÷àñòî èñïîëüçóþò òåðìîïàðû. Íàïðèìåð, òåðìîïàðà òèïà C èìååò äèàïàçîí îò 0 äî 2320 °C. Ïðèíöèï ðàáîòû òåðìîïàð îñíîâàí íà ýôôåêòå Çååáåêà, çàêëþ÷àþùåìñÿ â òîì, ÷òî ïðè ñîåäèíåíèè äâóõ ðàçíîðîäíûõ ìåòàëëîâ íàïðÿæåíèå, âîçíèêàþùåå â çîíå êîíòàêòà, ïðîïîðöèîíàëüíî åãî òåìïåðàòóðå. Òåðìîïàðû ÿâëÿþòñÿ áèïîëÿðíûìè óñòðîéñòâàìè, âûðàáàòûâàþùèìè ïîëîæèòåëüíîå èëè îòðèöàòåëüíîå íàïðÿæåíèå, â çàâèñèìîñòè îò ðàçíîñòè òåìïåðàòóð ìåæäó ãîðÿ÷èì è îïîðíûì õîëîäíûì ñïàåì. Â ñâÿçè ñ ýòèì, âî-ïåðâûõ, äëÿ òåðìîïàðû òðåáóåòñÿ ñìåùåíèå, òàê êàê ïðè îäíîïîëÿðíîì ïèòàíèè îíà íå áóäåò âûäàâàòü íàïðÿæåíèå íèæå çåìëè. Âî-âòîðûõ, äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïðàâèëüíûõ ðåçóëüòàòîâ íåîáõîäèìî çíàòü òåìïåðàòóðó õîëîäíîãî ñïàÿ. Ýòà òåìïåðàòó-

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ðà ìîæåò áûòü èçìåðåíà ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíûõ ìèêðîñõåì, íàïðèìåð, LM94022. Îäíèì èç íåäîñòàòêîâ òåðìîïàð ïî ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè äàò÷èêàìè òåìïåðàòóðû ÿâëÿåòñÿ íåâûñîêàÿ òî÷íîñòü, êîòîðàÿ îáû÷íî áûâàåò õóæå ±1 °Ñ. Åñëè äëÿ ñèñòåìû òðåáóåòñÿ áóëüøàÿ òî÷íîñòü â ìåíüøåì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð, ñêàæåì, ìåíåå 660 °Ñ, ðàçðàáîò÷èê ìîæåò âûïîëíÿòü èçìåðåíèÿ ñ ïîìîùüþ RTD, òî÷íîñòü êîòîðîãî ìîæåò áûòü ëó÷øå ±1 °C. RTD ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ðåçèñòèâíûå ýëåìåíòû, ñîïðîòèâëåíèå êîòîðûõ çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû ñðåäû, â êîòîðóþ îíè ïîìåùåíû. Òàêèå äàò÷èêè âûïóñêàþòñÿ â êîíôèãóðàöèÿõ ñ äâóìÿ, òðåìÿ èëè ÷åòûðüìÿ âûâîäàìè. Ñ óâåëè÷åíèåì ÷èñëà âûâîäîâ óâåëè÷èâàåòñÿ è òî÷íîñòü. Äëÿ RTD íåîáõîäèìî âíåøíåå âîçáóæäåíèå â âèäå èñòî÷íèêà òîêà. Îáû÷íî äëÿ òàêèõ RTD, êàê PT100 (100 Îì ïðè 0 °C) è PT1000 (1000 Îì ïðè 0 °C), èñïîëüçóþòñÿ èñòî÷íèêè òîêà îò 100 ìêÀ äî 1 ìÀ. Òî÷íîñòü äî ±0.1 °C, íî â åùå ìåíüøåì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð (ìåíåå 100 °C), ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà ñ ïîìîùüþ òåðìèñòîðîâ. Êàê è ó RTD, èõ ñîïðîòèâëåíèå ìåíÿåòñÿ ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû. Îáû÷íî òåðìèñòîðû âêëþ÷àþòñÿ â äåëèòåëü íàïðÿæåíèÿ, ãäå

Rt VOUT R

Ðèñóíîê 1. Ñõåìà ïîäêëþ÷åíèÿ òåðìèñòîðà.

ÑÒÀÒÜÈ

Ðèñóíîê 2. 24-ðàçðÿäíàÿ êîíôèãóðèðóåìàÿ ìèêðîñõåìà LMP90100 ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ ñîïðÿæåíèÿ ñ ðàçëè÷íûìè äàò÷èêàìè òåìïåðàòóðû.

ÒÅÐÌÎÏÀÐÀ

ÑÒÀÒÜÈ 4

×ÅÒÛÐÅÕÒÐÅÕÄÂÓÕÏÐÎÂÎÄÍÛÉ ÏÐÎÂÎÄÍÛÉ ÏÐÎÂÎÄÍÛÉ RTD RTD RTD 1

VIN5

VIN4

VIN3

VIN2

VIN1

VIN0

VIN7/VREFN2

VIN6/VREFP2

IB2

IB1

GND

FGA 16´

ÄÈÀÃÍÎÑÒÈÊÀ ÄÀÒ×ÈÊÀ

ÒÎÊ ÂÎÇÁÓÆÄÅÍÈß

ÂÕÎÄÍÎÉ ÌÓËÜÒÈÏËÅÊÑÎÐ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

VREFP1

ÌÓËÜÒÈÏËÅÊÑÎÐ VREF

ÖÈÔÐÎÂÎÉ ÔÈËÜÒÐ

XOUT

ÌÓËÜÒÈÏËÅÊÑÎÐ ÑÈÍÕÐÎÈÌÏÓËÜÑÎÂ

24-ÐÀÇÐßÄÍÛÉ SD ÌÎÄÓËÜ

ÔÎÍÎÂÀß ÊÀËÈÁÐÎÂÊÀ

PGA 1´, 2´, 4´, 8´

VIO

ÑÁÐÎÑ ÏÎ ÏÈÒÀÍÈÞ

ÂÍÓÒÐÅÍÍÈÉ ÃÅÍÅÐÀÒÎÐ

VREFN1

ÁÓÔÅÐ

LMP90100

CLK/ XIN

ÄÅÒÅÊÒÎÐ ÂÍÅØÍÅÉ ÑÈÍÕÐ.

ÓÏÐÀÂËÅÍÈÅ ÏÎÑËÅÄÎÂÀÒÅËÜÍÛÌ ÈÍÒÅÐÔÅÉÑÎÌ È ÊÀÍÀË ÊÀËÈÁÐÎÂÊÈ

ÂÕÎÄÛ/ ÂÛÕÎÄÛ ÎÁÙÅÃÎ ÍÀÇÍÀ×ÅÍÈß

ÌÈÊÐÎÊÎÍÒÐÎËËÅÐ

ÑÂÅÒÎÄÈÎÄÛ/ ÊËÞ×È D6/ DRDYB

CSB

SDO/ DRDYB

SDI

SCLK

âòîðîé ðåçèñòîð èìååò ñîïðîòèâëåíèå, ðàâíîå íîìèíàëüíîìó (ïðè 25 °C) ñîïðîòèâëåíèþ òåðìèñòîðà. Îäèí êîíòàêò òåðìèñòîðà ñîåäèíåí ñ ïèòàíèåì, à äðóãîé ñ ðåçèñòîðîì, âòîðîé êîíåö êîòîðîãî èäåò íà çåìëþ (Ðèñóíîê 1). Äëÿ îïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû èçìåðÿþò íàïðÿæåíèå â ñðåäíåé òî÷êå äåëèòåëÿ. Ïðè 25 °C äîëæíî áûòü +V/2. Ïðè ëþáîì îòêëîíåíèè îò ýòîãî çíà÷åíèÿ ìîæíî ðàññ÷èòàòü ñîïðîòèâëåíèå òåðìèñòîðà è ïî ñïðàâî÷íîé òàáëèöå óçíàòü èçìåðÿåìóþ òåìïåðàòóðó îêðóæàþùåé ñðåäû. Òàêèì îáðàçîì, äàò÷èêàì òåìïåðàòóðû íåîáõîäèìî ñìåùåíèå (íàïðÿæåíèÿ èëè òîêà). Åñëè ïðèìåíÿåòñÿ òåðìîïàðà, òî íåîáõîäèìà êîìïåíñàöèÿ õîëîäíîãî ñïàÿ. Êîìïàíèÿ TI ïðåäëàãàåò çàêîí÷åííîå ðåøåíèå, óäîâëåòâîðÿþùåå âñåì ýòèì òðåáîâàíèÿì. LMP90100 ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé 24-ðàçðÿäíóþ ñõåìó ñîïðÿæåíèÿ àíàëîãîâûõ ñèãíàëîâ ñ ÷åòûðüìÿ äèôôåðåíöèàëüíûìè èëè ñåìüþ íåñèììåòðè÷íûìè âõîäàìè, äâóìÿ ñîãëàñîâàííûìè ïðîãðàììèðóåìûìè èñòî÷íèêàìè òîêà è íåïðåðûâíîé ôîíîâîé êàëèáðîâêîé (Ðèñóíîê 2). LMP90100 ÿâëÿåòñÿ êîíôèãóðèðóåìîé ìèêðîñõåìîé, èäåàëüíî ïîäõîäÿùåé äëÿ ðàçëè÷íûõ ïðèëîæåíèé, â êîòîðûõ èñïîëüçóþòñÿ äàò÷èêè òåìïåðàòóðû. Èñïîëüçóþùèå ìîñò Óèòñòîíà äàò÷èêè äåôîðìàöèè (òåíçîäàò÷èêè) è äàò÷èêè íàãðóçêè ïîâñåìåñòíî ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ èçìåðåíèÿ äàâëåíèÿ, ñèëû è âåñà. Ëþáàÿ íàãðóçêà, ïðèëîæåííàÿ ê äàò÷èêó, âûçûâàåò èçìåíåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ è ñîîòâåòñòâóþùåå èçìåíåíèå äèôôåðåíöèàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå äàò÷èêà (Ðèñóíîê 3). Ýòî íàïðÿæåíèå íåâåëèêî, è îáû÷íî ñîñòàâëÿåò ìèëëèâîëüòû, ïîýòîìó åãî óñèëèâàþò äî ïîëíîãî äèíàìè÷åñêîãî äèàïàçîíà ïðåîáðàçîâàòåëÿ äàííûõ. ×òîáû ñäåëàòü ñõåìó ñîïðÿæåíèÿ óíè-

R1 ÂÕÎÄ

R4 ÂÛÕÎÄ

Ðèñóíîê 3. Ñõåìà ìîñòà Óèòñòîíà. Ëþáîå óâåëè÷åíèå èëè óìåíüøåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ äàò÷èêà ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ.

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

âåðñàëüíîé, ãèáêîé è ñïîñîáíîé ðàáîòàòü ñ ðàçíîòèïíûìè äàò÷èêàìè, óñèëèòåëü îáÿçàòåëüíî äîëæåí ñîäåðæàòü êàñêàä ñ ïðîãðàììèðóåìûì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ. Êðîìå òîãî, óñèëèòåëü äîëæåí èìåòü íèçêèé óðîâåíü øóìà, ìàëîå ñìåùåíèå è ìàëûé äðåéô. Äëÿ äàò÷èêîâ ýòèõ òèïîâ òàêæå òðåáóåòñÿ âîçáóæäåíèå â âèäå íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûì âèäîì îòêàçîâ äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ, èñêàæàþùèõ ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé, ÿâëÿþòñÿ îáðûâû èëè êîðîòêèå çàìûêàíèÿ â ìîñòå. Åùå ñëîæíåå îáíàðóæèòü ïðè÷èíó âûõîäà ñèãíàëà èç äîïóñòèìîãî äèàïàçîíà, îáóñëîâëåííóþ ïîâðåæäåíèåì èëè äåãðàäàöèåé ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà äàò÷èêà. Ðåøåíèåì âñåõ ýòèõ ïðîáëåì áóäåò èñïîëüçîâàíèå äèàãíîñòè÷åñêîé ñõåìû, êîòîðàÿ èíæåêòèðóåò íåáîëüøîé òîê â ðåçèñòèâíóþ öåïî÷êó ìîñòà Óèòñòîíà è çàòåì èçìåðÿåò ïîëó÷åííîå íàïðÿæåíèå. Íàïðèìåð, åñëè âûõîäû ìîñòà èìåþò îäèíàêîâûé ïîòåíöèàë (V+/2), îçíà÷àåò ëè ýòî òî, ÷òî ê äàò÷èêó íå ïðèëîæåíî äàâëåíèå? Èëè ýòî ïðîèñõîäèò ïîòîìó, ÷òî â ñèñòåìå èìååòñÿ íåïîëàäêà, çàêîðà÷èâàþùàÿ âûõîäû? Îòâåòèòü íà âîïðîñ ìîæíî áóäåò ïîñëå ïîäà÷è òîêà â îäèí èç äèôôåðåíöèàëüíûõ âûõîäîâ è èçìåðåíèÿ äèôôåðåíöèàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ ìåæäó âûõîäàìè. Ïðè îòñóòñòâèè íåèñïðàâíîñòåé äèôôåðåíöèàëüíîå íàïðÿæåíèå áóäåò ðàâíî ïàäåíèþ íàïðÿæåíèÿ íà ðåçèñòîðàõ ìîñòà. Îäíàêî åñëè â ñõåìå åñòü êîðîòêîå çàìûêàíèå, òî ëèáî ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íå áóäåò ñîâñåì, ëèáî îíî áóäåò î÷åíü íåçíà÷èòåëüíûì. Êîðî÷å ãîâîðÿ, äàò÷èêàì íà îñíîâå ìîñòà Óèòñòîíà íåîáõîäèìî íàïðÿæåíèå âîçáóæäåíèÿ, óñèëèòåëüíûé êàñêàä ñ ïðîãðàììèðóåìûì óñèëåíèåì, íèçêèì óðîâíåì øóìîâ è ìàëûì ñìåùåíèåì, à òàêæå öåïü äèàãíîñòèêè. Äëÿ ðàáîòû ñ òàêèìè äàò÷èêàìè, îïÿòü æå, õîðîøî ïîäîéäåò ìèêðîñõåìà LMP90100. Âûïîëíÿåìàÿ åþ íåïðåðûâíàÿ ôîíîâàÿ äèàãíîñòèêà äàò÷èêà ïîçâîëÿåò îáíàðóæèâàòü îáðûâû è êîðîòêèå çàìûêàíèÿ, à òàêæå ñèãíàëû, âûõîäÿùèå çà äîïóñòèìûé äèàïàçîí. Ïî çàâåðøåíèþ êàæäîãî öèêëà ïðåîáðàçîâàíèÿ ìèêðîñõåìà èíæåêòèðóåò â êàíàë íå èñêàæàþùóþ ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèÿ ïîðöèþ òîêà, õàðàêòåð îòêëèêà íà êîòîðûé óêàçûâàåò íà ñîñòîÿíèå äàò÷èêà. Äèàãíîñòèêà îáåñïå÷èâàåò íåïðåðûâíîå íåèíâàçèâíîå îáíàðóæåíèå íåèñïðàâíîñòåé, ïîìîãàåò â àíàëèçå èõ ïðè÷èí è ñâîäèò ê ìèíèìóìó âðåìÿ ïðîñòîåâ ñèñòåìû.

ÑÒÀÒÜÈ

Ýëåêòðîõèìè÷åñêèå ýëåìåíòû îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ äëÿ èçìåðåíèÿ êîíöåíòðàöèè ðàçëè÷íûõ òîêñè÷íûõ è íåòîêñè÷íûõ ãàçîâ, òàêèõ êàê îêèñü óãëåðîäà, êèñëîðîä è âîäîðîä. Îíè îñíîâàíû íà ïðèíöèïàõ õèìè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ è âîññòàíîâëåíèÿ è âûðàáàòûâàþò òîê, ïðîïîðöèîíàëüíûé ïðîöåíòíîìó ñîäåðæàíèþ èçìåðÿåìîãî ãàçà. Áîëüøèíñòâî òàêèõ ýëåìåíòîâ ñîñòîèò èç òðåõ ýëåêòðîäîâ: ðàáî÷åãî, èíòåãðèðóþùåãî, èëè ïðîòèâîýëåêòðîäà, è îïîðíîãî. Ðàáî÷èé ýëåêòðîä îêèñëÿåò èëè âîññòàíàâëèâàåò ãàç è âûðàáàòûâàåò òîê, ïðîïîðöèîíàëüíûé êîíöåíòðàöèè ýòîãî ãàçà. Ïðîòèâîýëåêòðîä óðàâíîâåøèâàåò ãåíåðèðóåìûé òîê, à îïîðíûé ýëåêòðîä ïîääåðæèâàåò ïîòåíöèàë ðàáî÷åãî ýëåêòðîäà â ïðåäåëàõ óñòàíîâëåííîé ðàáî÷åé îáëàñòè. Ýëåêòðîõèìè÷åñêèå ýëåìåíòû ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ ê ïîòåíöèîñòàòè÷åñêèì öåïÿì, êîòîðûå ïîäâîäÿò òîê (è ïðè íåîáõîäèìîñòè ñìåùåíèå) ê ïðîòèâîýëåêòðîäó, ïîääåðæèâàÿ íà ðàáî÷åì ýëåêòðîäå òîò æå ïîòåíöèàë, ÷òî è íà îïîðíîì, è ïðåîáðàçîâûâàþò âûõîäíîé òîê ðàáî÷åãî ýëåêòðîäà â íàïðÿæåíèå ñ ïîìîùüþ òðàíñèìïåäàíñíîãî óñèëèòåëÿ. Õàðàêòåðèñòèêè ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ äàò÷èêîâ, êàê è ìíîãèõ äðóãèõ, çàâèñÿò îò òåìïåðàòóðû. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ äîñòîâåðíûõ ðåçóëüòàòîâ íåîáõîäèìî èçìåðÿòü òåìïåðàòóðó ýëåìåíòà è íà îñíîâàíèè ïðèâîäèìûõ â òåõíè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè òåìïåðàòóðíûõ çàâèñèìîñòåé ïàðàìåòðîâ âûïîëíÿòü ñîîòâåòñòâóþùóþ êîððåêöèþ. Âåëè÷èíà òîêà ðàáî÷åãî ýëåêòðîäà äàò÷èêà îïðåäåëÿåòñÿ ñàìèì äàò÷èêîì, âèäîì ãàçà è óðîâíåì åãî êîíöåíòðàöèè. Äëÿ êîìïåíñàöèè ðàçáðîñà èñïîëüçóþò òðàíñèìïåäàíñíûå óñèëèòåëè ñ ðåãóëèðóåìûì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ. Îáû÷íî òîêè äàò÷èêîâ ëåæàò â äèàïàçîíå îò åäèíèö äî ñîòåí ìèêðîàìïåð, ïîýòîìó êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ äîëæåí íàõîäèòüñÿ â ïðåäåëàõ îò åäèíèö äî ñîòåí êèëîîì. Ðàçëè÷íûå äàò÷èêè òðåáóþò ðàçëè÷íîãî ñìåùåíèÿ, à íåêîòîðûå â ñìåùåíèè âîîáùå íå íóæäàþòñÿ. Íóæíî çíàòü è ïîìíèòü îá ýòèõ òðåáîâàíèÿõ, ÷òîáû òîê, âûðàáàòûâàåìûé äàò÷èêîì, ñîîòâåòñòâîâàë òåõíè÷åñêèì ñïåöèôèêàöèÿì. Îò õàðàêòåðà ðåàêöèè, ïðîèñõîäÿùåé â ýëåìåíòå, áóäåò çàâèñåòü íàïðàâëåíèå òîêà ðàáî÷åãî ýëåêòðîäà: ïðè îêèñëåíèè (CO) òîê áóäåò âòåêàòü, ïðè âîññòàíîâëåíèè (NO2) – âûòåêàòü. Â ñèñòåìàõ ñ îäíîïî-

ëÿðíûì ïèòàíèåì äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîãî óñèëåíèÿ áåç íàñûùåíèÿ óñèëèòåëÿ óðîâåíü íàïðÿæåíèÿ íà åãî íåèíâåðòèðóþùåì âõîäå äîëæåí áûòü ñìåùåí. Íàïðèìåð, âûõîäíîå íàïðÿæåíèå òðàíñèìïåäàíñíîãî óñèëèòåëÿ îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì UÂÛÕ = –IÂÕ ´ RÎÑ, ãäå IÂÕ – òîê, ïðîõîäÿùèé ÷åðåç ðåçèñòîð îáðàòíîé ñâÿçè â óñèëèòåëü. Åñëè ýòîò òîê ïîëîæèòåëåí (âîññòàíîâèòåëüíàÿ ðåàêöèÿ), òî UÂÛÕ áóäåò îòðèöàòåëüíûì ïî îòíîøåíèþ ê íàïðÿæåíèþ íåèíâåðòèðóþùåãî âõîäà. ×òîáû ïðåäîòâðàòèòü âûõîä çà ãðàíèöû îòðèöàòåëüíîé øèíû ïèòàíèÿ, ýòî íàïðÿæåíèå äîëæíî áûòü ñäâèíóòî ââåðõ. Òàêèì îáðàçîì, ïðåæäå âñåãî, âàæíî, ÷òîáû ýëåêòðîõèìè÷åñêèå ýëåìåíòû èìåëè òåìïåðàòóðíóþ êîððåêöèþ è ïîòåíöèîñòàòè÷åñêóþ öåïü, îáåñïå÷èâàþùóþ ïðîòåêàíèå êàê âòåêàþùåãî, òàê è âûòåêàþùåãî òîêà, íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ, ïðåîáðàçîâàíèå òîêà â íàïðÿæåíèå è ñäâèã óðîâíÿ. Âñå ýòè çàäà÷è ìîãóò áûòü óñïåøíî ðåøåíû ñ ïîìîùüþ êîíôèãóðèðóåìîãî ïîòåíöèîñòàòà LMP91000, âõîäÿùåãî â ñåìåéñòâî ìèêðîñõåì ñîïðÿæåíèÿ àíàëîãîâûõ ñèãíàëîâ. Ïðèáîð ñîäåðæèò çàêîí÷åííóþ ïîòåíöèîñòàòè÷åñêóþ öåïü, ïîääåðæèâàþùóþ êàê âòåêàþùèå, òàê è âûòåêàþùèå òîêè, òðàíñèìïåäàíñíûé óñèëèòåëü ñ ïðîãðàììèðóåìûì êîýôôèöèåíòîì, áëîê ñìåùåíèÿ ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ èñòî÷íèêîâ è âíóòðåííèé èñòî÷íèê íóëåâîãî íàïðÿæåíèÿ. Áîëåå òîãî, â ñîñòàâå ìèêðîñõåìû, âûïóñêàåìîé â 14-âûâîäíîì êîðïóñå ïëîùàäüþ âñåãî 4 ìì2, èìååòñÿ âñòðîåííûé òåìïåðàòóðíûé äàò÷èê, ÷òî ïîçâîëÿåò óñòàíàâëèâàòü óñòðîéñòâî íåïîñðåäñòâåííî ïîä ýëåêòðîõèìè÷åñêèì ýëåìåíòîì äëÿ òî÷íîé òåìïåðàòóðíîé êîìïåíñàöèè è ëó÷øåé ïîìåõîóñòîé÷èâîñòè. Íå âñå ãàçû òî÷íî èçìåðÿþòñÿ ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Àëüòåðíàòèâîé ìîæåò áûòü íåäèñïåðãèðóþùàÿ èíôðàêðàñíàÿ òåõíîëîãèÿ (NDIR), ÿâëÿþùàÿñÿ âèäîì ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè. ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèÿ îñíîâûâàåòñÿ íà ñïîñîáíîñòè áîëüøèíñòâà ìîëåêóë ãàçà ïîãëîùàòü ÈÊ-ñâåò ñ îïðåäåëåííîé äëèíîé âîëíû. Êîëè÷åñòâî ïîãëîùåííîãî ñâåòà ïðîïîðöèîíàëüíî êîíöåíòðàöèè ãàçà. Ïðè NDIR èçìåðåíèÿõ ñâåò âñåãî ÈÊäèàïàçîíà ïðîïóñêàþò ÷åðåç ïðîáó ãàçà, à äëÿ âûäåëåíèÿ âîëíû íåîáõîäèìîé äëèíû èñïîëüçóþò îïòè÷åñêèå ôèëüòðû. Êàê ïðàâè-

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ëî, ôèëüòðû äëÿ êîíêðåòíûõ ãàçîâ ñíàáæåíû òåðìîýëåêòðè÷åñêèìè îõëàäèòåëÿìè. Íàïðèìåð, óãëåêèñëûé ãàç èìååò ïèê ïîãëîùåíèÿ íà âîëíå 4.26 ìêì, ïîýòîìó ïîëîñîâîé ôèëüòð äîëæåí îáðåçàòü âñå ñîñòàâëÿþùèå ñïåêòðà çà ïðåäåëàìè ýòîé äëèíû âîëíû. Ïîìèìî îïðåäåëåíèÿ êîíöåíòðàöèè CO2 è àëêîãîëÿ NDIR-äàò÷èêè ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ îáíàðóæåíèÿ ïàðíèêîâûõ ãàçîâ è õëàäàãåíòîâ, òàêèõ êàê ôðåîí. Ñàìîå ñëîæíîå ïðè ðàçðàáîòêå NDIRñèñòåì – êàê ñ òå÷åíèåì âðåìåíè îòâåòèòü íà âîïðîñ: ñâÿçàíî ëè èçìåíåíèå ñâåòà, ïàäàþùåãî íà äåòåêòîð, òîëüêî ñ ïîãëîùåíèåì â ãàçå, èëè æå ñ äåãðàäàöèåé èñòî÷íèêà ñâåòà è çàãðÿçíåíèåì êàìåðû. Íàñòðîéêà âîçìîæíà òîëüêî â íà÷àëå ðàáîòû NDIR-ñèñòåìû, îäíàêî, äëÿ áîðüáû ñ èñêàæåíèÿìè, âûçâàííûìè äîëãîâðåìåííûì óìåíüøåíèåì ñâåòîîòäà÷è èñòî÷íèêà è çàãðÿçíåíèåì, òðåáóåòñÿ òåêóùàÿ êàëèáðîâêà. Ýòà ïðîöåäóðà ìîæåò áûòü äîðîãîé è òðóäîåìêîé, è íå ïîäõîäèò äëÿ ïðîäîëæèòåëüíîé ðàáîòû â ïîëåâûõ óñëîâèÿõ. Îäíèì èç ñïîñîáîâ ðåøåíèÿ ïðîáëåìû ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå â ñèñòåìå îïîðíîãî êàíàëà. Îïîðíûé êàíàë ñîäåðæèò äåòåêòîð, èçìåðÿþùèé èñòî÷íèê ñâåòà â äèàïàçîíå, â êîòîðîì íå ïðîèñõîäèò ïîãëîùåíèÿ. Â òàêîì ñëó÷àå êîíöåíòðàöèÿ ãàçà îïðåäåëÿåòñÿ îòíîøåíèåì äâóõ ÷èñåë, âûðàæàþùèõ êîëè÷åñòâî ïåðåäàííîãî ñâåòà. Ëþáûå îøèáêè, âîçíèêàþùèå èç-çà èçìåíåíèé ïàðàìåòðîâ èñòî÷íèêà ñâåòà, óñòðàíÿþòñÿ. Ýòè èçìåíåíèÿ ïðîèñõîäÿò â òå÷åíèå äëèòåëüíîãî âðåìåíè, ïîýòîìó îäíîâðåìåííàÿ âûáîðêà ïî îïîðíîìó è àêòèâíîìó êàíàëàì íå òðåáóåòñÿ. Ìîæíî èñïîëüçîâàòü âõîäíîé ìóëüòèïëåêñîð äëÿ ïåðåêëþ÷åíèÿ ìåæäó äâóìÿ êàíàëàìè, ÷òî áåç óùåðáà äëÿ òî÷íîñòè ñíèçèò ñòîèìîñòü è ñëîæíîñòü ñèñòåìû. Òåðìîýëåìåíòû, ïðèìåíÿåìûå â êà÷åñòâå ÈÊ äàò÷èêîâ â NDIR-ñèñòåìàõ, âûðàáàòûâàþò íàïðÿæåíèå, çàâèñÿùåå îò ìîùíîñòè ïàäàþùåãî íà íèõ ñâåòîâîãî ïîòîêà. Òèï èññëåäóåìîãî ãàçà, åãî êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ è äèàïàçîí êîíöåíòðàöèè âëèÿþò íà êîëè÷åñòâî ñâåòà, äîñòèãàþùåãî òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî äàò÷èêà. Âåëè÷èíà íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå äàò÷èêà îáû÷íî èìååò ïîðÿäîê äåñÿòêîâ ìèêðîâîëüò. Òàêèì îáðàçîì, âûõîäíîé ñèãíàë äàò÷èêà íåîáõîäèìî óñèëèâàòü, ïðè÷åì ñ ðàçëè÷íûìè êîýôôèöèåíòàìè ïåðåäà÷è. Äëÿ ýòîé öåëè èñïîëüçóþòñÿ ñïåöèàëèçèðîâàííûå ìèêðîñõåìû ñîïðÿæåíèÿ àíàëî-

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ãîâûõ ñèãíàëîâ, ñîäåðæàùèå áëîêè ñ ïðîãðàììèðóåìûì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ. Äëÿ óñèëåíèÿ ñëàáîãî âûõîäíîãî ñèãíàëà òåðìîýëåìåíòà äî ïîëíîãî âõîäíîãî äèàïàçîíà ÀÖÏ ñèñòåìû, ÷òî íåîáõîäèìî äëÿ äîñòèæåíèÿ ìàêñèìàëüíîé òî÷íîñòè, òðåáóåòñÿ íàñòðîéêà êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è â ïðåäåëàõ îò ñîòåí äî òûñÿ÷ åäèíèö. Ïðè ðàçðàáîòêå NDIR-ñèñòåì òàêæå ïðèõîäèòñÿ ðåøàòü çàäà÷ó êîìïåíñàöèè çíà÷èòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ òåðìîäàò÷èêîâ. Îæèäàåìàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ñìåùåíèÿ íà âûõîäå òåðìîýëåìåíòà (äî 1 ìÂ) ïðåâûøàåò óðîâåíü ïîëåçíîãî ñèãíàëà, îãðàíè÷èâàÿ äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí ñèñòåìû. Äëÿ ðåøåíèÿ ýòîé ïðîáëåìû èñïîëüçóþòñÿ ñõåìû êîìïåíñàöèè ñìåùåíèÿ, íàïðèìåð, íà îñíîâå ÖÀÏ. Ñèñòåìíûé ìèêðîêîíòðîëëåð ìîæåò îïðåäåëÿòü óðîâåíü ñìåùåíèÿ è, ïðîãðàììèðóÿ ÖÀÏ, ñäâèãàòü âûõîäíîé ñèãíàë â íàïðàâëåíèè îòðèöàòåëüíîé øèíû. Òàêîå ðåøåíèå ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü ïîëíûé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí ÀÖÏ è ñíèæàåò òðåáîâàíèÿ ê åãî ðàçðÿäíîñòè. Ïîìèìî ýòîãî, èç-çà íàëè÷èÿ íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ òåðìîýëåìåíòà íåîáõîäèìî ïîäíèìàòü ñèãíàë âûøå óðîâíÿ çåìëè. Ýòî ìîæíî ñäåëàòü ñ ïîìîùüþ ãåíåðàòîðà ñèíôàçíîãî ñèãíàëà, ïîäâîäÿùåãî ê äàò÷èêó ñèíôàçíîå íàïðÿæåíèå. Òàêîé ñäâèã óâîäèò ñèãíàë òåðìîäàò÷èêà îò øèíû ñ îòðèöàòåëüíûì ïîòåíöèàëîì, îáåñïå÷èâàÿ òî÷íîñòü èçìåðåíèé â ïðèñóòñòâèè íàïðÿæåíèé ñìåùåíèÿ äàò÷èêà. Òàêèì îáðàçîì, NDIR-ñèñòåìàì òðåáóåòñÿ îïîðíûé êàíàë, ðåãóëèðóåìîå óñèëåíèå, êîìïåíñàöèÿ ñìåùåíèÿ è ñäâèã ñèãíàëà. Âñå ýòî ìîæíî ðåàëèçîâàòü ñ ïîìîùüþ êîíôèãóðèðóåìîé ìèêðîñõåìû ñîïðÿæåíèÿ àíàëîãîâûõ ñèãíàëîâ LMP91051, ïðåäíàçíà÷åííîé äëÿ NDIR-ñèñòåì (Ðèñóíîê 4). Îíà ñîäåðæèò äâóõêàíàëüíûé âõîä äëÿ ïîääåðæêè àêòèâíîãî è îïîðíîãî êàíàëà, óñèëèòåëü ñ ïðîãðàììèðóåìûì êîýôôèöèåíòîì ïåðåäà÷è, íàñòðàèâàåìûé ÖÀÏ äëÿ êîìïåíñàöèè ñìåùåíèÿ è ãåíåðàòîð ñèíôàçíûõ ñèãíàëîâ. pH-ýëåêòðîä èçìåðÿåò àêòèâíîñòü èîíîâ âîäîðîäà (H+) è âûðàáàòûâàåò ýëåêòðè÷åñêèé ïîòåíöèàë èëè íàïðÿæåíèå. Ïðèíöèï ðàáîòû pH-ýëåêòðîäà îñíîâàí íà âîçíèêíîâåíèè ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ â ýëåêòðîäíîé ñèñòåìå, îáðàçîâàííîé äâóìÿ æèäêîñòÿìè ñ ðàçëè÷íûìè âîäîðîäíûìè ïîêàçàòåëÿìè, âñòóïàþùèìè â êîíòàêò ñ ïðîòèâîïîëîæíûõ

ÑÒÀÒÜÈ

VREF

ÖÀÏ SPI

PGA1

G 1 = 250, 42

CMOUT

IN 2 ÒÅÐÌÎÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÈÉ ÝËÅÌÅÍÒ

IN 1

VDD

VIO

LMP91051

GND

ÃÅÍÅÐÀÒÎÐ ÑÈÍÔÀÇÍÎÃÎ ÍÀÏÐßÆÅÍÈß

PGA2

G 2 = 4, 8, 16, 32

SPI

CSB

SCLK ÊÎÍÒÐÎËËÅÐ SDIO

ñèãíàëà (íàïðÿæåíèÿ èëè òîêà) äëÿ íåãî íå òðåáóåòñÿ. Îäíàêî âûõîäíîé ñèãíàë äàò÷èêà ÿâëÿåòñÿ áèïîëÿðíûì è ìîæåò èçìåíÿòüñÿ ââåðõ èëè âíèç îòíîñèòåëüíî íåêîòîðîé îïîðíîé òî÷êè. Ïîýòîìó â ñèñòåìå ñ îäíîïîëÿðíûì ïèòàíèåì âî èçáåæàíèå âûõîäà ñèãíàëà çà ïðåäåëû çåìëè ïîòðåáóåòñÿ ïîäêëþ÷åíèå äàò÷èêà ê ñèíôàçíîìó íàïðÿæåíèþ, â êà÷åñ-

OUT

ñòîðîí òîíêîé ñòåêëÿííîé ìåìáðàíû. Ýòîò ïðèíöèï îäèíàêîâ, íåçàâèñèìî îò îáëàñòåé ïðèìåíåíèÿ pH-ýëåêòðîäîâ, âêëþ÷àþùèõ ñèñòåìû î÷èñòêè âîäû, õèìè÷åñêóþ îáðàáîòêó, ìåäèöèíñêèå ïðèáîðû è ñèñòåìû êîíòðîëÿ îêðóæàþùåé ñðåäû. pH-ýëåêòðîä îòíîñèòñÿ ê ïàññèâíûì äàò÷èêàì, è íèêàêîãî èñòî÷íèêà âîçáóæäàþùåãî

Ðèñóíîê 4. LMP91051 – êîíôèãóðèðóåìàÿ ìèêðîñõåìà ñîïðÿæåíèÿ äëÿ NDIR ñèñòåì.

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

pÍ-ýëåêòðîä âûðàáàòûâàåò íàïðÿæåíèå, ëèíåéíî çàâèñÿùåå îò óðîâíÿ ðÍ èññëåäóåìîãî ðàñòâîðà. Ïåðåäàòî÷íàÿ ôóíêöèÿ è øêàëà ðÍ íà Ðèñóíêàõ 5 è 6 ïîêàçûâàþò, ÷òî ïðè óâåëè÷åíèè âîäîðîäíîãî ïîêàçàòåëÿ ðàñòâîðà âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ýëåêòðîäà óìåíüøàåòñÿ. Íå ñëåäóåò çàáûâàòü î òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ÷óâñòâèòåëüíîñòè ðÍýëåêòðîäà. Ãëÿäÿ íà ïåðåäàòî÷íóþ ôóíêöèþ, ìîæíî óâèäåòü, ÷òî ÷óâñòâèòåëüíîñòü ëèíåéíî âîçðàñòàåò ñ òåìïåðàòóðîé. Â ñâÿçè ñ ýòèì íåîáõîäèìî èçìåðÿòü òåìïåðàòóðó ðàñòâîðà è ñîîòâåòñòâóþùèì îáðàçîì êîìïåíñèðîâàòü èçìåðåíèÿ. Èòàê, ìû óâèäåëè, ÷òî äàò÷èêàì pH íåîáõîäèì âûñîêîèìïåäàíñíûé èíòåðôåéñ ñ íèçêèì âõîäíûì òîêîì ñìåùåíèÿ, ñèíôàçíîå íàïðÿæåíèå è âîçìîæíîñòü òåìïåðàòóðíîé êîìïåíñàöèè. Âñå ýòè ôóíêöèè ìîæåò âûïîëíÿòü ñïåöèàëüíî ðàçðàáîòàííàÿ äëÿ õèìè÷åñêèõ äàò÷èê îâ ñõåìà ñ îïðÿæåíèÿ LMP91200 (Ðèñóíîê 7). Ñîäåðæàùèéñÿ â íåé ïðîãðàììèðóåìûé èñòî÷íèê òîêà ìàêñèìàëüíî óïðîùàåò ïîäêëþ÷åíèå ðåçèñòèâíûõ äàò÷èêîâ òåìïåðàòóðû. Äëÿ ïîâûøåíèÿ òî÷íîñòè ïðåäóñìîòðåí ðåæèì ìíîãîñòóïåí÷àòîãî èçìåðåíèÿ, èñêëþ÷àþùèé îøèáêè, âíîñèìûå â êàíàë ñèãíàëà òåìïåðàòóðû. Ïðèáîð, âõîäíîé òîê ñìåùåíèÿ êîòîðîãî ïðè 25 °C íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå äåñÿòêîâ ôåìòîàìïåð, èäåàëüíî ïîäõîäèò äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ âûñîêîèìïåäàíñíûõ ðÍ-ýëåêòðîäîâ. Íàêîíåö, â âûêëþ÷åííîì ñîñòîÿíèè òîê ñìåùåíèÿ ñîñòàâëÿåò ëèøü ñîòíè ôåìòîàìïåð, ñâîäÿ ê ìèíèìóìó äåãðàäàöèþ îò äîëãîâðåìåííîãî òîêà. Ìû ðàññìîòðåëè íåêîòîðûå íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûå ïðîáëåìû, âîçíèêàþùèå ïðè ðàçðàáîòêå ñèñòåì ñ ïðîìûøëåííûìè äàò÷èêàìè. Ðåøåíèå ýòèõ ïðîáëåì ñâÿçàíî ñ íåîáõîäèìîñòüþ îáåñïå÷åíèÿ âîçáóæäåíèÿ äàò÷èêîâ, óñèëåíèÿ ñèãíàëîâ, òåìïåðàòóðíîé êîìïåíñàöèè, íåéòðàëèçàöèè ñìåùåíèÿ, ïðåîáðàçîâàíèÿ òîêà â íàïðÿæåíèå, ñîçäàíèÿ âûñîêîèìïåäàíñíûõ èíòåðôåéñîâ è

mV 600 100 °C (74.04 ìÂ/pH)

500 400

25 °C (59.16 ìÂ/pH)

300 200 100 2

14 pH

0 1

–100 –200 –300 –400 –500 0°C (54.2 mV/pH) –600

Ðèñóíîê 5. Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ðÍýëåêòðîäà ëèíåéíî çàâèñèò îò èçìåðÿåìîãî âîäîðîäíîãî ïîêàçàòåëÿ.

òâå êîòîðîãî íåðåäêî èñïîëüçóþò ñðåäíþþ òî÷êó ïèòàíèÿ. Èìïåäàíñ èñòî÷íèêà ðÍ-ýëåêòðîäà î÷åíü âûñîê, ïîñêîëüêó êîëáà èç òîíêîãî ñòåêëà èìååò áîëüøîå ñîïðîòèâëåíèå, â òèïè÷íîì ñëó÷àå íàõîäÿùååñÿ â äèàïàçîíå îò 10 äî 1000 ÌÎì. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî çà ñîñòîÿíèåì ýëåêòðîäà ìîæíî íàáëþäàòü òîëüêî ñ ïîìîùüþ âûñîêîèìïåäàíñíîé èçìåðèòåëüíîé ñõåìû. Êðîìå òîãî, ñõåìà äîëæíà èìåòü íèçêèé âõîäíîé òîê ñìåùåíèÿ, ïîñêîëüêó äàæå íè÷òîæíûé òîê, ïîäàâàåìûé â ýëåêòðîä ñ âûñîêèì èìïåäàíñîì, ñîçäàåò çíà÷èòåëüíîå íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ è âíîñèò îøèáêó èçìåðåíèÿ â ñèñòåìó. Òàêæå âïîëíå âîçìîæíî, ÷òî òîê, ïðîòåêàþùèé ÷åðåç ðÍ-ýëåêòðîä ïðè âûêëþ÷åííîé ñèñòåìå, ñ òå÷åíèåì âðåìåíè ìîæåò óõóäøèòü ïàðàìåòðû äàò÷èêà. Ïîýòîìó âàæíî, ÷òîáû âõîäíîé òîê ñìåùåíèÿ îñòàâàëñÿ íèçêèì äàæå òîãäà, êîãäà íà èçìåðèòåëüíóþ öåïü íå ïîäàåòñÿ ïèòàíèÿ.

ÊÈÑËÀß 0

+414 ìÂ

ÙÅËÎ×ÍÀß

+177 ìÂ

0 ìÂ

–177 ìÂ

14 pH

–414 ìÂ

Ðèñóíîê 6. Ñ óâåëè÷åíèåì âîäîðîäíîãî ïîêàçàòåëÿ íàïðÿæåíèå íà âûõîäå pH-ýëåêòðîäà ïàäàåò.

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ÑÒÀÒÜÈ

VDD LMP91200

ÓÑÒÀÍÎÂÊÀ ÄÈÀÏÀÇÎÍÀ

CSB

pH-ÌÅÒÐ

SCLK

SPI

ÊÎÍÒÐÎËËÅÐ

SDI

PGA CAL

VOUT

RTD RREF ÄÂÓÕÏÐÎÂÎÄÍÛÉ RTD

ÌÓËÜÒÈÏËÅÊÑÎÐ VOUT GUARD1

– pH ÁÓÔÅÐ

INP

VOCM

ÌÓËÜÒÈÏËÅÊÑÎÐ ÑÈÍÔÀÇÍÎÃÎ ÍÀÏÐßÆÅÍÈß (VCM)

GUARD2

VREF VCM

ÁÓÔÅÐ VCM

SDO_DIAG GND

pH-ÝËÅÊÒÐÎÄ

VCMHI

Ðèñóíîê 7. Êîíôèãóðèðóåìàÿ ìèêðîñõåìà ñîïðÿæåíèÿ LMP91200 ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ õèìè÷åñêèõ èçìåðåíèé.

ñõåì äèàãíîñòèêè. Èñïîëüçîâàíèå ñîîòâåòñòâóþùèõ ñõåì ñîïðÿæåíèÿ ïîâûøàåò òî÷íîñòü èçìåðåíèé è óïðîùàåò ðàçðàáîòêó. Íà ñîâðåìåííîì ðûíêå ïðåäñòàâëåíî ìíîæåñòâî êîíôèãóðèðóåìûõ è ïðîñòûõ â èñïîëüçîâàíèè ðåøåíèé äëÿ ñîïðÿæåíèÿ ñ äàò÷èêàìè. Ó êîìïàíèè TI âñå ýòè óñòðîéñòâà ïîääåðæèâàþòñÿ îíëàéí-ñðåäñòâîì ðàçðàáîòêè WEBENCH Sensor AFE Designer, ïîçâîëÿþùèì êîíñòðóêòîðàì ñîçäàâàòü âûñîêîêà÷åñòâåííûå èíòåãðèðîâàííûå ñåíñîðíûå ñèñòåìû ïðè îäíîâðåìåííîì ñîêðàùåíèè öèêëà ðàçðàáîòêà-ïðîèçâîäñòâî. ÐË

Ññûëêè

ÑÒÀÒÜÈ

1. «Designing CO2 and alcohol-sensing applications,» Jason Seitz, ECN, April 2012. 2. «Designing with pH electrodes,» Application Note (AN-1852), Jason Seitz, TI, October 2008. 3. «Designing with thermocouples,» Application Note (AN-1952), Jason Seitz, TI, March 2009. 4. «Detect faults between a sensor and amplifier,» Mike Stout, Electronic Design, December 2010. Download these datasheets: LMP90100 and Family, LMP91000/2, LMP91050/1, LMP91200.

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Èíòåãðàëüíîå çàðÿäíîå óñòðîéñòâî äëÿ Li-Ion àêêóìóëÿòîðîâ ñ êîììóòàòîðîì, óïðàâëÿþùèì ðàñïðåäåëåíèåì ìîùíîñòè ìåæäó ïàðàëëåëüíûìè ïîòîêàìè ×àñòü 1 Sergei Strik, Viktor Strik, Texas Instruments

Àííîòàöèÿ Â ñòàòüå îïèñàíî ëèíåéíîå çàðÿäíîå óñòðîéñòâî ñ êîììóòàòîðîì, óïðàâëÿþùèì ðàñïðåäåëåíèåì ìîùíîñòè ìåæäó ïàðàëëåëüíûìè ïîòîêàìè. Èñïîëüçîâàíèå ïàðàëëåëüíîé ñòðóêòóðû ïîçâîëÿåò ñîêðàòèòü ïëîùàäü ñõåìû è, â îòëè÷èå îò îáû÷íûõ ëèíåéíûõ çàðÿäíûõ óñòðîéñòâ, ïîääåðæèâàòü íàïðÿæåíèå â ñèñòåìå íà ïîñòîÿííîì óðîâíå ïðè ëþáîé ñòåïåíè çàðÿäà àêêóìóëÿòîðà. Êðîìå òîãî, ôóíêöèÿ àäàïòèâíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ òîêà ìåæäó àêêóìóëÿòîðîì è ñèñòåìîé ïîâûøàåò ñêîðîñòü çàðÿäà äî ìàêñèìàëüíî ðàçðåøåííîé. Êîììóòàòîð ïîòîêîâ ìîùíîñòè äàåò âîçìîæíîñòü çàðÿæàòü àêêóìóëÿòîð è ïèòàòü ñèñòåìó îäíîâðåìåííî è íåçàâèñèìî. Ýòî ñíèæàåò êîëè÷åñòâî öèêëîâ çàðÿäà è ðàçðÿäà àêêóìóëÿòîðà è îáåñïå÷èâàåò ïîääåðæàíèå ðàáîòîñïîñîáíîñòè óñòðîéñòâà â îòñóòñòâèå áàòàðåè èëè ïðè åå ïîâðåæäåíèè. Áîëåå òîãî, ïðåäëàãàåìàÿ ñõåìà íå íóæäàåòñÿ âî âíåøíåì ðåçèñòîðå äëÿ èçìåðåíèÿ çàðÿäíîãî è ðàçðÿäíîãî òîêà. Çàðÿäíîå óñòðîéñòâî äëÿ Li-Ion àêêóìóëÿòîðîâ ñîçäàíî íà îñíîâå ÊÌÎÏ òåõíîëîãèè ñ ïðîåêòíûìè íîðìàìè 0.18 ìêì, ñ äâîéíûì ñëîåì ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ, ïÿòüþ ñëîÿìè ìåòàëëèçàöèè è êîìáèíàöèåé ðàçëè÷íûõ áëîêîâ ñ íàïðÿæåíèåì ïèòàíèÿ 1.8, 5 è 28 Â.

1. Ââåäåíèå Ñ êàæäûì äíåì ïîÿâëÿåòñÿ âñå áîëüøå ðàçíîîáðàçíûõ ïîðòàòèâíûõ óñòðîéñòâ. Äëÿ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ðàáîòû ëþáîãî èç íèõ òðåáóþòñÿ ïåðåçàðÿæàåìûå óñòðîéñòâà íàêîïëåíèÿ ýíåðãèè, ëó÷øèìè èç êîòîðûõ íà ñåãîäíÿøíèé äåíü ÿâëÿþòñÿ áàòàðåè Li-ion àêêóìóëÿòîðîâ – îäíî- èëè ìíîãîýëåìåíòíûå. Ñîîòâåòñòâåííî, êàæäîìó ïîðòàòèâíîìó óñòðîéñòâó òðåáóåòñÿ çàðÿäíîå óñòðîéñòâî, à çàðÿäíîìó óñòðîéñòâó – ìèêðîñõåìà. Èç-çà áîëüøèõ óðîâíåé òîêîâ çàðÿäíûå óñòðîéñòâà çàíèìàþò çíà÷èòåëüíûé îáúåì. Â òî æå âðåìÿ, îáùåé òåíäåíöèåé ìèêðîýëåêòðîíèêè ÿâëÿåòñÿ ñîêðàùåíèå ðàçìåðîâ. Ïîýòîìó ìèêðîñõåìà óïðàâëåíèÿ çàðÿäíûì óñòðîéñòâîì äîëæíà èìåòü êàê ìîæíî ìåíüøèå ðàçìåðû. Â îïèñûâàåìîì çàðÿäíîì óñòðîéñòâå èñïîëüçîâàíà ñòðóêòóðà ñ ïàðàëëåëüíûìè ïîòîêàìè ìîùíîñòè, ïîçâîëÿþùàÿ ïðè òîé æå ðàññåèâàåìîé ìîùíîñòè ñîêðàòèòü åå ðàçìåðû ïî ñðàâíåíèþ ñ òðàäèöèîííûìè ëèíåéíûìè çàðÿäíûìè óñòðîéñòâàìè ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì ïîòîêîì ìîùíîñòè. Òàêæå âåñüìà âàæíîé õàðàêòåðèñòèêîé ÿâëÿåòñÿ ñêîðîñòü çàðÿäà Li-ion àêêóìóëÿòîðà. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ñêîðîñòè íåîáõîäèìî ñ ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîé ýôôåêòèâíîñòüþ ðàñïðåäåëÿòü òîêè ìåæäó àêêóìóëÿòîðîì è âíóòðåííèìè öåïÿìè ïîðòàòèâíîãî óñòðîéñòâà. Îáñóæäàåìàÿ íàìè àðõèòåêòóðà îñíîâàíà íà àäàïòèâíîì ïåðåðàñïðåäåëåíèè òîêà. Ýòî ïîçâîëÿåò óâåëè÷èâàòü òîê çàðÿäà àêêóìóëÿòîðà â òî âðåìÿ, êîãäà ïîòðåáëåíèå òîêà óñòðîéñòâîì ïàäàåò. Êðîìå òîãî, ìû ïîâûøàåì ýôôåêòèâíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ àêêóìóëÿòîðà ñ ïîìîùüþ ïåðåêëþ÷àòåëÿ

ÑÒÀÒÜÈ

Ñåòåâîé àäàïòåð

VDC

OUT

Mps1

VDC

Ñèñòåìà

GND Mps2 BATT

+ – (à)

Ñåòåâîé àäàïòåð

VDC

OUT

Mpp1

VDC

Ñèñòåìà

GND BATT

Mpp2

+ – (á)

Ðèñóíîê 1. Ðàñïðåäåëåíèå ìîùíîñòè â ñòðóêòóðå ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì (à) è ïàðàëëåëüíûì (á) ïîòîêîì.

ïîòîêîâ ìîùíîñòè, èçîëèðóþùåãî àêêóìóëÿòîð îò ñèñòåìû ïðè ïîäêëþ÷åííîì ñåòåâîì àäàïòåðå. Ïðåäëîæåííàÿ àðõèòåêòóðà ïîçâîëÿåò ñ îòíîñèòåëüíî âûñîêîé òî÷íîñòüþ èçìåðÿòü âåëè÷èíû çàðÿäíîãî è ðàçðÿäíîãî òîêîâ, ïîëó÷àÿ èíôîðìàöèþ, êîòîðàÿ ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ èçìåðåíèÿ ñòåïåíè çàðÿäà àêêóìóëÿòîðà. Ïîëó÷èâøàÿñÿ â èòîãå ñõåìà ëèíåéíîãî çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà çàíèìàåò ìåíüøóþ ïëîùàäü êðèñòàëëà è îáåñïå÷èâàåò áîëåå âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü çàðÿäà àêêóìóëÿòîðîâ.

ìè ïîòîêàìè ìîùíîñòè [1], [2], [3]. Õîòÿ ïî êîëè÷åñòâó òðåáóåìûõ MOSFET ýòà êîíôèãóðàöèÿ íå îòëè÷àåòñÿ îò âàðèàíòà ñ ïàðàëëåëüíûì ðàñïðåäåëåíèåì ìîùíîñòè (Ðèñóíîê 1á), çàíèìàåìàÿ åþ ïëîùàäü çàìåòíî áîëüøå. Â ëèíåéíûõ çàðÿäíûõ óñòðîéñòâàõ ñèëîâûå MOSFET, ïîääåðæèâàÿ ïîñòîÿííûé óðîâåíü òîêà, ðàáîòàþò â ëèíåéíîì ðåæèìå. Íàïðÿæåíèå ìåæäó ñòîêîì è èñòîêîì òðàíçèñòîðà ïðè ýòîì ðàâíî

V ö æ VDS = b ç VGS - VT - DS ÷ VDS 2 ø è

ãäå VGS – íàïðÿæåíèå ñòîê-çàòâîð MOSFET,

2. Ïðåäïîëàãàåìîå îïèñàíèå çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà

VT – ïîðîãîâîå íàïðÿæåíèå MOSFET,

2.1. Ïàðàëëåëüíûå ïîòîêè ìîùíîñòè

VDS – íàïðÿæåíèå ñòîê-èñòîê MOSFET, b – ìîæíî âûðàçèòü êàê

Â òðàäèöèîííûõ óñòðîéñòâàõ çàðÿäà àêêóìóëÿòîðîâ èñïîëüçóåòñÿ ïîêàçàííàÿ íà Ðèñóíêå 1à àðõèòåêòóðà ñ ïîñëåäîâàòåëüíû-

(1)

ÑÒÀÒÜÈ

W mCOX L

(2)

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ãäå W – øèðèíà êàíàëà MOSFET, L – äëèíà êàíàëà MOSFET,

òîðà Mps1 îïðåäåëÿåòñÿ ìàêñèìàëüíûì òîêîì, ïîëó÷àåìûì îò âõîäà ñåòåâîãî àäàïòåðà, òî åñòü

m – ïîäâèæíîñòü íîñèòåëåé â êàíàëå MOSFET, COX – ìîæíî ïðåäñòàâèòü âûðàæåíèåì

COX =

ee 0 D

(3)

e0 – äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü âàêóóìà, D – òîëùèíà îêñèäíîãî ñëîÿ. Ìèíèìàëüíûå ðàçìåðû ìîùíîãî òðàíçèñòîðà îãðàíè÷åíû ìèíèìàëüíûì çíà÷åíèåì åãî íàïðÿæåíèÿ ñòîê-èñòîê VDS, îïðåäåëÿþùèì ãðàíèöû ëèíåéíîãî ó÷àñòêà ðàáî÷åé îáëàñòè ïðè ìàêñèìàëüíîì òîêå ñòîêà IDS. Â ïîêàçàííîé íà Ðèñóíêå 1à ñòðóêòóðå ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì ïîòîêîì ìîùíîñòè ìàêñèìàëüíûé òîê ñòîê-èñòîê IDS ìîùíîãî ÌÎÏ òðàíçèñ-

VSYS = VTERM + VDS,Mps2. Ìèíèìàëüíîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà Mps1 ðàâíî VDS,Mps1 = VDC – VSYS. Íà îñíîâàíèè âûðàæåíèé (1) – (3) ìîæíî îïðåäåëèòü ìèíèìàëüíî íåîáõîäèìûå ðàçìåðû òðàíçèñòîðà Mps1:

V - VSYS ö æ mCOX ç VGS - VT - DC ÷(VDC - VSYS ) 2 è ø

(4)

Ìèíèìàëüíîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà Mps2 ðàâíî VDS,Mps2 = VSYS – VTERM. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ìèíèìàëüíî íåîáõîäèìûå ðàçìåðû Mps2 ðàâíû

IDS,Mps2 = ICHG.

æ mCOX ç VGS è

ICHG LMps2 . VSYS - VTERM ö - VT ÷(VSYS - VTERM ) 2 ø

Â ñòðóêòóðå ñ ïàðàëëåëüíûìè ïîòîêàìè ìîùíîñòè ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå òîêà IDS òðàíçèñòîðà Mpp1 (Ðèñóíîê 1á) îïðåäåëÿåòñÿ ìàêñèìàëüíûì òîêîì íàãðóçêè ñèñòåìû: IDS = ISYS. Ìèíèìàëüíîå íàïðÿæåíèå VDS çàâèñèò îò

WMpp1 =

Â ïîñëåäîâàòåëüíîé ñòðóêòóðå íàïðÿæåíèå ñèñòåìû VSYS âñåãäà ïðåâûøàåò íàïðÿæåíèå àêêóìóëÿòîðà íà âåëè÷èíó ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà Mps2. Êîãäà íàïðÿæåíèå íà àêêóìóëÿòîðå äîñòèãíåò óñòàíîâëåííîãî ïðåäåëà VTERM, íàïðÿæåíèå ñèñòåìû áóäåò ìàêñèìàëüíûì è ðàâíûì

(ISYS + ICHG )LMps1

×åðåç âòîðîé ìîùíûé ÌÎÏ òðàíçèñòîð Mps2 ïðîòåêàåò ìàêñèìàëüíûé òîê ñòîêèñòîê, ðàâíûé ìàêñèìàëüíîìó çàðÿäíîìó òîêó àêêóìóëÿòîðà:

WMps2 =

Â ñâîþ î÷åðåäü, âõîäíîé òîê ÿâëÿåòñÿ ñóììîé ìàêñèìàëüíîãî òîêà çàðÿäà àêêóìóëÿòîðà è ìàêñèìàëüíîãî òîêà, ïîòðåáëÿåìîãî íàãðóçêîé ñèñòåìû: IIN = ISYS + ICHG.

ãäå e – äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü êðåìíèÿ,

WMps1 =

IDS,Mps1 = IIN.

æ mCOX ç VGS è

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

(5)

íàïðÿæåíèÿ ñèñòåìû VSYS è ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíî êàê VDS = VDC – VSYS. Òàêîé ïîäõîä, â îòëè÷èå îò ïîñëåäîâàòåëüíîé ñòðóêòóðû, ïîçâîëÿåò ñèñòåìå îñòàâàòüñÿ íåçàâèñèìîé îò íàïðÿæåíèÿ àêêóìóëÿòîðà. Èñïîëüçóÿ (5), ìîæíî îöåíèòü ìèíèìàëüíî íåîáõîäèìûå ðàçìåðû Mpp1:

ISYS LMpp1 V - VSYS ö - VT - DC ÷(VDC - VSYS ) 2 ø

ÑÒÀÒÜÈ

(6)

Ìàêñèìàëüíûé òîê ñòîê-èñòîê òðàíçèñòîðà Mpp2 ðàâåí

à ìèíèìàëüíîå íàïðÿæåíèå VDS = VDC – VTERM. Òàêèì îáðàçîì, ìèíèìàëüíî íåîáõîäèìûé ðàçìåð Mpp2 ðàâåí

IDS = ICHG,

WMpp 2 =

æ mCOX ç VGS è

ICHG LMpp 2 . VDC - VTERM ö - VT ÷(VDC - VTERM ) 2 ø

Èç âûðàæåíèé (4) – (7) âèäíî, ÷òî äâà ìîùíûõ ÌÎÏ òðàíçèñòîðà ïàðàëëåëüíîé ñòðóêòóðû çàíèìàþò ìåíüøóþ ïëîùàäü, ÷åì îäèí òðàíçèñòîð Mps1 â ïîñëåäîâàòåëüíîé ñòðóêòóðå. Îäíàêî â ïàðàëëåëüíîì óñòðîéñòâå çàðÿäà îòñóòñòâóåò ñâÿçü ìåæäó àêêóìóëÿòîðîì è ñèñòåìîé, à ïðè îòêëþ÷åííîì çàðÿäíîì óñòðîéñòâå ñèñòåìà äîëæíà êàê-òî ïîëó÷àòü ïèòàíèå îò áàòàðåè. Ïî ýòîé ïðè÷èíå â ñõåìó áûë äîáàâëåí òðàíçèñòîðíûé ïåðåêëþ÷àòåëü ïîòîêîâ ìîùíîñòè, ïîêàçàííûé íà Ðèñóíêå 2. Â ïðîöåññå çàðÿäà òðàíçèñòîð ýòîãî ïåðåêëþ÷àòåëÿ íå ó÷àñòâóåò, à ðàáîòàåò êàê êëþ÷, èçîëèðóþùèé àêêóìóëÿòîð îò ñèñòåìû. Åñëè áàòàðåÿ ïîëíîñòüþ çàðÿæåíà, à ñåòåâîé àäàïòåð îñòàåòñÿ ïîäêëþ÷åííûì, âñÿ ìîùíîñòü çàáèðàåòñÿ òîëüêî îò àäàïòåðà, è àêêóìóëÿòîð îêàçûâàåòñÿ ïîëíîñòüþ çàùèùåííûì îò íåíóæíûõ öèêëîâ çàðÿäà/ðàçðÿäà. Äëÿ ñíèæåíèÿ ìîùíîñòè, ðàññåèâàåìîé ïåðåêëþ÷àòåëåì ïîòîêîâ âî âðåìÿ ðàçðÿäà àêêóìóëÿòîðà, åãî ñîïðîòèâëåíèå âî âêëþ÷åííîì ñîñòîÿíèè äîëæíî áûòü ìèíèìèçèðîâàíî. Â ïîñëåäîâàòåëüíûõ ëèíåéíûõ çàðÿäíûõ óñòðîéñòâàõ òðàíçèñòîð Mps2 ðàáîòàåò êàê ïåðåêëþ÷àòåëü ïîòîêîâ ìîùíîñòè â ëèíåéíîé ñòðóêòóðå. ×òîáû áûòü òî÷íûì â ñðàâíåíèè äâóõ àðõèòåêòóð, ïðåäïîëîæèì,

Ñåòåâîé àäàïòåð

VDC GND

CHGIN

(7)

÷òî ìîùíîñòü, ðàññåèâàåìàÿ íà êëþ÷å â ðåæèìå ðàçðÿäà îäèíàêîâà, è, ñîîòâåòñòâåííî, äëÿ Mps2 è ïåðåêëþ÷àòåëÿ ïîòîêîâ òðåáóåòñÿ îäèíàêîâàÿ ïëîùàäü íà êðèñòàëëå. Òåì íå ìåíåå, ïàðàëëåëüíàÿ ñòðóêòóðà ñ òî÷êè çðåíèÿ çàíèìàåìîé ïëîùàäè îñòàåòñÿ áîëåå ýôôåêòèâíîé áëàãîäàðÿ ìåíüøåìó ñóììàðíîìó ðàçìåðó òðàíçèñòîðîâ Mpp1 è Mpp2 ïî ñðàâíåíèþ ñ Mps1. Íåçàâèñèìîå è ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå ñèñòåìû òàêæå ìîæíî ñ÷èòàòü ïðåèìóùåñòâîì ïàðàëëåëüíîé ñòðóêòóðû.

2.2. Ñõåìà çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà Ïåðâûé èç äâóõ ïàðàëëåëüíûõ ïóòåé ïåðåäà÷è ìîùíîñòè ïðåäëîæåííîãî ëèíåéíîãî óñòðîéñòâà îáñëóæèâàåò çàðÿä àêêóìóëÿòîðà. Ëèíåéíûå óñòðîéñòâà çàðÿäà ìîãóò ðàáîòàòü â òðåõ ðåæèìàõ: ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííîãî òîêà (CC), ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ (CV) è óïðàâëåíèÿ òåìïåðàòóðîé. Ïîñëåäíèé ðåæèì ïðåäîõðàíÿåò ñõåìó îò ïåðåãðåâà [4]. Íà òðåõ óñèëèòåëÿõ ñèãíàëîâ îøèáêè, èìåþùèõ âûõîäû ñ îòêðûòûì ñòîêîì, ñîçäàíà ïîñëåäîâàòåëüíîñòü êîíòóðîâ ðåãóëèðîâàíèÿ. Îáúåäèíåííûå âìåñòå âûõîäû âûïîëíÿþò ìàæîðèòàðíóþ ôóíêöèþ ïî îòíîøåíèþ ê òðåì àíàëîãîâûì âõîäíûì

Mpp1 Ïåðåêëþ÷àòåëü ïîòîêîâ ìîùíîñòè Mpp1

SYS

Ñèñòåìà

BATT

+ –

Ðèñóíîê 2. Ïåðåêëþ÷àòåëü ïîòîêîâ ìîùíîñòè â ïàðàëëåëüíîé ñòðóêòóðå.

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Çàðÿäîâûé íàñîñ

VIN_CHG I_vref

V_vref

– Óñèëèòåëü îøèáêè + I

– Óñèëèòåëü îøèáêè + V BATT

T_vref

– Óñèëèòåëü îøèáêè + T Äàò÷èê òåìïåðàòóðû

Ðèñóíîê 3. Áëîê-ñõåìà ïðåäëàãàåìîé ñõåìû óïðàâëåíèÿ çàðÿäîì.

ñèãíàëàì [5]. Íà Ðèñóíêå 3 ïîêàçàíû îñíîâíûå ýëåìåíòû ïðåäëàãàåìîé ñõåìû. Óñèëèòåëü îøèáêè CC óïðàâëÿåò ñèëîâûì MOSFET âî âðåìÿ ïðîòåêàíèÿ ÷åðåç íåãî óñòàíîâëåííîãî çàðÿäíîãî òîêà. Óñèëèòåëü îøèáêè CV âñòóïàåò â ðàáîòó, êîãäà íàïðÿæåíèå íà àêêóìóëÿòîðå äîñòèãàåò çàäàííîãî ïðåäåëüíîãî çíà÷åíèÿ. Óñèëèòåëü â êîíòóðå ðåãóëèðîâàíèÿ òåìïåðàòóðû âêëþ÷àåòñÿ, êîãäà òåìïåðàòóðà, èçìåðåííàÿ äàò÷èêîì, äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìîãî óðîâíÿ. Â ýòîì ñëó÷àå çàðÿäíûé òîê íà÷èíàåò ïëàâíî ñíèæàòüñÿ äî òåõ ïîð, ïîêà òåìïåðàòóðà íå âåðíåòñÿ ê íîðìàëüíîìó çíà÷åíèþ. Â ëèíåéíûõ çàðÿäíûõ óñòðîéñòâàõ â êà÷åñòâå ñèëîâîãî ýëåìåíòà ÷àñòî èñïîëüçóåòñÿ P-êàíàëüíûé ÌÎÏ òðàíçèñòîð [6], [7], [8]. Åãî ðàçìåðû îïðåäåëÿþòñÿ òðåáóåìûì ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ ñòîê-èñòîê ïðè ìàêñèìàëüíîì çàðÿäíîì òîêå, èëè, èíûìè ñëîâàìè, ñîïðîòèâëåíèåì ñòîê-èñòîê RDS. Îäíàêî ó Nêàíàëüíûõ ÌÎÏ òðàíçèñòîðîâ ýòî ñîïðîòèâëåíèå ïðè îäèíàêîâûõ ðàçìåðàõ ìåíüøå, ÷åì ó P-êàíàëüíûõ, èç-çà ëó÷øåé ïîäâèæíîñòè íîñèòåëåé. Ïîýòîìó äëÿ ñîêðàùåíèÿ ðàç-

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ìåðîâ ñõåìû ðåãóëèðóþùèé ýëåìåíò ìû ñäåëàëè íà N-êàíàëüíîì òðàíçèñòîðå. Îí óïðàâëÿåòñÿ ïðîñòûì çàðÿäîâûì íàñîñîì, âûõîäíîå íàïðÿæåíèå êîòîðîãî äîñòàòî÷íî âåëèêî äëÿ óâåðåííîãî óïðàâëåíèÿ òðàíçèñòîðîì, äàæå ïðè ìàêñèìàëüíîì íàïðÿæåíèè áàòàðåè. ÐË

ÑÒÀÒÜÈ

Ññûëêè 1. Jia-na Lou; Xiao-bo Wu; Meng-lian Zhao; «Switch-mode multi-power-supply Li-ion battery charger with power-path management,» SolidState and Integrated Circuit Technology (ICSICT), 2010 10th IEEE International Conference on , vol., no., pp.527-529, 1-4 Nov. 2010 2. Texas Instruments, 2009, 1.5A USB-Friendly LiIon battery charger and Power-Path Management IC, datasheet 3. Analog Devices, 2012, Tiny I2C Programmable Linear Battery Charger with Power Path and USB Mode Compatibility, datasheet 4. K. K. Vijeh, «Current, voltage and temperature govern Li-Ion battery charging», Planet Analog, June 2010 5. E. E. Potanina, V. Y. Potanin, «Li-Ion Battery Charger with Three-Parameter Regulation Loop», Power Electronics Specialists Conference 2005. PESC ’05. IEEE 36th, June 2005

6. B.D.Valle, C.T.Wentz and R.Sarpeshkar, «An Area and Power-Efficient Analog Li-Ion Battery Charger Circuit,» IEEE Trans.Biomedical Circuits and Systems,vol. 5, no. 2, Apr. 2011 7. C.C.Tsai, C.Y.Lin, Y.S.Hwang, W.T.Lee and T.Y.Lee, «A multi-mode, LDO-based Li-ion battery charger in 0.35µm CMOS technology,» in Proc. IEEE Asia-Pacific Conf. Circuits and Systems, Taiwan, Dec. 2004, pp.49-52.

8. F.Lima, J.N.Ramalho, D.Tavares, J.Duarte, C . A l b u q u e r q u e , T.M a r q u e s , A . G e r a l d e s , A . P. K a s i m i r o , G . R e n k e m a , J . B e e n a n d W.Groeneveld, «A Novel Universal Battery Charger for NiCd, NiMH, Li-Ion and Li-Polymer,» in Proc 29th European. Solid-State Circuit Conf., Portugal,Sep.2003, pp.209-212.

Îêîí÷àíèå â ñëåäóþùåì íîìåðå

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Ìèëëèìåòðîâûå âîëíû ðàçäâèíóò ãðàíèöû áóäóùèõ áåñïðîâîäíûõ òåõíîëîãèé ×àñòü 2 Îêîí÷àíèå. Íà÷àëî â íîìåðå 05-2013 Lou Frenzel Electronic Design

WirelessHD Ñòàíäàðò WirelessHD îñíîâàí íà 60ãèãàãåðöîâîé òåõíîëîãèè, ðàçðàáîòàííîé êîìïàíèåé SiBEAM, ïðèîáðåòåííîé Silicon Image â 2011 ãîäó. Èñõîäíàÿ ñïåöèôèêàöèÿ ñòàëà íàçûâàòüñÿ WirelessHD. Ýòîò ñòàíäàðò ïîääåðæèâàåòñÿ è ïðîäâèãàåòñÿ êîíñîðöèóìîì WirelessHD, ñïåöèàëüíîé ãðóïïîé, âêëþ÷àþùåé â ñåáÿ äåñÿòêè êîìïàíèé, âûïóñêàþùèõ ïîëóïðîâîäíèêîâóþ è ïîòðåáèòåëüñêóþ ýëåêòðîíèêó. Ïîñëåäíÿÿ ñïåöèôèêàöèÿ WirelessHD ïîä íîìåðîì 1.1 ïîçâîëÿåò ïåðåäàâàòü íåñæàòîå âèäåî (è ñîïóòñòâóþùåå àóäèî) ôîðìàòà 1080p â 24-áèòíîì öâåòå ïðè ÷àñòîòå îáíîâëåíèÿ êàäðîâ 60 Ãö. Òàêæå ìîæíî ïåðåäàâàòü ñæàòîå âèäåî âî âñåõ ôîðìàòàõ EIA 861. Ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü ïåðåäà÷è äàííûõ ïðåâûøàåò 3 Ãá/ñ, íî â îñîáûõ óñëîâèÿõ âîçìîæíû ñêîðîñòè îò 10 äî 28 Ãá/ñ. Ïðè ýòîì èñïîëüçóåòñÿ íåëèöåíçèðóåìûé äèàïàçîí ÷àñòîò îò 57 äî 64 ÃÃö, êîòîðûé äîñòóïåí â ÑØÀ. Ïîääèàïàçîíû òàêæå äîñòóïíû â ßïîíèè è Þæíîé Êîðåå, à â ñêîðîì áóäóùåì è â Åâðîñîþçå. Êëþ÷åâîé ÷àñòüþ ñïåöèôèêàöèè ÿâëÿåòñÿ òåõíîëîãèÿ àäàïòèâíîé àíòåííîé ðåøåòêè (Smart Antenna), âêëþ÷àþùàÿ â ñåáÿ ôóíêöèè ôîðìèðîâàíèÿ äèàãðàììû íàïðàâëåííîñòè è ñëåæåíèÿ çà ëó÷îì. Ýòî ïîçâîëÿåò ïåðåäàâàòü ñèãíàëû âíå ïðåäåëîâ ïðÿìîé âèäèìîñòè, ÷òîáû èñêëþ÷èòü âëèÿíèå ïðåïÿòñòâèé è óâåëè÷èòü äàëüíîñòü ñâÿçè. Ôóíêöèÿ ôîðìè-

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ðîâàíèÿ ëó÷à èñïîëüçóåò ôàçèðîâàííóþ àíòåííóþ ðåøåòêó, îáåñïå÷èâàþùóþ î÷åíü âûñîêèé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ. Ïðè ýòîì ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ýôôåêòèâíîé èçîòðîïíî-èçëó÷àåìîé ìîùíîñòè (EIRP) ìîæåò äîñòèãàòü 10 Âò, ÷òî óâåëè÷èâàåò ðàññòîÿíèå ïåðåäà÷è WirelessHD äî 10 ì. Ôóíêöèÿ ñëåæåíèÿ çà ëó÷îì ïîçâîëÿåò ïåðåäàò÷èêó è ïðèåìíèêó îñòàâàòüñÿ íà îäíîé ëèíèè ïðè ïåðåìåùåíèè ñàìîãî îáîðóäîâàíèÿ èëè ïîÿâëåíèè è èñ÷åçíîâåíèè ïðåïÿòñòâèé. WirelessHD îïðåäåëÿåò ðåæèì ñ âûñîêîé ñêîðîñòüþ è ðåæèì ñ íèçêîé ñêîðîñòüþ ïåðåäà÷è äàííûõ. Îáà ðåæèìà èñïîëüçóþò OFDM (ìóëüòèïëåêñèðîâàíèå ñ îðòîãîíàëüíûì ÷àñòîòíûì ðàçäåëåíèåì êàíàëîâ). Äëÿ âûñîêîñêîðîñòíîãî ðåæèìà âûäåëÿåòñÿ ïîëîñà 1.76 ÃÃö, íàõîäÿùàÿñÿ âíóòðè îäíîé èç ÷åòûðåõ íåïåðåêðûâàþùèõñÿ ïîëîñ øèðèíîé 2.16 ÃÃö â äèàïàçîíå 57 … 64 ÃÃö. Îíà âêëþ÷àåò â ñåáÿ 512 ïîäíåñóùèõ øèðèíîé 4.957 ÌÃö, èç êîòîðûõ 336 ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ äàííûõ. Äëÿ ìîäóëÿöèè ìîæåò ïðèìåíÿòüñÿ êâàäðàòóðíàÿ ôàçîâàÿ ìàíèïóëÿöèÿ (QPSK) èëè 16-óðîâíåâàÿ êâàäðàòóðíàÿ àìïëèòóäíàÿ ìàíèïóëÿöèÿ (16QAM). Ñêîðîñòü ïðè èñïîëüçîâàíèè QPSK ñîñòàâëÿåò 1.9 Ãá/ñ, à ïðè 16QAM – 3.8 Ãá/ñ. Íèçêîñêîðîñòíîé ðåæèì èñïîëüçóåò OFDM ñî 128 ïîäíåñóùèìè ñ ïîëîñîé 92 ÌÃö. Ñêîðîñòü ïåðåäà÷è äàííûõ ïðè äâîè÷íîé ôàçîâîé ìàíèïóëÿöèè (BPSK) ìîæåò âàðüèðîâàòüñÿ îò 2.5 äî 40 Ìá/ñ, â çàâèñèìîñòè îò ñêîðîñòè êîäèðîâàíèÿ è ñïîñîáîâ ôîðìèðîâàíèÿ ëó÷à.

ÑÒÀÒÜÈ

Êîìïàíèÿ Silicon Image, ðàçðàáîòàâøàÿ òàêèå ñòàíäàðòû âèäåîèíòåðôåéñà, êàê HDMI, MHL è DVI, âûïóñêàåò ðàäèîóñòðîéñòâà WirelessHD. Îíà âûäàåò ëèöåíçèè íà òåõíîëîãèþ è ïîñòàâëÿåò ìèêðîñõåìû äëÿ ýòèõ èíòåðôåéñîâ. Åå îäíîêðèñòàëüíûé ïðèåìîïåðåäàò÷èê UltraGig 6400 ñîäåðæèò âñòðîåííûé ìîäóëü ôîðìèðîâàíèÿ ëó÷à è óïðàâëÿåìóþ àíòåííóþ ðåøåòêó, à òàêæå âñå ñðåäñòâà îáðàáîòêè ñèãíàëà (Ðèñóíîê 3). Áëàãîäàðÿ ìàëûì ðàçìåðàì (10 ´ 7 ìì) ýòîò ïðèåìîïåðåäàò÷èê ìîæíî óñòàíîâèòü â íîóòáóê èëè ïëàíøåò, ÷òîáû ïåðåäàâàòü âèäåî íà ñòîÿùèé íåïîäàëåêó ýêðàí HDTV ñ ïîìîùüþ àäàïòåðà WirelessHD. Çàäåðæêà ñîñòàâëÿåò ìåíåå 5 ìñ, à ýíåðãîïîòðåáëåíèå ðàâíî 500 ìÂò.

íèþ ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ìèêðîñõåì, íàïðèìåð, ïðîèçâîäèìûõ êîìïàíèåé Hittite Microwave Corp. Åå ïåðåäàò÷èê H M C 6 0 0 0 L P 7 11 E è ï ð è å ì í è ê HMC6001LP711E ðàáîòàþò â ISM-äèàïàçîíå 57 … 64 ÃÃö. Îíè èäåàëüíî ïîäõîäÿò äëÿ ñîçäàíèÿ óñòðîéñòâ WiGig ñ ìîäóëÿöèåé îäíîé íåñóùåé, äëÿ ïåðåäà÷è âèäåî ôîðìàòà HD, à òàêæå äëÿ òàêîé êàòåãîðèè òåëåêîììóíèêàöèîííîãî îáîðóäîâàíèÿ, êàê ðåòðàíñëÿòîðû. Îáå ìèêðîñõåìû ïîääåðæèâàþò óòâåðæäåííîå IEEE ðàçäåëåíèå íà êàíàëû øèðèíîé 2.16 ÃÃö ñ ïîëîñîé ÷àñòîò ìîäóëÿöèè 1.8 ÃÃö. Âûõîäíàÿ ìîùíîñòü ïåðåäàò÷èêà ðàâíà 16 äÁì. Êîýôôèöèåíò øóìà ïðèåìíèêà ñîñòàâëÿåò 7 äÁ, à åãî óïðàâëÿåìûé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ìîæåò äîñòèãàòü 67 äÁ. Ïåðåäàò÷èê è ïðèåìíèê èìåþò íà êðèñòàëëå èíòåãðèðîâàííûå àíòåííûå ðåøåòêè ñ óñèëåíèåì 7.5 äÁè. Îáà óñòðîéñòâà âûïóñêàþòñÿ â 60-âûâîäíûõ êîðïóñàõ äëÿ ïîâåðõíîñòíîãî ìîíòàæà ðàçìåðîì 7 ´ 11 ìì.

Ðàäàð-íà-êðèñòàëëå Ðèñóíîê 3. 60-ãèãàãåðöîâûé òðàíñèâåð UltraGig 6400 êîìïàíèè Silicon Image äîñòàòî÷íî êîìïàêòåí äëÿ óñòàíîâêè â ñîâðåìåííûå ñìàðòôîíû.

Ñòàíäàðòû WiGig è WirelessHD ñõîæè äðóã ñ äðóãîì ïî òåõíè÷åñêèì îñîáåííîñòÿì, ôóíêöèîíàëüíîñòè è ïðåäíàçíà÷åíèþ. Ïåðåäà÷à âèäåîñèãíàëà ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé îáëàñòüþ èõ ïðèìåíåíèÿ. Îáà ñòàíäàðòà ïðåäëàãàþò ãèãàáèòíûå ñêîðîñòè ïåðåäà÷è ñ óïðàâëÿåìûìè àíòåííûìè ðåøåòêàìè è ôóíêöèÿìè ôîðìèðîâàíèÿ ëó÷à, îáåñïå÷èâàþùèìè ìàêñèìàëüíóþ äàëüíîñòü äî 10 ìåòðîâ. Îñíîâíîå ïðåäïî÷òåíèå îòäàåòñÿ ñòàíäàðòó WiGig èç-çà ïîääåðæêè PAL, êîòîðûé ïîçâîëÿåò àäàïòèðîâàòü ýòîò ñòàíäàðò ê ìíîæåñòâó äðóãèõ èíòåðôåéñîâ. WiGig òàêæå ñîâìåñòèì ñ äðóãèìè ñòàíäàðòàìè 802.11, ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü îðãàíèçîâàòü â íåñêîëüêèõ äèàïàçîíàõ åãî ñîâìåñòíóþ ðàáîòó ñ äðóãèìè óñòðîéñòâàìè. Ïðè ïåðåäà÷å âèäåî, êàæåòñÿ, íè îäíà èç òåõíîëîãèé ïðåèìóùåñòâ íå èìååò. Â ïîëüçîâàòåëüñêèõ âèäåîïðèëîæåíèÿõ ïðåäïî÷òåíèå îòäàåòñÿ WirelessHD. Ðàçðàáàòûâàòü 60-ãèãàãåðöîâûå ïðèëîæåíèÿ ñòàíîâèòñÿ âñå ïðîùå áëàãîäàðÿ ñîçäà-

Ñîâðåìåííûå ïîëóïðîâîäíèêîâûå òåõíîëîãèè ïîçâîëÿþò èçãîòàâëèâàòü óñòðîéñòâà ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíà â âèäå îòäåëüíûõ ìèêðîñõåì. Óæå ãîòîâû äëÿ ïðèìåíåíèÿ â íîâûõ ïðèëîæåíèÿõ îäíîêðèñòàëüíûå ðàäàðû. Ðàäàðû ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíà â òå÷åíèå ìíîãèõ ëåò èñïîëüçîâàëèñü â âîåííîé îòðàñëè, îäíàêî â êîììåð÷åñêèõ èëè ïîòðåáèòåëüñêèõ óñòðîéñòâàõ ýòà òåõíîëîãèÿ íå áûëà øèðîêî ðàñïðîñòðàíåíà èç-çà ñâîåé äîðîãîâèçíû. Íî ñåãîäíÿ äëÿ îäíîêðèñòàëüíûõ ðàäàðîâ íà îñíîâå êðåìíèåâîãåðìàíèåâûõ áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðîâ íà ãåòåðîïåðåõîäàõ èëè òåõíîëîãèè BiCMOS óæå íàéäåíî ìíîæåñòâî íîâûõ îáëàñòåé ïðèìåíåíèÿ. 24-ãèãàãåðöîâûé îäíîêðèñòàëüíûé ðàäàð BGT24MTR11 êîìïàíèè Infineon ðàáîòàåò â ISM-äèàïàçîíå 24 … 24.25 ÃÃö. Ïðèåìíèê è ïåðåäàò÷èê ðàçìåùåíû íà îäíîì êðèñòàëëå â êîðïóñå QFN. Óñòðîéñòâî èñêëþ÷èòåëüíî ïðîñòî â èñïîëüçîâàíèè, ïîñêîëüêó ðàçðàáîò÷èêó íå íóæíî óñòàíàâëèâàòü íà ïëàòó ðàäèî÷àñòîòíûå ñîãëàñóþùèå ýëåìåíòû è çàíèìàòüñÿ ðàñ÷åòîì âûñîêî÷àñòîòíûõ ñîåäèíåíèé. Ìàêñèìàëüíàÿ äàëüíîñòü îáíàðóæåíèÿ ñîñòàâëÿåò 160 ì. BGT24MTR11 ðàáîòàåò ïî ïðèíöèïó äîïëåðîâñêîé ÐËÑ ñ íåïðåðûâíûì èçëó÷åíèåì,

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Ðèñóíîê 4. Ñåìåéñòâî îäíîêðèñòàëüíûõ ðàäàðîâ BGT24MTxxx êîìïàíèè Infineon ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü áîëåå òî÷íûå ñèñòåìû îïðåäåëåíèÿ óðîâíÿ ñîäåðæèìîãî â ðåçåðâóàðàõ èëè ñèëîñàõ, ïîñêîëüêó òàêèå ñèñòåìû íå áóäóò «îáìàíóòû» ïîïàäàíèåì áðûçã èëè ïûëè.

êîòîðûé èñïîëüçóåòñÿ âî ìíîãèõ ïðèëîæåíèÿõ, íàïðèìåð, â èçìåðèòåëÿõ óðîâíÿ æèäêîñòè â ðåçåðâóàðàõ (Ðèñóíîê 4). Ðàäàð ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ òàêæå â ñèñòåìàõ óëè÷íîãî îñâåùåíèÿ, äåòåêòîðàõ äâèæåíèÿ, äâåðíûõ çàìêàõ, â îõðàííîé ñèãíàëèçàöèè, ïîëèöåéñêèõ ñêîðîñòåìåðàõ, à òàêæå äëÿ ïðåäóïðåæäåíèÿ ñòîëêíîâåíèé ïðîìûøëåííûõ òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ. Îäíèì èç êëþ÷åâûõ ïðåèìóùåñòâ ðàäàðà ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíà ÿâëÿåòñÿ åãî âûñîêîå ðàçðåøåíèå ïðè îáíàðóæåíèè ìàëûõ îáúåêòîâ è ïåðåìåùåíèé. Ïðè îïðåäåëåíèè ìåñòîïîëîæåíèÿ ìîæíî äîáèòüñÿ ìèëëèìåòðîâîé òî÷íîñòè. Ïðåäëàãàåìàÿ Infineon âåðñèÿ ñ äâóìÿ ïðèåìíèêàìè îáåñïå÷èâàåò åùå áóëüøóþ òî÷íîñòü îáíàðóæåíèÿ îáúåêòîâ â áîëåå øèðîêèõ óãëàõ. ×òî âåñüìà íåïëîõî äëÿ ìèêðîñõåìû ñòîèìîñòüþ $16. Íàèáîëåå îáøèðíîé îáëàñòüþ ïðèìåíåíèÿ ìèëëèìåòðîâûõ ðàäàðîâ, ïîæàëóé, ÿâëÿþòñÿ àâòîìîáèëüíûå ñèñòåìû áåçîïàñíîñòè, ê êîòîðûì îòíîñÿòñÿ àäàïòèâíûé êðóèçêîíòðîëü, ñèñòåìû àâòîìàòè÷åñêîãî òîðìîæåíèÿ, óñòðîéñòâà ïðåäóïðåæäåíèÿ ñòîëêíîâåíèé, ñðåäñòâà êîíòðîëÿ «ñëåïûõ» çîí è ïðåäóïðåæäåíèÿ î ñìåíå ðÿäà äâèæåíèÿ, à òàêæå äåòåêòîðû çàäíåé ïîëóñôåðû. Ýòè ð à ä à ð û ð à á îòà þò â I S M - ä è à ï àçî í å 76…81 ÃÃö. Ðåøåíèå êîìïàíèè Freescale Semiconductor äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ðàäàðîâ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé 77-ãèãàãåðöîâûé ÷èïñåò, ñîäåðæàùèé ïåðåäàò÷èê PRDTX11101 è ìíîãîêàíàëüíûé ïðèåìíèê, à òàêæå 32ðàçðÿäíûé ìèêðîêîíòðîëëåð. Òàêîå ñî÷åòàíèå ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ â áîëüøèíñòâå

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ðàñïðîñòðàíåííûõ àâòîìîáèëüíûõ ñèñòåì ñ äàëüíîñòüþ îáíàðóæåíèÿ îò 20 äî 200 ì. Ïîäîáíûå ðàäàðíûå ñèñòåìû èñïîëüçóþòñÿ â àâòîìîáèëÿõ êëàññà ëþêñ. Îäíàêî, êàê è êàìåðû çàäíåãî âèäà, îíè ïîñòåïåííî ïðîíèêàþò è â áþäæåòíûå àâòîìîáèëè áëàãîäàðÿ òîìó, ÷òî ïðîèçâîäèòåëè è ïîòðåáèòåëè íà÷èíàþò îñîçíàâàòü èõ ïðåèìóùåñòâà äëÿ îáåñïå÷åíèÿ áåçîïàñíîñòè. Íàïðèìåð, 77ãèãàãåðöîâûé ðàäàð êîðïîðàöèè DENSO óñòàíîâëåí â íîâîé Mazda 6. Åãî äàëüíîñòü è ðàäèóñ îáíàðóæåíèÿ ñîñòàâëÿþò 205 ì è ±18°, ñîîòâåòñòâåííî. Ñîãëàñíî íåäàâíåìó èññëåäîâàíèþ, ïðîâåäåííîìó Èíñòèòóòîì ñòàòèñòèêè äîðîæíûõ ïðîèñøåñòâèé (HLDI), ïðèìåíåíèå ñèñòåì îáíàðóæåíèÿ ëîáîâîãî ñòîëêíîâåíèÿ è àâòîìàòè÷åñêîãî òîðìîæåíèÿ â àâòîìîáèëÿõ Acura è Mercedes ïîçâîëèëî ñîêðàòèòü êîëè÷åñòâî ñòðàõîâûõ ñëó÷àåâ íà 14%. Íàöèîíàëüíàÿ àäìèíèñòðàöèÿ áåçîïàñíîñòè äîðîæíîãî äâèæåíèÿ ÑØÀ (NHTSA) ïðåäïîëîæèëà, ÷òî òàêèå ðàäàðíûå ñèñòåìû ïîçâîëèëè áû ñîêðàòèòü êîëè÷åñòâî àâàðèé ïðè äâèæåíèè çàäíèì õîäîì íà 15%. Ïîêà NHTSA íàìå÷àåò ïðîâåäåíèå íîâûõ èññëåäîâàíèé, ïðàâèòåëüñòâî ìîãëî áû ñäåëàòü ïîäîáíûå ñèñòåìû îáÿçàòåëüíûìè äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ âî âñåõ àâòîìîáèëÿõ â áëèæàéøåì áóäóùåì.

Èäåàëüíûé ðåòðàíñëÿòîð Òðàíñïîðòíàÿ ñèñòåìà ñâÿçè, èëè ðåòðàíñëÿòîð, êàê ïðàâèëî, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îðãàíèçîâàííóþ ìåæäó óäàëåííûìè ñòàíöèÿìè êîììóíèêàöèîííóþ ëèíèþ òèïà «òî÷êàòî÷êà» (P2P). Ëèíèè ìîãóò áûòü ïðîâîäíûìè èëè áåñïðîâîäíûìè. Ðàñïðîñòðàíåíû êàê îïòîâîëîêîííûå, òàê è ÑÂ× ëèíèè. Áàçîâûå ñòàíöèè ñîòîâûõ ñåòåé ïîäêëþ÷àþòñÿ ê öåíòðàëüíîé êîììóòàöèîííîé ñòàíöèè ñ ïîìîùüþ ðåòðàíñëÿòîðîâ. Õîòÿ îïòîâîëîêîííûå ñîåäèíåíèÿ, âåðîÿòíî, ïîêà äîìèíèðóþò â ñôåðå ðåòðàíñëÿöèîííûõ ñèñòåì áëàãîäàðÿ âûñîêîé ñêîðîñòè ïåðåäà÷è, ðàäèîìîñòû ìèêðîâîëíîâîãî è ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíîâ ñòàíîâÿòñÿ âñå áîëåå ðàñïðîñòðàíåííûìè. Ðåòðàíñëÿòîðû ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíà õîðîøî ïîäõîäÿò äëÿ ïåðåõîäà íà íîâûå ñåòè ñ ìàëûìè ðàçìåðàìè ñîò. Íåáîëüøèå áàçîâûå ñòàíöèè, íàçûâàåìûå ïèêîñîòû, ìèêðîñîòû è ìåòðîñîòû, êàê ïðåäïîëàãàåòñÿ, áóäóò øèðîêî èñïîëüçîâàòüñÿ ïðè ðàçâåðòûâàíèè ñåòåé LTE 4G â ðàéîíàõ ñ âûñîêîé ïëîò-

ÑÒÀÒÜÈ

íîñòüþ. Ïîõîæå, ÷òî ëó÷øèì ñïîñîáîì ñîåäèíèòü ýòè ñîòû ñ öåíòðàëüíîé êîììóòàöèîííîé ñòàíöèåé ñòàíåò ïðèìåíåíèå ìèëëèìåòðîâîëíîâûõ ñèñòåì ñâÿçè. Ñòàíäàðòíûìè äèàïàçîíàìè ìèêðîâîëíîâûõ ðåòðàíñëÿòîðîâ ÿâëÿþòñÿ 6, 11, 18, 23 è 38 ÃÃö. Ðåòðàíñëÿöèîííîå îáîðóäîâàíèå íåëèöåíçèðóåìîãî äèàïàçîíà 60 ÃÃö ñòîèò íåäîðîãî, íî èìååò îãðàíè÷åííóþ äàëüíîñòü ñâÿçè èç-çà âûñîêîãî óðîâíÿ ïîãëîùåíèÿ ðàäèîâîëí êèñëîðîäîì. Òàêæå äîñòóïíû íåêîòîðûå ðåòðàíñëÿöèîííûå óñòðîéñòâà, ðàáîòàþùèå íà ÷àñòîòå 80 ÃÃö. Íàèáîëåå ïîïóëÿðíûì íîâûì ìèëëèìåòðîâûì äèàïàçîíîì ÿâëÿåòñÿ E- äèàïàçîí, îõâàòûâàþùèé ïîëîñû îò 71 äî 76 ÃÃö, îò 81 äî 86 ÃÃö è îò 92 äî 95 ÃÃö. Ïðàâäà, äëÿ ðàáîòû íà òàêèõ ÷àñòîòàõ â ÑØÀ òðåáóåòñÿ ëèöåíçèÿ Ôåäåðàëüíîãî àãåíòñòâà ïî ñâÿçè (FCC). Çàòî ýòè ÷àñòîòû ëèøåíû ïðèñóùèõ äèàïàçîíó 60 ÃÃö íåäîñòàòêîâ, ñâÿçàííûõ ñ îñëàáëåíèåì ñèãíàëà èççà âûñîêîãî óðîâíÿ îñàäêîâ è äðóãèõ àòìîñôåðíûõ ýôôåêòîâ. Ïåðåäà÷à â ìèëëèìåòðîâûõ äèàïàçîíàõ ìîæåò âûïîëíÿòüñÿ íà î÷åíü

à)

âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ îò 1 äî 10 Ãá/ñ è, â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ, âûøå. Õîòÿ äàëüíîñòü ñâÿçè íåâåëèêà, îí îáåñïå÷èâàåò ïðåâîñõîäíóþ êîíôèäåíöèàëüíîñòü, áåçîïàñíîñòü è ìíîãîêðàòíîå èñïîëüçîâàíèå ÷àñòîò. Â êà÷åñòâå ïðîòîêîëà áûë âûáðàí Ethernet. Ìîäóëü Siklu Etherehaul-1200T ðàáîòàåò â E-äèàïàçîíå 71 … 76 ÃÃö (Ðèñóíîê 5à), îáåñïå÷èâàÿ ñêîðîñòü ïåðåäà÷è äàííûõ äî 1 Ãá/ñ ñ èñïîëüçîâàíèåì àäàïòèâíîãî êîäèðîâàíèÿ è ìîäóëÿöèè. Êîìïàíèÿ Ceragon ïîñòàâëÿåò óñîâåðøåíñòâîâàííûå ðåòðàíñëÿòîðû FibeAir IP-20C íà ëþáûå ñòàíäàðòíûå ÷àñòîòû îò 6 äî 38 ÃÃö (Ðèñóíîê 5á). Ãàðàíòèðîâàííàÿ ñêîðîñòü ïåðåäà÷è äàííûõ ïî êàíàëó 28/30 ÌÃö ñîñòàâëÿåò 1 Ãá/ñ, à ïî êàíàëó 56 ÌÃö – 2 Ãá/ñ. Ñ öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîé ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòè â FibeAir IP-20C èñïîëüçóåòñÿ ìîäóëÿöèÿ 2048QAM è òåõíîëîãèÿ MIMO (ìíîæåñòâåííûé âõîä, ìíîæåñòâåííûé âûõîä) ñ 4 ïðèåìíûìè è 4 ïåðåäàþùèìè àíòåííàìè. Ýòè è ïîäîáíûå èì ìîäóëè ïðîèçâîäñòâà BridgeWave, DragonWave è äðóãèõ êîìïàíèé ïîçâîëÿþò îðãàíèçîâàòü ñâÿçü ïðè ìåíüøèõ çàòðàòàõ, ÷åì ïðè èñïîëüçîâàíèè îïòîâîëîêîííûõ ñîåäèíåíèé. Óñòàíîâêà ðåòðàíñëÿöèîííîãî îïòîâîëîêîííîãî îáîðóäîâàíèÿ îáîéäåòñÿ îò $25,000 äî $100,000 íà ìèëþ, è ýòî íå ó÷èòûâàÿ òîãî, ÷òî êàáåëè íóæíî âåøàòü íà ñòîëáàõ èëè çàêàïûâàòü â çåìëþ. Óñòàíîâêà ìèêðîâîëíîâûõ è ìèëëèìåòðîâîëíîâûõ ðåòðàíñëÿöèîííûõ ñèñòåì ñòîèò ìåíåå $20,000 íà ìèëþ è, â îòëè÷èå îò îïòîâîëîêíà, çàíèìàåò âñåãî íåñêîëüêî äíåé, à íå ìåñÿöåâ.

Òåõíîëîãèÿ 5G áóäåò ìèëëèìåòðîâîé?

á) Ðèñóíîê 5. Òðàíçèòíûå áëîêè äëÿ ìàëûõ ñîò î÷åíü êîìïàêòíû è ìîíòèðóþòñÿ íà ôîíàðíûõ ñòîëáàõ èëè äðóãèõ îáúåêòàõ. Etherhaul 1200T êîìïàíèè Siklu ðàáîòàåò â Eäèàïàçîíå îò 71 äî 76 ÃÃö è îáåñïå÷èâàåò ñêîðîñòü ïåðåäà÷è äàííûõ äî 1 Ãá/ñ (à). Ìîäåëè IP-20C ôèðìû Ceragon ðàáîòàþò â äèàïàçîíå îò 6 äî 38 ÃÃö (á). Ïðè èñïîëüçîâàíèè òåõíîëîãèè MIMO ñêîðîñòü ïåðåäà÷è äàííûõ ìîæåò äîñòèãàòü 2 Ãá/ñ

Ðàñïðîñòðàíåíèå òåõíîëîãèé ñîòîâîé ñâÿçè LTE è 4G ñäåðæèâàåòñÿ äåôèöèòîì ñâîáîäíîãî ñïåêòðà. Äëÿ LTE òðåáóåòñÿ îãðîìíàÿ ïîëîñà ÷àñòîò, êîòîðîé ðàñïîëàãàþò òîëüêî ïîñòàâùèêè óñëóã ñâÿçè. Ñòîèìîñòü ïîêóïêè íîâîãî ñïåêòðà âûñîêà, à åãî îáúåì îãðàíè÷åí. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñïåêòðà îïåðàòîðû ïðèáåãàþò ê ðàçëè÷íûì óõèùðåíèÿì, ÷òîáû óâåëè÷èòü ïîòåíöèàë ñåòåé LTE è ñîáñòâåííóþ âûðó÷êó. Îäíèì èç ðåøåíèé ÿâëÿåòñÿ ïåðåõîä íà ôîðìàò TD-LTE (äóïëåêñíàÿ ïåðåäà÷à ñ ðàçäåëåíèåì âî âðåìåíè), â êîòîðîì èñïîëüçóåòñÿ òîëüêî ïîëîâèíà ñïåêòðà FDD-LTE (äóïëåêñíàÿ ïåðåäà÷à ñ ÷àñòîòíûì ðàçäåëåíè-

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

åì). Îäíàêî ýòî íå âõîäèò â ïëàíû áîëüøèíñòâà ïîñòàâùèêîâ óñëóã. Áîëåå ïîïóëÿðíîå ðåøåíèå – ìàëûå ñîòû. Ìèêðîñîòû, ïèêîñîòû è ôåìòîñîòû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé áàçîâûå ñòàíöèè ñ îãðàíè÷åííûì äèàïàçîíîì, êîòîðûå óñòàíàâëèâàþòñÿ äëÿ ðàñøèðåíèÿ çîíû ïîêðûòèÿ áàçîâûõ ñòàíöèé ìàêðîóðîâíÿ. Èìåÿ íåáîëüøóþ äàëüíîñòü ïåðåäà÷è, ýòè ìàëûå ñîòû ïîçâîëÿò çàäåéñòâîâàòü òåõíîëîãèè ìíîãîêðàòíîãî èñïîëüçîâàíèÿ ÷àñòîò äëÿ áîëåå ýôôåêòèâíîãî ðàñõîäîâàíèÿ äîñòóïíîãî ñïåêòðà. Ñèñòåìû ìàëûõ ñîò, òàêæå íàçûâàåìûå ãåòåðîãåííûìè ñåòÿìè èëè HetNets, ñî âðåìåíåì ìîãóò ñòàòü îñíîâîé ñîòîâîé ñâÿçè ïÿòîãî ïîêîëåíèÿ (5G). Íî ýòî åùå íå âñå. Ìàëûå ñîòû ìîãóò ðàáîòàòü â ìèëëèìåòðîâîì äèàïàçîíå, ÷òî ïîçâîëèò ïîëó÷èòü áåñöåííûé ñïåêòð, íåîáõîäèìûé äëÿ ðàñøèðåíèÿ. Íåäàâíèå èññëåäîâàíèÿ, ïðîâåäåííûå â Íüþ-éîðêñêîì óíèâåðñèòåòå (NYU), ïîêàçàëè, ÷òî ìèëëèìåòðîâûé äèàïàçîí ìîæåò áûòü çàäåéñòâîâàí äëÿ îðãàíèçàöèè ñîòîâîé ñâÿçè. Íà ïðèìåðå èñïîëüçîâàíèÿ ïîëîñ 28 ÃÃö è 38 ÃÃö èññëåäîâàòåëè NYU ïîêàçàëè, ÷òî ðàáîòà ïîäîáíîé ñåòè âîçìîæíà äàæå â óñëîâèÿõ ñâåðõïëîòíîé ãîðîäñêîé çàñòðîéêè ÍüþÉîðêà. Óçêîíàïðàâëåííûå àíòåííû ñ àâòîìàòè÷åñêèì ïîçèöèîíèðîâàíèåì è ôóíêöèÿìè ôîðìèðîâàíèÿ ëó÷à ìîãóò îáåñïå÷èòü íàäåæíóþ ðàáîòó ñîòîâûõ òåëåôîíîâ íà ìèëëèìåòðîâûõ âîëíàõ.

Òåðàãåðöû è äàëåå Õîòÿ ó÷åíûìè è ñîçäàíû òðàíçèñòîðû, ïðåîäîëåâøèå ãðàíèöó 100 ÃÃö, íà ÷àñòîòàõ íà÷èíàÿ ïðèìåðíî ñ 300 ÃÃö ïîëüçû îò íèõ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

íåìíîãî èç-çà ÷ðåçìåðíî áîëüøîãî âðåìåíè ïðîõîæäåíèÿ ñèãíàëà ÷åðåç óñòðîéñòâî. Â òàêîì ñëó÷àå, ÷òî æå ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ ãåíåðàöèè è îáíàðóæåíèÿ âîëí ÷àñòîòîé âûøå 1 ÒÃö? Êàê íè ñòðàííî, ñåãîäíÿ ñóùåñòâóþò ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðèáîðû, ñïîñîáíûå ðàáîòàòü â îïòè÷åñêîì ñïåêòðå âûøå òåðàãåðöîâîé çîíû. Èíôðàêðàñíûé äèàïàçîí ïðîñòèðàåòñÿ îò 700 äî 2000 íì èëè îò 430 äî 150 ÒÃö. Äèàïàçîí âèäèìîãî ñâåòà – îò 400 (ôèîëåòîâûé) äî 700 (êðàñíûé) íì èëè îò 430 äî 750 ÒÃö. Óëüòðàôèîëåòîâûé ñâåò íà÷èíàåòñÿ çà ãðàíèöåé 740 ÒÃö. Ãåíåðèðîâàòü ýòè âîëíû ìîãóò ëàçåðû è ñâåòîäèîäû, à ôîòîäèîäû ìîãóò èõ îáíàðóæèòü, íî âñå ýòè ïðèáîðû íå ðàáîòàþò íà íèæíèõ ÷àñòîòàõ òåðàãåðöîâîãî äèàïàçîíà. Òàêèì îáðàçîì, èíòåðâàë ïðèìåðíî îò 300 ÃÃö äî 100 ÒÃö ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé «ìåðòâóþ» çîíó, äëÿ ðàáîòû â êîòîðîé ðåàëüíî ïðèãîäíûõ óñòðîéñòâ ëèáî ïðàêòè÷åñêè íå ñóùåñòâóåò, ëèáî ñóùåñòâóþò ñ÷èòàííûå åäèíèöû. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî â ýòîì äèàïàçîíå â êà÷åñòâå ñìåñèòåëåé ñèãíàëîâ ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ äèîäû Øîòêè, íî ãäå âçÿòü õîðîøèé ãåíåðàòîð òåðàãåðöîâîé ÷àñòîòû èëè ýêâèâàëåíòíûé åìó ïðèáîð? Ñòàòüè â îòíîñèòåëüíî íîâîì æóðíàëå «Transactions on Terahertz Science and Technology (Òðóäû â îáëàñòè òåðàãåðöîâîé íàóêè è òåõíèêè)» îðãàíèçàöèè IEEE îïèñûâàþò íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêèå ðàáîòû, ïðîâîäèìûå â ÑØÀ. Íàì åùå ïðåäñòîèò óâèäåòü îñíîâíûå ïðèëîæåíèÿ âîëí òåðàãåðöîâîãî äèàïàçîíà, è ìîæåò îêàçàòüñÿ, ÷òî îíè íå áóäóò èìåòü îòíîøåíèÿ ê êîììóíèêàöèÿì. ÐË

ÑÒÀÒÜÈ

PCBWeb: íîâåéøåå ñðåäñòâî ïðîåêòèðîâàíèÿ ïå÷àòíûõ ïëàò â îáëàêàõ Natasha Baker, Êàíàäà Electronic Design Ñòàíîâÿñü âñå áîëåå ìîùíûìè, âåá-èíñòðóìåíòû ïðîåêòèðîâàíèÿ áðîñàþò âûçîâ òðàäèöèîííûì íàñòîëüíûì ñðåäñòâàì. Â ïðàêòè÷åñêîì îáçîðå Íàòàøè Áåéêåð ðàññìàòðèâàþòñÿ îñíîâíûå îñîáåííîñòè íîâîé îíëàéí ñèñòåìû, ïîëó÷èâøåé íàçâàíèå PCBWeb.

Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî â òå÷åíèå ïîñëåäíèõ ëåò ïîÿâèëîñü íåñêîëüêî îíëàéí ñèñòåì ïðîåêòèðîâàíèÿ ïå÷àòíûõ ïëàò, ïîäàâëÿþùåå áîëüøèíñòâî ðàçðàáîò÷èêîâ ïî-ïðåæíåìó èñïîëüçóåò òå æå íàñòîëüíûå ïðèëîæåíèÿ, êîòîðûå íà ïðîòÿæåíèè ìíîãèõ äåñÿòèëåòèé äîìèíèðîâàëè â îòðàñëè àâòîìàòèçàöèè ïðîåêòèðîâàíèÿ ýëåêòðîííûõ ñèñòåì. Íîâîå ñðåäñòâî ðàçðàáîòêè PCBWeb, ïðåäëîæåííîå îñíîâàòåëÿìè âõîäÿùåé â ñîîáùåñòâî EEWeb êîìïàíèè Aspen Labs, ñòàëî ïîñëåäíèì ïðîäóêòîì, ïîÿâèâøèìñÿ â ýòîì êîíêóðåíòíîì ïðîñòðàíñòâå. Öåëü êîìïàíèè ñîñòîèò â òîì, ÷òîáû ïðåäëîæèòü ïðîôåññèîíàëüíûì èíæåíåðàì ïîëíîôóíêöèîíàëüíûé îíëàéí èíñòðóìåíò äëÿ ðàçðàáîòêè è ïðîèçâîäñòâà ýëåêòðîííûõ ñõåì. Aspen Labs íå íîâè÷îê â ðàçðàáîòêå îíëàéí CAD ñèñòåì. Ãîä íàçàä êîìïàíèåé áûëà âûïóùåíà ïðîãðàììà SchemeIt – ïðîñòîå ñðåäñòâî ðèñîâàíèÿ ýëåêòðîííûõ ñõåì, à çàòåì ãðàôè÷åñêèé SPICE ñèìóëÿòîð PartSim. Íî PCBWeb, ñ ïîëíûì íàáîðîì ñðåäñòâ ðèñîâàíèÿ ïðèíöèïèàëüíûõ ñõåì è òðàññèðîâêè ïå÷àòíûõ ïëàò, çíàìåíóåò ïåðåõîä êîìïàíèè íà êà÷åñòâåííî íîâûé óðîâåíü. Ïîñëå äâóõ ëåò ðàçðàáîòêè áåñïëàòíàÿ áåòà-âåðñèÿ ïðîäóêòà, íàêîíåö, ñòàëà äîñòóïíà ïóáëèêå. Îäíàêî, íåñìîòðÿ íà ñòîëü âïå÷àòëÿþùóþ öåíó, PCBWeb äåìîíñòðèðóåò ñåðüåçíûé ïîòåíöèàë, ïîçâîëÿþùèé ïðîãðàììå êîíêóðèðîâàòü ñ âåäóùèìè èãðîêàìè

ðûíêà ÑÀÏÐ áëàãîäàðÿ ñîâîêóïíîñòè çàëîæåííûõ òåõíè÷åñêèõ äîñòîèíñòâ è ïîñòîÿííîìó ðàçâèòèþ. «Êîìïàíèÿ ïîñòàâèëà ïåðåä ñîáîé ÷åòêóþ çàäà÷ó ñîçäàíèÿ ìàêñèìàëüíî ïðîñòîãî â èñïîëüçîâàíèè èíñòðóìåíòà, íî èç ýòîãî âîâñå íå ñëåäóåò, ÷òî ïðîãðàììà ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ âîñêðåñíûõ ðàçâëå÷åíèé ðàäèîëþáèòåëåé», – ãîâîðèò Êîäè Ìèëëåð (Cody Miller), ïðåçèäåíò è ñîó÷ðåäèòåëü Aspen Labs. «Íàøà öåëü çàêëþ÷àëàñü íå â òîì, ÷òîáû ñîçäàòü èãðóøêó èëè ñðåäñòâî äëÿ íà÷èíàþùèõ ðàçðàáîò÷èêîâ», – ñêàçàë Ìèëëåð. – «Öåëü ñîâñåì èíàÿ: â òå÷åíèå áëèæàéøèõ ïÿòè ëåò âûïóñòèòü ïîëíîôóíêöèîíàëüíîå ñåðüåçíîå ñðåäñòâî ïðîåêòèðîâàíèÿ, ñïîñîáíîå êîíêóðèðîâàòü ñ ñèñòåìàìè ðàçðàáîòêè ïå÷àòíûõ ïëàò ñðåäíåãî óðîâíÿ».

Ââîä ïðèíöèïèàëüíûõ ñõåì Ïîñëå ïðîñòîé ðåãèñòðàöèè â PCBWeb ïîëüçîâàòåëè ìîãóò îòêðûòü ñóùåñòâóþùèé ïðîåêò, ñîçäàòü íîâûé èëè äîáàâèòü ñîàâòîðîâ (Ðèñóíîê 1). Êàæäûé ïðîåêò èìååò òðè ðåæèìà ïðåäñòàâëåíèÿ: ñõåìà, ïå÷àòíàÿ ïëàòà è ïåðå÷åíü ìàòåðèàëîâ. Òåñòèðîâàíèå ïðîäóêòà ÿ ðåøèëà íà÷àòü íà ïðèìåðå ñîçäàíèÿ ïðîñòîãî ïîëîñîâîãî ôèëüòðà. Ñîäåðæàùàÿ áîëåå 100,000 íàèìåíîâàíèé áèáëèîòåêà êîìïîíåíòîâ ðàçáèòà íà êàòåãîðèè. Íåïîñðåäñòâåííî â áàçó äàííûõ

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Ðèñóíîê 1. Ïàíåëü óïðàâëåíèÿ PCBWeb ïîçâîëÿåò ïîëüçîâàòåëÿì îòêðûâàòü ñóùåñòâóþùèå ïðîåêòû, ñîçäàâàòü íîâûå èëè äîáàâëÿòü ñîàâòîðîâ.

âñòðîåí ïàðàìåòðè÷åñêèé ïîèñê êîìïîíåíòîâ (Ðèñóíîê 2), à âî âñïëûâàþùåì íàä êîìïîíåíòîì îêíå îòîáðàæàþòñÿ åãî îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè, âêëþ÷àÿ èçãîòîâèòåëÿ, òèï êîðïóñà è ñïîñîá ìîíòàæà, ñîîòâåòñòâèå RoHS è ýëåêòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû, òàêèå, êàê, íàïðèìåð, ïðîèçâåäåíèå êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ íà ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ è äèàïàçîí ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð.

áûòü ðåàëüíî çàêàçàíû, íî ïëîõî, ÷òî îòñóòñòâóåò âîçìîæíîñòü óòî÷íåíèÿ ïåðâîíà÷àëüíûõ ñïåöèôèêàöèé îáúåêòîâ, ïîäîáíûõ ïàññèâíûì ýëåìåíòàì. Îäíàêî «ýòî ïîÿâèòñÿ î÷åíü ñêîðî», – óòâåðæäàåò òåõíè÷åñêèé äèðåêòîð Aspen Labs Äæî Óîëèí (Joe Wolin), – «òàê æå, êàê è âîçìîæíîñòü íàñòðîéêè, êîãäà çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ ïàññèâíûõ êîìïîíåíòîâ îòîáðàæàþòñÿ íà ñõåìå». Åñëè íóæíîãî ýëåìåíòà â áàçå äàííûõ íåò, ïîëüçîâàòåëü ìîæåò åãî ñîçäàòü ñàìîñòîÿòåëüíî. Ïîääåðæèâàþùàÿ ìíîãîëèñòîâûå ÷åðòåæè è ìíîãîñåêöèîííûå êîìïîíåíòû ñðåäà ïðîåêòèðîâàíèÿ ïðèíöèïèàëüíûõ ñõåì ÿâëÿåòñÿ ìîäàëüíîé. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî, îñíîâûâàÿñü íà õàðàêòåðå äâèæåíèÿ, îíà ñòàðàåòñÿ ïðîãíîçèðîâàòü íàìåðåíèÿ ïîëüçîâàòåëÿ – ñîáèðàåòñÿ ëè îí ïåðåìåñòèòü êîìïîíåíò èëè äîáàâèòü ñîåäèíåíèå, – èçáàâëÿÿ åãî îò íåîáõîäèìîñòè âêëþ÷åíèÿ ôèëüòðîâ. «Ýòà ïðîñòàÿ â èñïîëüçîâàíèè ôóíêöèÿ», – ñêàçàë Ìèëëåð, – «î÷åíü âàæíà â èíñòðóìåíòå, èñïîëüçóåìîì ïîâñåäíåâíî». Õîðîøî ñäåëàíî òàêæå óïðàâëåíèå ñâÿçÿìè. Ïåðåìåùåíèå êîìïîíåíòîâ íå ðàçðûâàåò ñóùåñòâóþùèõ ñâÿçåé è íå ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ íîâûõ.

Êîíñòðóèðîâàíèå ïå÷àòíîé ïëàòû Ïî çàâåðøåíèè ðèñîâàíèÿ ïðèíöèïèàëüíîé ñõåìû (Ðèñóíîê 3), êëèê íà âêëàäêå «PCB» íåìåäëåííî ïîêàæåò âñå êîìïîíåíòû è ñâÿçè ìåæäó íèìè. Òðàññèðîâùèê ïå÷àòíûõ ïëàò ïîääåðæèâàåò êîíñòðóèðîâàíèå ìíîãîñëîéíûõ ïëàò ñ êîëè÷åñòâîì ñëîåâ äî 30 è ïðîâåðê ó ñ îáëþäåíèÿ ïðîåê òíûõ íîðì. Àâòîòðàññèðîâùèêà ïîêà íåò, íî â ïåðå÷íå ïëàíîâ êîìïàíèè åãî ñîçäàíèå ÷èñëèòñÿ ïîä íîìåðîì 1. Ïðè ðàçìåùåíèè ýëåìåíòîâ è ïðîêëàäêå ñâÿçåé ïîëüçîâàòåëü ìîæåò ïåðåìåùàòü êîì-

Ðèñóíîê 2. Áèáëèîòåêà êîìïîíåíòîâ PCBWeb ñ èíòåãðèðîâàííûì ñåðâèñîì ïàðàìåòðè÷åñêîãî ïîèñêà.

Êîãäà ÿ íà÷àëà ðàçìåùåíèå êîìïîíåíòîâ, ïåðâîå, ÷òî ïîðàçèëî – ýòî ïîëíàÿ èëëþçèÿ ðàáîòû ñ ðîäíûì äëÿ ìåíÿ íàñòîëüíûì ïðèëîæåíèåì. Íåò íèêàêèõ îùóòèìûõ çàäåðæåê, ïðèâû÷íûì îáðàçîì ïîääåðæèâàþòñÿ ñòàíäàðòíûå êîìàíäû, òàêèå êàê <Ctrl+C> è <Ctl+V> äëÿ êîïèðîâàíèÿ è âñòàâêè, èëè âûáîð äîïîëíèòåëüíûõ îïöèé êëèêîì ëåâîé êëàâèøè ìûøè. Î÷åíü õîðîøî, ÷òî áàçà äàííûõ ñîäåðæèò òîëüêî òå êîìïîíåíòû, êîòîðûå ñåãîäíÿ ìîãóò

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Ðèñóíîê 3. Îòîáðàæåíèå çàâåðøåííîé ïðèíöèïèàëüíîé ñõåìû ïðîãðàììîé PCBWeb.

ÑÒÀÒÜÈ

Çàâåðøåíèå ðàçðàáîòêè

Ðèñóíîê 4. Èëëþñòðàöèÿ ïðîöåññà òðàññèðîâêè ïå÷àòíîé ïëàòû â PCBWeb.

ïîíåíòû ñî ñëîÿ íà ñëîé è ïåðåêëþ÷àòüñÿ ìåæäó ñëîÿìè. Äëÿ âûáîðà îïðåäåëåííûõ êàòåãîðèé îáúåêòîâ, òàêèõ, êàê êîìïîíåíòû, êîíòàêòíûå ïëîùàäêè, ïðîâîäíèêè è ïîëèãîíû, ïðåäóñìîòðåíû ôèëüòðû, îáëåã÷àþùèå êîíñòðóèðîâàíèå íàñûùåííûõ ïëàò (Ðèñóíîê 4). Êàê è îæèäàëîñü, ëþáûå èçìåíåíèÿ ïðèíöèïèàëüíîé ñõåìû íåìåäëåííî îòðàæàþòñÿ íà òîïîëîãèè ïëàòû. Òðàññèðîâùèê ïå÷àòíûõ ïëàò ïîääåðæèâàåò âûðåçû â îáëàñòÿõ ìåòàëëèçàöèè, ñëîè ïèòàíèÿ è èíûå âîçìîæíîñòè, òàêèå, íàïðèìåð, êàê ðåæèì ïîâûøåííîé êîíòðàñòíîñòè, îáëåã÷àþùèé ðàññìîòðåíèå ïðîâîäíèêîâ â âûáðàííîì ñëîå. Äîïîëíèòåëüíî êîìïàíèÿ ïëàíèðóåò äîáàâèòü êàëüêóëÿòîð èìïåäàíñîâ è ðÿä äðóãèõ ñðåäñòâ. Ñîçäàíèå ïîñàäî÷íûõ îáëàñòåé ïîêà åùå íå î÷åíü óäîáíî è äîëæíî âûïîëíÿòüñÿ ïîñëåäîâàòåëüíî, ïëîùàäêà çà ïëîùàäêîé, íî êîìïàíèÿ óæå çàêîí÷èëà ðàçðàáîòêó ìàñòåðà ïîäñêàçîê äëÿ íîâûõ êîìïîíåíòîâ.

Ðèñóíîê 5. Ìåíåäæåð ìàòåðèàëîâ ïðîãðàììû PCBWeb ïîçâîëÿåò çàêàçûâàòü êîìïîíåíòû, ïðîñìàòðèâàòü òåõíè÷åñêóþ äîêóìåíòàöèþ è ãåíåðèðîâàòü Gerber-ôàéëû.

Ïî çàâåðøåíèè ðàçðàáîòêè ñîîòâåòñòâóþùàÿ êíîïêà âî âêëàäêå «Ìàòåðèàëû» ïîçâîëèò ïîñëàòü ïðÿìîé çàïðîñ Digi-Key è çàêàçàòü âñå íåîáõîäèìûå êîìïîíåíòû (Ðèñóíîê 5). Òàêæå ìîæíî ñãåíåðèðîâàòü Gerberôàéëû, êëèêíóâ íà êíîïêó «Çàêàç ïå÷àòíûõ ïëàò». Â áóäóùåì Aspen Labs ïëàíèðóåò çàêëþ÷èòü ñîãëàøåíèÿ ñ ðÿäîì èçãîòîâèòåëåé, ÷òîáû èçáàâèòü èíæåíåðîâ îò ðåøåíèÿ ïðîèçâîäñòâåííûõ ïðîáëåì, à ñåáå ñîçäàòü èñòî÷íèê äîõîäà.

Åùå íåñêîëüêî âàæíûõ çàìå÷àíèé Âîçìîæíîñòü, çàïóñòèâ áðîóçåð, íàéòè è âûïîëíÿòü âñå âàøè ïðîåêòû â îáëàêàõ äàåò îùóùåíèå ñâîáîäû. Îäíàêî ÷òî áóäåò ïðè ñáîå áðîóçåðà èëè ñëó÷àéíîì îáíîâëåíèè ñòðàíèöû? Ê ñ÷àñòüþ, êîãäà ïîäîáíîå ïðîèñõîäèëî, â ðÿäå ñëó÷àåâ èíñòðóìåíò îêàçàëñÿ ñïîñîáíûì âîññòàíîâèòü íåñîõðàíåííûå èçìåíåíèÿ. Ñîâìåñòíàÿ ðàáîòà íàä ïðîåêòîì ÿâëÿåòñÿ åùå îäíîé ïðèÿòíîé îñîáåííîñòüþ èíñòðóìåíòà. Ðàçðàáîòêó ìîæíî ñäåëàòü ãëîáàëüíîé, ðàçðåøèâ îáùèé äîñòóï ê ññûëêå íà ïðîåêò, èëè æå êîëëåêòèâíîé, ïóòåì ïîäêëþ÷åíèÿ ê ðàáîòå êîíêðåòíûõ ñîòðóäíèêîâ. Êîíå÷íî æå, ïî óìîë÷àíèþ ñòàòóñ ïðîåêòà óñòàíàâëèâàåòñÿ, êàê ëè÷íûé. «Ìû ÷óâñòâóåì, ÷òî òåõíîëîãèÿ ñîâìåñòíîé ðàáîòû íàä ïðîåêòîì â ïðîñòðàíñòâå Èíòåðíåòà áóäåò î÷åíü ýôôåêòèâíîé, è ëþäè îáÿçàòåëüíî îöåíÿò ýòî», – ãîâîðèò Ìèëëåð, îòìå÷àÿ, ÷òî «îíà ìîãëà áû èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ íîâûõ ðàçðàáîò÷èêîâ ìåæäó ýòàïàìè ðàçðàáîòêè ïðèíöèïèàëüíîé ñõåìû è êîíñòðóèðîâàíèÿ ïå÷àòíîé ïëàòû». Êîìïàíèÿ ïëàíèðóåò òàêæå ïðåäîñòàâèòü âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ñêðèïòîâ ñõîäíûõ ñ ÿçûêîì ULP ïàêåòà Eagle, êîòîðûå ìîãëè áû âûïîëíÿòü òàêèå çàäà÷è, êàê ðàçìåùåíèå êîìïîíåíòîâ. Ïîñëåäíåå, ÷òî ÿ ïîïûòàëàñü ñäåëàòü – îòêðûòü PCBWeb â ìîåì iPad, – ñêîðåå èç ëþáîïûòñòâà, ÷åì ïî íåîáõîäèìîñòè. Ê ñîæàëåíèþ, èñïîëüçîâàííàÿ â ïðîäóêòå òåõíîëîãèÿ Silverlight ðàáîòàåò òîëüêî ïîä ÎÑ Windows è Mac. Óâû, ïîëüçîâàòåëÿì Linux íå ïîâåçëî.

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Çàêëþ÷åíèå Êàê âåá-èíñòðóìåíò äëÿ ïðîôåññèîíàëüíûõ ðàçðàáîò÷èêîâ PCBWeb èìååò îãðîìíûé ïîòåíöèàë, õîòÿ, áåçóñëîâíî, åìó ïðèäåòñÿ âûäåðæàòü áîðüáó êàê ñ íàñòîëüíûìè ñèñòåìàìè, ïîäîáíûìè Eagle èëè Diptrace, òàê è ñ äðóãèìè îíëàéí ñðåäñòâàìè, à èìåííî, ñ Upverter, CircuitLab è Circuits.io. Äðóãîé ïðîáëåìîé äëÿ êîìïàíèè áóäóò èíæåíåðû, òâåðäî óáåæäåííûå â òîì, ÷òî çàìåíÿòü ÷åì-ëèáî

íàñòîëüíûå ñèñòåìû ðàçðàáîòêè íåò íèêàêîé íåîáõîäèìîñòè. Íî Ìèëëåð â îòíîøåíèè ïåðñïåêòèâ PCWeb èñïîëíåí îïòèìèçìà. «Îäíè èíæåíåðû îíëàéí ðåøåíèÿ âñòðå÷àþò ñ ýíòóçèàçìîì, äðóãèå êàòåãîðè÷åñêè íå æåëàþò ïðèíèìàòü ïàðàäèãìó èñïîëüçîâàíèÿ îáëà÷íûõ òåõíîëîãèé», – ãîâîðèò îí. – «Îäíàêî ïî ìåðå òîãî, êàê ëþäè áóäóò èñïîëüçîâàòü èõ âñå áîëüøå è áîëüøå, âåá-ïðèëîæåíèÿ ñòàíóò êàçàòüñÿ èì áîëåå óäîáíûìè, ÷åì íàñòîëüíûå». ÐË

Çàãðóçêè PCBWeb: äåìîíñòðàöèîííîå âèäåî

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ÑÒÀÒÜÈ

íàñòîÿùåå íåìåöêîå êà÷åñòâî

èíñòðóìåíò äëÿ ðàçäåëêè êàáåëÿ è ñíÿòèÿ èçîëÿöèè êîíòðîëüíîèçìåðèòåëüíîå îáîðóäîâàíèå

ïðîìûøëåííûå êîðïóñà âûêëþ÷àòåëè äàò÷èêè êëåììû íà DIN ðåéêó è äëÿ ïå÷àòíûõ ïëàò

ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОНИКИ Â èþëå 1951 ãîäà Bell Labs ñîîáùèëà îá èçîáðåòåíèè

ïëîñêîñòíîãî òðàíçèñòîðà Suzanne Deffree EDN

Â ïåðâóþ íåäåëþ èþëÿ 1951 ãîäà íà ïðåññ êîíôåðåíöèè â Ìþððåé Õèëëå, Íüþ-Äæåðñè, Bell Labs óñòàìè Óèëüÿìà Øîêëè (William Shockley) îáúÿâèëà îá èçîáðåòåíèè ïëîñêîñòíîãî òðàíçèñòîðà.

Â òî âðåìÿ Øîêëè âîçãëàâëÿë â Bell Labs ïîäðàçäåëåíèå ôèçèêè òâåðäîãî òåëà, îòëè÷àâøååñÿ èñêëþ÷èòåëüíûì óðîâíåì âíóòðåííåé êîíêóðåíöèè. Íîâûé òðàíçèñòîð áûë ëèøåí íåäîñòàòêîâ, ïðèñóùèõ òðàíçèñòîðàì ñ òî÷å÷íûì êîíòàêòîì, êîòîðûå Äæîí Áàðäèí (John Bardeen) è Óîëòåð Áðýòòýéí (Walter Brattain) ðàçðàáîòàëè íåñêîëüêèìè ãîäàìè ðàíüøå áåç ó÷àñòèÿ Øîêëè, íî îïèðàÿñü íà íåêîòîðûå åãî òðóäû. Ãîâîðÿò, ÷òî êîãäà íà÷èíàëñÿ ïðîöåññ ïàòåíòîâàíèÿ òî÷å÷íîãî òðàíçèñ-

Ïåðâûé ïëîñêîñòíîé òðàíçèñòîð, ñîçäàííûé â Bell Labs.

Îòíîñèòåëüíî òî÷íîé äàòû ýòîãî èñòîðè÷åñêîãî ñîáûòèÿ èñòî÷íèêè íå èìåþò îáùåãî ìíåíèÿ. Ñîãëàñíî îäíèì, îôèöèàëüíîå ñîîáùåíèå áûëî ñäåëàíî 4 èþëÿ, ñîãëàñíî äðóãèì – 5 èþëÿ 1951 ã.

Ñëåâà íàïðàâî: Äæîí Áàðäèí, Óèëüÿì Øîêëè, Óîëòåð Áðýòòýéí.

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ÑÒÀÒÜÈ

Ñòðàíèöà èç çàïèñîê Øîêëè, ñäåëàííûõ âî âðåìÿ ðàçðàáîòêè ïëîñêîñòíîãî òðàíçèñòîðà.

òîðà, Øîêëè ïðèëîæèë ìíîãî ñèë ê òîìó, ÷òîáû â ïàòåíòíîé çàÿâêå ñòîÿëî òîëüêî åãî èìÿ. Êîëëåãè õàðàêòåðèçîâàëè Øîêëè, êàê «îãðîìíîå ýãî». Êðîìå òîãî, îí èñïîâåäîâàë îòêðîâåííî ðàñèñòñêèå âçãëÿäû. Õîòÿ Øîêëè ÷àñòî íàçûâàþò «èçîáðåòàòåëåì» òðàíçèñòîðà è, íåñìîòðÿ íà ïðèïèñûâàåìîå åìó ýãî, ïûòàÿñü îïðîâåðãíóòü ýòè

óòâåðæäåíèÿ, îí ìíîãîêðàòíî ïîä÷åðêèâàë, ÷òî ëèøü âîçãëàâëÿë óñèëèÿ äðóãèõ ðàçðàáîò÷èêîâ. ×åðåç íåñêîëüêî ëåò ïîñëå èçîáðåòåíèÿ ïëîñêîñòíîãî òðàíçèñòîðà Øîêëè ïîêèíóë Bell Labs è â èòîãå ñòàë ïî÷åòíûì ïðîôåññîðîì ýëåêòðîòåõíèêè â Ñòýíôîðäå. Îí ñêîí÷àëñÿ â óíèâåðñèòåòñêîì êàìïóñå â 1989 ãîäó â âîçðàñòå 79 ëåò. ÐË

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Áèïîëÿðíûé êëþ÷åâîé êàñêàä Ãðîøåâ Â.ß.

ÎÎïèñûâàåìîå íèæå óñòðîéñòâî ïðåäíàçíà÷åíî, â îñíîâíîì, äëÿ ïîñòðîåíèÿ èìïóëüñíûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ñ âûñîêèì âõîäíûì íàïðÿæåíèåì, íàïðèìåð, âûïðÿìëåííûì íàïðÿæåíèåì ïðîìûøëåííîé ñåòè ïåðåìåííîãî òîêà. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî íàèáîëåå ýôôåêòèâíûå êîíâåðòåðû äëÿ ðåøåíèÿ òàêîé çàäà÷è ìîæíî ðåàëèçîâàòü òîëüêî íà ïîëåâûõ òðàíçèñòîðàõ, ïîñêîëüêó ýòè ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðèáîðû îáëàäàþò èñêëþ÷èòåëüíî âûñîêîé ñêîðîñòüþ êîììóòàöèè. Êðîìå ýòîãî, äëÿ óïðàâëåíèÿ êëþ÷åâûìè êàñêàäàìè òàêîãî òèïà òðåáóåòñÿ î÷åíü íåáîëüøàÿ ìîùíîñòü. Îäíàêî êîíñòðóêöèÿ ìîùíîãî ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà òàêîâà, ÷òî åãî âûõîäíàÿ åìêîñòü, øóíòèðóþùàÿ ðàçîìêíóòûé êëþ÷, èìååò áîëüøóþ âåëè÷èíó. Ïîýòîìó ïîòåðè ìîùíîñòè íà ïîëåâûõ êëþ÷åâûõ ýëåìåíòàõ â ñåòåâûõ êîíâåðòåðàõ, âõîäíîå íàïðÿæåíèå â êîòîðûõ ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî ñîòåí âîëüò, îêàçûâàþòñÿ ñëèøêîì áîëüøèìè, ïîñêîëüêó ìîùíîñòü äèíàìè÷åñêèõ ïîòåðü çàâèñèò îò êâàäðàòà ïåðåêëþ÷àåìîãî íàïðÿæåíèÿ. Åñëè æå åìêîñòü óìåíüøàåòñÿ çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ êîíñòðóêöèè ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà (óìåíüøåíèÿ øèðèíû êàíàëà), òî âîçðàñòàåò åãî ñîïðîòèâëåíèå â çàìêíóòîì ñîñòîÿíèè, âñëåäñòâèå ÷åãî îñíîâíóþ ÷àñòü ïîòåðü ñîçäàåò ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà çàìêíóòîì êëþ÷å, ïðè ýòîì ñóììàðíàÿ ìîùíîñòü ïîòåðü îñòàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè ïðåæíåé. Ýòî æå îòíîñèòñÿ ê òðàíçèñòîðàì òèïà IBGT, íàïðÿæåíèå íàñûùåíèÿ êîòîðûõ ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî âîëüò. Êðîìå ýòîãî, äëÿ óïîìÿíóòûõ òðàíçèñòîðîâ õàðàêòåðíà íåäîñòàòî÷íî âûñîêàÿ êðóòèçíà ïðÿìîé ïåðåäà÷è, èç-çà ÷åãî ïðåîáðàçîâàòåëè ñ ïîëåâûì òðàíçèñòîðîì èëè IGBT â êà÷åñòâå âûõîäíîãî â êëþ÷åâîì êàñêàäå èìåþò îòíîñèòåëüíî ñëîæíóþ ñòðóêòóðó.

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Îò ýòèõ íåäîñòàòêîâ ñâîáîäíû áèïîëÿðíûå òðàíçèñòîðû, îáëàäàþùèå îäíîâðåìåííî î÷åíü íèçêèì íàïðÿæåíèåì íàñûùåíèÿ è îòíîñèòåëüíî ìàëîé âûõîäíîé åìêîñòüþ, à èõ âûñîêàÿ êðóòèçíà ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü ïðåîáðàçîâàòåëè íà åäèíñòâåííîì òðàíçèñòîðå. Êðîìå ýòîãî, ïðè èñïîëüçîâàíèè èíäóêòèâíûõ öåïåé óïðàâëåíèÿ ïîòåðè ìîùíîñòè â ýòèõ öåïÿõ ìîãóò áûòü ñîèçìåðèìû ñ ïîòåðÿìè íà óïðàâëåíèå ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ. Îäíàêî ó áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðîâ ñóùåñòâóåò íåäîñòàòîê, ñâÿçàííûé ñ ìåäëåííûì ïåðåêëþ÷åíèåì èç íàñûùåííîãî ðåæèìà è áîëüøîé âñëåäñòâèå ýòîãî ðàññåèâàåìîé íà òðàíçèñòîðå ìîùíîñòüþ, íàëè÷èå êîòîðîãî ñâîäèò íà íåò âñå èìåþùèåñÿ ïðåèìóùåñòâà. Èçâåñòíî [1], ÷òî äëÿ óñòðàíåíèÿ ýòîãî íåäîñòàòêà ïðè âûêëþ÷åíèè íàñûùåííîãî áèïîëÿðíîãî êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà ñëåäóåò ñìåùàòü åãî áàçó â îáëàñòü îòðèöàòåëüíûõ íàïðÿæåíèé ñ ïîìîùüþ äîñòàòî÷íî ìîùíîãî äðàéâåðà, ÷òî ñóùåñòâåííî ïîâûøàåò áûñòðîäåéñòâèå òðàíçèñòîðà, ïðè ýòîì ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî âûäåëÿåìàÿ íà íåì ìîùíîñòü ñòàíîâèòñÿ ìèíèìàëüíî âîçìîæíîé. Ñ ìíîãîýòàæíûìè äðàéâåðàìè, ïðåäíàçíà÷åííûìè äëÿ ðåàëèçàöèè òàêîãî ñïîñîáà, ìîæíî îçíàêîìèòüñÿ, íàïðèìåð, â [2, 3].Îäíàêî ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî òàêîé ñïîñîá âûêëþ÷åíèÿ êëþ÷åâûõ òðàíçèñòîðîâ, íàõîäÿùèõñÿ â ðåæèìå íàñûùåíèÿ, ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ëèøü âåñüìà îãðàíè÷åííûé âûèãðûø, êàê â ñêîðîñòè ïåðåêëþ÷åíèÿ, òàê è â ðàññåèâàåìîé íà òðàíçèñòîðå ìîùíîñòè. Ýòî, âåðîÿòíî, îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ïðè âûêëþ÷åíèè áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà èç íàñûùåííîãî ñîñòîÿíèÿ ñóùåñòâóåò èçáûòî÷íûé çàðÿä êàê â îáëàñòè áàçû, òàê è â êîëëåêòîðíîé îáëàñòè. Ïðè÷åì îáà çàðÿäà èìåþò ïðîòèâîïîëîæíóþ ïîëÿðíîñòü [1]. Ïîýòîìó, õîòÿ èçáûòî÷íûé çàðÿä èç îáëàñòè áàçû

ÑÒÀÒÜÈ

ñ ïîìîùüþ îáðàòíîãî ñìåùåíèÿ óäàëÿåòñÿ äîñòàòî÷íî ýôôåêòèâíî, ÷òî óâåëè÷èâàåò ñêîðîñòü ïåðåêëþ÷åíèÿ, îäíîâðåìåííî óäàëèòü êîëëåêòîðíûé çàðÿä, èìåþùèé äðóãóþ ïîëÿðíîñòü, ñ ïîìîùüþ òàêîãî ñïîñîáà íåâîçìîæíî. Ïîýòîìó ýòîò çàðÿä íåéòðàëèçóåòñÿ âî âðåìÿ ïåðåêëþ÷åíèÿ è ïîëíîñòüþ èëè ÷àñòè÷íî ïðåîáðàçóåòñÿ â ìîùíîñòü ïîòåðü, ïðîÿâëÿþùóþñÿ â âèäå íàãðåâà êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà. Äðóãèì èçâåñòíûì ñïîñîáîì óâåëè÷åíèÿ áûñòðîäåéñòâèÿ áèïîëÿðíûõ êëþ÷åâûõ òðàíçèñòîðîâ ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå äèîäîâ Øîòòêè, âêëþ÷àåìûõ ìåæäó êîëëåêòîðîì è áàçîé êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà [1]. Ïðè èñïîëüçîâàíèè òàêîãî ðåøåíèÿ òðàíçèñòîð âîîáùå íå âõîäèò â ðåæèì íàñûùåíèÿ, ïîýòîìó ïåðåêëþ÷åíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ èç íåíàñûùåííîãî ðåæèìà, ÷òî çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàåò áûñòðîäåéñòâèå áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðîâ. Îäíàêî òàêîé ïðèåì â êîíâåðòåðàõ ñ âûñîêèì âõîäíûì íàïðÿæåíèåì íåïðèìåíèì ïî íåñêîëüêèì ïðè÷èíàì. Âî-ïåðâûõ, íå ñóùåñòâóåò äèîäîâ Øîòòêè ñ äîñòàòî÷íî ìàëûì ïðÿìûì ïàäåíèåì ïðè äîïóñòèìîì îáðàòíîì íàïðÿæåíèè 500 Â è áîëåå. Âî-âòîðûõ, ìîùíîñòü, âûäåëÿåìàÿ íà êëþ÷åâîì òðàíçèñòîðå â ñëó÷àå èñïîëüçîâàíèÿ äèîäà Øîòòêè, îêàçûâàåòñÿ îòíîñèòåëüíî áîëüøîé, ïîñêîëüêó â òå÷åíèå âñåãî âðåìåíè çàìêíóòîãî ñîñòîÿíèÿ êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà íàïðÿæåíèå êîëëåêòîð-ýìèòòåð äîëæíî ïîääåðæèâàòüñÿ íà óðîâíå âûøå 0.5 Â, è äàæå ïðè ýòîì íèêîãäà íåò ãàðàíòèè, ÷òî òðàíçèñòîð óæå íå íàñûùåí. È, íàêîíåö, ïðè èñïîëüçîâàíèè äèîäà Øîòòêè äëÿ ïîääåðæàíèÿ íåíàñûùåííîãî ñîñòîÿíèÿ êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà âîçðàñòàåò âëèÿíèå ýôôåêòà Ìèëëåðà, ïîñêîëüêó åìêîñòü äèîäà äîáàâëÿåòñÿ ê ñîáñòâåííîé åìêîñòè êîëëåêòîð-áàçà êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà. Ïîýòîìó òàêîé ñïîñîá íà ïðàêòèêå â êîíâåðòåðàõ íàïðÿæåíèÿ íå ïðèìåíÿåòñÿ. Èçâåñòåí òàêæå ñïîñîá óâåëè÷åíèÿ áûñòðîäåéñòâèÿ êëþ÷åâûõ òðàíçèñòîðîâ, êîíêðåòíàÿ ñõåìíàÿ ðåàëèçàöèÿ êîòîðîãî ïðåäëîæåíà â [4]. Â ñîîòâåòñòâèè ñ ýòèì ñïîñîáîì âûêëþ÷åíèå êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà ïðîèçâîäèòñÿ çàìûêàíèåì åãî áàçî-ýìèòòåðíîãî ïåðåõîäà â ìîìåíò, êîãäà íàïðÿæåíèå ìåæäó êîëëåêòîðîì è ýìèòòåðîì â ðåçóëüòàòå óâåëè÷åíèÿ êîëëåêòîðíîãî òîêà íà÷èíàåò áûñòðî íàðàñòàòü, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ìîìåíòó âûõîäà òðàíçèñòîðà èç ñîñòîÿíèÿ íàñûùåíèÿ. Èñïîëüçîâàíèå ýòîãî ñïîñîáà ïîçâîëèëî ñóùåñòâåííî óëó÷øèòü ñêîðîñòíûå ïîêàçàòå-

ëè áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðîâ è ñäåëàòü èõ íå òîëüêî êîíêóðåíòîñïîñîáíûìè ïî ñðàâíåíèþ ñ ïîëåâûìè òðàíçèñòîðàìè ïðè áîëüøîé âåëè÷èíå êîììóòèðóåìîãî íàïðÿæåíèÿ (300 è áîëåå âîëüò), íî äàæå ïîçâîëèëî â òàêèõ óñëîâèÿõ îáåñïå÷èòü ìåíüøåå òåïëîâûäåëåíèå áèïîëÿðíîãî êëþ÷åâîãî êàñêàäà ïî ñðàâíåíèþ ñ âûïîëíåííûìè íà ïîëåâûõ òðàíçèñòîðàõ. Îäíàêî è â ýòîì ñëó÷àå ñêîðîñòü ïåðåêëþ÷åíèÿ íå ïðåâûøàåò 70-120 íñ, õîòÿ òåïëîâûäåëåíèå ñóùåñòâåííî óìåíüøàåòñÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ðàññìîòðåííûì âûøå ïåðâûì ñïîñîáîì âñëåäñòâèå âûêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà èç íåíàñûùåííîãî ñîñòîÿíèÿ, êîãäà èçáûòî÷íûé çàðÿä â êîëëåêòîðíîé îáëàñòè îòñóòñòâóåò, à ïî ñðàâíåíèþ ñî âòîðûì, êîãäà òðàíçèñòîð íå ââîäèòñÿ â ðåæèì íàñûùåíèÿ (íàïðèìåð, ñ ïîìîùüþ äèîäà Øîòòêè) – ïîñêîëüêó ïðè èñïîëüçîâàíèè ñïîñîáà, ïðåäëîæåííîãî â [4], íåíàñûùåííîå ñîñòîÿíèå óñòàíàâëèâàåòñÿ òîëüêî íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä ïåðåêëþ÷åíèåì, à âñå îñòàëüíîå âðåìÿ òðàíçèñòîð óäåðæèâàåòñÿ â ñîñòîÿíèè ãëóáîêîãî íàñûùåíèÿ ïðè íàïðÿæåíèè íà êîëëåêòîðå íå âûøå 0.1 – 0.3 Â. Êðîìå òîãî, â ýòîì âàðèàíòå ïîëíîñòüþ óñòðàíÿåòñÿ ýôôåêò Ìèëëåðà. Îäíàêî, íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî äàííûé ñïîñîá ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ñóùåñòâåííûé âûèãðûø â ìîùíîñòè, ðàññåèâàåìîé íà êëþ÷åâîì òðàíçèñòîðå, òåì íå ìåíåå, ñêîðîñòíûå õàðàêòåðèñòèêè áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðîâ ïðè åãî èñïîëüçîâàíèè îêàçûâàþòñÿ âñå æå íå ïðåäåëüíûìè, à ìîùíîñòü ïîòåðü íå ìèíèìàëüíîé, ÷òî óñòàíîâëåíî â ðåçóëüòàòå ýêñÍÀÃÐÓÇÊÀ

R3 VD1

– VT3

ÃÈ

Ñ1 VT1 R4

+ VT2

E2 –

Ðèñóíîê 1.

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé. Ýòè æå èññëåäîâàíèÿ ïîçâîëèëè òàêèì îáðàçîì èçìåíèòü ñòðóêòóðó áèïîëÿðíîãî êëþ÷åâîãî êàñêàäà, ÷òî åãî ïàðàìåòðû, ïî âñåé âèäèìîñòè, ïðèáëèçèëèñü ê ôèçè÷åñêè äîñòèæèìîìó ïðåäåëó. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà áèïîëÿðíîãî êëþ÷åâîãî êàñêàäà, êîòîðàÿ èñïîëüçîâàëàñü äëÿ èñïûòàíèé, ïðåäñòàâëåíà íà Ðèñóíêå 1. Óñòðîéñòâî ñîäåðæèò êëþ÷åâîé òðàíçèñòîð VT3, êîëëåêòîð êîòîðîãî ÷åðåç èíäóêòèâíóþ íàãðóçêó ïîäêëþ÷åí ê èñòî÷íèêó âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ E1, à òàêæå óïðàâëÿþùèå òðàíçèñòîðû VT1,VT2. Ýìèòòåð VT2 ïîäêëþ÷åí ê èñòî÷íèêó îòðèöàòåëüíîãî ñìåùåíèÿ E2. Óïðàâëåíèå ðàáîòîé êàñêàäà îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ãåíåðàòîðà èìïóëüñîâ ÃÈ. Â ðåçóëüòàòå èññëåäîâàíèé óñòàíîâëåíî, ÷òî ïîäà÷à îòðèöàòåëüíîãî ñìåùåíèÿ íà áàçó íåíàñûùåííîãî òðàíçèñòîðà òàêæå ïîëåçíà äëÿ óâåëè÷åíèÿ ñêîðîñòè ïåðåêëþ÷åíèÿ, êàê è ïðè âûõîäå èç íàñûùåíèÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, èñïîëüçóÿ òàêîé ïðèåì ìîæíî äîïîëíèòåëüíî óëó÷øèòü õàðàêòåðèñòèêè óñòðîéñòâà, ïðåäëîæåííîãî â [4], ïîñêîëüêó â ýòîì óñòðîéñòâå ïåðåêëþ÷åíèå ïðîèçâîäèòñÿ èç íåíàñûùåííîãî ðåæèìà, îäíàêî áàçà êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà ïåðåä ïåðåêëþ÷åíèåì çàìûêàåòñÿ íà îáùóþ øèíó, ÷òî íå ïîçâîëÿåò óäàëèòü èçáûòî÷íûé çàðÿä èç áàçîâîé îáëàñòè ñ äîñòàòî÷íîé ñêîðîñòüþ. Ïîýòîìó ñïîñîá âûêëþ÷åíèÿ áèïîëÿðíîãî êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà, ðåàëèçîâàííûé â èçîáðàæåííîì íà Ðèñóíêå 1 óñòðîéñòâå, çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî âíà÷àëå îáåñïå÷èâàåòñÿ êîíòðîëèðóåìûé âûâîä êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà èç íàñûùåíèÿ, àíàëîãè÷íî [4], ïîñëå ÷åãî áàçîâûé ýëåêòðîä óæå íåíàñûùåííîãî òðàíçèñòîðà ñìåùàåòñÿ áîëüøèì òîêîì â îáëàñòü îòðèöàòåëüíûõ íàïðÿæåíèé. Ïðè òàêîì ñïîñîáå âûêëþ÷åíèÿ èçáûòî÷íûé çàðÿä â êîëëåêòîðå îòñóòñòâóåò, ïîñêîëüêó ê ìîìåíòó ïîäà÷è îòðèöàòåëüíîãî ñìåùåíèÿ íà áàçó òðàíçèñòîð óæå íå íàñûùåí, à ïîñêîëüêó áàçîâûé ïåðåõîä ñìåùàåòñÿ áîëüøèì òîêîì â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè, áûñòðî ëèêâèäèðóåòñÿ çàðÿä â áàçîâîé îáëàñòè. Ïðè÷åì åñëè ýòà ëèêâèäàöèÿ ïðîèçâåäåíà áûñòðåå, ÷åì çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èòñÿ íàïðÿæåíèå íà êîëëåêòîðå, àêòèâíàÿ ìîùíîñòü, âûäåëÿåìàÿ íà êëþ÷åâîì òðàíçèñòîðå ïðè âûêëþ÷åíèè, ìîæåò òåîðåòè÷åñêè ñòàòü ðàâíîé íóëþ (áåç ó÷åòà äèíàìè÷åñêèõ ïîòåðü).

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Ñîîòâåòñòâåííî, ðàáî÷èé öèêë áèïîëÿðíîãî êëþ÷åâîãî êàñêàäà âûãëÿäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ñíà÷àëà ñ ïîìîùüþ ãåíåðàòîðà èìïóëüñîâ ÃÈ ÷åðåç ðåçèñòîð R3 îáåñïå÷èâàåòñÿ äîñòàòî÷íûé òîê áàçû äëÿ ãëóáîêîãî íàñûùåíèÿ êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà VT3. Çàòåì, âñëåäñòâèå óâåëè÷åíèÿ êîëëåêòîðíîãî òîêà, îáóñëîâëåííîãî èíäóêòèâíîé íàãðóçêîé, îáåñïå÷èâàåòñÿ âûõîä èç íàñûùåííîãî ñîñòîÿíèÿ, êîíòðîëèðóåìûé ïî âåëè÷èíå íàïðÿæåíèÿ íà êîëëåêòîðå ýòîãî òðàíçèñòîðà ñ ïîìîùüþ äèîäà VD1. Ìîìåíò âûõîäà èç íàñûùåííîãî ñîñòîÿíèÿ ìîæíî ðåãóëèðîâàòü, èçìåíÿÿ òîê áàçû. È, íàêîíåö, êîãäà óñòàíîâëåíî, ÷òî VT3 âûøåë èç ñîñòîÿíèÿ íàñûùåíèÿ è íàïðÿæåíèå íà åãî êîëëåêòîðå ñðàâíÿëîñü ñ íàïðÿæåíèåì íà áàçå èëè ïðåâûñèëî åãî, îáåñïå÷èâàåòñÿ ëèêâèäàöèÿ áàçîâîãî çàðÿäà ïóòåì îáðàòíîãî ñìåùåíèÿ ïåðåõîäà áàçà-ýìèòòåð ýòîãî òðàíçèñòîðà. Ïðè÷åì â óñòðîéñòâå îáåñïå÷èâàåòñÿ ìàêñèìàëüíî âîçìîæíàÿ ñêîðîñòü óäàëåíèÿ ýòîãî çàðÿäà çà ñ÷åò ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîãî ðàçðÿäíîãî òîêà. Êñòàòè, â ëèòåðàòóðå íåò åäèíîãî ìíåíèÿ ïî âîïðîñó âåëè÷èíû ýòîãî òîêà. Íåêîòîðûå èñòî÷íèêè ïðåäëàãàþò èñïîëüçîâàòü óäâîåííóþ âåëè÷èíó ðàçðÿäíîãî òîêà áàçû ïî ñðàâíåíèþ ñ áàçîâûì òîêîì íàñûùåíèÿ, äðóãèå – ïîëîâèíó ìàêñèìàëüíîãî òîêà êîëëåêòîðà. Ê ñîæàëåíèþ, è òå, è äðóãèå ðåêîìåíäàöèè íè÷åì íå îáîñíîâàíû. Â îïèñûâàåìîì óñòðîéñòâå âåëè÷èíà òîêà ñî ñòîðîíû êîëëåêòîðà òðàíçèñòîðà VT2 íå îãðàíè÷èâàåòñÿ, ïðè ýòîì âåëè÷èíà ðàçðÿäíîãî òîêà äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîãî çíà÷åíèÿ, ðàâíîãî êîëëåêòîðíîìó òîêó êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà VT3 â ìîìåíò ðàçðÿäà. Íåîáõîäèìîñòü èìåííî òàêîãî ïîäõîäà îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ðàçðÿä áàçîâîé åìêîñòè êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà íåîáõîäèìî îñóùåñòâèòü ñ ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîé ñêîðîñòüþ, ÷òîáû îñòàòî÷íûé çàðÿä â áàçå ê íà÷àëó âîçðàñòàíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà êîëëåêòîðå èìåë ìèíèìàëüíóþ âåëè÷èíó. À ýòîãî ìîæíî äîáèòüñÿ òîëüêî çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ðàçðÿäíîãî òîêà, êîòîðûé íå ìîæåò ïðåâûñèòü âåëè÷èíó êîëëåêòîðíîãî òîêà â ìîìåíò ïåðåêëþ÷åíèÿ. Çäåñü ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïî ðåçóëüòàòàì ýêñïåðèìåíòîâ òîê ðàçðÿäà ìîæåò îãðàíè÷èâàòüñÿ îáúåìíûì ñîïðîòèâëåíèåì áàçû êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà, ïîýòîìó äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîãî ýôôåêòà íàïðÿæåíèå îáðàòíîãî ñìåùåíèÿ E2 ñëåäóåò óâåëè÷èâàòü ïðè óâåëè÷åíèè ìàêñèìàëüíîãî êîëëåêòîðíîãî òîêà êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà.

ÑÒÀÒÜÈ

Ðàññìîòðèì ïîäðîáíî ìåõàíèçì ðàáîòû êëþ÷åâîãî êàñêàäà ïî ïðåäñòàâëåííîé íà Ðèñóíêå 1 óïðîùåííîé ïðèíöèïèàëüíîé ñõåìå. Îäíîâðåìåííî ñ ïîëîæèòåëüíûì ôðîíòîì èìïóëüñà íà âûõîäå èñòî÷íèêà èìïóëüñîâ ÃÈ ÷åðåç îáà ðåçèñòîðà R1, R3 ïîÿâëÿþòñÿ òîêè, îäèí èç êîòîðûõ âòåêàåò â áàçó êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà VT3, à âòîðîé – â ýìèòòåð p-n-p òðàíçèñòîðà VT1. Îäíàêî â áàçó òðàíçèñòîðà VT2 ýòîò òîê íå ïîñòóïàåò, ïîñêîëüêó ìåæäó ýìèòòåðîì VT1 è îáùåé øèíîé âêëþ÷åí êîíäåíñàòîð C1. Ïîýòîìó òîê áàçû êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà VT3 íå øóíòèðóåòñÿ òðàíçèñòîðîì VT2, âñëåäñòâèå ÷åãî êëþ÷åâîé òðàíçèñòîð íàñûùàåòñÿ. Â ðåçóëüòàòå íàñûùåíèÿ íàïðÿæåíèå íà êîëëåêòîðå êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà ñòàíîâèòñÿ áëèçêèì ê íóëþ, âñëåäñòâèå ÷åãî îòêðûâàåòñÿ äèîä VD1, êîòîðûé îòâîäèò òîê ÷åðåç ðåçèñòîð R1 íà êîëëåêòîð íàñûùåííîãî êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà. Ñîîòâåòñòâåííî, òðàíçèñòîð VT2 îñòàåòñÿ âûêëþ÷åííûì â òå÷åíèå âñåãî âðåìåíè, ïîêà êëþ÷åâîé òðàíçèñòîð VT3 íàñûùåí. Ñ òå÷åíèåì âðåìåíè êîëëåêòîðíûé òîê êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà, îáóñëîâëåííûé èíäóêòèâíûì õàðàêòåðîì íàãðóçêè, ëèíåéíî âîçðàñòàåò. Ïðè ýòîì êîýôôèöèåíò åãî óñèëåíèÿ ïî òîêó íåëèíåéíî óìåíüøàåòñÿ. Âñëåäñòâèå ýòîãî ÷åðåç íåêîòîðîå âðåìÿ òîê áàçû VT3 ñòàíîâèòñÿ íåäîñòàòî÷íûì äëÿ óäåðæàíèÿ åãî â íàñûùåíèè, è íàïðÿæåíèå íà åãî êîëëåêòîðå íà÷èíàåò óâåëè÷èâàòüñÿ, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ìîìåíòó âûõîäà èç íàñûùåííîãî ñîñòîÿíèÿ è ëèêâèäàöèè èçáûòî÷íîãî çàðÿäà â êîëëåêòîðíîé îáëàñòè. Êàê òîëüêî ýòî ïðîèñõîäèò, äèîä VD1 íà÷èíàåò çàïèðàòüñÿ è òîê ÷åðåç ðåçèñòîð R1 è ïðîìåæóòîê ýìèò-

òåð-êîëëåêòîð VT1 íà÷èíàåò ïîñòóïàòü â áàçó òðàíçèñòîðà VT2. Òðàíçèñòîð VT2 îòêðûâàåòñÿ è çàìûêàåò áàçó êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà VT3 íà øèíó îòðèöàòåëüíîãî èñòî÷íèêà E2. Îäíàêî áåç êîíäåíñàòîðà C1 ýòîò ïðîöåññ áûë áû îòíîñèòåëüíî ìåäëåííûì, ïîñêîëüêó ñîâîêóïíîñòü òðàíçèñòîðîâ VT2 è VT1 ñ ðåçèñòîðîì R1 â öåïè ýìèòòåðà ïðàêòè÷åñêè ýêâèâàëåíòíà ëèíåéíîìó óñèëèòåëþ. Ïîýòîìó ñóùåñòâåííóþ ðîëü â óâåëè÷åíèè ñêîðîñòè ïåðåêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà VT2 èãðàåò êîíäåíñàòîð C1. Ïðè íàëè÷èè ýòîãî êîíäåíñàòîðà ýìèòòåð òðàíçèñòîðà VT1 â ìîìåíò ïåðåêëþ÷åíèÿ îêàçûâàåòñÿ ïîäêëþ÷åííûì ê èñòî÷íèêó íàïðÿæåíèÿ, êîòîðûé îáðàçîâàí çàðÿæåííûì êîíäåíñàòîðîì C1. Âñëåäñòâèå ýòîãî òðàíçèñòîðû VT1, VT2 îêàçûâàþòñÿ îõâà÷åííûìè ïîëîæèòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçüþ, îáðàçóÿ ýêâèâàëåíò òèðèñòîðà, âûõîäíîé òîê êîòîðîãî ìîæåò ìíîãîêðàòíî ïðåâûøàòü òîê ðàçðÿäà êîíäåíñàòîðà C1, ïðè÷åì âûõîä ýòîãî òèðèñòîðà ïîäêëþ÷åí ê áàçå êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà VT3. Âñëåäñòâèå òàêîãî âêëþ÷åíèÿ çàðÿä, îáðàçîâàííûé òîêîì áàçû ýòîãî òðàíçèñòîðà, óäàëÿåòñÿ ñ íàñòîëüêî âûñîêîé ñêîðîñòüþ, ÷òî ïðàêòè÷åñêè ïåðåñòàåò âëèÿòü íà åãî ïåðåêëþ÷åíèå. Â ðåçóëüòàòå ñêîðîñòü ïåðåêëþ÷åíèÿ èíäóêòèâíîé íàãðóçêè îïðåäåëÿåòñÿ ïðàêòè÷åñêè òîëüêî ïàðàçèòíûìè åìêîñòÿìè, à ìîùíîñòü, ðàññåèâàåìàÿ íà êëþ÷åâîì òðàíçèñòîðå, îïðåäåëÿåòñÿ â îñíîâíîì òîëüêî äèíàìè÷åñêèìè ïîòåðÿìè è ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ â ðåæèìå íàñûùåíèÿ. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äëÿ ýôôåêòèâíîé ðàáîòû VT2 äîëæåí èìåòü äîïóñòèìîå çíà÷åíèå èìïóëüñíîãî òîêà êîëëåêòîðà íå ìåíüøåå, ÷åì ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå òîêà ÷åðåç ýìèòòåð êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà VT3. Íà Ðèñóíêàõ 2 à, á ïðåäñòàâëåíû

Òðàíçèñòîð 2SC3973 êîëëåêòîð X=50 íñ/äåë Y=20 Â/äåë

Òðàíçèñòîð 2SC3973 X=10 ìêñ/äåë Y=20 Â/äåë

ýìèòòåð Y=1 Â/äåë Im=1 À

Ðèñóíîê 2.

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

îñöèëëîãðàììû íàïðÿæåíèé íà êîëëåêòîðå è ýìèòòåðå êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà òèïà 2SC3973, èñïîëüçóåìîãî â ýêñïåðèìåíòàõ â êà÷åñòâå VT3. Ïðè îïèñàíèè ðàáîòû óñòðîéñòâà ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî èìïóëüñû èñòî÷íèêà óïðàâëåíèÿ ÃÈ èìåþò áóëüøóþ äëèòåëüíîñòü, ÷åì äëèòåëüíîñòü óäåðæàíèÿ íèçêîãî óðîâíÿ íà êîëëåêòîðå êëþ÷åâîãî òðàíçèñòîðà VT3, ò. ê. óñòðîéñòâî ñàìîñòîÿòåëüíî âûõîäèò èç âêëþ÷åííîãî ñîñòîÿíèÿ. Êðîìå ýòîãî, íàïðÿæåíèå íà âûõîäå ãåíåðàòîðà èìïóëüñîâ ÃÈ îáÿçàòåëüíî äîëæíî áûòü äâóõïîëÿðíûì. Ýòî íåîáõîäèìî äëÿ âûêëþ÷åíèÿ òèðèñòîðà, îáðàçîâàííîãî òðàíçèñòîðàìè VT1 è VT2. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðåäñòàâëÿåìîãî êëþ÷åâîãî êàñêàäà â ñîñòàâå àâòîêîëåáàòåëüíîãî êîíâåðòåðà ñ òðàíñôîðìàòîðíîé íàãðóçêîé âñå ïåðå÷èñëåííûå óñëîâèÿ âûïîëíÿþòñÿ àâòîìàòè÷åñêè.

Äàííûé ïðèìåð ïîêàçûâàåò, ÷òî èñïîëüçîâàíèå áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðîâ ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü ñóùåñòâåííî áîëåå ïðîñòûå è áîëåå ýôôåêòèâíûå èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè íàïðÿæåíèÿ, ïî ñðàâíåíèþ ñ âûïîëíåííûìè íà ïîëåâûõ òðàíçèñòîðàõ èëè IGBT. Â çàêëþ÷åíèå ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ïåðåêëþ÷åíèÿ çàôèêñèðîâàíî ïðè èñïîëüçîâàíèè â êà÷åñòâå êëþ÷åâîãî îòíîñèòåëüíî âûñîêî÷àñòîòíîãî òðàíçèñòîðà, êàêèì ÿâëÿåòñÿ, íàïðèìåð, 2SC3973. Ïðè åãî çàìåíå íà áîëåå íèçêî÷àñòîòíûé òðàíçèñòîð òèïà MJE18004 ñêîðîñòü ïåðåêëþ÷åíèÿ èçìåíÿåòñÿ ñëàáî (äëèòåëüíîñòü ôðîíòà ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 90 íñ). Òåì íå ìåíåå, ðàññåèâàåìàÿ íà òðàíçèñòîðå ìîùíîñòü, îïðåäåëÿåìàÿ ïî òåìïåðàòóðå êîðïóñà, ïðè ïîäà÷å îòðèöàòåëüíîãî ñìåùåíèÿ óìåíüøàåòñÿ ïðèìåðíî âäâîå. ÐË

Ññûëêè 1. Ñ. Ñîêëîô. «Àíàëîãîâûå èíòåãðàëüíûå ñõåìû». Ì. «Ìèð». 1988 ã., ñ. 490-506. 2. Motorola. Semiconductor technical data. MJE18004 – MJF18004, p. 7. 3. Motorola. Semiconductor technical data. MJE13002, p. 4. 4. Ïàòåíò ÐÔ ¹ 2479101.

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ÑÒÀÒÜÈ

ÏÈÑÜÌÀ ×ÈÒÀÒÅËÅÉ

Â ðåäàêöèþ ÐàäèËîöìàí ïðèøëî ïèñüìî ñëåäóþùåãî ñîäåðæàíèÿ:

Óâàæàåìûé ðåäàêòîð! Âî âòîðîé ÷àñòè ñòàòüè «Ïîäàâëåíèå íèçêî÷àñòîòíûõ ïîìåõ â ñèñòåìàõ àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ» (ÐàäèîËîöìàí, 05–2013, ñ. 30) äîïóùåíà äîñàäíàÿ îøèáêà. Íà Ðèñóíêå 10 èçîáðàæåíà ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ðåæåêòîðíîãî ôèëüò-ðà, êîòîðàÿ ôàêòè÷åñêè ÿâëÿåòñÿ øèðîêî èçâåñòíîé ñõåìîé ïîëîñîâîãî ôèëüòðà âòîðîãî ïîðÿäêà (ÏÔ2). Â ëèòåðàòóðå ïî àêòèâíûì ôèëüòðàì ýòîò ÏÔ2 îáû÷íî íàçûâàþò ëèáî ñõåìîé ñ ìíîãîïåòëåâîé îáðàòíîé ñâÿçüþ (MFB BP2), ëèáî ñõåìîé Ðàóõà, ëèáî ñõåìîé Äèëüÿíèñà. Ïåðåäàòî÷íàÿ ôóíêöèÿ ÏÔ2 (Ðèñóíîê 10), â ñëó÷àå åãî ðåàëèçàöèè íà èäåàëüíîì ÎÓ, èìååò ñëåäóþùèé âèä:

wÐ S Q T(S) = -H w S 2 + Ð S + wÐ2 Q

(1)

Êîýôôèöèåíòû, âõîäÿùèå â âûðàæåíèå (1), èìåþò ñëåäóþùèé ôèçè÷åñêèé ñìûñë. Êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ÏÔ2 íà öåíòðàëüíîé ÷àñòîòå ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ:

H = 0 .5

Â äâóõ ïîñëåäíèõ ôîðìóëàõ îáîçíà÷åíî:

R12 = R1 || R 2 =

R1R 2 R1 + R 2

Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî íà áàçå ðàññìîòðåííîãî ÏÔ2 ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàí è ðåæåêòîðíûé ôèëüòð âòîðîãî ïîðÿäêà (ÐÔ2). Èäåÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ ÏÔ2 â ÐÔ2 äîñòàòî÷íî î÷åâèäíà: íåîáõîäèìî ïðîñóììèðîâàòü (àëãåáðàè÷åñêè) âõîäíîé è âûõîäíîé ñèãíàëû ÏÔ2 ñ òàêèìè âåñàìè, ïðè êîòîðûõ ïîëó÷åííàÿ ñóììà íà ÷àñòîòå wP ðàâíà íóëþ. Äëÿ òðàíñôîðìàöèè ÏÔ2 (Ðèñóíîê 10) â ÐÔ2 äîñòàòî÷íî íà íåèíâåðòèðóþùèé âõîä ÎÓ À1 ïîäàòü âõîäíîé ñèãíàë ôèëüòðà ÷åðåç ðåçèñòèâíûé äåëèòåëü íàïðÿæåíèÿ, êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è KD êîòîðîãî ðàâåí:

KD =

H æ R ö 1 + H çç1 + 1 ÷÷ è R2 ø

Íà Ðèñóíêå 1 èçîáðàæåíà ñõåìà òåñòèðîâàíèÿ â ñðåäå ÑÀÏÐ OrCAD ôèëüòðà, êîòî-

R3 R1

Êðóãîâàÿ ÷àñòîòà ïàðû ïîëþñîâ ïåðåäà÷è ÏÔ2, ÷èñëåííî ðàâíàÿ öåíòðàëüíîé ÷àñòîòå ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ ÏÔ2:

wÐ = 2pFÐ =

1 R12R 3

Äîáðîòíîñòü ÏÔ2:

Q = 0 .5

R3 R1 Ðèñóíîê 1. Ñõåìà òåñòèðîâàíèÿ ÏÔ2/ÐÔ2.

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Ðèñóíîê 2. ËÀ×Õ, äÁ, ÏÔ2 (òî÷å÷íàÿ ëèíèÿ) è ÐÔ2 (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ).

ðûé ïðè óñòàíîâêå òóìáëåðà SA1 â îäíî ïîëîæåíèå (çàìêíóòû êîíòàêòû 3 è 1) ÿâëÿ-

åòñÿ ÏÔ2, à ïðè óñòàíîâêå òóìáëåðà â äðóãîå ïîëîæåíèå (çàìêíóòû êîíòàêòû 2 è 1) – ÐÔ2. Ñåìåéñòâî ËÀ×Õ, ïîëó÷åííîå â ðåçóëüòàòå äâóõâàðèàíòíîãî àíàëèçà ôèëüòðà (ïðè óñòàíîâêå òóìáëåðà SA1 â ðàçëè÷íûå ïîëîæåíèÿ), èçîáðàæåíî íà Ðèñóíêå 2. Ðàññìîòðåííûé ôèëüòð èìååò ñëåäóþùóþ âàæíóþ îñîáåííîñòü: èçìåíÿÿ ñîïðîòèâëåíèå ðåçèñòîðà R2 ìîæíî â äîñòàòî÷íî øèðîêèõ ïðåäåëàõ èçìåíÿòü öåíòðàëüíóþ ÷àñòîòó ïîëîñû çàäåðæèâàíèÿ ÐÔ2 (öåíòðàëüíóþ ÷àñòîòó ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ ÏÔ2) ïðè íåèçìåííûõ âåëè÷èíàõ Í è ïîëîñû çàäåðæèâàíèÿ (ïðîïóñêàíèÿ) íà óðîâíå ñðåçà ìèíóñ 3.0102 äÁ.

Ñ óâàæåíèåì, Ñåðãåé Ëîçèöêèé

Íèæå ìû ïóáëèêóåì îòâåò àâòîðà:

«Ðåäàêöèÿ æóðíàëà ÐàäèîËîöìàí ïåðåäàëà ìíå Âàøå ïèñüìî. Ìíå õîòåëîñü áû ïîáëàãîäàðèòü Âàñ çà ïðîÿâëåííîå âíèìàíèå ê ìàòåðèàëó è èçâèíèòüñÿ çà äîïóùåííóþ îøèáêó. Â ðàáîòå, êîòîðàÿ áûëà îïèñàíà â äàííîé ñòàòüå, àêöåíò ñòàâèëñÿ íà öèôðîâóþ ðåàëèçàöèþ, è âîïðîñ àíàëîãîâîãî

èñïîëíåíèÿ áûë îñâåùåí ëèøü ïîâåðõíîñòíî è îãðàíè÷åí îáçîðîì ñîîòâåòñòâóþùåé ëèòåðàòóðû. Â ïðàâîòå Âàøèõ çàìå÷àíèé ÿ óáåäèëñÿ, ïðîâåäÿ ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå. Õî÷ó åùå ðàç ïîáëàãîäàðèòü Âàñ çà ïðîÿâëåííîå âíèìàíèå è âåðíûå çàìå÷àíèÿ». Ñ óâàæåíèåì, Ìèõàèë Ðóññêèõ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ÑÒÀÒÜÈ

Ýôôåêòèâíûé äâóïîëÿðíûé ïðåîáðàçîâàòåëü íàïðÿæåíèÿ øèíû USB R O Ocaya EDN

Êîíñòðóèðóÿ ìàëîìîùíóþ ñõåìó, ïîëó÷àþùóþ ïèòàíèå îò USB è òðåáóþùóþ íàïðÿæåíèÿ îòëè÷íîãî îò 5 Â, âû äîëæíû ðåøèòü äëÿ ñåáÿ, âîñïîëüçîâàòüñÿ ëè îòäåëüíîé áàòàðååé, èëè íåáîëüøèì ñåòåâûì àäàïòåðîì. Ïðîáëåìà ñòàíîâèòñÿ åùå íåïðèÿòíåå, åñëè íåîáõîäèìî äâóïîëÿðíîå íàïðÿæåíèå, ïðåâûøàþùèå 5 Â, ÷òî òèïè÷íî, íàïðèìåð, äëÿ ñõåì ñ îïåðàöèîííûìè óñèëèòåëÿìè. Ñòàíäàðòîì USB 2 ñôîðìóëèðîâàíû òðåáîâàíèÿ â îòíîøåíèè óðîâíåé ìîùíîñòè, ïîòðåáëÿåìîé ïîäêëþ÷àåìûìè óñòðîéñòâàìè. Óñòðîéñòâî, ïîòðåáëÿþùåå òîê äî 100 ìÀ, ñ÷èòàåòñÿ ìàëîìîùíûì, à ñâûøå 100 ìÀ äî 500 ìÀ – ìîùíûì. Ïîâîäîì äëÿ ñîçäàíèÿ îïèñûâàåìîé çäåñü ñõåìû ñòàëà ðàáîòà íàä òåðìîëþìèíåñöåíòíûì äåòåêòîðîì, â êîòîðîì ìèêðîêîíòðîëëåð, êîíòðîëëåð èíòåðôåéñà USB è äåñÿòü îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëåé äîëæíû áûëè ïîëó÷àòü ïèòàíèå îò ïîðòà USB â êà÷åñòâå ìàëîìîùíûõ ïîòðåáèòåëåé. Õàðàêòåð ñõåìû ïðåäúÿâëÿë ê èñòî÷íèêó ïèòàíèÿ èñêëþ÷èòåëüíî âûñîêèå òðåáîâàíèÿ â îòíîøåíèè óðîâíåé øóìîâ è VCC +

1:N L1

L2 èëè L3

VOUT

RLOAD

ÊËÞ×

Ðèñóíîê 1. Ýòà óïðîùåííàÿ ñõåìà îáðàòíîõîäîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïðè ðàçîìêíóòîì êëþ÷å ïåðåêà÷èâàåò çàïàñåííóþ ìàãíèòíóþ ýíåðãèþ â êîíäåíñàòîð ôèëüòðà C.

ïàðàçèòíûõ ðàäèî÷àñòîòíûõ èçëó÷åíèé. Ñáîðêå è íàñòðîéêå ñõåìû ïðåäøåñòâîâàë ýòàï ìîäåëèðîâàíèÿ, íåêîòîðûå ðåçóëüòàòû êîòîðîãî áóäóò ïðåäñòàâëåíû íèæå. Ïðèâëåêàòåëüíîñòü ýòîé ñõåìû îïðåäåëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèåì øèðîêî ðàñïðîñòðàíåííûõ êîìïîíåíòîâ è îòëè÷íîé ïîâòîðÿåìîñòüþ õàðàêòåðèñòèê, ÷òî äåëàåò åå èñêëþ÷èòåëüíî äåøåâîé. Ñõåìà îñíîâàíà íà îáðàòíîõîäîâîì ïðåîáðàçîâàòåëå ñ íåáîëüøèì òðàíñôîðìàòîðîì (Ðèñóíîê 1), ðàáîòàþùèì íà ÷àñòîòå îò 115 äî 300 êÃö. Ñàìîâîçáóæäàþùèéñÿ ãåíåðàòîð øèðîòíî-ìîäóëèðîâàííûõ èìïóëüñîâ ñäåëàí íà ìèêðîñõåìå òàéìåðà 555. Âûñîêàÿ ðàáî÷àÿ ÷àñòîòà ïîçâîëÿåò ñäåëàòü êîìïàêòíóþ ñõåìó ïðè îòíîñèòåëüíî áîëüøîé âûõîäíîé ìîùíîñòè è õîðîøåì êà÷åñòâå ðåãóëèðîâàíèÿ, à òàêæå óïðîñòèòü ôèëüòðàöèþ êîììóòàöèîííûõ ïîìåõ. Â ðåàëüíîé ñõåìå â êà÷åñòâå êëþ÷à èñïîëüçóåòñÿ MOSFET. Äèîä íà Ðèñóíêå 1 ñìåùåí â ïðÿìîì íàïðàâëåíèè ïîëîæèòåëüíûì íàïðÿæåíèåì VOUT. Ïîìåíÿâ ïîëÿðíîñòü âêëþ÷åíèÿ äèîäà è îáìîòêè òðàíñôîðìàòîðà, ìîæíî ïîëó÷èòü íà âûõîäå îòðèöàòåëüíîå íàïðÿæåíèå. Â ðàáîòå ñõåìû ìîæíî âûäåëèòü òðè ôàçû. Â ïåðâîé ôàçå êëþ÷ çàêðûò, è ýíåðãèÿ çàïàñàåòñÿ â ìàãíèòíîì ïîëå çà ñ÷åò òîêà, ïðîòåêàþùåãî ÷åðåç ïåðâè÷íóþ îáìîòêó òðàíñôîðìàòîðà. Â ýòî âðåìÿ äèîä çàêðûò, è âî âòîðè÷íîé îáìîòêå òîê íå òå÷åò. Âî âòîðîé ôàçå êëþ÷ ðàçìûêàåòñÿ, äèîä ñìåùàåòñÿ â ïðÿìîì íàïðàâëåíèè, è ýíåðãèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïåðåíîñèòñÿ â êîíäåíñàòîð C. Â òðåòüåé ôàçå íàêîïëåíèå ýíåðãèè çàâåðøàåòñÿ, è âåñü îñòàòî÷íûé çàðÿä åìêîñòè ñòîê-èñòîê êëþ÷à ïîëíîñòüþ ñòåêàåò. Çàòåì öèêëû ïîâòîðÿþòñÿ.

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

×òîáû ëó÷øå îáúÿñíèòü ðàáîòó ñõåìû, ïðîùå âñåãî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî â ìîìåíò, íåïîñðåäñòâåííî ïðåäøåñòâóþùèé âðåìåíè t = 0, êîíäåíñàòîð ôèëüòðà óæå çàðÿæåí äî íîìèíàëüíîãî âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, à òîê â ïåðâè÷íîé îáìîòêå ðàâåí íóëþ. Ïðè t = 0 êëþ÷ çàêðûâàåòñÿ, è â ïåðâè÷íîé îáìîòêå ïîÿâëÿåòñÿ òîê, èíäóöèðóþùèé íà âòîðè÷íîé îáìîòêå íàïðÿæåíèå, ïîëÿðíîñòü êîòîðîãî ïîêàçàíà íà ñõåìå. Ïîñêîëüêó äèîä ñìåùåí â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè, öåïü âòîðè÷íîé îáìîòêè ðàçîìêíóòà, è êàêîé-ëèáî òîê â íåé îòñóòñòâóåò. Ïðè ýòîì âõîä òðàíñôîðìàòîðà âåäåò ñåáÿ, êàê ïðîñòàÿ èíäóêòèâíîñòü. Â ðåçóëüòàòå òîê ïåðâè÷íîé îáìîòêè íàðàñòàåò ëèíåéíî, ïîä÷èíÿÿñü âûðàæåíèþ

VCC t. LI

Íà îòðåçêå âðåìåíè, êîãäà êëþ÷ çàêðûò, íàïðÿæåíèå, ñîçäàâàåìîå íà âòîðè÷íûõ îáìîòêàõ, ðàâíî nVCC. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî äèîä äîëæåí âûáèðàòüñÿ èç ðàñ÷åòà ìèíèìàëüíîãî îáðàòíîãî íàïðÿæåíèÿ nVCC + VOUT. Â ñëåäóþùèé ìîìåíò êëþ÷ ðàçìûêàåòñÿ. Â ïðàêòè÷åñêîé ñõåìå ýòî ñîîòâåòñòâóåò âûêëþ÷åíèþ MOSFET. Ïðåäïîëîæèì, ÷òî òîê ïåðâè÷íîé îáìîòêè â ýòî ìîìåíò ðàâåí IPK. Òîãäà ìàãíèòíàÿ ýíåðãèÿ, çàïàñåííàÿ â èíäóêòèâíîñòè, áóäåò ðàâíà

12 IPKLI. 2

Èç-çà èíäóêòèâíîé ñâÿçè ïðè ðàçîìêíóòîé ïåðâè÷íîé îáìîòêå íàêîïëåííîå â íåé, íî ñïàäàþùåå ìàãíèòíîå ïîëå èíäóöèðóåò íà âòîðè÷íîé ñòîðîíå íàïðÿæåíèå, äîñòàòî÷íî áîëüøîå (>VOUT) äëÿ îòêðûâàíèÿ äèîäà. Íà÷àëüíîå çíà÷åíèå òîêà áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ âûðàæåíèåì

I2 =

IPK . n

Â òî âðåìÿ, êîãäà äèîä îòêðûò, íàïðÿæåíèå íà âòîðè÷íûõ îáìîòêàõ áóäåò ðàâíî VOUT + 0.7, ÷òî ìîæíî ðàññìàòðèâàòü, êàê òðàíñôîðìàöèþ íàïðÿæåíèÿ ïåðâè÷íîé îáìîòêè äî óðîâíÿ VOUT/n. Ïîýòîìó ðàçîìêíóòûé êëþ÷ äîëæåí âûäåðæèâàòü íàïðÿæåíèå, ðàâíîå, êàê ìèíèìóì

V ö æ VREVERSE = ç VCC + CC ÷. n ø è Ïîñëåäíåå âûðàæåíèå íàãëÿäíî ïîêàçûâàåò, ÷òî ïðè ñîïîñòàâèìûõ íàïðÿæåíèÿõ íà âõîäå è âûõîäå îñíîâíûì ïðåèìóùåñòâîì îáðàòíîõîäîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïåðåä ïîâûøàþùèì ÿâëÿåòñÿ áîëåå íèçêîå íàïðÿæåíèå, íà êîòîðîå äîëæåí áûòü ðàññ÷èòàí ðàçîìêíóòûé êëþ÷. Ïî ñóòè, ïðè çàêðûòîì êëþ÷å íàïðÿæåíèå òðàíñôîðìèðóåòñÿ â ïîíèæåííîå, à åãî óðîâåíü îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì ÷èñëî âèòêîâ îáìîòîê òðàíñôîðìàòîðà. Ýòî ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü íàìíîãî áîëåå íèçêîâîëüòíûå MOSFET. Êðîìå òîãî, åñëè â îáû÷íîì ïîâûøàþùåì ïðåîáðàçîâàD1 MBR745

100 mH

VPOS USB 5Â

C5 100 µF R1 1k

R3 10k VCC

L1 7 ÂÈÒÊÎÂ 30 µH

L2 14 ÂÈÒÊÎÂ L3 14 ÂÈÒÊÎÂ

GND

+ C 3 10 µF D2 MBR745

+ C 4 10 µF

R4 15k

VNEG

DIS

IC1 TRIG NE555 OUT THRS

R2 10k

C1 570 pF

RLOAD1 200 ÇÅÌËß RLOAD2 200

M1 IRFS4010

RST

Q1 BC546B

D3 MBR745

C2 1 µF

R5 560

Ðèñóíîê 2. Ïîëíàÿ ñõåìà, â êîòîðîé âû ñìîæåòå èñïîëüçîâàòü ñàìûå ðàçíîîáðàçíûå òðàíçèñòîðû è äèîäû Øîòòêè.

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ÑÕÅÌÛ

òåëå äèîä äîëæåí âûäåðæèâàòü êàê áîëüøîé ïðÿìîé òîê, òàê è âûñîêîå îáðàòíîå íàïðÿæåíèå, òî â îáðàòíîõîäîâîì ïðåîáðàçîâàòåëå ðåæèì ðàáîòû äèîäà âòîðè÷íîé ñòîðîíû íàìíîãî ëåã÷å, òàê êàê åãî òîê ìàë (IPK/n). Åìêîñòü òàêîãî äèîäà áóäåò ìåíüøå, ÷òî ïîçâîëèò óâåëè÷èòü ðàáî÷óþ ÷àñòîòó ïðåîáðàçîâàòåëÿ, ñîêðàòèòü ïîòåðè ýíåðãèè è ïîâûñèòü ýôôåêòèâíîñòü. Õîòÿ ýòî è âûõîäèò çà ðàìêè òåêóùåãî îáñóæäåíèÿ, ïðèâåäåì ôîðìóëó, êîòîðàÿ ïîçâîëèò âàì ðàññ÷èòàòü âûõîäíîå íàïðÿæåíèå, ïðèðîâíÿâ êîëè÷åñòâî âõîäíîé ýíåðãèè â L1 ê ýíåðãèè, ïåðåäàííîé â íàãðóçêó RLOAD. Â óñòàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå çàâèñèò îò êîýôôèöèåíòà çàïîëíåíèÿ D è ÷àñòîòû ïåðåêëþ÷åíèÿ F êëþ÷à è ðàâíî

æ RLOAD ö ÷ D. VOUT = VCC çç ÷ 2 L F 1 è ø Íà Ðèñóíêå 2 ïðèâåäåíà ïðàêòè÷åñêàÿ ñõåìà, â êîòîðîé âñåì ýëåìåíòàì èçîáðàæåííîé íà Ðèñóíêå 1 áàçîâîé ñõåìû îáðàòíîõîäîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïðèñâîåíû êîíêðåòíûå íàèìåíîâàíèÿ è íîìèíàëû. Îäíàêî â ñõåìó âíåñåíî ìíîæåñòâî óñîâåðøåíñòâîâà-

íèé, ïîçâîëèâøèõ óëó÷øèòü õàðàêòåðèñòèêè óñòðîéñòâà è ïîâûñèòü ñòàáèëüíîñòü åãî ðàáîòû. Íàïðèìåð, äâà âûõîäíûõ äèîäà âêëþ÷åíû òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ïîëó÷èòü äâóïîëÿðíîå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå. Êðîìå òîãî, íàïðÿæåíèå îáðàòíîé ñâÿçè áåðåòñÿ ñ ïîäêëþ÷åííîãî ê ïîëîæèòåëüíîé øèíå äåëèòåëÿ R4, R5 è ñãëàæèâàåòñÿ êîíäåíñàòîðîì C2. Â îáû÷íîì àâòîêîëåáàòåëüíîì ðåæèìå ðàáîòû òàéìåðà 555 ïàðàìåòðû åãî âûõîäíûõ èìïóëüñîâ îïðåäåëÿþòñÿ âðåìåíåì çàðÿäà êîíäåíñàòîðà (C1) ÷åðåç ñóììó ñîïðîòèâëåíèé R1 è R2 è ðàçðÿäà ÷åðåç R2. Ïðè èñïîëüçîâàííûõ â ñõåìå íîìèíàëàõ ðåçèñòîðîâ (R2 >> R1) êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ èìïóëüñîâ áóäåò áëèçîê ê 50%. Ïîðîãè íàïðÿæåíèé, îïðåäåëÿþùèå ìîìåíòû íà÷àëà çàðÿäà è ðàçðÿäà êîíäåíñàòîðà, âíóòðåííå óñòàíîâëåíû íà óðîâíÿõ VCC/3 è 2VCC/3 (1.67 Â è 3.33Â, ñîîòâåòñòâåííî, ïðè íàïðÿæåíèè ïèòàíèÿ 5 Â). Â îòñóòñòâèå îáðàòíîé ñâÿçè êîìïîíåíòàìè ñ ïîêàçàííûìè íà Ðèñóíêå 2 íîìèíàëàìè çàäàåòñÿ âûõîäíîå íàïðÿæåíèå, ðàâíî ïðèìåðíî 20 Â. Îáðàòíàÿ ñâÿçü ðàáîòàåò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Òðàíçèñòîð Q1 íå ïðîâîäèò òîê äî

V(VNEG) V(VPOS) 10

+9.26 Â

ÍÀÏÐßÆÅÍÈß ÍÀ ÂÛÕÎÄÍÛÕ ØÈÍÀÕ (Â)

8 6 4 2 0 –2 –4 –6 –8 –9.26 Â

–10 0

0.0002

0.0004

0.0006

0.0008

0.001

ÂÐÅÌß (ñ)

Ðèñóíîê 3. Ïðè íàãðóçêàõ ïî 200 Îì â êàæäîì êàíàëå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå óñòàíàâëèâàåòñÿ ÷åðåç 0.8 ìñ ïîñëå âêëþ÷åíèÿ ñõåìû.

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

òåõ ïîð, ïîêà íàïðÿæåíèå íà åãî áàçå (VBE) íàõîäèòñÿ îêîëî óðîâíÿ 0.55 Â. Äëÿ ðàññìàòðèâàåìîãî îòðåçêà âðåìåíè âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ìîæåò áûòü ðàññ÷èòàíî ïî ôîðìóëå

VOUT

çàïîëíåíèÿ âûçûâàåò ïàäåíèå VOUT è, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, óìåíüøåíèå íàïðÿæåíèÿ îáðàòíîé ñâÿçè, ïðèâîäÿ ê ñîêðàùåíèþ âðåìåíè âêëþ÷åííîãî ñîñòîÿíèÿ Q1. Òåïåðü îñòàíîâèìñÿ ïîäðîáíåå íà òðàíñôîðìàòîðå îáðàòíîõîäîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ – ýëåìåíòå ñõåìû, òðåáóþùåì îñîáîãî âíèìàíèÿ. Â ïðîöåññå ðàçðàáîòêè êîíñòðóêöèè áûëî èçãîòîâëåíî íåñêîëüêî ñàìîäåëüíûõ òðàíñôîðìàòîðîâ, ñ êîòîðûìè ïðåîáðàçîâàòåëü ðàáîòàë äîñòàòî÷íî íåïëîõî. Èñïîëüçîâàëèñü ñåðäå÷íèêè îò ôèëüòðîâ ïîäàâëåíèÿ ÝÌÈ, âñòðàèâàåìûõ â ñåòåâûå ïðîâîäà èìïóëüñíûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ è òåëåâèçèîííûõ ïðèåìíèêîâ. Äëÿ ñíèæåíèÿ ïîñëåäîâàòåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ïåðâè÷íàÿ îáìîòêà íàìàòûâàëàñü â íåñêîëüêî ïðîâîäîâ. Íàïðèìåð, ïðè ïëîòíîé íàìîòêå ñåìè âèòêîâ ÷åòûðåõ èçîëèðîâàííûõ ìåäíûõ ïðîâîäîâ äèàìåòðîì 0.3 ìì èíäóêòèâíîñòü ïåðâè÷íîé îáìîòêè ïîëó÷àëàñü ðàâíîé 30 ìêÃí, à èçìåðåííîå ñîïðîòèâëåíèå íå ïðåâûøàëî 0.03 Îì. Ïðè áîëåå íèçêîì ñîïðîòèâëåíèè îáìîòêè óìåíüøàþòñÿ òåïëîâûå ïîòåðè è

æ R ö = çç1 + 4 ÷÷ VBE . è R5 ø

Ïî ìåðå òîãî, êàê âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ïðîäîëæàåò óâåëè÷èâàòüñÿ ïîä äåéñòâèåì îáðàòíîé ñâÿçè, Q1 íà÷èíàåò îòêðûâàòüñÿ, à åãî êîëëåêòîðíîå íàïðÿæåíèå ïàäàòü. Ïîñêîëüêó êîëëåêòîð ïîäêëþ÷åí ê òîìó óïðàâëÿþùåìó âõîäó òàéìåðà 555, êîòîðûé â ñòàíäàðòíîì âêëþ÷åíèè çàäàåò âåðõíèé ïîðîã ïåðåêëþ÷åíèÿ, ðàâíûé 2VCC/3, êîíäåíñàòîð íà÷èíàåò çàðÿæàòüñÿ è ðàçðÿæàòüñÿ ñ ïðåæíåé ñêîðîñòüþ, íî â ñóæåííîì äèàïàçîíå íàïðÿæåíèé. Ñëåäñòâèåì ýòîãî ÿâëÿåòñÿ ñîêðàùåíèå äëèòåëüíîñòè îòðèöàòåëüíîãî è ïîëîæèòåëüíîãî ïîëóïåðèîäîâ âûõîäíîãî ñèãíàëà, óïðàâëÿþùåãî êëþ÷îì íà MOSFET. Èçìåíåíèå, êàê ÷àñòîòû, òàê è êîýôôèöèåíòà

I(Rload1)+I(R7)

240 ìÀ 220 ìÀ 200 ìÀ 180 ìÀ 160 ìÀ 140 ìÀ 120 ìÀ 100 ìÀ 80 ìÀ 60 ìÀ 40 ìÀ 20 ìÀ 0 ìÀ –20 ìÀ 9.9 Â 9.0 Â 8.1 Â 7.2 Â 6.3 Â 5.4 Â 4.5 Â 3.6 Â 2.7 Â 1.8 Â 0.9 Â 0.0 Â –0.9 Â 0.0 ìñ

3 1 – C3, C4 = 10 ìêÔ 2 – C3, C4 = 22 ìêÔ 3 – C3, C4 = 33 ìêÔ 4 – Ñòóïåí÷àòîå èçìåíåíèå íàãðóçêè

V(vpos)

V(n009)

1 2 Íàãðóçêà 40 Îì 3 4 Íàãðóçêà 200 Îì 0.3 ìñ

0.6 ìñ

0.9 ìñ

1.2 ìñ

1.5 ìñ

1.8 ìñ

2.1 ìñ

2.4 ìñ

2.7 ìñ

x = 2.440ms y = 1.641V

Ðèñóíîê 4. Îòêëèê ñõåìû íà ñòóïåí÷àòîå èçìåíåíèå íàãðóçêè ÷åðåç 10 ìñ ïîñëå âêëþ÷åíèÿ.

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ÑÕÅÌÛ

ïîâûøàåòñÿ ÊÏÄ ïðåîáðàçîâàòåëÿ. Ïîäõîäÿùåé è äîñòóïíîé ïðîìûøëåííîé çàìåíîé ñåðäå÷íèêó è êàòóøêå ìîæåò áûòü èçãîòàâëèâàåìûé Epcos êîìïëåêò ETD 49/25/16. Âåñüìà çàìåòíî âëèÿþò íà êà÷åñòâî ïðåîáðàçîâàòåëÿ è õàðàêòåðèñòèêè èñïîëüçóåìûõ äèîäîâ Øîòòêè. Â êà÷åñòâå D1 è D2 íåîáõîäèìî âûáèðàòü ïðèáîðû ñ áîëüøèì äîïóñòèìûì òîêîì, âûñîêîé ñêîðîñòüþ ïåðåêëþ÷åíèÿ è íèçêèì ïðÿìûì ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ. Äîïîëíèòåëüíûé äèîä, óñòàíîâëåííûé â îáðàòíîì âêëþ÷åíèè íà çàòâîðå MOSFET, ñëóæèò äëÿ ïîäàâëåíèÿ èçëó÷àåìûõ ðàäèîïîìåõ. Äðîññåëü 100 ìÃí íà âõîäå 5V USB ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ñíèæåíèÿ êîììóòàöèîííûõ ïîìåõ. Äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ íàøåé ñõåìû ïîðò USB áûë ïðåäñòàâëåí èñòî÷íèêîì íàïðÿæåíèÿ 5 Â ñ âíóòðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì 10 Îì

è ìàêñèìàëüíûì âûõîäíûì òîêîì 500 ìÀ. Ðàçâÿçûâàþùèé êîíäåíñàòîð C5 åìêîñòüþ 100 ìêÔ ñëóæèò äëÿ çàùèòû øèí ïèòàíèÿ îò ïîìåõ ïåðåêëþ÷åíèÿ. Èçìåðåííûé âûõîäíîé ÊÏÄ ñîñòàâèë 72% ñ íàãðóçêîé 50 Îì, ïðè ýòîì íàïðÿæåíèå ïàäàëî äî ±7.6 Â. Òàêæå óñïåøíî ïðîøëà ïðîâåðêà âîçìîæíîñòè ïîäêëþ÷åíèÿ ê âûõîäó ëèíåéíîãî ñòàáèëèçàòîðà 78L05 äëÿ ïîëó÷åíèÿ äðóãèõ íàïðÿæåíèé. Ôóíêöèîíàëüíîñòü ñõåìû ìîæíî ðàñøèðèòü ïðîãðàììíûì êîììóòàòîðîì ðåæèìîâ «îñòàíîâ/ðàáîòà», äëÿ ÷åãî ïîòðåáóåòñÿ îòäåëüíûé àêòèâíûé òðàíçèñòîð, âêëþ÷àþùèé è âûêëþ÷àþùèé òàéìåð 555. Íà Ðèñóíêå 3 ïîêàçàíû ïåðåõîäíûå õàðàêòåðèñòèêè ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïðè âêëþ÷åíèè ïèòàíèÿ. Ðèñóíîê 4 äåìîíñòðèðóåò êðàñèâûé îòêëèê ñõåìû íà ñòóïåí÷àòîå èçìåíåíèå íàãðóçêè ÷åðåç 10 ìñ ïîñëå âêëþ÷åíèÿ. ÐË

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Åìêîñòíîé äàò÷èê áîëüøîé ïëîùàäè íà îñíîâå óïðàâëÿåìîãî ýêðàíà Dev Gualtieri, Tikalon LLC Electronic Design Europe

Ýòîò íåäîðîãîé åìêîñòíîé äàò÷èê áîëüøîé ïëîùàäè, ñïîñîáíûé äåòåêòèðîâàòü ïðèñóòñòâèå ÷åðåç ëèñò ôàíåðû èëè ñòåíîâóþ ïàíåëü, ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê äîïîëíåíèå ê ïîâñåìåñòíî èñïîëüçóåìûì ñåíñîðíûì ýêðàíàì. Åìêîñòíûå äàò÷èêè øèðîêî ðàñïðîñòðàíåíû â ñîâðåìåííîé áûòîâîé ýëåêòðîíèêå, çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü êîòîðîé îñíàùåíà ñåíñîðíûìè ýêðàíàìè. Ïîäàâëÿþùàÿ ÷àñòü óïðàâëÿþùèõ ñõåì äëÿ òàêèõ ïðèëîæåíèé ðàçðàáîòàíà â ðàñ÷åòå íà êîíñòðóêöèè ñ êîíäåíñàòîðàìè íåáîëüøîé ïëîùàäè, óïðàâëÿåìûå ïðèêîñíîâåíèåì ïàëüöà. Ïðåäëàãàåìàÿ ñõåìà ðàçðàáîòàíà äëÿ ñåíñîðíûõ ïàíåëåé áîëüøîé ïëîùàäè, êîòîðûå ìîãóò àêòèâèðîâàòüñÿ ñî çíà÷èòåëüíûõ äèñòàíöèé è ñêðûòíî ðàñïîëàãàòüñÿ çà ñòåíà-

R2 2.2k

ìè èëè âíóòðè äðóãèõ êîíñòðóêöèé. Â ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ êîíöåïöèÿ «óïðàâëÿåìîãî ýêðàíà», ïîïóëÿðíàÿ íà çàðå ðàçâèòèÿ àóäèîòåõíèêè â ïåðèîä èñïîëüçîâàíèÿ òàêèõ âûñîêîèìïåäàíñíûõ èñòî÷íèêîâ çâóêà, êàê ïüåçîýëåêòðè÷åñêèå ìèêðîôîíû. Äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ òàêèõ óñòðîéñòâ òðåáóþòñÿ ýêðàíèðîâàííûå êàáåëè, îäíàêî èõ åìêîñòü ïîäàâëÿåò âûñîêî÷àñòîòíûå ñîñòàâëÿþùèå ñèãíàëà. Äëÿ ðåøåíèÿ ýòîé ïðîáëåìû ïðèøëîñü îáðàòèòüñÿ ê îñíîâàì ôèçèêè êîíäåíñàòîðîâ è íàéòè ñïîñîá óìåíüøåíèÿ åìêîñòè êàáåëè. Èçâåñòíî, ÷òî åñëè ìåæäó âíåøíèì ýêðàíîì è âíóòðåííèì ñèãíàëüíûì ïðîâîäîì ïîìåñòèòü äîïîëíèòåëüíûé ïðîâîäíèê, íàïðÿæåíèå íà êîòîðîì ñîâïàäàåò ñ íàïðÿæåíèåì íà ñèãíàëüíîì ïðîâîäå, åìêîñòü çíà÷èòåëüíî óìåíüøèòñÿ. Ýòà èäåÿ èñïîëüçîâàëàñü NASA

Âûõîä ÷àñòîòû

R5 10k

7 R1 220k

+5 IC1 Òàéìåð 555

3 R3 10k

R6 47

– IC2 +

C1 220 pF

Óïðàâëÿåìûé ýêðàí Çåìëÿ

R4 1M

IC2 = TLV2461 Ïëàñòèíà êîíäåíñàòîðà

Ðèñóíîê 1. Â ýòîì åìêîñòíîì äàò÷èêå áîëüøîé ïëîùàäè êîíäåíñàòîð C1 è ëþáîé ïàðàëëåëüíûé åìó êîíäåíñàòîð çàäàþò ÷àñòîòó ìóëüòèâèáðàòîðà íà ìèêðîñõåìå IC1, â òî âðåìÿ êàê ìèêðîñõåìà IC2 áóôåðèçóåò íàïðÿæåíèå êîíäåíñàòîðà, óïðàâëÿÿ ïëàòîé ýêðàíà. Íóìåðàöèÿ âûâîäîâ IC1 ïðèâåäåíà äëÿ ìèêðîñõåì â êîðïóñå DIP.

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ÑÕÅÌÛ

5”

7”

Ìåäíûé ñëîé «çåìëè»

Äâóõñòðîííÿÿ ïå÷àòíàÿ ïëàòà FR4 7”

Ïëàñòèíà êîíäåíñàòîðà Óïðàâëÿåìûé ýêðàí Çåìëÿ

0.1”

9”

Ðèñóíîê 2. Â ñîçäàííîì äàò÷èêå îäíà ñòîðîíà äâóõñòîðîííåé ïå÷àòíîé ïëàòû èñïîëüçóåòñÿ êàê ñèãíàëüíûé ñëîé, à âòîðàÿ êàê óïðàâëÿåìûé ýêðàí. Ïîëóáåñêîíå÷íûé ñëîé çåìëè ñëåãêà áîëüøåé ïëîùàäè ìîæåò áûòü ñäåëàí ëèáî òàêæå íà îñíîâå ïå÷àòíîé ïëàòû, ëèáî èç àëþìèíèåâîãî ëèñòà.

Ïî îòíîøåíèþ ê âåëè÷èíå, îáðàòíîé ðàññòîÿíèþ äî ðóêè, ÷àñòîòà èçìåíÿåòñÿ ïðàêòè÷åñêè ëèíåéíî (Ðèñóíîê 3). Â ïðîâåäåííîì Ðàññòîÿíèå (äþéìû) 21

0.67

0.5

1.5

12.3

×àñòîòà (êÃö)

åùå äâàäöàòü ëåò íàçàä ïðè ñîçäàíèè áîëüøèõ åìêîñòíûõ äàò÷èêîâ. Ïîêàçàííàÿ íà Ðèñóíêå 1 ñõåìà âûïîëíÿåò îñíîâíóþ ôóíêöèþ åìêîñòíîãî äàò÷èêà, îñòàâëÿÿ äåòåêòèðîâàíèå ÷àñòîòû âíåøíåìó ìèêðîêîíòðîëëåðó. Òàéìåð 555 (IC1) âêëþ÷åí ïî ñõåìå àâòîêîëåáàòåëüíîãî ìóëüòèâèáðàòîðà ñ ìèíèìàëüíî äîïóñòèìîé åìêîñòüþ âðåìÿçàäàþùåãî êîíäåíñàòîðà C1. Ïðè óêàçàííûõ íà ñõåìå íîìèíàëàõ êîìïîíåíòîâ ÷àñòîòà ãåíåðàöèè ñëåãêà ïðåâûøàåò 10 êÃö. Ìèêðîñõåìà IC2 áóôåðèçóåò íàïðÿæåíèå êîíäåíñàòîðà C1, óïðàâëÿÿ ïëàòîé ýêðàíà. Ðåçèñòîðû R3 è R4 óìåíüøàþò íàïðÿæåíèå íà âõîäå IC2 ïðèìåðíî íà 1%. Ýòî ïðåäîòâðàùàåò ãåíåðàöèþ, êîòîðàÿ ìîæåò âîçíèêàòü èç-çà âëèÿíèÿ âíåøíåé åìêîñòè. R6 âêëþ÷åí â ñõåìó â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî íå âñå îïåðàöèîííûå óñèëèòåëè ñïîñîáíû ñîõðàíÿòü óñòîé÷èâîñòü ïðè ðàáîòå íà åìêîñòíóþ íàãðóçêó. Ìèêðîñõåìà IC2 äîëæíà èìåòü äîñòàòî÷íî áîëüøîå ïðîèçâåäåíèå êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ íà øèðèíó ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ, ïîçâîëÿþùåå ïåðåäàâàòü ñèãíàë áåç àìïëèòóäíûõ èñêàæåíèé è ôàçîâûõ ñäâèãîâ. Êîíñòðóêöèÿ äàò÷èêà èçîáðàæåíà íà Ðèñóíêå 2. Ïðèâåäåíû ðàçìåðû, èñïîëüçîâàííûå â ñîçäàííîì àâòîðîì ïðîòîòèïå, êîòîðûå ìîæíî âàðüèðîâàòü â äîâîëüíî øèðîêèõ ïðåäåëàõ. Ïðè ïðàêòè÷åñêîé ðåàëèçàöèè óñòðîéñòâà öåëåñîîáðàçíî ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó ðàçìåñòèòü íà óãëó çåìëÿíîé ïëàñòèíû.

12.2

12.1

12 0

Âåëè÷èíà, îáðàòíàÿ ðàññòîÿíèþ (1/äþéì)

Ðèñóíîê 3. Çàâèñèìîñòü âûõîäíîé ÷àñòîòû ñõåìû îò ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ðóêîé è ïëàòîé äàò÷èêà î÷åíü áëèçêà ê îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíîé.

àâòîðîì ýêñïåðèìåíòå ïðèêîñíîâåíèå ðóêè ñíèæàëî ÷àñòîòó äî 10.47 êÃö. Ðóêà, îòäåëåííàÿ îò äàò÷èêà ëèñòîì ôàíåðû òîëùèíîé 10 ìì èëè ãèïñîêàðòîííîé ïàíåëüþ ñìåùàëà ÷àñòîòó íà 10%. Îáíàðóæèòü òàêîå èçìåíåíèå ÷àñòîòû ñîâñåì íåñëîæíî. È õîòÿ äëÿ ýòèõ öåëåé âûïóñêàþòñÿ ñïåöèàëüíûå ìèêðîñõåìû ÷àñòîòíûõ äåòåêòîðîâ, ïðîùå è äåøåâëå èñïîëüçîâàòü ìèêðîêîíòðîëëåð äëÿ èçìåðåíèÿ ïåðèîäà ñèãíàëà. ÐË

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëü çàïóñêàåòñÿ îò åäèíñòâåííîãî ôîòîãàëüâàíè÷åñêîãî ýëåìåíòà Marian Stofka EDN

Ñðåäè ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ñáîðà ýíåðãèè ïðèáîðîâ ñâîèìè óíèêàëüíûìè âîçìîæíîñòÿìè âûäåëÿåòñÿ ïðîèçâîäèìàÿ Texas Instruments ìèêðîñõåìà bq25504. Åå õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ ÿâëÿåòñÿ ñâåðõíèçêîå íàïðÿæåíèå õîëîäíîãî ñòàðòà. Ñïðàâî÷íûå äàííûå ãàðàíòèðóþò, ÷òî óñòðîéñòâî ìîæåò çàïóñêàòüñÿ ïðè íàïðÿæåíèè ïèòàíèÿ 450 ìÂ, ïðè÷åì òèïîâîå çíà÷åíèå ýòîãî ïîðîãà åùå íèæå – 330 ìÂ. Äîáàâèâ ê ìèêðîñõåìå èíäóêòèâíîñòü è íåñêîëüêî ðåçèñòîðîâ è êîíäåíñàòîðîâ, ìîæíî ñäåëàòü DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëü ñ áåñïðåöåäåíòíîé ýôôåêòèâíîñòüþ, îñîáåííî â îáëàñòè ñâåðõìàëûõ ìîùíîñòåé.

Òåõíè÷åñêèõ ïîäðîáíîñòåé, êàñàþùèõñÿ ýòîé ìèêðîñõåìû, èçãîòîâèòåëü íå ðàñêðûâàåò. Âîçìîæíî, ÷òî ñòîëü çàìå÷àòåëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðà îáúÿñíÿþòñÿ èñïîëüçîâàíèåì âíóòðåííåãî ãåíåðàòîðà íà ÌÎÏ-òðàíçèñòîðàõ ñ ñóáìèêðîííîé øèðèíîé êàíàëà. Êàê èçâåñòíî, ÷åì óæå êàíàë ÌÎÏ òðàíçèñòîðà, òåì íèæå ïîðîãîâîå íàïðÿæåíèå çàòâîð-èñòîê. Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïîðîãîâîå íàïðÿæåíèå òðàíçèñòîðîâ, èç êîòîðûõ ñôîðìèðîâàí âíóòðåííèé ãåíåðàòîð bq25504, èìååò ïîðÿäîê 200 ìÂ. Ïîêàçàííàÿ íà Ðèñóíêå 1 ñõåìà íåñêîëüêî îòëè÷àåòñÿ îò òèïîâîé ñõåìû âêëþ÷åíèÿ, ÂÛÕÎÄ

ÒÀÍÒÀËÎÂÛÉ CBAT 47 µF 13 VSSV

14 BAT

22 µH

CSTOR 4.7 µF

15 16 VSTOR LBST

12 AVSS NC 11 VBAT_OK

VSS 1 CIN 4.7 µF IC1 BQ25504

10 OK_PROG

VIN_DC 2 ROC2 4.12M VOC_SAMP 3

ROK2 4M

ROC1 15M

9 OK_HYST ROK3 1M

VREF_SAMP 4

VBAT_UV VRDIV BAT_OV OT_PROG 8

4.4 Â

CREF 10 nF

RUV2 2.67M RUV1 2M

Ðèñóíîê 1. Èñïîëüçóÿ ðàâíîå 2/3:1 ñîîòíîøåíèå íàïðÿæåíèé VBAT_UV è VBAT_OV, âî ìíîãèõ ïðèëîæåíèÿõ ìîæíî ñýêîíîìèòü, ïî êðàéíåé ìåðå, äâà ïðåöèçèîííûõ ðåçèñòîðà.

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ÑÕÅÌÛ

ïðèâåäåííîé â ñïðàâî÷íûõ äàííûõ íà bq25504. Îïîðíîå íàïðÿæåíèå VBAT_OV (ïîðîã îòêëþ÷åíèÿ ïðè ïîâûøåííîì âõîäíîì íàïðÿæåíèè) âíóòðåííå óìíîæàåòñÿ íà 3/2 îòíîñèòåëüíî îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ VBAT_UV (ïîðîã îòêëþ÷åíèÿ ïðè ïîíèæåííîì âõîäíîì íàïðÿæåíèè). Åñëè âàñ óñòðàèâàåò îãðàíè÷åíèå íàïðÿæåíèÿ áàòàðåè äèàïàçîíîì îò VBAT_UV äî (3/2)´VBAT_UV, âõîäû VBAT_UV è VBAT_OV ìîæíî âêëþ÷èòü òàê, êàê ïîêàçàíî íà ñõåìå, èñïîëüçóÿ åäèíñòâåííûé ðåçèñòèâíûé äåëèòåëü äëÿ äâóõ âõîäîâ, âìåñòî îòäåëüíîãî äåëèòåëÿ íà êàæäûé âõîä. Ýòî ïîçâîëÿåò íå òîëüêî ñýêîíîìèòü íà êîìïîíåíòàõ, íî è, íå óõóäøèâ îáùåé ýôôåêòèâíîñòè ñõåìû, âûáðàòü ðåçèñòîðû ñ ìåíüøèì ñóììàðíûì ñîïðîòèâëåíèåì RUV1 + RUV2 = 4.67 ÌÎì. Â ðåçóëüòàòå óëó÷øèòñÿ ïîìåõîçàùèùåííîñòü âõîäîâ VBAT_UV è VBAT_OV. Ñ ïîìîùüþ ìèêðîñõåìû bq25504 ìîæíî çàáèðàòü îò âõîäíîãî èñòî÷íèêà ìàêñèìàëüíî âîçìîæíóþ ìîùíîñòü. Èç-çà ñâîåãî íåëèíåéíîãî õàðàêòåðà ôîòîãàëüâàíè÷åñêèé ýëåìåíò îòäàåò íàèáîëüøóþ ìîùíîñòü ïðè íàïðÿæåíèè, ñîñòàâëÿþùåì ïðèìåðíî 80% îò íàïðÿæåíèÿ õîëîñòîãî õîäà. Ñîîòâåòñòâóþùóþ ðàáî÷óþ òî÷êó ôîòîýëåìåíòà PD çàäàþò ðåçèñòîðû ROC1 è ROC2. Ýòà ìèêðîñõåìà äàæå ìîæåò êîððåêòèðîâàòü ïîëîæåíèå ðàáî÷åé òî÷êè, îòñëåæèâàÿ ìåäëåííûå èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ èñòî÷íèêà. Áûëè ïðîâåäåíû ýêñïåðèìåíòû ñ èñïîëüçîâàíèåì ñîëíå÷íîãî ýëåìåíòà äèàìåòðîì 7.5 ñì, ðàñïîëîæåííîãî ãîðèçîíòàëüíî íà ïîâåðõíîñòè ñòîëà â îäíîì ìåòðå îò îêíà.

Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî çà îêíîì áûë ñîëíå÷íûé äåíü, ÷åðåç îêíî ïðÿìûå ñîëíå÷íûå ëó÷è ïðàêòè÷åñêè íå ïðîõîäèëè. Â ýòèõ óñëîâèÿõ èçìåðåííûé òîê êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ ñîëíå÷íîãî ýëåìåíòà ðàâíÿëñÿ 16.27 ìÀ. Çàìåòèì, ÷òî ïðè ïðÿìîé îðèåíòàöèè ôîòîýëåìåíòà íà ñîëíöå òîê äîñòèãàë 300 ìÀ. Ïðè îòñóòñòâèè íàãðóçêè ïðåîáðàçîâàòåëÿ âûõîäíûå íàïðÿæåíèÿ VBAT è VSTOR ìåíÿëîñü îò 4.396 Â äî 4.404 Â. Ýòà âàðèàöèÿ â 0.1% ìîæåò áûòü ñâÿçàíà ñ òåì, ÷òî äëÿ êîìïåíñàöèè ñàìîðàçðÿäà êîíäåíñàòîðîâ CBAT è CSTOR ïîâûøàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü ðàáîòàåò â ïðåðûâèñòîì ðåæèìå, ñðàâíèòåëüíî äîëãîå âðåìÿ îñòàâàÿñü â âûêëþ÷åííîì ñîñòîÿíèè. Íàïðÿæåíèå íà âûâîäàõ ñîëíå÷íîãî ýëåìåíòà â îòñóòñòâèå íàãðóçêè ïðåîáðàçîâàòåëÿ ðàâíÿëîñü 0.441 Â. Ïîñëå òîãî, êàê ê âûõîäó VBAT áûë ïîäêëþ÷åí íàãðóçî÷íûé ðåçèñòîð 10 êÎì, «ôëóêòóàöèè» VBAT è VSTOR èñ÷åçëè, è îáà íàïðÿæåíèÿ ñòàëè ðàâíûìè 4.4 Â. Ïîñòîÿííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ óïàëà äî 0.4073 Â. Äîïîëíèòåëüíî çàòåíèâ ñîëíå÷íûé ýëåìåíò ìåòàëëè÷åñêîé ïëàñòèíîé, ÿ ñóìåë ïîëó÷èòü ðàáî÷óþ òî÷êó, â êîòîðîé âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ïî ïðåæíåìó ðàâíÿëîñü 4.4 Â, â òî âðåìÿ, êàê ñðåäíåå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèå íà êîíòàêòàõ ôîòîýëåìåíòà ñíèçèëîñü äî 0.336 Â. Âåðîÿòíî, â ýòîé òî÷êå ïðåîáðàçîâàòåëü ïåðåøåë â ðåæèì íåïðåðûâíîé ïðîâîäèìîñòè. (Îòìåòèì, ÷òî õîòÿ â ñïðàâî÷íûõ äàííûõ íà bq25504 VSTOR îáîçíà÷åí, êàê âûâîä äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ íàãðóçêè, â íàøåì ñëó÷àå â êà÷åñòâå âûõîäà èñïîëüçóåòñÿ VBAT, ïîñêîëüêó äàæå íèçêîå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå çà÷àñòóþ ëó÷øå, ÷åì ïîëíîå îòñóòñòâèå ýíåðãèè). ÐË

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

Íîâàÿ òåõíîëîãèÿ ñâåòîäèîäíîãî îñâåùåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì H-ìîñòà Subodh Johri è Prateek Johri, Èíäèÿ EDN

Í-ìîñò ÿâëÿåòñÿ êëàññè÷åñêîé ñõåìîé, ïðèìåíÿåìîé äëÿ óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëÿìè ïîñòîÿííîãî òîêà. C ïîìîùüþ ÷åòûðåõ äèñêðåòíûõ, èíòåãðàëüíûõ èëè ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ êëþ÷åé ìîñò ïîçâîëÿåò èçìåíÿòü íàïðàâëåíèå âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ èëè ïîñðåäñòâîì ØÈÌ ðåãóëèðîâàòü åãî ñêîðîñòü. Ýòà òåõíîëîãèÿ øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ â ðîáîòîòåõíèêå è ñèëîâîé ýëåêòðîíèêå. Â ñòàòüå ïðåäëàãàåòñÿ íîâàÿ îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ Íìîñòà äëÿ ïèòàíèÿ ëåíòû áåëûõ ñâåòîäèîäîâ íåïîñðåäñòâåííî îò ñåòè ïåðåìåííîãî òîêà â ðåæèìå äâóõïîëóïåðèîäíîãî îãðàíè÷åíèÿ òîêà, ÷òî ïîçâîëÿåò ñîçäàòü ýíåðãîýôôåê-

òèâíóþ òâåðäîòåëüíóþ ëàìïó, ðàáîòàþùóþ áåç ìåðöàíèÿ. Ñ ïîìîùüþ äâóõ ýëåêòðîííûõ êëþ÷åé, ïîî÷åðåäíî ðàáîòàþùèõ âî âðåìÿ ïîëîæèòåëüíîé è îòðèöàòåëüíîé ïîëóâîëí ïèòàþùåãî íàïðÿæåíèÿ, ñõåìà ðåãóëèðóåò è ïîääåðæèâàåò íà ïîñòîÿííîì óðîâíå âîçáóæäàþùèé ñâåòîäèîäû òîê. Òàêîé ïîäõîä îáëåã÷àåò óïðàâëÿåìîå òîêîì âûïðÿìëåíèå ïåðåìåííîãî íàïðÿæåíèÿ äëÿ ïèòàíèÿ ïîñëåäîâàòåëüíîé öåïî÷êè ñâåòîäèîäîâ ïðè íåçíà÷èòåëüíûõ ïóëüñàöèÿõ è ñóùåñòâåííî óëó÷øåííîì êîýôôèöèåíòå ìîùíîñòè. Èç òðàíçèñòîðîâ Q1, Q3, Q5 è äèîäà D4 (Ðèñóíîê 1) ñôîðìèðîâàí îäèí, à èç Q2, Q4, Q6 è

ØÈÍÀ ÏÅÐÅÌÅÍÍÎÃÎ ÍÀÏÐßÆÅÍÈß

C4, C5 – ÝËÅÊÒÐÎËÈÒÈ×ÅÑÊÈÅ 250 Â

D4 1N4004

R1 220k 1%

CEFF +

BD241B D1 1N4007

H-ÌÎÑÒ

R9 820k 10%

4.7 µF

150 µA

C5 4.7 µF

R6 10k 1% Q5 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6

BC557B Q3 BC547B

#C2 (ÎÏÖÈß) C3 220 nF

R7 + 10k 10%

C2 220 µF

BC547B

R4 1 1%

LED7 LED8 LED9 LED10 LED11 LED12

PTC ½W

ILED 120 mA

42 Â

VLED+ D5 1N4004

R3 1 1%

VLED_GND A2

VLED GND

L1 5 mH

ÔÀÇÀ

BC557B

R8 10k 1% R2 220k 1%

R5 10 10%

ÁÅËÛÅ ÑÂÅÒÎÄÈÎÄÛ, VF = 3.3 … 4 Â

D2 1N4007

BD241B Q2

C1 10 nF

230 Â ñ.ê.ç. 50 Ãö 0°

ÍÅÉÒÐÀËÜ L2 5 mH

D3 1N4004

ÇÅÌËß

Ðèñóíîê 1. Òîêîîãðàíè÷èâàþùèå òðàíçèñòîðû è äèîäû ïîî÷åðåäíî êàæäûé ïîëóïåðèîä ïîäâîäÿò ïèòàíèå ê öåïî÷êå ñâåòîäèîäîâ.

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

ÑÕÅÌÛ

D3 – âòîðîé óïðàâëÿåìûé íàïðÿæåíèåì òîêîâûé êëþ÷. Êëþ÷è îáðàçóþò âåðõíåå è íèæíåå ïëå÷è H-ìîñòà. Äâà äðóãèõ ïëå÷à ïðåäñòàâëåíû äèîäàìè D1 è D2. Ñâåòîäèîäíàÿ öåïî÷êà ïîäêëþ÷àåòñÿ ê ñðåäíèì òî÷êàì ïëå÷, îáîçíà÷åííûì êàê VLED+ è VLED_GND. Ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå ïîäâîäèòñÿ ê ñõåìå ÷åðåç òîêîîãðàíè÷èâàþùèé ðåçèñòîð R5 ñ ïîëîæèòåëüíûì òåìïåðàòóðíûì êîýôôèöèåíòîì ñîïðîòèâëåíèÿ, ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûå êîíäåíñàòîðû C4 è C5 (ôîðìèðóþùèå íåïîëÿðíûé êîíäåíñàòîð CEFF) è êàòóøêó L1. Êðîìå òîãî, íåéòðàëü ñåòè ñîåäèíåíà ñ çåìëåé ñõåìû ÷åðåç êàòóøêó L2. Âî âðåìÿ ïîëîæèòåëüíîãî ïîëóïåðèîäà ïîòåíöèàë ØÈÍÛ ÏÅÐÅÌÅÍÍÎÃÎ ÍÀÏÐßÆÅÍÈß ñòàíîâèòñÿ ïîëîæèòåëüíûì îòíîñèòåëüíî ÇÅÌËÈ, è íà áàçó òðàíçèñòîðà Q1 ÷åðåç ðåçèñòîð R1 ïîäàåòñÿ îòêðûâàþùåå ñìåùåíèå. Òîê òå÷åò ÷åðåç äèîä D4, òðàíçèñòîð Q1 è ðåçèñòîð R3, êàê ïîêàçàíî ñòðåëêîé A1, à çàòåì ÷åðåç öåïî÷êó, ñîñòîÿùóþ èç 12 ñâåòîäèîäîâ ñðåäíåé ìîùíîñòè (LED1 … LED12) íà çåìëþ ÷åðåç äèîä D2 â íàïðàâëåíèè ñòðåëêè A2. Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì, â òå÷åíèå îòðèöàòåëüíîãî ïîëóïåðèîäà, êîãäà íàïðÿæåíèå ØÈÍÛ îòíîñèòåëüíî ÇÅÌËÈ ñòàíîâèòñÿ îòðèöàòåëüíûì, è òðàíçèñòîð Q2 îòêðûâàåòñÿ ÷åðåç ðåçèñòîð R2, òîê ïðîòåêàåò ÷åðåç äèîä D3, òðàíçèñòîð Q2 è ðåçèñòîð R4 â íàïðàâëåíèè ñòðåëêè A3, à çàòåì ÷åðåç ñâåòîäèîäû ê ØÈÍÅ ÏÅÐÅÌÅÍÍÎÃÎ ÍÀÏÐßÆÅÍÈß ÷åðåç äèîä D1, â ñîîòâåòñòâèè ñî ñòðåëêîé A4. Òàêèì îáðàçîì, â òå÷åíèå ïîëíîãî öèêëà òîê òå÷åò ÷åðåç ñâåòîäèîäû â îäíîì è òîì æå íàïðàâëåíèè è ñêëàäûâàåòñÿ êàê â äâóõïîëóïåðèîäíîì ìîñòîâîì âûïðÿìèòåëå. Îäíàêî àìïëèòóäà òîêà ILED îñòàåòñÿ ïîñòîÿííîé, ïîñêîëüêó ðåãóëèðóåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèìè êëþ÷àìè, âûïîëíÿþùèì ôóíêöèè óïðàâëÿåìûõ íàïðÿæåíèåì èñòî÷íèêîâ òîêà. Ïîñêîëüêó ïåðåõîäû áàçà ýìèòòåð Q3 è Q4 ñâÿçàíû ÷åðåç òîêîèçìåðèòåëüíûå ðåçèñòîðû R3 è R4, ñîîòâåòñòâåííî, îíè âêëþ÷àþòñÿ, êîãäà ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà R3 è R4 íà÷èíàåò ïðåâûøàòü ïîðîãîâûå íàïðÿæåíèÿ áàçà ýìèòòåð òðàíçèñòîðîâ Q3 è Q4. Â ýòîò ìîìåíò áàçû òðàíçèñòîðîâ Q1 è Q2 ïîäòÿíóòû ê çåì-

ëå, ÷òî èñêëþ÷àåò ïðîòåêàíèå ÷åðåç íèõ òîêà â òå÷åíèå ñîîòâåòñòâóþùèõ ïîëóïåðèîäîâ ñåòåâîãî íàïðÿæåíèÿ. Òàêèì îáðàçîì, ïðîòåêàþùèé ÷åðåç òðàíçèñòîðû òîê ïîääåðæèâàåòñÿ ïîñòîÿííûì è íèêîãäà íå ìîæåò âûéòè çà ïðåäåëû ïîðîãîâîãî çíà÷åíèÿ, óñòàíîâëåííîãî ðåçèñòîðàìè R3 è R4. Q5 è Q6 îãðàíè÷èâàþò áàçîâûå òîêè Q1 è Q2 äî áåçîïàñíîãî çíà÷åíèÿ (ïðèìåðíî 150 ìêÀ), ïðåäîòâðàùàÿ èõ ïåðåãðóçêó. Çíà÷èòåëüíûå äîëè áàçîâûõ òîêîâ Q1 è Q2 øóíòèðóþòñÿ R3 è R4 ïîñðåäñòâîì Q5 è Q6, êîãäà èõ ñîîòâåòñòâóþùèå íàïðÿæåíèÿ áàçà-ýìèòòåð ïðåâûøàþò ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà R6 è R8, ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ ñ R1 è R2, ñîîòâåòñòâåííî. Àìïëèòóäà âòåêàþùåãî â øèíó ïåðåìåííîãî òîêà îãðàíè÷åíà ðåàêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì CEFF (1/2pfCEFF) íà ÷àñòîòå ïèòàþùåé ñåòè è ìîæåò áûòü èçìåíåíà ïóòåì ñîîòâåòñòâóþùåãî âûáîðà åìêîñòåé Ñ4 è Ñ5, èç êîòîðûõ ñîñòàâëåí íåïîëÿðíûé êîíäåíñàòîð. Ñõåìà òàêæå ìîæåò ïèòàòüñÿ ÷åðåç ðåçèñòîð, äëÿ ÷åãî CEFF íóæíî çàìåíèòü ïîäõîäÿùèì ñîïðîòèâëåíèåì îò 50 äî 200 Îì ñ äîñòàòî÷íîé ìîùíîñòüþ ðàññåèâàíèÿ. Ýòî ìîæåò äàòü ïðåâîñõîäíûé êîýôôèöèåíò ìîùíîñòè, íî öåíîþ î÷åíü âûñîêèõ ïîòåðü â òîêîîãðàíè÷èâàþùåì ðåçèñòîðå. R3 è R4 äîëæíû âûáðàòüñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ òðåáóåìîé âåëè÷èíîé ïîñòîÿííîãî òîêà. D5 çàùèùàåò ñâåòîäèîäíóþ ëåíòó îò âûñîêîãî îáðàòíîãî íàïðÿæåíèÿ

à)

á) Ðèñóíîê 2. Íàïðÿæåíèå VLED+ áåç êîíäåíñàòîðà C2 èìååò ïóëüñàöèè (à), ñ êîíäåíñàòîðîì C2 ïóëüñàöèè ñòàíîâÿòñÿ ìåíüøå (á).

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

íèÿ, à R5 îãðàíè÷èâàåò ïóñêîâîé òîê ïðè âêëþ÷åíèè. Èíäóêòèâíîñòè L1 è L2 è êîíäåíñàòîð Ñ1, ïîìèìî ïîâûøåíèÿ êîýôôèöèåíòà ìîùíîñòè ñïîñîáñòâóþò ìèíèìèçàöèè ýëåêòðîìàãíèòíûõ è ðàäèî÷àñòîòíûõ ïîìåõ. Òàêæå äëÿ çàùèòû ñõåìû îò ñêà÷êîâ íàïðÿæåíèÿ ïàðàëëåëüíî ñ öåïüþ ïåðåìåííîãî òîêà ìîæåò áûòü óñòàíîâëåí ìåòàëëîêñèäíûé âàðèñòîð. Â ïðåäñòàâëåííîé ñõåìå 12 ñâåòîäèîäîâ ìîùíîñòüþ ïî 0.5 Âò ðàáîòàþò ïðè ïîñòîÿííîì òîêå 120 ìÀ (ñðåäíåêâàäðàòè÷íîå çíà÷åíèå 135 ìÀ), ïðîòåêàþùåì ÷åðåç òîêîèçìåðèòåëüíûå ðåçèñòîðû R3 è R4, ñîïðîòèâëåíèå êîòîðûõ âûáðàíî ðàâíûì 1 Îì. Îäíàêî êîëè÷åñòâî ñâåòîäèîäîâ ìîæíî óâåëè÷èòü äî 18, ïîêà íàïðÿæåíèå, ïðèêëàäûâàåìîå êî âñåé ãèðëÿíäå, íå ñòàíåò áîëüøå, ÷åì ñóììà ïðÿìûõ íàïðÿæåíèé îòäåëüíûõ ñâåòîäèîäîâ (êîòîðîå äëÿ áåëûõ ñâåòîäèîäîâ âàðüèðóåòñÿ

ÐàäèîËîöìàí – èþíü 2013

îò 3.3 äî 4 Â). Íàïðÿæåíèå íà öåïî÷êå ÿâëÿåòñÿ ñàìîîãðàíè÷èâàþùèìñÿ (â íàøåì ñëó÷àå ïðèáëèçèòåëüíî íà óðîâíå 42 Â) è íå òðåáóåò íèêàêîãî äîïîëíèòåëüíîãî ðåãóëèðîâàíèÿ, ïîñêîëüêó ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûå ñâåòîäèîäû âåäóò ñåáÿ êàê ìîùíûå ñòàáèëèòðîíû ïðè ðàáîòå â ðåæèìå ïðÿìîãî ñìåùåíèÿ. Îò ñåòè ïåðåìåííîãî òîêà 230 Â ñõåìà ïîòðåáëÿåò 11.5 Âò ïðè êîýôôèöèåíòå ìîùíîñòè 0.93, ïðè ýòîì êàêîãî-ëèáî çàìåòíîãî ìåðöàíèÿ ñâåòîäèîäîâ íå íàáëþäàåòñÿ. Äëÿ ëó÷øåãî ïîäàâëåíèÿ ïóëüñàöèé ìåæäó VLED+ è VLED_GND ìîæíî ïîäêëþ÷èòü äîïîëíèòåëüíûé êîíäåíñàòîð C2 åìêîñòüþ 220 ìêÔ (Ðèñóíêå 2). Öåïî÷êó ìîæíî çàìåíèòü øåñòüþ ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûìè ñâåòîäèîäíûìè ëåíòàìè ñ 12–18 20-ìèëëèàìïåðíûìè ñâåòîäèîäàìè âûñîêîé ÿðêîñòè â êàæäîé. Òðàíçèñòîðû Q1 è Q2 âî èçáåæàíèå òåïëîâîãî ïðîáîÿ ñëåäóåò óñòàíîâèòü íà òåïëîîòâîäû. ÐË

ÑÕÅÌÛ

Æóðíàë äëÿ òåõ, êòî èíòåðåñóåòñÿ ýëåêòðîíèêîé

Ñêîðî íîâûå òåìàòè÷åñêèå íîìåðà: àâòîìàòèçàöèÿ àâòîýëåêòðîíèêà àêêóìóëÿòîðû è çàðÿäíûå óñòðîéñòâà

Åñëè Âàì íåáåçðàçëè÷íû ýòè òåìû èëè Âû ÿâëÿåòåñü íîñèòåëåì ïåðåäîâûõ çíàíèé â äðóãèõ îáëàñòÿõ ýëåêòðîíèêè è ãîòîâû èõ ïîïóëÿðèçèðîâàòü ïðèãëàøàåì ê ñîòðóäíè÷åñòâó!