Æóðíàë äëÿ òåõ, êòî èíòåðåñóåòñÿ ýëåêòðîíèêîé
WWW.RLOCMAN.RU
ÐÀÄÈÎËÎÖÌÀÍ Íîÿáðü 2019 (102)
74
Ãàëüâàíè÷åñêàÿ èçîëÿöèÿ äâóõïðîâîäíîãî èíòåðôåéñà
42
Êàñêîäíàÿ êîíôèãóðàöèÿ óñòðàíÿåò ýôôåêò Ìèëëåðà â êîððåêòîðå êîýôôèöèåíòà ìîùíîñòè
44
Îñîáåííîñòè ëàçåðíûõ îïòè÷åñêèõ ëîêàòîðîâ
ÐàäèîËîöìàí.Æóðíàë
www.rlocman.ru/magazine
Îôèöèàëüíûå âåðñèè òîëüêî çäåñü: áåç ðåãèñòðàöèè è íàçîéëèâîé ðåêëàìû, ñ âûñîêîé ñêîðîñòüþ ñêà÷èâàíèÿ.
Åñëè âû ÿâëÿåòåñü íîñèòåëåì ïåðåäîâûõ çíàíèé â îáëàñòÿõ ðàçðàáîòêè ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ è/èëè ïðèìåíåíèÿ ýëåêòðîííûõ êîìïîíåíòîâ è ãîòîâû ïîïóëÿðèçèðîâàòü èõ – ïðèãëàøàåì ê ñîòðóäíè÷åñòâó!
Íîâîñòè
ÐÀÄÈÎËÎÖÌÀÍ Íîÿáðü 2019 (102)
Ãëàâíûé ðåäàêòîð: À. Íèêîëàåâ
Íàä íîìåðîì ðàáîòàëè: Ä. Ëåêàíîâ Â. Êîëåñíèê Ñ. Ìóðàò÷àåâ À. Íèêîëàåâ Ì. Ðóññêèõ À. Ðóñó
Îáëîæêà: À. Êðàâ÷óê
Äèðåêòîð:
4 LDO ðåãóëÿòîð ñ ñàìûì íèçêèì â îòðàñëè òîêîì ïîòðåáëåíèÿ óäâîèò ñðîê ñëóæáû áàòàðåé â óñòðîéñòâàõ ïðîìûøëåííîé è ïåðñîíàëüíîé ýëåêòðîíèêè 5 Torex ðàñøèðÿåò ëèíåéêó ñèíõðîííûõ ïîíèæàþùèõ DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëåé 36-âîëüòîâûìè ïðèáîðàìè äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé 6 Íîâûé àóäèî ÀÖÏ îò Texas Instruments ïîçâîëÿåò â ÷åòûðå ðàçà óâåëè÷èòü äàëüíîñòü çàõâàòà ãîëîñà 7 Alpha and Omega Semiconductor âûïóñêàåò íîâûå DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëè ñåìåéñòâà EZBuck â óëüòðàòîíêèõ êîðïóñàõ 8 GOWIN Semiconductor âûâîäèò íà ðûíîê ïåðâóþ â îòðàñëè ÏËÈÑ ñ èíòåãðèðîâàííûì ïðèåìîïåðåäàò÷èêîì Bluetooth 9 Diodes âûïóñêàåò óíèâåðñàëüíûå âûñîêîñêîðîñòíûå òðàíñëÿòîðû óðîâíåé äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé 10 Íîâûå àíàëîãîâûå ïðîäóêòû Maxim ìåíÿþò îòðàñëåâûå ñòàíäàðòû ìîùíîñòè, ðàçìåðîâ è òî÷íîñòè ðåøåíèé 11 Äàò÷èê òåìïåðàòóðû STMicroelectronics ñ òî÷íîñòüþ 0.25 °C óëó÷øèò êîíòðîëü òåìïåðàòóðû â ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâàõ 12 Toshiba âûïóñêàåò TVS äèîäû ñ íèçêîé åìêîñòüþ äëÿ çàùèòû âûñîêîñêîðîñòíûõ ëèíèé ñâÿçè 13 Íîâûé DC/DC ðåãóëÿòîð Allegro MicroSystems îáëåã÷èò ðåøåíèå ïðîáëåì ýëåêòðîìàãíèòíîé ñîâìåñòèìîñòè 14  ïîðòôåëå Toshiba ïîÿâèëèñü ïåðâûå ýëåêòðîííûå ñàìîâîññòàíàâëèâàþùèåñÿ ïðåäîõðàíèòåëè 15 TDK ðàçðàáîòàëà ïåðâûé â ìèðå ìíîãîñëîéíûé ïîëîñîâîé ôèëüòð ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíà äëÿ ñåòåé 5G 16 Marktech àíîíñèðîâàëà íîâûå øèðîêîïîëîñíûå ãèáðèäíûå ôîòîäåòåêòîðû 17 Ìèíèàòþðíûé äàò÷èê äàâëåíèÿ ïðåäîñòàâëÿåò êàëèáðîâàííûå äàííûå 18 AKM ðàçðàáîòàëà íîâûé äðàéâåð äâèãàòåëåé, ðàáîòàþùèé îò îäíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ 32  18 Vishay ïîïîëíèëà ïîðòôåëü îïòîýëåêòðîííûõ êîìïîíåíòîâ áûñòðîäåéñòâóþùèìè ÈÊ èçëó÷àòåëÿìè ïîâûøåííîé ÿðêîñòè 19 Íîâûå ñèíõðîííûå ïîíèæàþùèå ïðåîáðàçîâàòåëè Diodes îáåñïå÷èâàþò âûñîêèé ÊÏÄ ïðè ëþáîé íàãðóçêå 20 STMicroelectronics ðàñøèðÿåò ñåìåéñòâî áåñïðîâîäíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ Value Line
Ñ. Ìóðàò÷àåâ
Ïî âîïðîñàì ðàçìåùåíèÿ ðåêëàìû, ïóáëèêàöèè àâòîðñêèõ ìàòåðèàëîâ, ñ çàìå÷àíèÿìè è ïîæåëàíèÿìè îáðàùàòüñÿ:
rlocman@rlocman.ru
Å
+7 (903) 721-72-14
Ñòàòüè 22 Êàê ðàññ÷èòàòü èìïóëüñíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè? ×àñòü 7 30 Êîìïîçèòíûå óñèëèòåëè. Ñî÷åòàíèå áîëüøîé íàãðóçî÷íîé ñïîñîáíîñòè ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ. ×àñòü 2 36 Ìóçûêàëüíàÿ èñòîðèÿ êîìïàíèè Yamaha: öèôðîâèçàöèÿ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ 19801990-õ ãîäîâ 42 Êàñêîäíàÿ êîíôèãóðàöèÿ óñòðàíÿåò ýôôåêò Ìèëëåðà â êîððåêòîðå êîýôôèöèåíòà ìîùíîñòè
www.rlocman.ru Îôèöèàëüíûå âåðñèè æóðíàëà ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ áåñïëàòíî è áåç ðåãèñòðàöèè òîëüêî íà ñàéòå ÐàäèîËîöìàí Ïðè ëþáîì èñïîëüçîâàíèè ìàòåðèàëîâ, îïóáëèêîâàííûõ â æóðíàëå, ññûëêà íà ÐàäèîËîöìàí îáÿçàòåëüíà. Ïîëíîå èëè ÷àñòè÷íîå âîñïðîèçâåäåíèå èëè òèðàæèðîâàíèå êàêèì áû òî íè áûëî ñïîñîáîì ìàòåðèàëîâ íàñòîÿùåãî èçäàíèÿ äîïóñêàåòñÿ òîëüêî ñ ïèñüìåííîãî ðàçðåøåíèÿ ðåäàêöèè. Ìíåíèÿ àâòîðîâ íå âñåãäà îòðàæàþò òî÷êó çðåíèÿ ðåäàêöèè.
Îôîðìëåíèå áåñïëàòíîé ïîäïèñêè:
www.rlocman.ru/magazine
Ñõåìû 44 Íåêîòîðûå âîïðîñû êîíñòðóèðîâàíèÿ ëþáèòåëüñêèõ îïòè÷åñêèõ ëîêàòîðîâ. ×àñòü 2 47 Ðåãóëÿòîð ìîìåíòà îòïèðàíèÿ ñèëîâûõ ïðèáîðîâ 50 Çàðÿäíîå óñòðîéñòâî äëÿ áàòàðåé LiFePO4 ñ èíäèâèäóàëüíûì êîíòðîëåì çàðÿäà êàæäîé áàíêè 56 Ýëåêòðîííûé ðåäóêòîð èëè êàê êàðäèíàëüíî óâåëè÷èòü êðóòÿùèé ìîìåíò êîëëåêòîðíîãî äâèãàòåëÿ ïåðåìåííîãî òîêà íà íèçêèõ îáîðîòàõ. ×àñòü 2 63 Öèôðîâîé ïîòåíöèîìåòð èìèòèðóåò ëîãàðèôìè÷åñêóþ õàðàêòåðèñòèêó äëÿ òî÷íîãî óïðàâëåíèÿ óñèëåíèåì 66 Óñîâåðøåíñòâîâàííàÿ ñõåìà ìèíèìèçàöèè ýôôåêòà Ìèëëåðà â êîððåêòîðå êîýôôèöèåíòà ìîùíîñòè 69 Ìàëîìîùíûé ÊÌÎÏ ãåíåðàòîð ñ äâóõòàêòíûì âûõîäîì 70 Ñõåìà ïîäàâëåíèÿ äðåáåçãà êîíòàêòîâ ðåëå 72 Ìàñøòàáèðóåìîìó ïåðåêëþ÷àòåëþ íå íóæíû íè êîíäåíñàòîðû, íè ñèíõðîíèçàöèÿ 74 Ãàëüâàíè÷åñêàÿ èçîëÿöèÿ äâóõïðîâîäíîãî èíòåðôåéñà
LDO ðåãóëÿòîð ñ ñàìûì íèçêèì â îòðàñëè òîêîì ïîòðåáëåíèÿ óäâîèò ñðîê ñëóæáû áàòàðåé â óñòðîéñòâàõ ïðîìûøëåííîé è ïåðñîíàëüíîé ýëåêòðîíèêè  íîâîì ëèíåéíîì ðåãóëÿòîðå TI ñ íèçêèì ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ ñâåðõíèçêèé òîê ïîòðåáëåíèÿ ñî÷åòàåòñÿ ñ áûñòðûì îòêëèêîì íà ïåðåõîäíûå ïðîöåññû, ÷òî óâåëè÷èâàåò ñðîê ñëóæáû ñèñòåìû è óëó÷øàåò åå õàðàêòåðèñòèêè Texas Instruments (TI) ïðåäñòàâèëà LDO ðåãóëÿòîð ñ óëüòðàíèçêèì ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ è ñàìûì íèçêèì â îòðàñëè ñîáñòâåííûì òîêîì ïîòðåáëåíèÿ, ñîñòàâëÿþùèì ìåíåå 25 íÀ, – îäíó äåñÿòóþ îò òîêà êîíêóðèðóþùèõ ñâåðõìèíèàòþðíûõ óñòðîéñòâ.  íîâîì ðåãóëÿòîðå ðåàëèçîâàíî óïðàâëåíèå ïîòðåáëÿåìûì òîêîì ïðè ëåãêèõ íàãðóçêàõ, äàæå â òðàíçèòíîì ðåæèìå ïðè íåäîñòàòî÷íîì âõîäíîì íàïðÿæåíèè, ÷òî ïîçâîëÿåò èíæåíåðàì, ïî êðàéíåé ìåðå, óäâîèòü âðåìÿ àâòîíîìíîé ðàáîòû ñâîèõ ïðèëîæåíèé. Êðîìå òîãî, îí èìååò ñàìóþ âûñîêóþ â ñâîåì êëàññå ñêîðîñòü ðåàêöèè íà ïåðåõîäíûå ïðîöåññû, íåîáõîäèìóþ äëÿ áîëåå áûñòðîãî ïðîáóæäåíèÿ, ñíèæåíèÿ âðåìåíè îòêëèêà ïðèëîæåíèé è óëó÷øåíèÿ äèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. Íåáîëüøèå ðàçìåðû ðåøåíèÿ ïîìîãàþò èíæåíåðàì áûñòðî ñîçäàâàòü áîëåå ìèíèàòþðíûå, ëåãêèå è ýôôåêòèâíûå ïðîäóêòû çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ðàçìåðîâ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, à îáùåïðèíÿòûå â îòðàñëè òèïû êîðïóñîâ îáåñïå÷èâàþò ïîëíóþ ñîâìåñòèìîñòü ïî âûâîäàì è ïðîñòóþ çàìåíó â ñóùåñòâóþùèõ êîíñòðóêöèÿõ.
TPS7A02 ïîìîãàåò èíæåíåðàì ðåøàòü êðèòè÷åñêèå çàäà÷è ïðîåêòèðîâàíèÿ âî ìíîãèõ ÷óâñòâèòåëüíûõ ê ýíåðãîïîòðåáëåíèþ, âûñîêîòî÷íûõ è ìàëîìîùíûõ ïðèëîæåíèÿõ, òàêèõ êàê óñòðîéñòâà ñåòåâîé èíôðàñòðóêòóðû, ñðåäñòâà àâòîìàòèçàöèÿ çäàíèé, ìåäèöèíñêîå îáîðóäîâàíèå è íîñèìûå óñòðîéñòâà.
4
Óñòðîéñòâî ïîïîëíèëî ñåìåéñòâî ëèíåéíûõ LDO ðåãóëÿòîðîâ TI ñ íèçêèìè òîêàìè ïîòðåáëåíèÿ, ïîçâîëÿþùèõ ðàçðàáîò÷èêàì ïðîäëèòü ñðîê ñëóæáû èõ ñèñòåì. Èñïîëüçóÿ TPS7A02 ñîâìåñòíî ñ äðóãèìè ïðèáîðàìè ñî ñâåðõíèçêèì ïîòðåáëÿåìûì òîêîì, òàêèìè êàê ñåìåéñòâî ìèêðîêîíòðîëëåðîâ MSP430 ñ óëüòðàíèçêèì ýíåðãîïîòðåáëåíèåì, ìèêðîêîíòðîëëåðû SimpleLink CC2642R, íàíîâàòòíûé îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü TLV8802 èëè ìàëîïîòðåáëÿþùèé äàò÷èê òåìïåðàòóðû TMP1075, èíæåíåðû ìîãóò äîïîëíèòåëüíî îïòèìèçèðîâàòü âðåìÿ àâòîíîìíîé ðàáîòû è õàðàêòåðèñòèêè ðàçðàáàòûâàåìûõ óñòðîéñòâ.
Êëþ÷åâûå îñîáåííîñòè è ïðåèìóùåñòâà TPS7A02 ! Óâåëè÷åííîå âðåìÿ ðàáîòû ïðèëîæåíèÿ, áîëåå äëèòåëüíûé ñðîê ñëóæáû ñèñòåìû: Óïðàâëåíèå ïåðåõîäîì TPS7A02 â ðåæèì óëüòðàíèçêîãî òîêà ïîòðåáëåíèÿ ïðè ëåãêèõ íàãðóçêàõ ïîçâîëÿåò èíæåíåðàì, ïî ìåíüøåé ìåðå, óäâîèòü ñðîê ñëóæáû áàòàðåé â ïðèëîæåíèÿõ, èñïîëüçóþùèõ áàòàðåè ñòàíäàðòíîãî õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà, òàêèå, íàïðèìåð, êàê ëèòèé-èîííûå. Íàïðèìåð, èñïîëüçóÿ TPS7A02 â êîíñòðóêöèÿõ áåñïðîâîäíûõ äâåðíûõ âèäåîçâîíêîâ è êàìåð íàáëþäåíèÿ, èíæåíåðû ìîãóò óâåëè÷èòü âðåìÿ àâòîíîìíîé ðàáîòû äî 24 ìåñÿöåâ è áîëåå, ÷òî äî ÷åòûðåõ ðàç ïðåâûøàåò òðåáîâàíèÿ, óñòàíîâëåííûå îòðàñëåâûì ñòàíäàðòîì. Êðîìå òîãî, ñâåðõíèçêèé òîê ðåæèìà îñòàíîâà TPS7A02, ñîñòàâëÿþùèé 3 íÀ, ìîæåò ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíêóðèðóþùèìè óñòðîéñòâàìè äî ïÿòè ðàç ïðîäëèòü ñðîê õðàíåíèÿ áàòàðåé â ñîñòàâå ïîðòàòèâíûõ ìåäèöèíñêèõ è íîñèìûõ ïðèëîæåíèé. ! Áîëåå áûñòðîå ïðîáóæäåíèå, ëó÷øèå äèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè: Ïðè ñêà÷êå òîêà íàãðóçêè îò 1 ìÀ äî 50 ìÀ âûõîäíîå íàïðÿæåíèå TPS7A02 ìîæåò óñòàíîâèòüñÿ ìåíåå ÷åì çà 5 ìêñ – âäâîå áûñòðåå, ÷åì ó êîíêóðèðóþùèõ óñòðîéñòâ,
ÍÎÂÎÑÒÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
– ïîçâîëÿÿ ðàçðàáîò÷èêàì êîíñòðóèðîâàòü ïðèëîæåíèÿ ñ ìåíüøèì âðåìåíåì îòêëèêà è ëó÷øèìè äèíàìè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Áëàãîäàðÿ ñïîñîáíîñòè áûñòðî ðåàãèðîâàòü íà ñêà÷êè íàãðóçêè ïðè ìèíèìàëüíîì èçìåíåíèè âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, TPS7A02 ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ â âûñîêîòî÷íûõ ïðèëîæåíèÿõ ñ íèçêèì ýíåðãîïîòðåáëåíèåì, òàêèõ êàê óñòðîéñòâà áåñïðîâîäíîãî Èíòåðíåòà âåùåé è ïîðòàòèâíûå ìåäèöèíñêèå ïðèáîðû, êîòîðûì òðåáóåòñÿ ÷èñòîå ïèòàíèå äëÿ ïîëó÷åíèÿ òî÷íûõ ñèãíàëîâ, ñîáèðàåìûõ ñî âñåãî òåëà. ! Ìåíüøàÿ ïëîùàäü, çàíèìàåìàÿ ðåøåíèåì, áîëåå áûñòðûé âûõîä íà ðûíîê: Àâòîìàòè÷åñêèé ïåðåõîä TPS7A02 èç ðåæèìà ýíåðãîñáåðåæåíèÿ ïðè ëåãêîé íàãðóçêå â ðåæèì áûñòðîé ðåàêöèè íà ïåðåõîäíûå ïðîöåññû ïðè áîëüøîé íàãðóçêå ïðîèñõîäèò áåç íåîáõîäèìîñòè èñïîëüçîâàíèÿ âíåøíèõ ñõåì è êîìïîíåíòîâ.  ðåçóëüòàòå èíæåíåðû ìîãóò ñîêðàòèòü ðàçìåðû ðåøåíèÿ íà 70%, äîáàâèâ åùå áîëüøå ôóíêöèîíàëüíîñòè â ñâîè êîíñòðóêöèè, èëè ñíèçèòü ñòîèìîñòü ñèñòåìû çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ïëàò ìåíüøåãî ðàçìåðà.
Êîðïóñà, äîñòóïíîñòü è öåíû  íàñòîÿùåå âðåìÿ åäèíè÷íûå îáðàçöû ìèêðîñõåì â 4-êîíòàêòíûõ áåçâûâîäíûõ êîðïóñàõ X2SON ðàçìåðîì 1 ìì × 1 ìì äîñòóïíû äëÿ ïðèîáðåòåíèÿ ÷åðåç îíëàéí ìàãàçèí TI. Ê êîíöó 2019 ãîäà ïîÿâÿòñÿ âåðñèè ìèêðîñõåì â òðàíçèñòîðíûõ êîðïóñàõ SOT-23 ñ ðàçìåðàìè 2.9 ìì × 1.6 ìì. Êðîìå òîãî, â íà÷àëå 2020 ãîäà áóäåò ïðåäëîæåíà ìèêðîñõåìà â 4êîíòàêòíîì êîðïóñå ñ ðàçìåðàìè êðèñòàëëà (DSBGA) – 0.65 ìì × 0.65 ìì.  ëîòàõ èç 1000 ïðèáîðîâ öåíà îäíîé ìèêðîñõåìû íà÷èíàåòñÿ îò $0.49. Çà $20 äëÿ LDO ðåãóëÿòîðîâ ìîæíî ïðèîáðåñòè óíèâåðñàëüíûé îöåíî÷íûé ìîäóëü MultiPkgLDOEVM-823.
MultiPkgLDOEVM-823 – óíèâåðñàëüíûé îöåíî÷íûé ìîäóëü ëèíåéíîãî LDO ðåãóëÿòîðà íàïðÿæåíèÿ.
Torex ðàñøèðÿåò ëèíåéêó ñèíõðîííûõ ïîíèæàþùèõ DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëåé 36-âîëüòîâûìè ïðèáîðàìè äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé Torex Semiconductor âûïóñòèëà ñåðèþ ñèíõðîííûõ ïîíèæàþùèõ DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëåé XD9267/XD9268 ñ âûõîäíûìè òîêàìè 600 ìÀ, ñîäåðæàùèõ âíóòðåííèå 36âîëüòîâûå óïðàâëÿþùèå òðàíçèñòîðû è îòâå÷àþùèõ òðåáîâàíèÿì àâòîìîáèëüíîãî ñòàíäàðòà AEC-Q100. Ðàñøèðÿþùååñÿ â ïîñëåäíèå ãîäû èñïîëüçîâàíèå â àâòîìîáèëÿõ ýëåêòðîííûõ êîìïîíåíòîâ òðåáóåò ñîêðàùåíèÿ ýíåðãîïîò-
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ðåáëåíèÿ. Êðîìå òîãî, ðàñòóùàÿ ïîòðåáíîñòü â óìåíüøåíèè èñïîëüçóåìîãî ïðîñòðàíñòâà óâåëè÷èâàåò ïîòðåáíîñòü â ìèíèàòþðíûõ êîðïóñàõ. Íåäàâíî ðàçðàáîòàííûå ìèêðîñõåìû 600-ìèëëèàìïåðíûõ DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëåé ñåðèé XD9267/XD9268 ïîëíîñòüþ îòâå÷àþò ýòèì òðåáîâàíèÿì ðûíêà. Ìèêðîñõåìû ðàáîòàþò íà ôèêñèðîâàííîé ÷àñòîòå ïðåîáðàçîâàíèÿ 2.2 ÌÃö ïðè âõîäíîì íàïðÿæåíèè îò 3.0  äî 36  (ïðåäåëüíîå çíà÷åíèå 40 Â). Äèàïàçîí âûõîäíûõ íàïðÿæåíèé ñîñòàâëÿåò îò 1.0  äî 25.0 Â. Äëÿ äîñòèæåíèÿ âûñîêîãî ÊÏÄ è íèçêèõ ïóëüñàöèé â øèðîêîì äèàïàçîíå íàãðóçîê – îò ëåãêèõ äî òÿæåëûõ – ïðåäîñòàâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü âûáîðà ìåæäó ïðèáîðàìè ñ ØÈÌ-óïðàâëåíèåì (XD9267) èëè àâòîìàòè÷åñêèì ïåðåêëþ÷åíèåì ØÈÌ/×ÈÌ (XD9268). Ïåðåêëþ÷åíèå â ðåæèì ëåãêîé íàãðóçêè, ïðîèñõîäÿùåå ïðè òîêå 1 ìÀ, ïîääåðæèâàåò ÊÏÄ íà óðîâíå
ÍÎÂÎÑÒÈ
5
íå íèæå 82%. Ñàìûé ìèíèàòþðíûé â ìèðå 36-âîëüòîâûé ñèíõðîííûé ïîíèæàþùèé DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëü ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü ìîíòàæíóþ ïëîùàäü íà 50%. Âðåìÿ ìÿãêîãî çàïóñêà, âíóòðåííå óñòàíîâëåííîå ðàâíûì 2 ìñ (òèïîâîå çíà÷åíèå), ìîæåò ðåãóëèðîâàòüñÿ â ñòîðîíó óâåëè÷åíèÿ ñ ïîìîùüþ ðåçèñòîðà è êîíäåíñàòîðà. Âñòðîåííûå ôóíêöèè çàùèòû âêëþ÷àþò îãðàíè÷å-
íèå âûõîäíîãî òîêà, áëîêèðîâêó ïðè ïîíèæåííîì íàïðÿæåíèè è îòêëþ÷åíèå ïðè ïåðåãðåâå êðèñòàëëà. Êðîìå òîãî, âûõîä «Ïèòàíèå â íîðìå» ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü èíôîðìàöèþ î ñîñòîÿíèè âûõîäà.  çàâèñèìîñòè îò òðåáîâàíèé ïðèëîæåíèÿ, ïîòðåáèòåëè ìîãóò âûáðàòü ïðèáîðû â êîðïóñå SOT-89-5 èëè â ìèíèàòþðíîì êîðïóñå USP-6C ñ ðàçìåðàìè 1.8 × 2.0 × 0.6 ìì.
Íîâûé àóäèî ÀÖÏ îò Texas Instruments ïîçâîëÿåò â ÷åòûðå ðàçà óâåëè÷èòü äàëüíîñòü çàõâàòà ãîëîñà Òåïåðü èíæåíåðàì ñòàë äîñòóïåí äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí â 120 äÁ äëÿ ÷èñòîãî âûñîêîêà÷åñòâåííîãî çâóêà â ïðèëîæåíèÿõ óìíîãî äîìà Texas Instruments (TI) ïðåäñòàâèëà íîâûé àóäèî àíàëîãî-öèôðîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü (ÀÖÏ), ñïîñîáíûé çàõâàòûâàòü ÷èñòûé çâóê íà ðàññòîÿíèè â ÷åòûðå ðàçà áîëüøåì, ÷åì êîíêóðèðóþùèå óñòðîéñòâà. TLV320ADC5140 ÿâëÿåòñÿ ñàìûì ìèíèàòþðíûì â îòðàñëè ÷åòûðåõêàíàëüíûì àóäèî ÀÖÏ ñ òàêèì óðîâíåì õàðàêòåðèñòèê. Óñòðîéñòâî ÿâëÿåòñÿ ÷àñòüþ íîâîãî ñåìåéñòâà èç òðåõ àóäèî ÀÖÏ TI Burr-Brown, îáåñïå÷èâàþùèõ àóäèîçàïèñü ñ íèçêèì óðîâíåì èñêàæåíèé â óñëîâèÿõ ñèëüíûõ âíåøíèõ øóìîâ, à òàêæå âûñîêîêà÷åñòâåííóþ çàïèñü àóäèî èç äàëüíåé çîíû â ëþáîé ñðåäå.
òî÷åê ïîìåùåíèÿ è áîëåå íàäåæíîãî ðàñïîçíàâàíèÿ òèõèõ êîìàíä â òàêèõ ïðèëîæåíèÿõ, êàê âûñîêîêëàññíûå èíòåëëåêòóàëüíûå êîëîíêè, çâóêîâûå ïàíåëè, áåñïðîâîäíûå äèíàìèêè, òåëåâèçîðû âûñîêîé ÷åòêîñòè, ñåòåâûå IP-êàìåðû, ñèñòåìû òåëåêîíôåðåíöèé è óìíûå áûòîâûå ïðèáîðû. ÀÖÏ, êîòîðûé ïîïîëíèë ñåìåéñòâî àóäèîóñòðîéñòâ ïðåìèóì-êëàññà TI Burr-Brown, âêëþ÷àþùåå âûñîêîêà÷åñòâåííûå óñèëèòåëè êëàññà D, ïðåîáðàçîâàòåëè äàííûõ è îïåðàöèîííûå óñèëèòåëè, ìîæåò òàêæå ïîìî÷ü èíæåíåðàì ñíèçèòü ðàñõîäû íà ïðîåêòèðîâàíèå ñèñòåìû çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ êîëè÷åñòâà ìèêðîôîíîâ â ðåøåòêå.
Êëþ÷åâûå îñîáåííîñòè è ïðåèìóùåñòâà TLV320ADC5140
Ñèñòåìû óìíîãî äîìà ñòàëêèâàþòñÿ ñ ïðîáëåìàìè çàõâàòà çâóêà â äàëüíåé çîíå.  ñîâðåìåííûõ ñèñòåìàõ îãðàíè÷åííîå êîëè÷åñòâî ìèêðîôîíîâ è îãðàíè÷åííûå âîçìîæíîñòè îáðàáîòêè ñèãíàëîâ çàòðóäíÿþò çàõâàò è ïîíèìàíèå ãîëîñîâûõ êîìàíä ïðè âûñîêîì óðîâíå îêðóæàþùèõ øóìîâ. TLV320ADC5140 ïîçâîëÿåò èíæåíåðàì ðåøèòü ýòó çàäà÷ó çà ñ÷åò óëó÷øåíèÿ çàõâàòà çâóêà èç ðàçëè÷íûõ
6
! ×åòêèé çàõâàò çâóêà â ëþáûõ óñëîâèÿõ â ñèñòåìàõ ôîðìèðîâàíèÿ äèàãðàììû íàïðàâëåííîñòè: TLV320ADC5140 èìååò âñòðîåííóþ ñõåìó DDE (dynamic range enhancer), ðàñøèðÿþùóþ äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí äî 120 äÁ. Íà ñèñòåìíîì óðîâíå ñõåìà DDE óñèëèâàåò ñëàáûå àóäèîñèãíàëû ïðè ñîõðàíåíèè íèçêîãî óðîâíÿ èñêàæåíèé, äàæå â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò âûõîäà äèíàìèêà. DRE òàêæå óëó÷øàåò çàïèñü ñèãíàëîâ âûñîêîé òî÷íîñòè, ïðèíèìàåìûõ èç äàëüíåé çîíû â ëþáîé øóìîâîé îáñòàíîâêå. ! Âûñîêîêà÷åñòâåííàÿ ãîëîñîâàÿ ñîâìåñòèìîñòü ñ ìèêðîôîíàìè ïðåìèóìêëàññà: TLV320ADC5140 – ýòî ïåðâûé ÀÖÏ, êîòîðûé ïîëíîñòüþ ïîääåðæèâàåò íîâåéøèå
ÍÎÂÎÑÒÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ìèêðîôîíû ñ âûñîêèì îòíîøåíèåì ñèãíàë/øóì ñ äèíàìè÷åñêèì äèàïàçîíîì áîëåå 106 äÁ. ! Áåñïðåöåäåíòíûé óðîâåíü èíòåãðàöèè, îáåñïå÷èâàþùèé óíèâåðñàëüíîñòü êîíñòðóêöèè ñèñòåìû: Âîçìîæíîñòü ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëîâ ÷åòûðåõ àíàëîãîâûõ èëè âîñüìè öèôðîâûõ ìèêðîôîíîâ (èëè èõ êîìáèíàöèè) îáåñïå÷èâàåò âûñîêóþ ãèáêîñòü ñèñòåìû. TLV320ADC5140 òàêæå ïîääåðæèâàåò ïðîãðàììèðóåìûå ôóíêöèè, òàêèå êàê êàëèáðîâêà óñèëåíèÿ è ôàçû äëÿ âûðàâíèâàíèÿ ðàññîãëàñîâàíèÿ ýëåìåíòîâ ìèêðîôîííîé ðåøåòêè. Êðîìå òîãî, óñòðîéñòâî ñîäåðæèò óñèëèòåëü ñ ïðîãðàììèðóåìûì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ, ôèëüòðû âåðõíèõ ÷àñòîò, ìèêøåð êàíàëîâ è ôèëüòðû ïðîðåæèâàíèÿ ñ ëèíåéíîé ôàçîé èëè ñâåðõíèçêîé çàäåðæêîé. ! Ñî÷åòàíèå íåáîëüøèõ ðàçìåðîâ ñ íèçêèì ýíåðãîïîòðåáëåíèåì ñèñòåìû: Èñïîëüçóÿ âñòðîåííûå ôóíêöèè TLV320ADC5140, èíæåíåðû ìîãóò îòêàçàòüñÿ îò öèôðîâîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ, ÷òî ïîçâîëèò èì óìåíüøèòü ðàçìåðû
ñâîèõ êîíñòðóêöèé áåç óùåðáà äëÿ íàäåæíîñòè ñèñòåìû. Ïîòðåáëåíèå ìîùíîñòè ñîñòàâëÿåò âñåãî 9.5 ìÂò íà êàíàë ïðè ÷àñòîòå âûáîðêè 48 êÃö.
Êîðïóñ, äîñòóïíîñòü è öåíû Ìèêðîñõåìû TLV320ADC5140 èìåþòñÿ íà ñêëàäå TI. Ïðèáîðû âûïóñêàþòñÿ â êâàäðàòíûõ 24-êîíòàêòíûõ áåçâûâîäíûõ êîðïóñàõ WQFN ðàçìåðîì 4 ìì × 4 ìì è â ëîòàõ èç 1000 ïðèáîðîâ ïðîäàþòñÿ ïî öåíå $2.99 çà øòóêó. Êðîìå òîãî, çà $199 ìîæíî ïðèîáðåñòè îöåíî÷íûé ìîäóëü ADC5140EVM-PDK ÷åòûðåõêàíàëüíîãî àóäèî ÀÖÏ TLV320ADC5140 ñåìåéñòâà TI Burr-Brown ñ ìàêñèìàëüíîé ÷àñòîòîé âûáîðêè 768 êÃö.
Îöåíî÷íûé ìîäóëü ADC5140EVM-PDK.
Alpha and Omega Semiconductor âûïóñêàåò íîâûå DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëè ñåìåéñòâà EZBuck â óëüòðàòîíêèõ êîðïóñàõ Çàïàòåíòîâàííûå ðåøåíèÿ, èñïîëüçîâàííûå â êîíñòðóêöèè ñèíõðîííûõ ïîíèæàþùèõ DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëåé, ïîçâîëèëè íà 6% óâåëè÷èòü ÊÏÄ ïðè ëåãêèõ íàãðóçêàõ Alpha and Omega Semiconductor (AOS) ïðåäñòàâèëà íîâûå ìèêðîñõåìû âûñîêîýôôåêòèâíûõ, ïðîñòûõ â èñïîëüçîâàíèè ñèíõðîííûõ ïîíèæàþùèõ ðåãóëÿòîðîâ AOZ6682CI è AOZ6683CI. Ïðèáîðû AOZ6682CI è AOZ6683CI, âûïóñêàåìûå â óëüòðàòîíêèõ êîðïóñàõ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
TSOT23-6 ñî ñíèæåííûì òåïëîâûì ñîïðîòèâëåíèåì, ðàññ÷èòàíû íà ìàêñèìàëüíûå âûõîäíûå òîêè 2 À è 3 À, ñîîòâåòñòâåííî. Íîâûå óñòðîéñòâà îáåñïå÷èâàþò âûñîêèé ÊÏÄ âî âñåì äèàïàçîíå íàãðóçîê, ïîâûøàÿ ýêîëîãè÷íñòü ïðåîáðàçîâàíèå ýíåðãèè äëÿ ðàçëè÷íûõ ïðèëîæåíèé áûòîâîé ýëåêòðîíèêè, òàêèõ êàê ÆÊ-òåëåâèçîðû, òåëåâèçèîííûå ïðèñòàâêè, ïðîèãðûâàòåëè äèñêîâ Blu-Ray è ñåòåâûå òåðìèíàëû. Ìèêðîñõåìû ñîäåðæàò ñèíõðîííûé ïîíèæàþùèé ñèëîâîé êàñêàä ñ íèçêèìè ñîïðîòèâëåíèÿìè îòêðûòûõ òðàíçèñòîðîâ, îáåñïå÷èâàþùèé ÊÏÄ äî 95%.  ñî÷åòàíèè ñ êîðïóñîì ñî ñíèæåííûì òåïëîâûì ñîïðîòèâëåíèåì ýòî ïîçâîëÿåò ïîíèçèòü òåìïåðàòóðó íîâûõ ìèêðîñõåì, ðàáîòàþùèõ ïðè ïîëíîé íàãðóçêå, íà 10 °C ïî ñðàâíåíèþ ñ àíàëîãè÷íûìè êîíêóðèðóþùèìè óñòðîéñòâàìè. Ïðè òÿæå-
ÍÎÂÎÑÒÈ
7
100
mode – PEM). Ðåæèì PEM è òîê ïîêîÿ, ðàâíûé 200 ìêÀ, ïîçâîëÿþò ñîçäàâàòü êîíñòðóêöèè ïîíèæàþùèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé, ÊÏÄ êîòîðûõ ïðè ëåãêèõ íàãðóçêàõ äîñòèãàåò ëó÷øèõ â îòðàñëè çíà÷åíèé 89%.
90 28
ÊÏÄ (%)
70
Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè
60 50 40 30 20 0.01
UÂÛÕ = 5 Â, L = 4.7 ìêÃí UÂÛÕ = 3.3 Â, L = 3.3 ìêÃí UÂÛÕ = 2.5 Â, L = 3.3 ìêÃí UÂÛÕ = 1.8 Â, L = 2.2 ìêÃí UÂÛÕ = 1.3 Â, L = 2.2 ìêÃí
Âõîäíîé äèàïàçîí Òî÷íîñòü îáðàòíîé ñâÿçè Òîê ïîòðåáëåíèÿ
0.1 1 Âûõîäíîé òîê (À)
10
ÊÏÄ ïðè ëåãêîé íàãðóçêå 10 ìÀ (VIN=12 Â, VOUT=5 Â) Êîðïóñ
AOZ6683CI
Áëèæàéøèé êîíêóðåíò
4.5 Â…18 Â
4.5 Â…17 Â
±2%
± 2.5%
200 ìêÀ
380 ìêÀ
89%
83%
TSOT23-6
SOT23-6
Çàâèñèìîñòü ÊÏÄ AOZ6682CI îò òîêà íàãðóçêè ïðè âõîäíîì íàïðÿæåíèè 12 Â.
Öåíû è äîñòóïíîñòü ëûõ íàãðóçêàõ óñòðîéñòâà ðàáîòàþò â ðåæèìå íåïðåðûâíîé ïðîâîäèìîñòè ñ ôèêñèðîâàííîé ÷àñòîòîé ïåðåêëþ÷åíèÿ. Ïðè ëåãêèõ íàãðóçêàõ èëè â ñîñòîÿíèè îæèäàíèÿ óñòðîéñòâà ïåðåêëþ÷àþòñÿ â çàïàòåíòîâàííûé AOS ðåæèì èìïóëüñíîé ýíåðãèè (pulse energy
AOZ6682CI è AOZ6683CI äîñòóïíû â ïðîìûøëåííûõ êîëè÷åñòâàõ è ìîãóò ïîñòàâëÿòüñÿ ïîòðåáèòåëÿì ÷åðåç 12 íåäåëü ïîñëå ïîäòâåðæäåíèÿ çàêàçà.  ïàðòèÿõ èç 1000 ïðèáîðîâ îäíà ìèêðîñõåìà AOZ6682CI ñòîèò $0.42, à AOZ6683CI – $0.52.
GOWIN Semiconductor âûâîäèò íà ðûíîê ïåðâóþ â îòðàñëè ÏËÈÑ ñ èíòåãðèðîâàííûì ïðèåìîïåðåäàò÷èêîì Bluetooth GOWIN Semiconductor îáúÿâèëà î âûïóñêå ìèêðîñèñòåìû íà êðèñòàëëå – ÏËÈÑ ñ èíòåãðèðîâàííûì ïðèåìîïåðåäàò÷èêîì Bluetooth 5.0 Low Energy (Bluetooth LE), – îòêðûâàþùåé ïðèíöèïèàëüíî íîâûå âîçìîæíîñòè ãðàíè÷íûõ âû÷èñëåíèé.
Ãðàíè÷íûå âû÷èñëåíèÿ óñòàíàâëèâàþò íîâûå òðåáîâàíèÿ ê ïðîãðàììèðóåìûì óñòðîéñòâàì. Ïåðåñìîòðåâ ïîäõîä ê ñâîåé ïðîäóêöèè ñ ó÷åòîì ìíîãîâàðèàíòíîñòè ïðåäúÿâëÿåìûõ ê íåé òðåáîâàíèé, êîìïàíèÿ GOWIN ïðîêëàäûâàåò ïóòü ê èííîâàöèÿì,
8
ïðåäëàãàÿ ìíîæåñòâî íîâûõ ôóíêöèé, èíòåãðèðîâàííûõ â åå ÏËÈÑ ñëåäóþùåãî ïîêîëåíèÿ. Íîâåéøåå óñòðîéñòâî, ïîëó÷èâøåå îáîçíà÷åíèå GW1NRF-4, â îäíîì 48êîíòàêòíîì êîðïóñå QFN ðàçìåðîì 6 × 6 ìì ñîäåðæèò ÏËÈÑ åìêîñòüþ 4K LUT, 32-áèòíûé ïðîöåññîð ñ ÿäðîì ARC, îïòèìèçèðîâàííûé ïî ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòè, è Bluetoothðàäèî. Ýòî äàåò ðàçðàáîò÷èêàì ãèáêèé èíñòðóìåíò ââîäà/âûâîäà äëÿ ñîçäàíèÿ äàò÷èêîâ, àóäèî, èíòåðôåéñîâ êàìåð è äèñïëååâ. «Ðûíîê òðåáóåò ëåãêî óñòàíàâëèâàåìîãî ïîäêëþ÷åíèÿ äëÿ ïåðèôåðèéíûõ âû÷èñëåíèé, – ñêàçàë Ñêîòò Êàñïåð (Scott Casper), äèðåêòîð ïî ïðîäàæàì â Ñåâåðíîé è Þæíîé Àìåðèêå êîìïàíèè GOWIN Semiconductor. – Ïåðâîé îòâåòèëà íà ýòî òðåáîâàíèå GOWIN ñ íàøèì ðàäèî÷àñòîòíûì ðåøåíèåì. Ñ ïîìîùüþ ýòîãî íîâîãî óñòðîéñòâà ðàçðàáîò÷èêè âñòðàèâàåìûõ óñòðîéñòâ ìîãóò áåç ïðîâîäîâ ïîäêëþ÷àòü óñòðîéñòâà IoT ê îáëà÷íûì øëþçàì èëè äðóãèì ïîðòàòèâíûì óñòðî-
ÍÎÂÎÑÒÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ìèêðî ÑíÊ ÏËÈÑ GW1NRF-LV4B ÏËÈÑ LUT 4.6K Áëî÷í. SRAM 180Kb Óñíîæèòåëè 16
Synopsys 32 ðàçð. ARC-ìèêðîïðîöåññîð ñ îïòèìèçèðîâàííûì ïîòðåáëåíèåì ìîùíîñòè
Áåçîïàñíîñòü AES-128, RNG, ãåíåðàöèÿ êëþ÷åé
Bluetooth PHY + MAC
Óïðàâëåíèå ïèòàíèåì ÖÏ Òàéìåð ïðîáóæä.
Êîíòðîëü âûâîäîâ
Óïðàâëåíèå ïèòàíèåì ÏËÈÑ Áëî÷í. ROM
瑔֒. OTP
IRAM 48 ÊÁ
Êîíôèãóðèðóåìûå GPIO
136 ÊÁ
128 ÊÁ
DRAM 48 ÊÁ
LDO ðåãóëÿòîð ïîâûø. / ïîíèæ.
+ –
Áàòàðåÿ 3 Â èëè 1.5 Â
Áëîê-ñõåìà GW1NRF-4.
éñòâàì ÷åðåç Bluetooth LE. Êðîìå òîãî, óñòàíîâëåííûå ÏËÈÑ ìîãóò áûòü çàïðîãðàììèðîâàíû â ïîëåâûõ óñëîâèÿõ ÷åðåç ñîåäèíåíèå Bluetooth LE, ÷òî ïîçâîëÿåò âûïîëíÿòü ìîäåðíèçàöèþ ñèñòåìû áåç çíà÷èòåëüíûõ çàòðàò íà îáñëóæèâàíèå». Ïîñêîëüêó ýíåðãîïîòðåáëåíèå ÷àñòî ÿâëÿåòñÿ êðèòè÷åñêèì àñïåêòîì óñòðîéñòâ ñ ïîääåðæêîé Bluetooth, GOWIN âêëþ÷èëà â GW1NRF-4 áëîê óïðàâëåíèÿ ïèòàíèåì, îáåñïå÷èâàþùèé ðàçëè÷íûå ðåæèìû ïèòàíèÿ, à
òàêæå ôóíêöèþ ïîëíîãî îòêëþ÷åíèÿ óñòðîéñòâà äëÿ ñíèæåíèÿ ïîòðåáëåíèÿ äî 5 íÀ. «Óïðàâëåíèå ïèòàíèåì ìîæåò äàòü çíà÷èòåëüíûé âûèãðûø äëÿ ÏËÈÑ ñëåäóþùåãî ïîêîëåíèÿ, – ñêàçàë Ãðàíò Äæåííèíãñ (Grant Jennings), äèðåêòîð GOWIN Semiconductor ïî ìåæäóíàðîäíîìó ìàðêåòèíãó. – GW1NRF-4 ïîääåðæèâàåò íåñêîëüêî ðåæèìîâ ïèòàíèÿ è âîçìîæíîñòü ïèòàíèÿ âåíòèëåé ÏËÈÑ. Ýòî îòëè÷íî ïîäõîäèò äëÿ ïðèëîæåíèé Bluetooth LE, êîòîðûå îáû÷íî ðàáîòàþò îò áàòàðåè».
Diodes âûïóñêàåò óíèâåðñàëüíûå âûñîêîñêîðîñòíûå òðàíñëÿòîðû óðîâíåé äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé Êîìïàíèÿ Diodes îáúÿâèëà î âûïóñêå äâóõ óíèâåðñàëüíûõ âûñîêîñêîðîñòíûõ òðàíñëÿòîðîâ óðîâíåé, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â àâòîìîáèëüíîì îáîðóäîâàíèè ïðè òåìïåðàòóðå îêðóæàþùåé ñðåäû äî +125 °C. Ìèêðîñõåìû PI4ULS5V108Q è PI4ULS5V202Q ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ â ñîâðåìåííûõ ñèñòåìàõ ïîìîùè âîäèòåëþ (ADAS), èíôîðìàöèîííî-ðàçâëåêàòåëüíîì è òåëåìàòè÷åñêîì îáîðóäîâàíèè. Îáà óñòðîéñòâà ñîâìåñòèìû êàê ñ äâóõòàêòíûìè âûõîäíûìè êàñêàäàìè, òàê è ñ êàñêàäàìè ñ îòêðûòûì êîëëåêòîðîì, ïðåäîñòàâëÿÿ óäîáñòâî èñïîëüçîâàíèÿ îäíîãî êîìïîíåíòà äëÿ ðåøåíèÿ ìíîæåñòâà çàäà÷. Êðîìå òîãî, ãèáêîñòü ìèêðîñõåì, îáåñïå÷èâàåìàÿ äâóíàïðàâëåííîñòüþ ñ àâòîìàòè÷åñêèì îïðåäå-
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ëåíèåì íàïðàâëåíèÿ ïåðåäà÷è, íå òðåáóþùèì íèêàêèõ ñèãíàëîâ óïðàâëåíèÿ íàïðàâëåíèåì, óïðîùàåò ïðåîáðàçîâàíèå óðîâíåé ìåæäó øèíàìè èíòåðôåéñîâ, òàêèõ êàê 2 SMBus, PMBus èëè I C.
ÍÎÂÎÑÒÈ
9
8-êàíàëüíûé òðàíñëÿòîð PI4ULS5V108Q âûïîëíÿåò ïîâûøåíèå óðîâíÿ íà ÷àñòîòàõ äî 100 ÌÃö è ïîíèæåíèå óðîâíÿ íà ÷àñòîòàõ ñâûøå 100 ÌÃö, îáåñïå÷èâàÿ áûñòðóþ ðåàêöèþ ïðè èñïîëüçîâàíèè â èíòåðôåéñàõ ñ âûñîêîé ñêîðîñòüþ ïåðåäà÷è äàííûõ. Ðàçðàáîò÷èêè ìîãóò ðåàëèçîâàòü áûñòðûé îáìåí ÷åðåç SPI èëè äðóãèå èíòåðôåéñû, ñêîðîñòü êîòîðîãî íå áóäåò îãðàíè÷èâàòüñÿ ñõåìîé ñäâèãà óðîâíÿ. Ýòî ïîçâîëÿåò ñ îïòèìàëüíîé ýôôåêòèâíîñòüþ îñóùåñòâëÿòü ïåðåäà÷ó äàííûõ ìåæäó ñèñòåìîé íà êðèñòàëëå è ïåðèôåðèéíûìè êîìïîíåíòàìè. 2-êàíàëüíûé òðàíñëÿòîð PI4ULS5V202Q èìååò âíóòðåííèå ïîäòÿãèâàþùèå ðåçèñòîðû 10 êÎì, ïîçâîëÿþùèå íàïðÿìóþ ïîäêëþ÷àòüñÿ ê èíòåðôåéñàì ñ îòêðûòûì êîëëåêòî2 ðîì, òàêèì, íàïðèìåð, êàê ïîðòû I C. Áîëüøîé äèàïàçîí ìàêñèìàëüíûõ òðàíñëèðóå-
ìûõ íàïðÿæåíèé îò 1.2  äî 5.5  îáåñïå÷èâàåò ãèáêîñòü ðàáîòû ñ ðàçëè÷íûìè ìèêðîñõå2 ìàìè è ñõåìàìè I C. Áëàãîäàðÿ áûñòðîäåéñòâóþùèì îäíîâèáðàòîðàì íà âõîäàõ ìèêðîñõåìû, PI4ULS5V202Q îòëè÷àåòñÿ âûñîêèìè ñêîðîñòÿìè íàðàñòàíèÿ è ñïàäà è ñïîñîáåí ïîääåðæèâàòü ñêîðîñòè ïåðåäà÷è äàííûõ äî 20 Ìáèò/ñ. Îáà óñòðîéñòâà îòâå÷àþò òðåáîâàíèÿì Êëàññà 1 ñòàíäàðòà AEC-Q100, ïîëíîñòüþ ïîääåðæèâàþò òðåáîâàíèÿ PPAP (Ïðîöåññ îäîáðåíèÿ ïðîèçâîäñòâà êîìïîíåíòîâ) è âûïóñêàþòñÿ íà ïðîèçâîäñòâåííûõ ó÷àñòêàõ, ñåðòèôèöèðîâàííûõ ïî ñòàíäàðòó ñèñòåì ìåíåäæìåíòà êà÷åñòâà IATF 16949. Ìèêðîñõåìû PI4ULS5V108Q è PI4ULS5V202Q ïîñòàâëÿþòñÿ â êîðïóñàõ TSSOP-20 è MSOP-8, ñîîòâåòñòâåííî.
Íîâûå àíàëîãîâûå ïðîäóêòû Maxim ìåíÿþò îòðàñëåâûå ñòàíäàðòû ìîùíîñòè, ðàçìåðîâ è òî÷íîñòè ðåøåíèé Íîâûå àíàëîãîâûå ïðîäóêòû Maxim ìåíÿþò îòðàñëåâûå ñòàíäàðòû ìîùíîñòè, ðàçìåðîâ è òî÷íîñòè ðåøåíèé Ðàçðàáîò÷èêè ñìîãóò åùå áîëüøå ñíèçèòü ýíåðãîïîòðåáëåíèå è ðàçìåðû ñâîèõ óñòðîéñòâ, è ïðè ýòîì ïîâûñèòü òî÷íîñòü èçìåðåíèé, âîñïîëüçîâàâøèñü òðåìÿ íîâûìè, ëó÷øèìè â îòðàñëè àíàëîãîâûìè ïðîäóêòàìè, âûïóùåííûìè Maxim Integrated Products. Ìèêðîñõåìû èñòî÷íèêà îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ MAX6078A, íàíîìîùíîãî ñóïåðâèçîðà ïèòàíèÿ MAX16155 è ìîíèòîðà íàïðÿæåíèÿ è ñáðîñà MAX16160 îáåñïå÷èâàþò ëó÷øèå â ñâîåì êëàññå õàðàêòåðèñòèêè äëÿ îáëà÷íîé èíôðàñòðóêòóðû, IoT, ëîêàëüíûõ óñòðîéñòâ èñêóññòâåííîãî èíòåëëåêòà, à òàêæå èíòåëëåêòóàëüíûõ è ïåðñïåêòèâíûõ ïðèëîæåíèé äëÿ ðûíêîâ ïîòðåáèòåëüñêîãî, êîììóíèêàöèîííîãî, ïðîìûøëåííîãî è ìåäèöèíñêîãî îáîðóäîâàíèÿ. Ðàçðàáîò÷èêàì, ñîçäàþùèì ñèñòåìû íîâîãî ïîêîëåíèÿ, äëÿ ïîâûøåíèÿ óðîâíÿ õàðàê-
òåðèñòèê, óìåíüøåíèÿ ðàçìåðîâ è äîáàâëåíèÿ èííîâàöèîííûõ âîçìîæíîñòåé òðåáóþòñÿ íàäåæíûå àíàëîãîâûå ðåøåíèÿ, îáåñïå÷èâàþùèå ðåàëèçàöèþ âàæíåéøèõ ôóíêöèé, òàêèõ êàê òî÷íîå èçìåðåíèå è íàäåæíàÿ çàùèòà. Èñïîëüçóÿ îïûò ïðîåêòèðîâàíèÿ ñõåì ìèðîâîãî êëàññà è óíèêàëüíûå ïåðåäîâûå òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû, Maxim ñîçäàëà âûñîêîêà÷åñòâåííûå èíòåãðàëüíûå ñõåìû, êîòîðûå ïîçâîëÿò ïîâûñèòü óðîâåíü õàðàêòåðèñòèê ìíîãèõ ïðèëîæåíèé.  ñâîé ïîðòôåëü Essential Analog (Àíàëîãîâûå ïðèáîðû ïåðâîé íåîáõîäèìîñòè) Maxim äîáàâèëà òðè íîâàòîðñêèõ àíàëîãîâûõ ðåøåíèÿ, îáåñïå÷èâàþùèõ ýíåðãîýôôåêòèâíîñòü, âûñîêóþ òî÷íîñòü èçìåðåíèé, óñòîé÷èâîñòü ñîåäèíåíèÿ è íàäåæíîñòü çàùèòû.
Íîâûå ðåøåíèÿ â ïîðòôåëå àíàëîãîâûõ ïðîäóêòîâ Maxim ! MAX6078A: Ïðåöèçèîííûé èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ îáåñïå÷èâàåò òî÷íîñòü ïðîìûøëåííîãî óðîâíÿ ïðè îãðàíè÷åííîì ðàñõîäå ýíåðãèè àêêóìóëÿòîðà. Íà÷àëüíàÿ òî÷íîñòü MAX6078A ñîñòàâëÿåò ±0.04 ïðîöåíòà – íà 20 ïðîöåíòîâ ëó÷øå òî÷íîñòè àíàëîãè÷íûõ êîíêóðèðóþ-
10
ÍÎÂÎÑÒÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ùèõ óñòðîéñòâ. Ïðè òîêå ïîêîÿ 15 ìêÀ MAX6078A îòêðûâàåò âîçìîæíîñòè äëÿ òî÷íûõ èçìåðåíèé â ñèñòåìàõ ñ ïèòàíèåì îò áàòàðåè èëè ñîáèðàåìîé ýíåðãèè. Åãî ðàáî÷èé òîê â 6.6 ðàç ìåíüøå, ÷åì ó áëèæàéøèõ êîíêóðèðóþùèõ ïðèáîðîâ, à êîðïóñ ñ ðàçìåðàìè 1.458 ìì × 1.288 ìì íà 58 ïðîöåíòîâ ìåíüøå, ÷åì ó êîíêóðèðóþùèõ ðåøåíèé. ! MAX16155: Ñàìûé ìàëîïîòðåáëÿþùèé â îòðàñëè ñóïåðâèçîð ïèòàíèÿ. MAX16155 ïîòðåáëÿåò òèïîâîé òîê, ðàâíûé âñåãî 400 íÀ, ÷òî ñîñòàâëÿåò ëèøü 4 ïðîöåíòà îò òîêà, íåîáõîäèìîãî êîíêóðèðóþùèì ðåøåíèÿì, îáåñïå÷èâàÿ íàäåæíóþ çàùèòó ñèñòåìû ïðàêòè÷åñêè áåç ïèòàíèÿ. Êîíòðîëèðóÿ ïîíèæåíèå íàïðÿæåíèÿ ñèñòåìíîé øèíû è ñîâìåñòíî ñî ñòîðîæåâûì òàéìåðîì óäåðæèâàÿ ñèñòåìó â ñîñòîÿíèè ñáðîñà ïðè îáíàðóæåíèè ñáîÿ, îí ãàðàíòèðóåò áåçîïàñíóþ ðàáîòó ïîðòàòèâíûõ ìàëîïîòðåáëÿþùèõ óñòðîéñòâ â ñëó÷àå íàðóøåíèÿ ïèòàíèÿ èëè ïîÿâëåíèÿ êîäîâûõ îøèáîê. Ìèêðîñõåìà ïîñòàâëÿåòñÿ â êðîøå÷íîì 6-âûâîäíîì êîðïóñå SOT23. ! MAX16160: Íîâàÿ 4-êàíàëüíàÿ ìèêðîñõåìà ìîíèòîðà íàïðÿæåíèÿ è ñáðîñà, íå òðåáóþùàÿ ïèòàíèÿ îò øèíû VCC. MAX16160 ÿâëÿåòñÿ åäèíñòâåííîé 4êàíàëüíîé ìèêðîñõåìîé ìîíèòîðà íàïðÿæåíèÿ è ñáðîñà, êîòîðàÿ îäíîçíà÷íî óñòàíàâëèâàåò íèçêèé óðîâåíü ñèãíàëà ñáðîñà, íå òðåáóÿ ïèòàíèÿ îò øèíû VCC, åñëè íàïðÿæåíèå íà êàêîé-ëèáî èç øèí âûøå 1 Â. Îí îáåñïå÷èâàåò ñàìûé íàäåæíûé â îòðàñëè çàïóñê è íåïðåðûâíóþ ðàáîòó ñèñòåì ñ íåñêîëüêèìè èñòî÷íèêàìè ïèòà-
íèÿ. Òàêîå «óïðàâëåíèå âêëþ÷åíèåì ïèòàíèÿ áåç ïèòàíèÿ» èñêëþ÷àåò íåîïðåäåëåííûå ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû è çíà÷èòåëüíî ñíèæàåò íàãðóçêó íà ðàçðàáîò÷èêîâ ïðè ñîçäàíèè ñõåìû óïðàâëåíèÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ çàïóñêà øèí ïèòàíèÿ. Ïî òî÷íîñòè èçìåðåíèÿ íàïðÿæåíèÿ, ñîñòàâëÿþùåé ±1% äëÿ âñåõ âõîäîâ, MAX16160 íà 50% ïðåâîñõîäèò ëþáûå êîíêóðèðóþùèå ïðåäëîæåíèÿ (îáû÷íî ±1.50% äëÿ âñåõ âõîäîâ). Ìîíèòîð âûïóñêàåòñÿ â êîðïóñå WLP ðàçìåðîì 1.408 ìì × 0.848 ìì ñ 6 ñòîëáèêîâûìè âûâîäàìè, çàíèìàþùåì íà ïëàòå íà 85 ïðîöåíòîâ ìåíüøå ìåñòà, ÷åì áëèæàéøèå êîíêóðåíòû.
Äîñòóïíîñòü è öåíû Ìèêðîñõåìû MAX6078A, MAX16155 è MAX16160 äîñòóïíû äëÿ ïðèîáðåòåíèÿ íà âåá-ñàéòå êîìïàíèè Maxim.  ïàðòèÿõ èç 1000 ïðèáîðîâ îäíà ìèêðîñõåìà ñòîèò $1.21, $1.25 è $1.87, ñîîòâåòñòâåííî. Êðîìå òîãî, çà $39 ìîæíî ïðèîáðåñòè îöåíî÷íûé íàáîð MAX6078EVKIT.
Îöåíî÷íûé íàáîð äëÿ ìèêðîñõåìû MAX6078A.
Äàò÷èê òåìïåðàòóðû STMicroelectronics ñ òî÷íîñòüþ 0.25 °C óëó÷øèò êîíòðîëü òåìïåðàòóðû â ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâàõ Ñîçäàííûé STMicroelectronics íîâûé äàò÷èê òåìïåðàòóðû STTS22H ñ òèïîâîé òî÷íîñòüþ èçìåðåíèé 0.25 °C è íèçêèìè òîêàìè, ïîòðåáëÿåìûìè â ðåæèìàõ ðàáîòû è ïîêîÿ, óëó÷øèò êîíòðîëü òåìïåðàòóðû è òåïëîâûõ ïîòîêîâ â òðåêåðàõ ïîëîæåíèÿ, ðåãèñòðàòîðàõ òðàíñïîðòíûõ êîíòåéíåðîâ, óñòàíîâêàõ êîíäèöèîíèðîâàíèÿ è âåíòèëÿöèè, óâëàæíèòåëÿõ âîçäóõà, õîëîäèëüíèêàõ, ñèñòåìàõ àâòîìàòèçàöèè çäàíèé è óìíûõ ïîòðåáèòåëüñêèõ óñòðîéñòâàõ.
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ÍÎÂÎÑÒÈ
11
Ìèêðîñõåìà STTS22H èìååò èíòåðôåéñ, 2 ñîâìåñòèìûé ñ I C è SMBus 3.0, è ïîääåðæèâàåò ãèáêèå ðåæèìû ðàáîòû, âêëþ÷àÿ íàñòðàèâàåìóþ ñêîðîñòü âûâîäà äàííûõ ñ ìèíèìàëüíûì çíà÷åíèåì 1 Ãö è ýíåðãîñáåðåãàþùèé ðåæèì îäíîêðàòíûõ èçìåðåíèé. Êðîìå òîãî, ïðèáîð èìååò âûâîä ïðåðûâàíèé, ïîääåðæèâàþùèé ôóíêöèþ ARA (Alert Response Address – àäðåñ ñèãíàëà òðåâîãè) èíòåðôåéñà SMBus. Ýòî ïîçâîëÿåò äàò÷èêó, âêëþ÷åííîìó âåäîìûì óñòðîéñòâîì íà øèíå SMBus, ñèãíàëèçèðîâàòü ïðèëîæåíèþ î âûõîäå òåìïåðàòóðû çà ïðåäåëû âåðõíåãî èëè íèæíåãî ïîðîãîâ, çàïðîãðàììèðîâàííûõ ïîëüçîâàòåëåì. Ïðîãðàììèðóåìûå àäðåñà ïîçâîëÿþò èñïîëüçîâàòü äî äâóõ äàò÷èêîâ STTS22H íà 2 îäíîé øèíå I C/SMBus.
(òèïîâîå çíà÷åíèå). Äèàïàçîí ðàáî÷èõ íàïðÿæåíèé îò 1.5 äî 3.6  ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü äàò÷èê ñ ðàçëè÷íûìè èñòî÷íèêàìè ïèòàíèÿ, âêëþ÷àÿ ìèíèàòþðíûå ëèòèåâûå ýëåìåíòû. Âðåìÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ áûñòðîäåéñòâóþùåãî äàò÷èêà ñîñòàâëÿåò 5 ìñ, à ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû ïðåäñòàâëÿþòñÿ 16áèòíûì ÷èñëîì. Êîðïóñ óñòðîéñòâà èìååò ìåòàëëè÷åñêóþ âñòàâêó, ìèíèìèçèðóþùóþ òåïëîâîå ñîïðîòèâëåíèå äëÿ îáåñïå÷åíèÿ áûñòðîãî âûðàâíèâàíèÿ òåìïåðàòóðû êðèñòàëëà ñ òåìïåðàòóðîé îêðóæàþùåé ñðåäû. Ïðèáîðû ïîñòàâëÿþòñÿ ñ çàâîäñêîé êàëèáðîâêîé, ãàðàíòèðóþùåé òèïîâóþ òî÷íîñòü 0.25 °C â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð îò –10 °C äî 60 °C, ÷òî èñêëþ÷àåò íåîáõîäèìîñòü êàêîéëèáî ïîëüçîâàòåëüñêîé êàëèáðîâêè. STTS22H çàïóùåíû â ïðîèçâîäñòâî â êîìïàêòíûõ íèçêîïðîôèëüíûõ 6-êîíòàêòíûõ êîðïóñàõ UDFN ñ ðàçìåðàìè 2.0 ìì × 2.0 ìì × 0.5 ìì è â ïàðòèÿõ èç 1000 ïðèáîðîâ ïðîäàþòñÿ ïî öåíå $0.49 çà øòóêó.
Óñòðîéñòâî ðàññåèâàåò î÷åíü íèçêóþ ìîùíîñòü, ïîòðåáëÿÿ âñåãî 2.0 ìêÀ ïðè ÷àñòîòå îáíîâëåíèÿ âûõîäíûõ äàííûõ 1 Ãö è 1.75 ìêÀ ïðè ïåðèîäè÷åñêèõ îäíîêðàòíûõ èçìåðåíèÿõ, ÷òî ïîìîãàåò óâåëè÷èòü âðåìÿ ðàáîòû óñòðîéñòâ ñ áàòàðåéíûì ïèòàíèåì.  ðåæèìå îæèäàíèÿ ñ íåàêòèâíûì ïîñëåäîâàòåëüíûì ïîðòîì STTS22H ïîòðåáëÿåò âñåãî 0.5 ìêÀ
Îöåíî÷íûé íàáîð STEVAL-MKI200V1K íà îñíîâå äàò÷èêà STTS22H.
Toshiba âûïóñêàåò TVS äèîäû ñ íèçêîé åìêîñòüþ äëÿ çàùèòû âûñîêîñêîðîñòíûõ ëèíèé ñâÿçè Ñðåäè îñíîâíûõ âàðèàíòîâ èñïîëüçîâàíèÿ – çàùèòà âûñîêîñêîðîñòíûõ ñèãíàëüíûõ ëèíèé â ïðîìûøëåííûõ ïðèëîæåíèÿõ Toshiba Electronics Europe ñîîáùèëà î äîñòóïíîñòè äâóõ TVS äèîäîâ ñ íèçêîé åìêîñòüþ (äèîäîâ çàùèòû îò ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ ðàçðÿäîâ), ïîääåðæèâàþùèõ âûñîêîñêîðîñòíûå êîììóíèêàöèîííûå ñòàíäàðòû, òàêèå êàê Thunderbolt 3, HDMI 2.1 è USB 3.1.  ïðèëîæåíèÿõ ñ áîëüøèìè îáúåìàìè ïåðåäàâàåìîé èíôîðìàöèè, âêëþ÷àÿ ìíîãèå ïðîìûøëåííûå ñèñòåìû, âðåìÿ ïåðåäà÷è âèäåîäàííûõ èëè áîëüøèõ ôàéëîâ äðóãèõ òèïîâ ñòðåìÿòñÿ ìèíèìèçèðîâàòü, èñïîëüçóÿ
12
ÍÎÂÎÑÒÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
âûñîêîñêîðîñòíûå êîììóíèêàöèîííûå ñòàíäàðòû 10 Ãáèò/ñ èëè 48 Ãáèò/ñ. Ïî ìåðå ìèíèàòþðèçàöèè ìèêðîñõåì êîíòðîëëåðîâ, èñïîëüçóåìûõ â ýòèõ âûñîêîñêîðîñòíûõ êàíàëàõ ñâÿçè, ñíèæàåòñÿ èõ óñòîé÷èâîñòü ê âíåøíèì âîçäåéñòâèÿì, ÷òî òðåáóåò äîïîëíèòåëüíûõ ìåð ïðîòèâîäåéñòâèÿ ñêà÷êàì íàïðÿæåíèÿ è ýëåêòðîñòàòè÷åñêèì ðàçðÿäàì, âîçíèêàþùèì ïðè ñî÷ëåíåíèè è ðàçúåäèíåíèè ðàçúåìîâ. Íåäîñòàòî÷íàÿ çàùèòà îò ðàçðÿäîâ ñòàòè÷åñêîãî ýëåêòðè÷åñòâà ìîæåò ïðèâåñòè ê çíà÷èòåëüíûì ïðîáëåìàì, âêëþ÷àÿ îøèáêè ñâÿçè è èñêàæåíèå äàííûõ. Êðîìå òîãî, êîìïîíåíòû, ïîäêëþ÷åííûå ê âûñîêîñêîðîñòíûì ëèíèÿì ñâÿçè, îêàçûâàþò çíà÷èòåëüíîå âëèÿíèå íà ñèãíàëû äàííûõ. Ïàññèâíûå êîìïîíåíòû íà ïå÷àòíûõ ïëàòàõ, òàêèå êàê êîíäåíñàòîðû è ðåçèñòîðû, à òàêæå ïàðàçèòíûå ýôôåêòû â ñàìèõ ïå÷àòíûõ ïëà-
òàõ, ìîãóò áûòü ïðè÷èíîé èñêàæåíèé ôîðìû ñèãíàëà. Èìåÿ ìåíüøóþ åìêîñòü, íå ïðåïÿòñòâóþùóþ âûñîêîñêîðîñòíîìó îáìåíó äàííûìè, íîâûå TVS äèîäû ïîìîãàþò â ðåøåíèè ýòèõ ïðîáëåì. Áëàãîäàðÿ îïòèìèçàöèè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, òèïîâóþ îáùóþ åìêîñòü íîâûõ ïðèáîðîâ óäàëîñü ñíèçèòü äî 0.15 ïÔ, ÷òî ïðèìåðíî íà 25% ìåíüøå, ÷åì ó ïðîäóêòîâ, âûïóñêàåìûõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ. DF2B5M4ASL ðàññ÷èòàí íà ìàêñèìàëüíîå ðàáî÷åå ïèêîâîå îáðàòíîå íàïðÿæåíèå 3.6 Â, à DF2B6M4ASL – íà 5.5 Â. Îáà óñòðîéñòâà îáëàäàþò âûñîêîé óñòîé÷èâîñòüþ ê ýëåêòðîñòàòè÷åñêèì ðàçðÿäàì; DF2B5M4ASL âûäåðæèâàåò íàïðÿæåíèÿ äî ±16 êÂ, à DF2B6M4ASL – äî ±15 êÂ. Ïðèáîðû ïîääåðæèâàþò äâóíàïðàâëåííûé îáìåí äàííûìè è âûïóñêàþòñÿ â êðîøå÷íûõ êîðïóñàõ SL2 ñ ðàçìåðàìè âñåãî 0.62 ìì × 0.32 ìì × 0.30 ìì.
Íîâûé DC/DC ðåãóëÿòîð Allegro MicroSystems îáëåã÷èò ðåøåíèå ïðîáëåì ýëåêòðîìàãíèòíîé ñîâìåñòèìîñòè Íîâûé DC/DC ðåãóëÿòîð Allegro MicroSystems îáëåã÷èò ðåøåíèå ïðîáëåì ýëåêòðîìàãíèòíîé ñîâìåñòèìîñòè Allegro MicroSystems îáúÿâèëà î âûïóñêå ìèêðîñõåìû ARG81800 – íàäåæíîãî DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëÿ ñ óëüòðàíèçêèì òîêîì ïîòðåáëåíèÿ è íèçêèì óðîâíåì èçëó÷àåìûõ ïîìåõ, èäåàëüíî ïîäõîäÿùåãî äëÿ ïèòàíèÿ ïîñòîÿííî âêëþ÷åííûõ ñèñòåì. Óñòðîéñòâî óñòàíàâëèâàåò íîâûé ýòàëîí òðåáîâàíèé, ïðåäúÿâëÿåìûõ ê ðåãóëÿòîðàì, äîáàâëÿÿ ôóíêöèè, êîòîðûå ïîìîãóò èíæåíåðàì ëåãêî äîáèòüñÿ ñîáëþäåíèÿ óæåñòî÷àþùèõñÿ òðåáîâàíèé ñòàíäàðòîâ OEM, òàêèå êàê: ! Ðåæèì ñ óëüòðàíèçêèì òîêîì ïîòðåáëåíèÿ; ! Ðàáî÷àÿ òåìïåðàòóðà 150 °C äëÿ ñëîæíûõ óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè àâòîìîáèëüíîãî èëè ïðîìûøëåííîãî îáîðóäîâàíèÿ; ! Çàùèòà îò îáðûâà/êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ è íåèñïðàâíîñòè êîìïîíåíòîâ; ! Óíèêàëüíîå ñíèæåíèå óðîâíÿ ñîçäàâàåìûõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ ïîìåõ, äîñòèãíóòîå çà ñ÷åò ìîäóëÿöèè ÷àñòîòû âíåøíèõ ñèíõðîèìïóëüñîâ, à òàêæå çà ñ÷åò äèçåðèíãà âûõîäíûõ èìïóëüñîâ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ ñèíõðîíèçàöèè äðóãèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé ñèñòåìû. «Ýòî íå ïðîñòî åùå îäèí ïîíèæàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü. ARG81800 íàõîäèòñÿ íà
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ïåðåäíåì êðàå òåõíîëîãèé, – îáúÿñíÿåò Ìàðê Ãàáîðèî (Mark Gaboriault), äèðåêòîð ïî ìàðêåòèíãó Allegro. – Ôóíêöèè, êîòîðûå ìû äîáàâèëè, ðåøàþò ðåàëüíûå ïðîáëåìû íàøèõ êëèåíòîâ».
«Èñïûòàíèå àýðîïîðòîì» Ïî ìåðå ðîñòà îáúåìà ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ â àâòîìîáèëÿõ, ðàñòåò è íàãðóçêà íà àêêóìóëÿòîðíóþ áàòàðåþ ñî ñòîðîíû ïîñòîÿííî âêëþ÷åííûõ óñòðîéñòâ. Êîìïîíåíòû äîëæíû áûòü â ñîñòîÿíèè ïðîéòè «èñïûòàíèå àýðîïîðòîì» – ïîòðåáëÿòü êàê ìîæíî ìåíüøå òîêà, ÷òîáû äàæå ïîñëå äëèòåëüíîãî ïðîñòîÿ (íàïðèìåð, îòïóñêà) àêêóìóëÿòîð âñå åùå ìîã çàâåñòè àâòîìîáèëü. Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì, äëÿ óâåëè÷åíèÿ ìåæñåðâèñíîãî èíòåðâàëà
ÍÎÂÎÑÒÈ
13
äîëæíû îãðàíè÷èâàòü ðàñõîä ýíåðãèè áàòàðåè è ïðîìûøëåííûå ñèñòåìû ñ áàòàðåéíûì ïèòàíèåì. Ïèòàÿ íàãðóçêó ñòàáèëèçèðîâàííûì íàïðÿæåíèåì îò 3.3  äî 5.0 Â, DC/DC ðåãóëÿòîð ARG81800 ïîòðåáëÿåò âñåãî 8 ìêÀ. Ïî ñðàâíåíèþ ñ òèïè÷íûìè ïðåîáðàçîâàòåëÿìè äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ïîäñèñòåì ñ áàòàðåéíûì ïèòàíèåì, ïîòðåáëÿþùèìè ïîðÿäêà 100 ìêÀ, ïðåäëîæåííîå ýíåðãîýôôåêòèâíîå ðåøåíèå âûñâîáîæäàåò çíà÷èòåëüíóþ ÷àñòü ýíåðãåòè÷åñêîãî áþäæåòà, êîòîðàÿ ìîæåò áûòü âûäåëåíà äðóãèì ýëåìåíòàì ñèñòåìû, ÷òî ïîçâîëèò óâåëè÷èòü ïðîåêòíûå çàïàñû êîíñòðóêöèè.
Òåñòû íà ýëåêòðîìàãíèòíóþ ñîâìåñòèìîñòü Ïðîöåññ ïðîõîæäåíèå òåñòîâ íà ýëåêòðîìàãíèòíóþ ñîâìåñòèìîñòü ìîæåò áûòü òðóäîåìêèì, äîðîãîñòîÿùèì è ðàçî÷àðîâûâàþùèì. Ðåãóëÿòîð ARG81800 ñî ñâåðõíèçêèì óðîâíåì èçëó÷àåìûõ ïîìåõ ÿâëÿåòñÿ ïåðâûì ïðèáîðîì, ñïåöèàëüíî ðàçðàáîòàííûì äëÿ òîãî, ÷òîáû îáëåã÷èòü ýòîò ïðîöåññ. «Èñòîðè÷åñêè îòâåòñòâåííîñòü çà ïðîõîæäåíèå òåñòîâ íà ýëåêòðîìàãíèòíóþ ñîâìåñòèìîñòü âñåãäà ëåæàëà èñêëþ÷èòåëüíî íà íàøèõ êëèåíòàõ, – îáúÿñíÿåò Ãàáîðèî. – Ìû âîñïîëüçîâàëèñü âîçìîæíîñòüþ ïðåäëîæèòü ðåøåíèÿ, îáëåã÷àþùèå íàøèì êëèåíòàì âûïîëíåíèå òðåáîâàíèé ïî ýëåêòðîìàãíèòíîé ñîâìåñòèìîñòè, âêëþ÷àÿ îáðàçöû êîíñòðóêöèé è ðåêîìåíäàöèè ïî ïðîåêòèðîâàíèþ». ARG81800 ìîæåò ðàáîòàòü â øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò ïåðåêëþ÷åíèÿ äî 2.4 ÌÃö,
ïîçâîëÿÿ îáõîäèòü «çàïðåòíûå çîíû» (íàïðèìåð, ïîëîñó ÀÌ ðàäèîâåùàíèÿ). Êðîìå òîãî, äëÿ ìèíèìèçàöèè êîììóòàöèîííûõ ïîìåõ â óñòðîéñòâå ðåàëèçîâàíû äèçåðèíã ÷àñòîòû è óïðàâëåíèå ñêîðîñòüþ íàðàñòàíèÿ.  íåì òàêæå èìååòñÿ óíèêàëüíûé âûõîä ñèíõðîñèãíàëà CLKOUT, êîòîðûé ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ äðóãèõ èìïóëüñíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé â ñèñòåìå.
Âûñîêàÿ íàäåæíîñòü Âûâîäû ìîãóò îáðûâàòüñÿ è çàêîðà÷èâàòüñÿ, íî ýòî íå äîëæíî âûâîäèòü èç ñòðîÿ âñþ ïå÷àòíóþ ïëàòó. Íàäåæíàÿ êîíñòðóêöèÿ ìèêðîñõåìû ARG81800, óñòîé÷èâàÿ ê îáðûâàì/çàìûêàíèÿì âûâîäîâ è íåèñïðàâíîñòÿì êîìïîíåíòîâ, çàùèùàåò ìèêðîñõåìû è ïå÷àòíûå ïëàòû îò ïîâðåæäåíèÿ â ïðîöåññå ïðîèçâîäñòâà è ñíèæàåò èçäåðæêè, îáóñëîâëåííûå áðàêîì. Ñïîñîáíîñòü ðàáîòàòü ïðè òåìïåðàòóðå ïåðåõîäà äî 150 °C ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü ìèêðîñõåìó â òÿæåëûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè, õàðàêòåðíûõ äëÿ ïîäêàïîòíîãî ïðîñòðàíñòâà àâòîìîáèëÿ è ïðèëîæåíèé ïðîìûøëåííîé àâòîìàòèçàöèè. Âûõîä ñèãíàëà «Ïèòàíèå â íîðìå» ñ çàäåðæêîé ïåðåäíåãî ôðîíòà óïðîùàåò óïðàâëåíèå ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ âêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ è îáåñïå÷èâàåò ôóíêöèþ äèàãíîñòèêè. ARG81800 ïîñòàâëÿåòñÿ â íèçêîïðîôèëüíîì 20-âûâîäíîì êîðïóñå QFN ñî ñìà÷èâàåìûìè òîðöàìè êîíòàêòîâ è âñêðûòûì òåïëîîòâîäÿùèì îñíîâàíèåì.  íàñòîÿùåå âðåìÿ äîñòóïíû åäèíè÷íûå îáðàçöû ìèêðîñõåì è îöåíî÷íûå ïëàòû.
 ïîðòôåëå Toshiba ïîÿâèëèñü ïåðâûå ýëåêòðîííûå ñàìîâîññòàíàâëèâàþùèåñÿ ïðåäîõðàíèòåëè Ýëåêòðîííûå ïðåäîõðàíèòåëè, îáåñïå÷èâàþùèå íàáîð ôóíêöèé çàùèòû ëèíèé ýëåêòðîïèòàíèÿ Êîìïàíèÿ Toshiba Electronics Europe ñîîáùèëà î âûïóñêå ñâîèõ ïåðâûõ ìèêðîñõåì ýëåêòðîííûõ ïðåäîõðàíèòåëåé.  ñåðèþ TCKE8xx âîøëè øåñòü ïðèáîðîâ, ïîääåðæèâàþùèõ ðàçëè÷íûå ôóíêöèè çàùèòû äëÿ ëèíèé ýëåêòðîïèòàíèÿ.  òî âðåìÿ êàê îáû÷íûå ïðåäîõðàíèòåëè âûïîëíÿþò æåðòâåííóþ ôóíêöèþ, ôèçè÷åñêè ðàçðûâàÿ ýëåêòðè÷åñêóþ ñâÿçü ñ öåïüþ, êîòîðóþ îíè çàùèùàþò, ýëåêòðîííûå ïðåäîõðàíèòåëè ÿâëÿþòñÿ ñàìîâîññòàíàâëèâàþùèìè-
14
ÍÎÂÎÑÒÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ñÿ ïðèáîðàìè, îáåñïå÷èâàþùèìè äîïîëíèòåëüíûå ôóíêöèè çàùèòû, íåäîñòóïíûå îáû÷íûì ïðåäîõðàíèòåëÿì. Ê òàêèì ôóíêöèÿì, äîïîëíÿþùèì çàùèòó îò êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ, îòíîñÿòñÿ âûñîêîòî÷íîå îãðàíè÷åíèå òîêà, à òàêæå çàùèòà îò ïåðåíàïðÿæåíèÿ è ïåðåãðåâà. Ïî ñðàâíåíèþ ñ ïîëèìåðíûìè óñòðîéñòâàìè ñ ïîëîæèòåëüíûì òåìïåðàòóðíûì êîýôôèöèåíòîì (PPTC), êîòîðûå òàêæå ÿâëÿþòñÿ ñàìîâîññòàíàâëèâàþùèìèñÿ, ýëåêòðîííûå ïðåäîõðàíèòåëè ðåàãèðóþò çíà÷èòåëüíî áûñòðåå, ìîãóò áûòü ñáðîøåíû íàïðÿìóþ ñ ïîìîùüþ âíåøíåãî ëîãè÷åñêîãî ñèãíàëà è ñîõðàíÿþò íèçêîå ñîïðîòèâëåíèå äàæå ïîñëå ìíîãèõ ñðàáàòûâàíèé. Ìèêðîñõåìû ñåðèè TCKE8xx âûïóñêàþòñÿ â òðåõ êàòåãîðèÿõ: áåç çàùèòû îò ïîâûøåííîãî íàïðÿæåíèÿ, ñ ïîðîãîì çàùèòû 6.04  (äëÿ øèí ïèòàíèÿ 5 Â) è ñ ïîðîãîì çàùèòû 15.1  (äëÿ øèí ïèòàíèÿ 12 Â). Äëÿ êàæäîé èç äâóõ ïîñëåäíèõ êàòåãîðèé, â ñâîþ î÷åðåäü, ïðåäëàãàþòñÿ âàðèàíòû ðåàêöèè íà íåèñïðàâíîñòü: ñ àâòîìàòè÷åñêèì âîññòàíîâëåíèåì èëè ñ ôèêñàöèåé ñîñòîÿíèÿ. Ñíÿòèå ôèêñàöèè âûïîëíÿåòñÿ âíåøíèì ñèãíàëîì, â òî âðåìÿ âåðñèÿ ñ àâòîâîññòàíîâëåíèåì ñïîñîáíà àâòîìàòè÷åñêè âíîâü ïîäêëþ÷èòü âûõîä. Ýòî ïðåäîñòàâëÿåò ðàçðàáîò÷èêàì âîçìîæíîñòü âûáîðà âàðèàíòîâ, íàèëó÷øèì
îáðàçîì ñîîòâåòñòâóþùèõ òðåáîâàíèÿì èõ ïðèëîæåíèé. Èíòåãðèðîâàííûé áûñòðîäåéñòâóþùèé êîìïàðàòîð ìîæåò âûêëþ÷èòü ïðåäîõðàíèòåëü çà 150 íñ (òèïîâîå çíà÷åíèå). Êðîìå òîãî, ïðè íåîáõîäèìîñòè ìîæåò áûòü ïîäêëþ÷åí âíåøíèé êîíäåíñàòîð, ÷òîáû ñíèçèòü ïóñêîâîé òîê ïóòåì óñòàíîâêè òðåáóåìîé ñêîðîñòè íàðàñòàíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Ïðåäóñìîòðåí òàêæå âûõîä óïðàâëåíèÿ âíåøíèì N-êàíàëüíûì MOSFET äëÿ áëîêèðîâêè îáðàòíîãî òîêà. Òèïè÷íûìè îáëàñòÿìè ïðèìåíåíèÿ ìîãóò áûòü øèíû ïèòàíèÿ êàìåð, áåñïðîâîäíûõ ïûëåñîñîâ è ýëåêòðîèíñòðóìåíòîâ, ðîáîòîâ-óáîðùèêîâ, ñåðâåðîâ, óìíûõ äèíàìèêîâ, òåðìîñòàòîâ è áåñïðîâîäíûõ çàðÿäíûõ óñòðîéñòâ. Ìèêðîñõåìû WSON10B ñ ñîïðîòèâëåíèåì â ïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèè âñåãî 28 ìÎì è òî÷íîñòüþ óñòàíîâêè ïîðîãà îãðàíè÷åíèÿ òîêà ±11% âûïóñêàþòñÿ â òîíêîì êîðïóñå WSON10B ñ ðàçìåðàìè 3.00 × 3.00 × 0.75 ìì. Óñòðîéñòâà ïîääåðæèâàþò âõîäíûå íàïðÿæåíèÿ îò 4.4 äî 18.0  è âûõîäíûå òîêè äî 5.0 À. Ïðèáîðû ñåðèè TCKE8xx, îòâå÷àþùèå òðåáîâàíèÿì ñòàíäàðòà IEC 62368-1, ïðåäîñòàâëÿþò ðàçðàáîò÷èêàì óïðîùåííûé ïóòü ê ñåðòèôèêàöèîííûì èñïûòàíèÿì èõ êîíå÷íîãî ïðîäóêòà.
TDK ðàçðàáîòàëà ïåðâûé â ìèðå ìíîãîñëîéíûé ïîëîñîâîé ôèëüòð ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíà äëÿ ñåòåé 5G ! Íèçêèå âíîñèìûå ïîòåðè, âûñîêîå ïîäàâëåíèå, è íèçêàÿ ãðóïïîâàÿ çàäåðæêà â ÷àñòîòíîì äèàïàçîíå 28 ÃÃö ! Ìèíèàòþðíûå ðàçìåðû 2.5 × 2.0 × 0.9 ìì Êîðïîðàöèÿ TDK ðàñøèðèëà ëèíåéêó ñâîèõ âûñîêî÷àñòîòíûõ ìíîãîñëîéíûõ ïðèáîðîâ, âûïóñòèâ ïåðâûé â ìèðå ìíîãîñëîéíûé ïîëîñîâîé ôèëüòð äèàïàçîíà 28 ÃÃö äëÿ ñåòåé ìîáèëüíîé ñâÿçè 5G. Íîâûé âûñîêî÷àñòîòíûé ïðèáîð îñíîâàí íà ðàçðàáîòàííîé TDK íèçêîòåìïåðàòóðíîé ñîâìåñòíî îáæèãàåìîé êåðàìèêå (LTCC) è ïðåöèçèîííîé ìíîãîñëîéíîé òåõíîëîãèè, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò èñêëþ÷èòåëüíî íèçêèå âíîñèìûå ïîòåðè 1 äÁ, âûñîêîå ïîäàâëåíèå, äîñòèãàþùåå 30 äÁ, è íèçêóþ ãðóïïîâóþ çàäåðæêó – âñåãî 0.25 íñ. Áëàãîäàðÿ óñîâåðøåíñòâîâàííîé êîíñòðóêöèè êîíòàêòîâ, íîâîå óñòðîéñòâî ñïîñîáíî íàäåæíî ïîäàâëÿòü ôëóêòóàöèè ÷àñòîòû â ìèëëèìåòðîâîì äèàïàçîíå âîëí.
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Íîâûå ïðèáîðû ñåðèè MMC, èìåþùèå ðàçìåðû âñåãî 2.5 × 2.0 × 0.9 ìì, èäåàëüíî ïîäõîäÿò äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â êà÷åñòâå ïîëîñîâûõ ôèëüòðîâ ïðèåìîïåðåäàþùèõ ñõåì áàçîâûõ ñòàíöèé 5G è äðóãîãî ìîáèëüíîãî êîììóíèêàöèîííîãî îáîðóäîâàíèÿ, ðàáîòàþùåãî
ÍÎÂÎÑÒÈ
15
Îñíîâíûå îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ
0
Îñëàáëåíèå (äÁ)
10 20 30 40 50 60 70 10
20
30 40 ×àñòîòà (ÃÃö)
50
60
Çàâèñèìîñòü îñëàáëåíèÿ îò ÷àñòîòû.
íà ýòèõ âûñîêèõ ÷àñòîòàõ. Ïðèáîðû ñåìåéñòâà MMC ãîòîâû ê ñåðèéíîìó ïðîèçâîäñòâó. Äëÿ àïðîáèðîâàíèÿ ïîëüçîâàòåëÿì ìîãóò áûòü ïðåäîñòàâëåíû îáðàçöû ôèëüòðîâ.  äàëüíåéøåì TDK íàìåðåíà ðàñøèðÿòü ñâîþ ëèíåéêó ôèëüòðîâ, ïîääåðæèâàþùèõ ðàñòóùåå êîëè÷åñòâî ñïåêòðàëüíûõ ïîëîñ ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíà, âûïóñêàÿ íîâûå ìíîãîñëîéíûå ïîëîñîâûå ôèëüòðû ñ õàðàêòåðèñòèêàìè, îòâå÷àþùèìè òðåáîâàíèÿì ñõåìîòåõíèêè áåñïðîâîäíûõ êîììóíèêàöèîííûõ óñòðîéñòâ.
! Ñõåìû ðàäèî÷àñòîòíûõ ïðèåìîïåðåäàò÷èêîâ áàçîâûõ ñòàíöèé 5G è äðóãîãî îáîðóäîâàíèÿ ìîáèëüíîé ñâÿçè. Îñíîâíûå îñîáåííîñòè è ïðåèìóùåñòâà ! Ïðèãîäíû äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ íà ÷àñòîòàõ 28 ÃÃö â îáîðóäîâàíèè ñåòåé 5G NR; ! Íèçêèå âíîñèìûå ïîòåðè âñåãî 1 äÁ, âûñîêîå îñëàáëåíèå äî 30 äÁ è íèçêàÿ ãðóïïîâàÿ çàäåðæêà; ! Ìèíèàòþðíûå ðàçìåðû 2.5 × 2.0 × 0.9 ìì; ! Óñîâåðøåíñòâîâàííàÿ êîíñòðóêöèÿ êîíòàêòîâ äëÿ íàäåæíîãî ïîäàâëåíèÿ ôëóêòóàöèé ÷àñòîòû â ìèëëèìåòðîâîì äèàïàçîíå âîëí; ! Îòëè÷íàÿ èçáèðàòåëüíîñòü.
Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ! Òèï: MMCB2528G5T-0001A3; ! Ðàçìåðû: 2.5 × 2.0 × 0.9 ìì; ! Âíîñèìûå ïîòåðè: 1.0 äÁ (27.5-29.5 ÃÃö); ! Îñëàáëåíèå: # 30 äÁ (22.1-24.68 ÃÃö), # 25 äÁ (32.3-34.9 ÃÃö); ! Ãðóïïîâàÿ çàäåðæêà: 0.25 íñ.
Marktech àíîíñèðîâàëà íîâûå øèðîêîïîëîñíûå ãèáðèäíûå ôîòîäåòåêòîðû Êîíñòðóêöèÿ, ýêîíîìÿùàÿ çàòðàòû è ìåñòî íà ïëàòå, ïîçâîëÿåò èñêëþ÷èòü íåîáõîäèìîñòü èñïîëüçîâàíèÿ îòäåëüíûõ äåòåêòîðîâ â îäíîì ïðèëîæåíèè Marktech Optoelectronics îáúÿâèëà î âûâîäå íà øèðîêèé ðûíîê äâóõ íîâûõ ìîäåëåé øèðîêîïîëîñíûõ ãèáðèäíûõ Si-InGaAs ôîòîïðèåìíèêîâ MT03-041 (TO-5) è MT03-047 (SMD).
Ýêñêëþçèâíàÿ äëÿ îòðàñëè êîíñòðóêöèÿ ìîäåëåé MT03-041 è MT03-047 îáåñïå÷èâàåò óíèâåðñàëüíîå, òî÷íîå è íàäåæíîå øèðîêîïî-
16
ëîñíîå îáíàðóæåíèå â ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíàõ îò ÓÔ (250 íì) äî êîðîòêîâîëíîâîé ÈÊ è âèäèìîé îáëàñòè (1750 íì).  ýòîò øèðîêèé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí âõîäÿò ñïåêòðàëüíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ 365 íì (ñèíå-çåëåíûé), ïîääåðæèâàåìàÿ êðåìíèåâûì ôîòîïðèåìíèêîì, è 1300 íì, ïîääåðæèâàåìàÿ ôîòîïðèåìíèêîì íà îñíîâå InGaAs. Ïðèáîðû îòëè÷àþòñÿ óëüòðàíèçêèìè øóìàìè è âûñîêèì øóíòèðóþùèì ñîïðîòèâëåíèåì (íå ìåíåå 1 ÌÎì). Îáà äåòåêòîðà ðàçìåùàþòñÿ â îäíîì êîðïóñå äëÿ ìîíòàæà â îòâåðñòèÿ èëè SMD. Óñòðîéñòâà îòâå÷àþò òðåáîâàíèÿì äèðåêòèâû RoHS è åâðîïåéñêîãî ðåãëàìåíòà REACH. Íåáîëüøèå è ñðåäíèå ïàðòèè ñòàíäàðòíûõ ìîäåëåé MT03-041 (TO-5) è MT03-047 (SMD) ïîñòàâëÿþòñÿ ñî ñêëàäà ãëîáàëüíîãî äèñòðèáüþòîðà Marktech êîìïàíèè Digi-Key
ÍÎÂÎÑÒÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ñïåêòðàëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü (À/Âò)
0.8 PS1.2-365 Si 1346-080 1700 InGaAs
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 200
400
600
800
1000
1200
1400
1600 1800
Äëèíà âîëíû (íì)
Ñïåêòðàëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ñäâîåííîãî äåòåêòîðà ñ ôîòîïðèåìíèêàìè PS1.2-365 è 1346-080.
Electronics, â ñðåäíåì, â òå÷åíèå 24 ÷àñîâ. Marktech ïðåäëàãàåò òàêæå äîïîëíèòåëüíûå àêñåññóàðû äëÿ MT03-041 è MT03-047, âêëþ÷àÿ èçëó÷àòåëè ñ äëèíîé âîëíû îò ÓÔ äî âèäèìîé îáëàñòè ñïåêòðà. Êàæäûé èçëó÷àòåëü ìîæåò áûòü ìåõàíè÷åñêè è ñïåêòðàëüíî ñîãëàñîâàí, à çàòåì îáúåäèíåí ñ ôîòîïðèåìíèêîì â åäèíîì êîìïàêòíîì êîðïóñå. Çàêàçíûå êîíñòðóêöèè ìîãóò áûòü èçãîòîâëåíû â òå÷åíèå 6-8 íåäåëü ïîñëå ïîëó÷åíèÿ îäîáðåíèÿ ïîêóïàòåëÿ. Òèïè÷íûìè îáëàñòÿìè ïðèìåíåíèÿ øèðîêîïîëîñíûõ ãèáðèäíûõ Si-InGaAs ôîòîïðèåìíèêîâ Marktech ÿâëÿþòñÿ ìåäèöèíà, ïðîìûøëåííîñòü, âûñîêîñêîðîñòíûå ñðåäñòâà ñâÿçè, ñèñòåìû áåçîïàñíîñòè è ñïåêòðîñêîïèÿ.
Ìèíèàòþðíûé äàò÷èê äàâëåíèÿ ïðåäîñòàâëÿåò êàëèáðîâàííûå äàííûå Würth Elektronik ïðåäñòàâëÿåò äàò÷èê àáñîëþòíîãî äàâëåíèÿ WSEN-PADS Êîìïàíèÿ Würth Elektronik ïðåäñòàâèëà êîìïàêòíûé ìèêðîýëåêòðîìåõàíè÷åñêèé (ÌÝÌÑ) äàò÷èê àáñîëþòíîãî äàâëåíèÿ. Óñòðîéñòâî WSEN-PADS ðàçìåðîì 2.0 × 2.0 × 0.8 ìì èçìåðÿåò äàâëåíèå â äèàïàçîíå îò 26 äî 126 êÏà. ×àñòîòà âûäà÷è äàííûõ ìîæåò áûòü âûáðàíà ìåæäó 1 è 200 Ãö. Ïðèáîð ñîäåðæèò ñïåöèàëèçèðîâàííóþ ìèêðîñõåìó è äàò÷èê òåìïåðàòóðû. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî âûõîäíûå ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé óæå îòêàëèáðîâàíû.
Äàò÷èê àáñîëþòíîãî äàâëåíèÿ WSENPADS äàåò âîçìîæíîñòü ïîäãîòàâëèâàòü äàííûå èçìåðåíèé äëÿ ðàçëè÷íûõ ïðèëîæåíèé, èñïîëüçóþùèõ àêòèâèðóåìûå èíòåãðèðîâàííûå àëãîðèòìû, òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû çíà÷èòåëüíî ñíèçèòü ïðîãðàììíóþ íàãðóçêó íà ïîäêëþ÷åííûé êîíòðîëëåð. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ñ÷èòûâàþòñÿ ÷åðåç ñòàíäàðòíûé 2 2 èíòåðôåéñ I C. Èíòåðôåéñ I C ðàñøèðåí äîïîëíèòåëüíûì âûâîäîì ïðåðûâàíèÿ, ôóíê-
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
öèÿ êîòîðîãî ìîæåò áûòü èçìåíåíà ïîëüçîâàòåëåì. Ïðèìåðîì òàêîãî ïðèëîæåíèÿ ìîæåò ñëóæèòü èñïîëüçîâàíèå äàò÷èêà äàâëåíèÿ â êà÷åñòâå àëüòèìåòðà. Âûñîêîå ðàçðåøåíèå äàò÷èêà ïîçâîëÿåò ðàçëè÷àòü îòäåëüíûå ýòàæè â çäàíèÿõ, îáåñïå÷èâàÿ íàâèãàöèþ âíóòðè ïîìåùåíèé. WSEN-PADS íå òîëüêî õîðîøî ïîäõîäèò äëÿ ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâ áëàãîäàðÿ ñâîåìó òîíêîìó êîðïóñó. Î÷åíü íèçêîå ýíåðãîïîòðåáëåíèå äàåò âîçìîæíîñòü ïèòàòü åãî îò áàòàðåé èëè äàæå ýíåðãèåé, ñîáèðàåìîé èç îêðóæàþùåé ñðåäû. Çäåñü Würth Elektronik ïðåäëàãàåò êëèåíòàì òåõíè÷åñêóþ ïîääåðæêó. Ïüåçîðåçèñòèâíûé äàò÷èê ðàññ÷èòàí íà ðàáîòó â ïðîìûøëåííîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð îò –40 äî +85 °C. Würth Elektronik ïðåäëàãàåò òàêæå ñïåöèàëèçèðîâàííóþ îöåíî÷íóþ ïëàòó.
Îöåíî÷íàÿ ïëàòà äëÿ äàò÷èêà äàâëåíèÿ WSEN-PADS.
Äàò÷èê âñåãäà äîñòóïåí äëÿ çàêàçà ñî ñêëàäà Würth Elektronik áåç îãðàíè÷åíèÿ ìèíèìàëüíîãî êîëè÷åñòâà.
ÍÎÂÎÑÒÈ
17
AKM ðàçðàáîòàëà íîâûé äðàéâåð äâèãàòåëåé, ðàáîòàþùèé îò îäíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ 32  Êîðïîðàöèåé Asahi Kasei Microdevices Corporation (AKM) ðàçðàáîòàíû äâà äðàéâåðà äâèãàòåëåé, ñïîñîáíûå ðàáîòàòü îò îäíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ 32 Â. Ìèêðîñõåìû AP1041 è AP1042 ñîäåðæàò ìîùíûé H-ìîñò, ðàññ÷èòàííûé íà óïðàâëåíèå îäíèì äâèãàòåëåì ïîñòîÿííîãî òîêà. Íà÷àëî ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà ïðèáîðîâ çàïëàíèðîâàíî íà 1 êâàðòàë 2020 ãîäà.
AP1041 è AP1042, âûïóñêàåìûå â 24êîíòàêòíûõ êîðïóñàõ QFN ðàçìåðîì 4 × 4 ìì ñî ñíèæåííûì òåïëîâûì ñîïðîòèâëåíèåì, èäåàëüíî ïîäõîäÿò äëÿ ïîñòðîåíèÿ êîìïàêòíûõ ñõåì óïðàâëåíèÿ ñèëüíîòî÷íûìè ýëåêòðîäâèãàòåëÿìè. Ýòè óñòðîéñòâà ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â 24-âîëüòîâûõ ñèñòåìàõ, òàêèõ êàê îáîðóäîâàíèå îôèñíîé àâòîìàòèçàöèè, â ÷àñòíîñòè, ìíîãîôóíêöèîíàëüíûå ïðèíòåðû, ëàçåðíûå ïðèíòåðû, áàíêîìàòû, POS òåðìèíàëû è òàê äàëåå.
Îñîáåííîñòè Óïðàâëåíèå âûõîäíûì òîêîì ñ ïîìîùüþ âñòðîåííîé ñõåìû ØÈÌ Ìèêðîñõåìû ñåðèè AP104x ïîçâîëÿþò óïðàâëÿòü êîýôôèöèåíòîì çàïîëíåíèÿ ØÈÌ ñ ïîìîùüþ íàïðÿæåíèÿ, ïîäàâàåìîãî íà âûâîä VREF. Ýòà ôóíêöèÿ äàåò âîçìîæ-
íîñòü ðåãóëèðîâàòü âûõîäíîé òîê â ñîîòâåòñòâèè ñ íàïðÿæåíèåì VREF, ÷òîáû óïðàâëÿòü ñêîðîñòüþ äâèãàòåëÿ è ïîäàâëÿòü áðîñêè òîêà ïðè âêëþ÷åíèè ïèòàíèÿ. Ïðèáîðû ñåðèè AP104x íå òðåáóþò òîêîèçìåðèòåëüíîãî ðåçèñòîðà, ÷òî ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü ïëîùàäü, çàíèìàåìóþ ñõåìîé óïðàâëåíèÿ íà ïå÷àòíîé ïëàòå.
Ðåãóëèðóåìîå âðåìÿ ñðàáàòûâàíèÿ çàùèòû îò òîêîâîé ïåðåãðóçêè Ìèêðîñõåìû ñîäåðæàò ñõåìó îáíàðóæåíèÿ ïåðåãðóçêè ïî òîêó âûõîäíîãî êàñêàäà. Âðåìÿ îáíàðóæåíèÿ ìîæíî íàñòðàèâàòü âíåøíèì ðåçèñòîðîì, ïîäêëþ÷àåìûì ê âûâîäó TBLANK. Ýòà ôóíêöèÿ ïîçâîëÿåò ïîäîáðàòü îïòèìàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè çàùèòû îò òîêîâîé ïåðåãðóçêè ïðè çàìåíå äâèãàòåëÿ èëè èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ.  óñòðîéñòâà ñåðèè AP104x èíòåãðèðîâàíû öåïè çàùèòû îò ïîíèæåííîãî íàïðÿæåíèÿ, ïåðåãðóçêè, ïåðåãðåâà è ñêâîçíûõ òîêîâ. Áåçîïàñíîñòü ðàáîòû ìèêðîñõåì ïîâûøàåòñÿ òàêæå áëàãîäàðÿ âûâîäó FLAG, êîòîðûé àêòèâèðóåòñÿ íà âðåìÿ ðàáîòû çàùèòíîé ôóíêöèè.
Êîìïàêòíûå êîðïóñà Ïðèáîðû ñåðèè AP104x âûïóñêàþòñÿ â 24êîíòàêòíûõ êîðïóñàõ QFN ðàçìåðîì 4 × 4 ìì.
Îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ ! Îôèñíîå îáîðóäîâàíèå, íàïðèìåð, ìíîãîôóíêöèîíàëüíûå ïðèíòåðû; ! Ëàçåðíûå ïðèíòåðû; ! Ðó÷íûå ñêàíåðû; ! Áàíêîìàòû, òîðãîâûå àâòîìàòû, àâòîìàòû ïî ïðîäàæå áèëåòîâ; ! Âàëþòíî-îáìåííûå è POS òåðìèíàëû.
Vishay ïîïîëíèëà ïîðòôåëü îïòîýëåêòðîííûõ êîìïîíåíòîâ áûñòðîäåéñòâóþùèìè ÈÊ èçëó÷àòåëÿìè ïîâûøåííîé ÿðêîñòè Óñòðîéñòâà â êîìïàêòíûõ SMD êîðïóñàõ 0805 ñ íåïðîçðà÷íûìè áîêîâûìè ñòåíêàìè, ðàáîòàþùèå íà äëèíå âîëíû 850 íì, 890 íì è 940 íì, îáåñïå÷èâàþò óãëîâóþ ïëîòíîñòü ìîùíîñòè èçëó÷åíèÿ 13 ìÂò/ñð â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð –40 °C äî +110 °C Vishay Intertechnology ðàñøèðèëà ñâîé ïîðòôåëü îïòîýëåêòðîííûõ êîìïîíåíòîâ, âûïóñòèâ íîâûå áûñòðîäåéñòâóþùèå èíôðàêðàñíûå (ÈÊ) èçëó÷àòåëè â êîðïóñàõ äëÿ
18
ïîâåðõíîñòíîãî ìîíòàæà òèïà 0805 ñ ðàçìåðàìè 2 ìì × 1.25 ìì × 0.8 ìì – ñàìûõ ìèíèàòþðíûõ â îòðàñëè ñðåäè ïðèáîðîâ ñ íåïðîçðà÷íûìè áîêîâûìè ñòåíêàìè. Ñîçäàííûå
ÍÎÂÎÑÒÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ïîäðàçäåëåíèåì Vishay Semiconductors íà îñíîâå çàïàòåíòîâàííîé òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ êðèñòàëëîâ ñ ïîâåðõíîñòíûì èçëó÷åíèåì SurfLight ïðèáîðû VSMY5850X01 (850 íì), VSMY5890X01 (890 íì) è VSMY5940X01 (940 íì) îáåñïå÷èâàþò íà 30% áîëåå âûñîêóþ óãëîâóþ ïëîòíîñòü ìîùíîñòè èçëó÷åíèÿ, ÷åì óñòðîéñòâà ïðåäûäóùåãî ïîêîëåíèÿ â øèðîêîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð îò –40 °C äî +110 °C.  òðàäèöèîííûõ êîðïóñàõ äëÿ âñòðàèâàíèÿ èçëó÷àòåëÿ èñïîëüçóåòñÿ ïîëíîñòüþ ïðîçðà÷íàÿ ýïîêñèäíàÿ ñìîëà, ÷òî ïðèâîäèò ê áîêîâûì èçëó÷åíèÿì, êîòîðûå ìîãóò âûçûâàòü ýôôåêò îðåîëà íà èçîáðàæåíèÿõ êàìåðû. Óñòðîéñòâî ïðåêðàñíî ïîäõîäèò äëÿ îòñëåæèâàíèÿ ïîëîæåíèÿ â ïðèëîæåíèÿõ âèðòóàëüíîé èëè äîïîëíåííîé ðåàëüíîñòè, ïîñêîëüêó íåïðîçðà÷íûå áîêîâûå ñòåíêè íîâûõ ÈÊ èçëó÷àòåëåé ïðåäîòâðàùàþò íåæåëàòåëüíûå áîêîâûå èçëó÷åíèÿ è óïðîùàþò êîíñòðóêöèþ, óñòðàíÿÿ íåîáõîäèìîñòü âî âíåøíèõ áàðüåðàõ, òàêèõ êàê ðåçèíîâûå êîëüöà.  îòëè÷èå îò ÈÊ-ñâåòîäèîäîâ, èçëó÷àþùèõ ñâåò âî âñåõ íàïðàâëåíèÿõ, ó ïðèáîðîâ SurfLight VSMY5850X01, VSMY5890X01 è VSMY5940X01 ïî÷òè âåñü ñâåò è ìîùíîñòü èçëó÷àþòñÿ èç âåðõíåé ÷àñòè êðèñòàëëà. Çà ñ÷åò êîíöåíòðàöèè áîëüøåé ÷àñòè ñâåòîâîãî ïîòîêà íà ïîâåðõíîñòè, ñèëà ñâåòà ÈÊ èçëó÷àòåëåé äîñòèãàåò 13 ìÂò/ñð, ÷òî èäåàëüíî ïîäõîäèò äëÿ äàò÷èêîâ ïðèáëèæåíèÿ, îïòè÷åñêèõ ïåðåêëþ÷àòåëåé è ìèíèàòþðíûõ ñâåòîâûõ áàðüåðîâ.  óñòðîéñòâàõ ñî÷åòàþòñÿ âûñîêàÿ
ÿðêîñòü ñ óãëîì èçëó÷åíèÿ ±60° ïî óðîâíþ ïîëîâèííîé ìîùíîñòè, áûñòðûå íàðàñòàíèå è ñïàäà ñî âðåìåíåì 7 íñ è íèçêîå ïðÿìîå íàïðÿæåíèå – âñåãî 1.6  ïðè òîêå 100 ìÀ. VSMY5850X01, VSMY5890X01 è VSMY5940X01 ñîîòâåòñòâóþò êâàëèôèêàöèîííûì íîðìàì, ðàçðàáîòàííûì äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé, îòâå÷àþò ñòðîãèì ðåêîìåíäàöèÿì ñòàíäàðòà AEC-Q101, ïîñëå âñêðûòèÿ óïàêîâêè ìîãóò õðàíèòüñÿ 168 ÷àñîâ, è èìåþò ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê âëàæíîñòè, ñîîòâåòñòâóþùóþ Óðîâíþ 3 ñòàíäàðòà JSTD-020. Óñòðîéñòâà ïîääåðæèâàþò ïàéêó îïëàâëåíèåì áåññâèíöîâûìè ïðèïîÿìè, íå ñîäåðæàò ãàëîãåíîâ è ñîîòâåòñòâóþò òðåáîâàíèÿì äèðåêòèâû RoHS è ýêîëîãè÷åñêîé èíèöèàòèâû Vishay Green. Äîñòóïíû åäèíè÷íûå îáðàçöû ÈÊ èçëó÷àòåëåé. Íà ïðîìûøëåííûå ïàðòèè ïðèáîðîâ ïðèíèìàþòñÿ çàêàçû ñî ñðîêîì âûïîëíåíèÿ 10 íåäåëü.
Íîâûå ñèíõðîííûå ïîíèæàþùèå ïðåîáðàçîâàòåëè Diodes îáåñïå÷èâàþò âûñîêèé ÊÏÄ ïðè ëþáîé íàãðóçêå Êîìïàíèÿ Diodes ñîîáùèëà î âûïóñêå ïÿòè ñèíõðîííûõ ïîíèæàþùèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé ñî âñòðîåííûìè MOSFET âåðõíåãî è íèæíåãî ïëå÷à, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ëîêàëèçîâàííûõ ê íàãðóçêå èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ñ íåïðå-
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ðûâíûìè âûõîäíûìè òîêàìè 3.5 À èëè 5 À.  óñòðîéñòâàõ ðåàëèçîâàíà çàïàòåíòîâàííàÿ Diodes òåõíîëîãèÿ óïðàâëåíèÿ çàòâîðàìè, îáåñïå÷èâàþùàÿ ïðåâîñõîäíûå õàðàêòåðèñòèêè ÝÌÈ ïðè ïîíèæàþùåì DC/DC ïðåîáðàçîâàíèè â ïîòðåáèòåëüñêèõ, ïðîìûøëåííûõ, ñåòåâûõ è àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèÿõ. Ñîáñòâåííûé òîê ïîòðåáëåíèÿ ìèêðîñõåì AP64350, AP64351 è AP64352 ñîñòàâëÿåò 22 ìêÀ, òîãäà êàê äëÿ AP64500 è AP64501 îí ðàâåí 25 ìêÀ. Âñå óñòðîéñòâà îòëè÷àþòñÿ íèçêèìè ñîïðîòèâëåíèÿìè êàíàëîâ âñòðîåííûõ òðàíçèñòîðîâ, ðàáîòàþò îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ 3.8  … 40  è ïîääåðæèâàþò ðåæèì LDO ðåãóëÿòîðà. Íàðÿäó ñ îïòèìèçèðîâàííîé êîíñòðóêöèåé äðàéâåðà çàòâîðîâ â ïðèáîðàõ èñïîëüçóåòñÿ òàêæå òåõíîëîãèÿ ðàñøè-
ÍÎÂÎÑÒÈ
19
100
ÊÏÄ (%)
80 60 40 VOUT = 5 Â, L = 3.6 ìêÃí VOUT = 3.3 Â, L = 3.3 ìêÃí
20 0 0.001
0.01
0.1 1 Âûõîäíîé òîê (A)
10
Çàâèñèìîñòü ÊÏÄ AP64500 îò âûõîäíîãî òîêà.
ðåíèÿ ÷àñòîòíîãî ñïåêòðà, ïîçâîëÿþùàÿ äîïîëíèòåëüíî ñíèçèòü óðîâåíü ýëåêòðîìàãíèòíûõ ïîìåõ.
Êðîìå òîãî, â AP64351 è AP64501 ðåàëèçîâàí ïðîãðàììèðóåìûé ìÿãêèé çàïóñê, ñïîñîáíûé ñìÿã÷àòü ýôôåêòû ïóñêîâûõ òîêîâ, à òàêæå ðåæèì ñëåæåíèÿ, ïîçâîëÿþùèé ýôôåêòèâíåå óïðàâëÿòü ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ âêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ. ×àñòîòû ïåðåêëþ÷åíèÿ íàñòðàèâàþòñÿ â äèàïàçîíå îò 100 êÃö äî 2.2 ÌÃö. Âîçìîæíîñòü ðåãóëèðîâêè ÷àñòîòû ïîçâîëÿåò èíæåíåðàì âûáèðàòü êîíôèãóðàöèþ, íàèáîëåå ïîäõîäÿùóþ äëÿ èõ ïðèëîæåíèÿ ñ òî÷êè çðåíèÿ ÊÏÄ, ðàçìåðîâ âíåøíèõ êîìïîíåíòîâ èëè Â× ñîâìåñòèìîñòè ñ äðóãèìè óñòðîéñòâàìè ñèñòåìíîãî óðîâíÿ. Ìèêðîñõåìû AP64350, AP64351, AP64352, AP64500 è AP64501 âûïóñêàþòñÿ â êîðïóñå SO-8EP.
STMicroelectronics ðàñøèðÿåò ñåìåéñòâî áåñïðîâîäíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ Value Line Á å ñ ï ð î âîä í û å ì è ê ð î ê î í ò ð îë ë å ð û STM32WB50 ñåìåéñòâà Value Line êîìïàíèè STMicroelectronics ÿâëÿþòñÿ ïîëíîñòüþ ñîâìåñòèìîé ïî ôóíêöèÿì è âûâîäàì ïðîèçâîäíîé îò ñèñòåìû íà êðèñòàëëå STM32WB55. Ïðèáîðû ñîçäàíû äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â ÷óâñòâèòåëüíûõ ê ñòîèìîñòè ïîäêëþ÷àåìûõ óñòðîéñòâàõ, òðåáóþùèõ ïîääåðæêè Bluetooth 5.0, ZigBee 3.0 èëè OpenThread. Óñòðîéñòâà èìåþò áþäæåò êàíàëà îò 100 äÁ â ðåæèìå Bluetooth 5.0 è äî 104 äÁ â ðåæèìå 802.15.4.
Èìåÿ â ñâîåì ñîñòàâå ïðîöåññîð ARM Cortex-M4 äëÿ îáðàáîòêè ïîëüçîâàòåëüñêèõ ïðèëîæåíèé è Cortex-M0+ äëÿ ïîääåðæêè ïîäñèñòåìû ðàäèî, âêëþ÷àÿ ñòåê ðàäèî÷àñòîòíûõ ïðîòîêîëîâ è ñðåäñòâà øèôðîâàíèÿ, STM32WB50 êàê íåëüçÿ ëó÷øå ïîäîéäåò äëÿ ðàçðàáîò÷èêîâ, êîòîðûì ñîîáðàæåíèÿ áåç-
20
îïàñíîñòè èëè îãðàíè÷åíèÿ ðåàëüíîãî âðåìåíè äèêòóþò íåîáõîäèìîñòü èçîëÿöèè ðàäèîêàíàëà è ïðèëîæåíèÿ.  óñòðîéñòâàõ STM32WB50 âûñîêèé óðîâåíü áåçîïàñíîñòè ñîâìåùàåòñÿ ñ äîñòóïíîñòüþ, õàðàêòåðíîé äëÿ âñåõ ìèêðîñõåì ñåìåéñòâà Value Line. Íàäåæíîñòü ïðèëîæåíèÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ àëãîðèòìàìè øèôðîâàíèÿ AES-256, à òàêæå äðóãèìè îñíîâíûìè ôóíêöèÿìè áåçîïàñíîñòè. Óñòðîéñòâî èìååò 1 Ìáàéò ôëåø-ïàìÿòè è 128 Êáàéò ÎÇÓ è äîïóñêàåò áåñïðîâîäíîå îáíîâëåíèå ñòåêà ïðîòîêîëîâ. Ìèêðîêîíòðîëëåð STM32WB50 òàêæå óíàñëåäîâàë îò STM32WB55 âñå ôóíêöèè ñíèæåíèÿ ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòè, ÷òî äåëàåò åãî èäåàëüíûì óñòðîéñòâîì äëÿ ýíåðãîñáåðåãàþùèõ ïðèëîæåíèé. Èíòåãðèðîâàííàÿ â STM32WB50 ñõåìà ñèììåòðèðóþùåãî òðàíñôîðìàòîðà ñíèæàåò ñòîèìîñòü êîìïîíåíòîâ è óïðîùàåò ðàçâîäêó ïå÷àòíîé ïëàòû. Ðàñïîëîæåíèå âûâîäîâ êîðïóñà ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü î÷åíü ïðîñòûå ïëàòû ñ ÷èñëîì ñëîåâ íå áîëåå äâóõ, ÷òî åùå áîëüøå ñíèæàåò ðàñõîäû íà èçãîòîâëåíèå êîíå÷íîãî ïðîäóêòà. Êàê è STM32WB55, ìèêðîñõåìà STM32WB50 èíòåãðèðîâàíà â òó æå ïðîâåðåííóþ ðûíêîì ýêîñèñòåìó ïðîåêòèðîâàíèÿ STM32Cube. Ñîîòâåòñòâåííî, îíà ïîñòàâëÿåòñÿ ñ ñåðòèôèöèðîâàííûìè ñòåêàìè Bluetooth 5.0, BLE Mesh, ZigBee 3.0 èëè OpenThread, êîòîðûå
ÍÎÂÎÑÒÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
áåñïëàòíî ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ ñ ïàêåòîì ïðîãðàìì STM32Cube, à òàêæå ñ ïîëíûì íàáîðîì èíñòðóìåíòîâ, âêëþ÷àÿ STM32CubeMonRF äëÿ îöåíêè õàðàêòåðèñòèê ðàäèîêàíàëà è ïðîãðàììàòîð STM32CubeProg, îáåñïå÷èâàþùèé
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
òàêèå ôóíêöèè, êàê áåçîïàñíîå ïðîãðàììèðîâàíèå ñòåêîâ ðàäèî÷àñòîòíûõ ïðîòîêîëîâ. Á å ñ ï ð î âîä í û å ì è ê ð î ê î í ò ð îë ë å ð û STM32WB50 âûïóñêàþòñÿ ñåðèéíî â êîðïóñàõ QFN48 è ïðîäàþòñÿ ïî öåíå $1.89 çà øòóêó.
ÍÎÂÎÑÒÈ
21
Êàê ðàññ÷èòàòü èìïóëüñíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè? ×àñòü 7 Ïðîäîëæåíèå. Íà÷àëî â íîìåðàõ 05…10-2019
Àëåêñàíäð Ðóñó, Îäåññà, Óêðàèíà
Îïðåäåëåíèå îñòàëüíûõ ïàðàìåòðîâ òîêîâ â îáìîòêàõ äðîññåëÿ Çíàòü âåëè÷èíû èçìåíåíèé òîêîâ â îáìîòêàõ äðîññåëÿ, áåçóñëîâíî, íóæíî, îäíàêî äëÿ âûáîðà ïðîâîäîâ â îáìîòêàõ äðîññåëÿ, âïðî÷åì, êàê è äðóãèõ ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ ïðåîáðàçîâàòåëÿ, ýòîãî íåäîñòàòî÷íî. Ñóäèòå ñàìè: ïîêà ìû çíàåì òîëüêî, ÷òî òîê, íàïðèìåð, â îáìîòêå W1 íà ïåðâîì ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèÿ èçìåíèòñÿ íà 3.6 À, íî êàêîâî åãî çíà÷åíèå áûëî â íà÷àëå ýòîãî ýòàïà? Ïðîäîëæàåì ðàçáèðàòüñÿ. ×òî íàì åùå èçâåñòíî î òîêàõ?  îáùåìòî, íåìíîãî. Íàì èçâåñòíî, ÷òî âûõîäíûå òîêè êàíàëîâ ðàâíû IÂÛÕ1 = 1 À è IÂÛÕ2 = 1 À. Åùå ìû ìîæåì, ïðèíÿâ ÊÏÄ ñèëîâîé ÷àñòè, ðàâíûì 100%, îïðåäåëèòü âõîäíîé òîê ïðåîáðàçîâàòåëÿ IÂÕ:
IÂÕ =
PÂÛÕ 24 = = 4 .8 À . UÂÕ 5
(55)
Íî ÷òî ýòî çà òîêè? Ïîñêîëüêó êîíäåíñàòîðû Ñ1 – Ñ3 âêëþ÷åíû â ñõåìû ôèëüòðîâ íèæíèõ ÷àñòîò è èõ ôóíêöèÿ, â èäåàëå, ñâîäèòñÿ ê îáåñïå÷åíèþ ïóòè ïðîòåêàíèÿ äëÿ âñåõ ãàðìîíèê òîêà, êðîìå ïîñòîÿííîé
22
ñîñòàâëÿþùåé. À ýòî îçíà÷àåò, ÷òî òîêè IÂÕ, IÂÛÕ1 è IÂÛÕ2 åñòü íè ÷òî èíîå, êàê ñðåäíèå çíà÷åíèÿ òîêîâ, â äàííîì ñëó÷àå, îáìîòêè W1 è äèîäîâ VD1 è VD2: T
IÂÕ =
1 iW 1( t )dt T ò0 T
IÂÛÕ1 =
1 iVD 2 ( t )dt T ò0
IÂÛÕ 2 =
1 iVD1( t )dt T ò0
(56)
T
Íî êàê íàì óçíàòü, ïî êàêîìó çàêîíó òîêè iW1(t), iVD1(t) è iVD2(t) èçìåíÿþòñÿ âî âðåìåíè? Äëÿ îòâåòà íà ýòîò âîïðîñ ëó÷øå âñåãî îáðàòèòüñÿ ê óæå èçâåñòíûì «êëàññè÷åñêèì» ìåòîäàì àíàëèçà ýëåêòðè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â èìïóëüñíûõ ïðåîáðàçîâàòåëÿõ. À âî ìíîãèõ ìåòîäèêàõ ðàñ÷åòà ïðèíèìàåòñÿ, ÷òî òîêè â ñèëîâûõ öåïÿõ ïðåîáðàçîâàòåëåé èçìåíÿþòñÿ ïî ëèíåéíîìó çàêîíó. È õîòÿ â ïðåäûäóùèõ ÷àñòÿõ ñòàòüè áûëî ïîêàçàíî, ÷òî â ðåàëüíîì ïðåîáðàçîâàòåëå èç-çà èçìåíåíèÿ µÝÊ ýòî ìîæåò áûòü äàëåêî íå òàê, â äàëüíåéøèõ ðàñ÷åòàõ áóäåò ãîðàçäî ïðîùå, åñëè íà ýòó íåëèíåéíîñòü íå îáðàùàòü âíè-
ÑÒÀÒÜÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ìàíèÿ. È ýòî íå ïðîñòî óõîä îò «íåóäîáíûõ âîïðîñîâ». Êàê ïîêàçàëè èññëåäîâàíèÿ, à èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè èçó÷àëèñü íå îäèí äåñÿòîê ëåò ìíîãèìè ó÷åíûìè, ðàñõîæäåíèÿ ìåæäó òî÷íûìè ìîäåëÿìè, ó÷èòûâàþùèìè, â òîì ÷èñëå è èçìåíåíèÿ µÝÊÂ, è äàííîé «óïðîùåííîé» ìîäåëüþ íå ïðåâûøàþò 5%, ÷òî âïîëíå äîñòàòî÷íî äëÿ ïðàêòèêè. Ïîýòîìó íå áóäåì «óñëîæíÿòü ñåáå æèçíü» è ñìåëî ïðèìåì ýòî äîïóùåíèå. Èòàê, ïðèìåì, ÷òî òîêè â îáìîòêàõ äðîññåëÿ èçìåíÿþòñÿ ëèíåéíî. Èç êóðñà ìàòåìàòèêè èçâåñòíî, ÷òî â îáùåì âèäå ëþáàÿ ëèíåéíàÿ ôóíêöèÿ îïèñûâàåòñÿ ôîðìóëîé:
y = Kx + C .
÷àþùèå çà ñìåùåíèå ãðàôèêîâ ïî âåðòèêàëüíîé îñè, áóäóò ðàâíû IÍÀ×1 (äëÿ ïåðâîãî èíòåðâàëà ïðåîáðàçîâàíèÿ) è IÍÀ×2 (äëÿ âòîðîãî). Òîãäà êîýôôèöèåíòû K, ÿâëÿþùèåñÿ íè ÷åì èíûìè êàê ïåðâûìè ïðîèçâîäíûìè ôóíêöèè i(t) ïî âðåìåíè, ìîæíî îïðåäåëèòü êàê DI1/t1 äëÿ ïåðâîãî èíòåðâàëà è DI2/t2 äëÿ âòîðîãî. Ñëåäîâàòåëüíî, â îáùåì âèäå, òîê â îáìîòêå äðîññåëÿ ìîæíî çàïèñàòü â âèäå:
DI1 ì ïIÍÀ×1 + t 1 ï ï äëÿ t ÍÀ×1 ï i (t) = í ï DI ïIÍÀ× 2 + 2 t2 ï ï äëÿ t ÍÀ×2 î
(57)
 äàííîì ñëó÷àå, â êà÷åñòâå «x» ó íàñ âûñòóïàåò âðåìÿ t, à â êà÷åñòâå «y» – òîê i(t). Ïîïðîáóåì îïðåäåëèòü êîýôôèöèåíòû K è C. Äëÿ ýòîãî ïîñìîòðèì âíèìàòåëüíî íà äèàãðàììó òîêà îáìîòêè äðîññåëÿ (Ðèñóíîê 22). Êàê âèäíî èç ãðàôèêà, â îáùåì ñëó÷àå îíà èìååò äâà ÿðêî âûðàæåííûõ ëèíåéíûõ ó÷àñòêà. Íà ïåðâîì ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèÿ (îò tÍÀ×1 äî tÊÎÍ1) çà âðåìÿ t1 = tÊÎÍ1 – tÍÀ×1 òîê èçìåíÿåòñÿ íà âåëè÷èíó DI1 îò íåêîòîðîãî çíà÷åíèÿ IÍÀ×1 äî IÊÎÍ1 (DI1 = IÊÎÍ1 – IÍÀ×1). Àíàëîãè÷íî, íà âòîðîì ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèÿ (îò tÍÀ×2 äî tÊÎÍ2) çà âðåìÿ t2 = tÊÎÍ2 – tÍÀ×2 òîê èçìåíÿåòñÿ íà âåëè÷èíó DI2 îò íåêîòîðîãî çíà÷åíèÿ IÍÀ×2 äî IÊÎÍ2 (DI2 = IÊÎÍ2 – IÍÀ×2). Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî â ìîìåíò ïåðåêëþ÷åíèÿ ñèëîâûõ êëþ÷åé òîê â îáìîòêå äðîññåëÿ ìîæåò èçìåíèòüñÿ ñêà÷êîì (ýòîò âîïðîñ ïîäðîáíî ðàññìîòðåí [12]). Åñëè ñîâìåñòèòü âåðòèêàëüíóþ îñü âîîáðàæàåìîé ñèñòåìû êîîðäèíàò ëèíåéíîé ôóíêöèè ñ íà÷àëîì êàæäîãî èç èíòåðâàëîâ ïðåîáðàçîâàíèÿ, òî êîýôôèöèåíòû C, îòâåi(t)
IÍÀ×2
IÍÀ×1
tÍÀ×2
t1
t2 T
tÊÎÍ2 t DI1 = IÊÎÍ1 – IÍÀ×1 DI2 = IÊÎÍ2 – IÍÀ×2
Ðèñóíîê 22. Òîê â îáìîòêå äðîññåëÿ (îáùèé ñëó÷àé).
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
( t - t ÍÀ× 2 ), £ t < t ÊÎÍ2 .
ì0, äëÿ tÍÀ×1 £ t < tÊÎÍ1 ï ïï iW 2 (t ) = iVD1(t ) = í DI2 _ 2 (59) ïIÍÀ× 2 _ 2 - t (t - tÍÀ× 2 ), 2 ï îïäëÿ tÍÀ×2 £ t < tÊÎÍ2 ,
DI2_2 – èçìåíåíèå òîêà â îáìîòêå W2 çà âðåìÿ ýòîãî ýòàïà.
DI2
tÊÎÍ1
(58)
Ôîðìóëà (58) îïèñûâàåò òîê îáìîòêè â îáùåì âèäå, è åå ìîæíî èñïîëüçîâàòü â ëþáûõ, äàæå ñàìûõ «ñëîæíûõ» ñëó÷àÿõ, â òîì ÷èñëå, è êîãäà ýòàïîâ ïðåîáðàçîâàíèÿ áîëüøå ÷åì äâà (òîãäà óâåëè÷èòñÿ ÷èñëî óðàâíåíèé). À òåïåðü àäàïòèðóåì åå äëÿ íàøåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ. Âíà÷àëå ðàçáåðåì áîëåå ïðîñòîé ñëó÷àé – ñîñòàâèì óðàâíåíèå äëÿ òîêà îáìîòêè W2 (è äèîäà VD1). Ïîñêîëüêó íà ïåðâîì ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèÿ äèîä VD1 çàêðûò, è òîê â ýòîé öåïè íå ïðîòåêàåò, ïåðâàÿ ñòðî÷êà ôîðìóëû (58) áóäåò ðàâíà íóëþ. Ñëåäîâàòåëüíî:
IÊÎÍ2 tÍÀ×1
£ t < t ÊÎÍ1
ãäå IÍÀ×2_2 – òîê îáìîòêè W2 â íà÷àëå âòîðîãî ýòàïà ïðåîáðàçîâàíèÿ;
IÊÎÍ1 DI1
( t - t ÍÀ×1 ),
Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî ïåðåä DI2_2 ñòîèò çíàê «ìèíóñ». Åñëè ïîäõîäèòü ñòðîãî (ñ ìàòåìàòè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ), òî â ïðåäûäóùåé ÷àñòè ñòàòüè ñëåäîâàëî áû óêàçàòü, ÷òî íà âòîðîì ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèÿ òîê îáìîòêè W2 èçìåíèòñÿ íà îòðèöàòåëüíóþ âåëè÷èíó, íàïðèìåð, íà –1.53 À (ò. å. óìåíüøèòñÿ). Íî
ÑÒÀÒÜÈ
23
òîãäà ìû äëÿ óïðîùåíèÿ ïîíèìàíèÿ ôèçèêè ïðîöåññîâ íà ýòîò ìîìåíò íå îáðàùàëè âíèìàíèÿ. Íî òåïåðü íàñòàëà ïîðà ýòî ó÷åñòü, èíà÷å ïîòîì ó íàñ íè÷åãî íå ïîëó÷èòñÿ. Àíàëîãè÷íî, ìîæíî çàïèñàòü ôîðìóëó è äëÿ òîêà îáìîòêè W1, íî çäåñü óæå óïðîùåíèé íèêàêèõ íå áóäåò, ïîòîìó ÷òî åå òîê ìîæåò ïðîòåêàòü è íà ïåðâîì è íà âòîðîì ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèÿ:
DI1_ 1 ì ( t - t ÍÀ×1 ), ïIÍÀ×1_ 1 + t1 ï ïäëÿ t ÍÀ×1 £ t < t ÊÎÍ1 ï iW 1 ( t ) = í ï DI ïIÍÀ× 2 _ 1 + 2 _ 1 ( t - t ÍÀ× 2 ), t2 ï ï îäëÿ t ÍÀ×2 £ t < t ÊÎÍ2 .
(60)
c
b
c
ò f ( x )dx =ò f ( x )dx = ò f ( x )dx . a
ãäå IÍÀ×1_1, IÍÀ×2_1 – òîêè îáìîòêè W1 â íà÷àëå, ñîîòâåòñòâåííî, ïåðâîãî è âòîðîãî ýòàïîâ ïðåîáðàçîâàíèÿ; DI1_1, DI2_1 – èçìåíåíèÿ òîêà â îáìîòêå W1 çà âðåìÿ, ñîîòâåòñòâåííî, ïåðâîãî è âòîðîãî ýòàïîâ ïðåîáðàçîâàíèÿ. À âîò òîê äèîäà VD2, ñâÿçàííûé ñ âûõîäíûì òîêîì ïåðâîãî êàíàëà, ÿâëÿåòñÿ «îáðåçàííîé» ÷àñòüþ òîêà îáìîòêè W1, âåäü íà ïåðâîì èíòåðâàëå ïðåîáðàçîâàíèÿ îí íå ïðîòåêàåò:
ì0, äëÿ t ÍÀ×1 £ t < t ÊÎÍ1 ï ïï iVD 2 ( t ) = í DI2 _ 1 ïIÍÀ× 2 _ 1 - t ( t - t ÍÀ× 2 ), 2 ï îïäëÿ t ÍÀ×2 £ t < t ÊÎÍ2 .
òàêîé ïîäõîä ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ïðèõîäèòñÿ áðàòü ëèñò áóìàãè è, ïðåäâàðèòåëüíî ïðîéäÿ êóðñ ïðîìûøëåííîé òåëåïàòèè, çàíîâî âñå âûâîäèòü, ëèáî èñïîëüçîâàòü ãîòîâûé ðåçóëüòàò, íàäåÿñü, ÷òî îí ïîäîéäåò äëÿ äàííîé çàäà÷è.  íàøåì ñëó÷àå âòîðîé âàðèàíò òî÷íî íåïðèìåíèì, ïîòîìó ÷òî ñõåìà íå ÿâëÿåòñÿ ñòàíäàðòíîé. Èòàê, ñíîâà âñïîìèíàåì ìàòåìàòèêó. Äëÿ íà÷àëà âîñïîëüçóåìñÿ ñâîéñòâîì, ÷òî åñëè ôóíêöèÿ èíòåãðèðóåìà íà ïðîìåæóòêàõ [a, b] è [b, c], òî èíòåãðàë íà ïðîìåæóòêå [a, c] ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå ñóììû äâóõ èíòåãðàëîâ:
(61)
a
 íàøåì ñëó÷àå, â êà÷åñòâå a, b è c âûñòóïàþò ìîìåíòû âðåìåíè íà÷àëà è êîíöà ïåðâîãî è âòîðîãî èíòåðâàëîâ ïðåîáðàçîâàíèÿ tÍÀ×1, tÊÎÍ1, tÍÀ×2, tÊÎÍ2, ïðè÷åì tÊÎÍ1 = tÍÀ×2. Ýòî ïîçâîëÿåò çàïèñàòü: T
1 1 = ò i VD1( t )dt = T0 T
IÂÛÕ2 1 + T
t ÊÎÍ 2
ò
t ÍÀ×2
ò 0 × dt +
t ÍÀ×1
(63)
Ïåðâûé èíòåãðàë â ôîðìóëå (63) ðàâåí íóëþ, ïîýòîìó ïðî íåãî óæå ìîæíî ñðàçó çàáûòü. À âîò âî âòîðîì ïðèäåòñÿ ðàñêðûòü ñêîáêè, è âñïîìíèòü, ÷òî èíòåãðàë îò àëãåáðàè÷åñêîé ñóììû èíòåãðèðóåìûõ ôóíêöèé ðàâåí àëãåáðàè÷åñêîé ñóììå èíòåãðàëîâ: b
b
ò [f ( x ) ± g ( x )] dx = ò f ( x ) dx ± ò g ( x ) dx . a
24
t ÊÎÍ 1
D I2_2 é ù ( t - t ÍÀ×2 )ú dt . êIÍÀ× 2 _ 2 t2 ë û
b
Èçìåíåíèÿ òîêîâ DI1_1, DI2_1, DI2_2 ìû îïðåäåëè â ïðåäûäóùåé ÷àñòè ñòàòüè (Òàáëèöà 3), ïîýòîìó îñòàëîñü òîëüêî ñâÿçàòü âîåäèíî ôîðìóëû (56), (59) – (61) è íàéòè «íåäîñòàþùèå» ýëåìåíòû IÍÀ×1_1, IÍÀ×2_1 è IÍÀ×2_2. Íà÷íåì, îïÿòü æå, ñ áîëåå ïðîñòîãî ñëó÷àÿ – ñ îáìîòêè W2. Ñåé÷àñ ÿ ïîñòàðàþñü ìàêñèìàëüíî ïîäðîáíî îïèñàòü ïîñëåäóþùèå øàãè, ïîòîìó ÷òî ïðàêòè÷åñêè âñå àâòîðû íà ýòîì ýòàïå ñðàçó ïðèâîäÿò ãîòîâûé ðåçóëüòàò, áóäó÷è óâåðåííûìè, ÷òî ÷èòàòåëè îòëè÷íî çíàþò âûñøóþ ìàòåìàòèêó. Íî íà ñàìîì äåëå
(62)
b
a
(64)
a
Òîãäà ôîðìóëà (64) ïðèìåò âèä (÷òîáû íå çàãðîìîæäàòü ôîðìóëó «ëèøíèìè» ñêîáêàìè äëèòåëüíîñòü ïåðèîäà T âðåìåííî ïåðåíåñåì çà çíàê ðàâåíñòâà):
ÑÒÀÒÜÈ
t ÊÎÍ1
IÂÛÕ2 T = t ÊÎÍ 2
-
ò
t ÍÀ×2
òI
ÍÀ× 2 _ 2 t ÍÀ×1
DI2_2 t2
dt -
t ÊÎÍ 2
tdt +
ò
t ÍÀ×2
DI2_2 t2
(65)
t ÍÀ×2 dt .
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ïîñêîëüêó âñå òðè èíòåãðàëà èìåþò ïîñòîÿííûå ìíîæèòåëè, òî èõ ìîæíî âûíåñòè çà çíàêè èíòåãðàëîâ, âîñïîëüçîâàâøèñü ñâîéñòâîì: b
IÂÛÕ T = IÍÀ× 2 _ 2 t 2 - 0.5DI2 _ 2 [ t ÊÎÍ2 + t ÍÀ× 2 ] + + DI2 _ 2 t ÍÀ× 2 .
b
ò cf ( x )dx = c ò f ( x )dx . a
Ðàñêðûâàÿ ñêîáêè è ñêëàäûâàÿ ñîìíîæèòåëè ñ îäíîèìåííûìè êîýôôèöèåíòàìè (â äàííîì ñëó÷àå – tÍÀ×2), ïîëó÷èì: t ÊÎÍ1
IÂÛÕ2 T = IÍÀ× 2 _ 2
ò dt -
DI2_2
t ÍÀ×1
DI2_2 t2
t2
t ÊÎÍ 2
ò tdt +
t ÍÀ×2
t ÊÎÍ 2
t ÍÀ×2
IÂÛÕ2T = IÍÀ× 2 _ 2 t 2 - 0.5DI2 _ 2 t ÊÎÍ2 + (67)
ò dt .
t ÍÀ×2
«Ïóñòûå» èíòåãðàëû, ñîäåðæàùèå ïîä çíàêîì èíòåãðèðîâàíèÿ ëèøü dt (â íàøåì ñëó÷àå – ïåðâûé è òðåòèé) ðàâíû:
+ 0.5DI2 _ 2 t ÍÀ× 2 .
ò dx = b - a .
IÂÛÕ2T =
(68)
a
À âîò äëÿ âçÿòèÿ âòîðîãî ñëàãàåìîãî ôîðìóëû (67) âîñïîëüçóåìñÿ äðóãèì ñòàíäàðòíûì òàáëè÷íûì èíòåãðàëîì:
x òa x dx = a + 1 , a
IÍÀ× 2 _ 2 = IÂÛÕ2 (69)
IÍÀ× 2 _ 2 = IÂÛÕ2
IÂÛÕ T = IÍÀ× 2 _ 2 [t ÊÎÍ2 - t ÍÀ× 2 ] -
+
DI2 _ 2 2t 2 DI2 _ 2 t2
2 2 [t ÊÎÍ2 - t ÍÀ× 2] +
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
(75)
T + 0.5DI2 _ 2 = t2
(76)
Åñëè æå ðàáîòàþò îáà êàíàëà (I2_2 = 1.53 À), òîãäà
Äëÿ óïðîùåíèÿ ôîðìóëû (70) âñïîìíèì, ÷òî äëèòåëüíîñòü âòîðîãî ýòàïà ïðåîáðàçîâàíèÿ ðàâíà t2 = tÊÎÍ2 – tÍÀ×2, à òàêæå ðàñïèøåì ðàçíîñòü êâàäðàòîâ â ñêîáêàõ âòîðîãî ñëàãàåìîãî, èñïîëüçóÿ ôîðìóëû ñîêðàùåííîãî óìíîæåíèÿ:
= t 2 (tÊÎÍ2 + tÍÀ× 2 ).
T + 0.5DI2 _ 2 . t2
10 × 10 -6 = 1× + 0 .5 × 2 = 3 .4 À . 4.17 × 10 -6
(70)
t ÍÀ× 2 [t ÊÎÍ2 - t ÍÀ× 2 ] .
2 2 tÊÎÍ2 - tÍÀ× 2 = (tÊÎÍ2 - tÍÀ× 2 ) × (tÊÎÍ2 + tÍÀ× 2 ) =
(74)
Êîãäà ó íàñ ðàáîòàåò òîëüêî âòîðîé êàíàë, òî DI2_2 = 2 À, ïîýòîìó òîê îáìîòêè W2 â íà÷àëå âòîðîãî èíòåðâàëà ïðåîáðàçîâàíèÿ ðàâåí:
ãäå ïîêàçàòåëü ñòåïåíè a = 1.  èòîãå ïîëó÷èì:
-
t2 [ IÍÀ× 2 _ 2 - 0.5DI2 _ 2 ] . T
À ýòî çíà÷èò, ÷òî òåïåðü ìû ìîæåì îïðåäåëèòü îäèí èç òðåõ íåäîñòàþùèõ ïàðàìåòðîâ:
a +1 b
a
(73)
Âûíîñÿ, â ôîðìóëå (73) ñîìíîæèòåëü –0.5DI2_2 çà ñêîáêè, ïîëó÷èì â èòîãå äîñòàòî÷íî ïðîñòóþ ôîðìóëó, ïîçâîëÿþùóþ âûðàçèòü ñðåäíåå çíà÷åíèå âûõîäíîãî òîêà ÷åðåç ïàðàìåòðû òîêà îáìîòêè äðîññåëÿ:
b
b
(72)
(66)
a
Òîãäà:
+
Òåïåðü, ïîñëå âñåõ ñîêðàùåíèé, ôîðìóëà (70) ïðèíèìàåò âèä:
(71)
IÍÀ× 2 _ 2 = IÂÛÕ2
T + 0.5DI2 _ 2 = t2
10 × 10 -6 = 1× + 0.5 × 1.53 = 3.16 À . 4.17 × 10 -6
(77)
Òàêèì æå ñàìûì ñïîñîáîì îïðåäåëèì íà÷àëüíûé òîê îáìîòêè W1 íà âòîðîì ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèÿ IÍÀ×2_1. Òîëüêî ÿ óæå íå áóäó
ÑÒÀÒÜÈ
25
Òàáëèöà 4. Ïàðàìåòðû òîêîâ îáìîòîê äðîññåëÿ Ýòàï
Îáìîòêà
W1 1 W2
W1 2 W2
Ðàáîòàåò òîëüêî ïåðâûé êàíàë 0.6 3.6 4.2 0 0 0 4.2 3.6 0.6 0 0 0
Ïàðàìåòð Òîê â íà÷àëå ýòàïà IÍÀ×1_1 Èçìåíåíèå òîêà DI1_1 Òîê â êîíöå ýòàïà IÊÎÍ1_1 Òîê â íà÷àëå ýòàïà IÍÀ×1_2 Èçìåíåíèå òîêà DI1_2 Òîê â íà÷àëå ýòàïà IÍÀ×1_2 Òîê â íà÷àëå ýòàïà IÍÀ×2_1 Èçìåíåíèå òîêà DI2_1 Òîê â êîíöå ýòàïà IÊÎÍ2_1 Òîê â íà÷àëå ýòàïà IÍÀ×2_2 Èçìåíåíèå òîêà DI2_2 Òîê â íà÷àëå ýòàïà IÍÀ×2_2
òàê ïîäðîáíî ðàñïèñûâàòü âåñü âûâîä, âåäü âñå ïðåîáðàçîâàíèÿ ïîëíîñòüþ àíàëîãè÷íû, è òîãî, ÷òî ïðèâåäåíî âûøå, âïîëíå äîñòàòî÷íî äëÿ îðèåíòèðîâàíèÿ â «ìàòåìàòè÷åñêèõ äæóíãëÿõ»:
Ðàáîòàþò îáà êàíàëà 4.72 3.6 8.32 0 0 0 2.84 0.89 1.95 3.6 1.53 2.07
Ïîñëåäíåå íåäîñòàþùåå çâåíî – òîê îáìîòêè W1 â íà÷àëå ïåðâîãî ýòàïà ïðåîáðàçîâàíèÿ IÍÀ×1_1 îïðåäåëÿåòñÿ àíàëîãè÷íûì îáðàçîì, òîëüêî èíòåãðàëîâ íàäî âçÿòü â äâà ðàçà áîëüøå: t
t
IÂÛÕ1 =
Ðàáîòàåò òîëüêî âòîðîé êàíàë 2.32 3.6 5.92 0 0 0 0 0 0 3.4 2 1.4
1 ÊÎÍ1 t iVD2 (t )dt = 2 [ IÍÀ× 2 _ 1 - 0.5DI2 _ 1]. (78) ò T tÍÀ×1 T
IÂÕ =
1 ÊÎÍ1 t iW 1( t )dt = 1 [ IÍÀ×1_ 1 + 0.5DI1_ 1 ] + ò T tÍÀ×1 T
(82)
t + 2 [ IÍÀ× 2 _ 1 - 0.5DI2 _ 1 ] . T
À, ñëåäîâàòåëüíî, òåïåðü ìîæíî îïðåäåëèòü åùå îäíî íåäîñòàþùåå çâåíî:
È óæå îòñþäà ìîæíî îïðåäåëèòü IÍÀ×1_1:
IÍÀ× 2 _ 1 = IÂÛÕ1
T + 0.5DI2 _ 1 . t2
(79)
Êîãäà ó íàñ ðàáîòàåò ïåðâûé êàíàë, òî DI2_1 = 3.6 À, ïîýòîìó òîê îáìîòêè W1 â íà÷àëå âòîðîãî èíòåðâàëà ïðåîáðàçîâàíèÿ ðàâåí:
IÍÀ× 2 _1 = IÂÛÕ1
T + 0.5DI2 _ 1 = t2
10 × 10 -6 = 1× + 0 .5 × 3 .6 = 4 .2 À . 4.17 × 10 -6
T + 0.5DI2 _ 1 = t2
10 × 10 -6 = 1× + 0.5 × 0.89 = 2.84 À . 4.17 × 10 -6
26
=
(83) Té t ù IÂÕ - 2 ( IÍÀ× 2 _ 1 - 0.5DI2 _ 1 )ú - 0.5DI1_ 1 . ê t1 ë T û
Ôîðìóëó (83) â íàøåì ñëó÷àå ìîæíî çíà÷èòåëüíî óïðîñòèòü, ïîäñòàâèâ â íåå (78):
(80)
Åñëè æå ðàáîòàþò îáà êàíàëà (DI2_1 = 0.89 À), òîãäà
IÍÀ× 2 _1 = IÂÛÕ1
IÍÀ×1_ 1 =
IÍÀ×1_ 1 = [ IÂÕ - IÂÛÕ1 ]
T - 0.5DI1_ 1 . t1
(84)
Êîãäà ðàáîòàþò îáà êàíàëà IÂÕ = 4.8 À è IÂÛÕ1 = 1 À, òîãäà:
IÍÀ×1_ 1 = [ IÂÕ - IÂÛÕ1 ] (81)
ÑÒÀÒÜÈ
T - 0.5DI1_ 1 = t1
10 = [ 4.8 - 1] × - 0.5 × 3.6 = 4.72 À . 5.83
(85)
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
iW1(t), À
Ðàáîòàåò òîëüêî ïåðâûé êàíàë
iW1(t), À
Ðàáîòàåò òîëüêî âòîðîé êàíàë
iW1(t), À
10
10
10
8
8
8
6
6
6
4
4
4
2
2
2
Ðàáîòàþò îáà êàíàëà 8.32 À
5.92 À 4.2 À 4.72 À
2.84 À 1.95 À
t, ìêñ
0.6 À iW2(t), À
iW2(t), À
4
4
2
2
2.32 À
t, ìêñ
t, ìêñ iW2(t), À
3.4 À
3.6 À
4
2.07 À 1.4 À
t, ìêñ 5.83
4.17
2
t, ìêñ 5.83
10
4.17 10
t, ìêñ 5.83
4.17 10
Ðèñóíîê 23. Äèàãðàììû òîêîâ â îáìîòêàõ äðîññåëÿ ïðè ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ ðàáîòû.
Åñëè ðàáîòàåò òîëüêî ïåðâûé êàíàë, òîãäà âûõîäíàÿ ìîùíîñòü ïðåîáðàçîâàòåëÿ óìåíüøàåòñÿ, è âõîäíîé òîê ñòàíîâèòñÿ ðàâíûì:
IÂÕ =
PÂÛÕ UÂÛÕ1 IÂÛÕ1 12 × 1 = = = 2 .4 À . UÂÕ UÂÕ 5
(86)
Ñëåäîâàòåëüíî:
T IÍÀ×1_ 1 = [IÂÕ - IÂÛÕ1 ] - 0.5DI1_ 1 = t1 10 = [2.4 - 1] × - 0 .5 × 3 .6 = 0 .6 À . 5.83
(87)
Åñëè ðàáîòàåò òîëüêî âòîðîé êàíàë (IÂÛÕ1 = = 0 À), òîãäà:
IÂÕ =
PÂÛÕ UÂÛÕ2 IÂÛÕ2 12 × 1 = = = 2 .4 À . UÂÕ UÂÕ 5
(88)
Ïðîâåðêà ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòà
Ñëåäîâàòåëüíî:
IÍÀ×1_ 1 = [ IÂÕ - IÂÛÕ1 ]
(Ðèñóíîê 23). Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî òîêè îáìîòîê â êîíöå èíòåðâàëîâ áûëè îïðåäåëåíû êàê IÊÎÍ = IÍÀ× ± DI, ãäå çíàê «+» áåðåòñÿ äëÿ ïåðâîãî èíòåðâàëà (ïîñêîëüêó òîê óâåëè÷èâàåòñÿ íà DI), à «–» – äëÿ âòîðîãî (ïîñêîëüêó òîê óìåíüøàåòñÿ íà DI). Âîò ïðèáëèçèòåëüíî òàêèìè è áóäóò òîêè â îáìîòêàõ äðîññåëÿ â ðåæèìå ìàêñèìàëüíîé ìîùíîñòè (áåç ó÷åòà ïåðåãðóçîê). ×òî ìû âèäèì? Âî-ïåðâûõ, åñëè îòêëþ÷èòü âòîðîé êàíàë, òî òîê îáìîòêè W1 ïðèîáðåòàåò êëàññè÷åñêóþ «òðåóãîëüíóþ» ôîðìó. Ýòî íå óäèâèòåëüíî, âåäü â ýòîì ñëó÷àå íàøà ñõåìà ïðåâðàùàåòñÿ â îáû÷íûé ïîâûøàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü. Àíàëîãè÷íî, åñëè îòêëþ÷èòü ïåðâûé êàíàë, òî ïîëó÷èì ñàìóþ ïðîñòåéøóþ îáðàòíîõîäîâóþ ñõåìó. À âîò êîãäà ðàáîòàþò îáà êàíàëà, òîãäà è ïðîèñõîäÿò ñàìûå ñëîæíûå, íî è î÷åíü èíòåðåñíûå, ïðîöåññû.
T - 0.5DI1_ 1 = t1
10 = [ 2 .4 - 0 ] × - 0.5 × 3.6 = 2.32 À . 5.83
(89)
Òåïåðü îñòàëîñü òîëüêî ñâåñòè âîåäèíî âñå ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ (Òàáëèöà 4) è èçîáðàçèòü ãðàôè÷åñêè òî, ÷òî ó íàñ ïîëó÷èëîñü
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Åñëè äî ýòîãî, ïðàêòè÷åñêè åäèíñòâåííûì ñïîñîáîì ïðîâåðêè íàøèõ ðàññóæäåíèé, áûë ðàñ÷åò ïî äðóãèì ôîðìóëàì èëè ìåòîäèêàì, òî òåïåðü, íàêîíåö-òî, ïîÿâèëàñü âîçìîæíîñòü ïðîâåðèòü ïðàâèëüíîñòü ïîëó÷åííûõ çíà÷åíèé ñîâåðøåííî äðóãèì ñïîñîáîì. Êîíå÷íî, ëó÷øèì äîêàçàòåëüñòâîì áûëî áû ôèçè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå, íî ó íàñ ïîêà ñëèøêîì ìíîãî èäåàëüíûõ äîïóùåíèé äëÿ òîãî, ÷òîáû âûéòè íà ýòîò óðîâåíü. Ïîýòîìó
ÑÒÀÒÜÈ
27
V2
+
+88.8
–
Amps
V1
A
IIND1
B
IIND2
C
+
VD1 DSWITCH
B1 5V
C1 1000uF
W1
W2
C2
8.06uH MUTUAL_B=1
24.7uH
1000uF
Iind1
D
H1 1.0
R2
+88.8
12
Volts
– Iind2
H2 1.0 V2
V1
U1 V2
*DEFINE
V1 T1=1/100000 Kz=0.583 Ti=Kz*T1
VPULSE
+
VD2
NOT
DSWITCH V1
VT1
C3
DSWITCH
1000uF
R1
+88.8
12
Volts
–
Ðèñóíîê 24. Ñõåìà ïðåîáðàçîâàòåëÿ â ñðåäå Proteus.
âîñïîëüçóåìñÿ èçâåñòíûìè ïðîãðàììàìè äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ñõåì, íàïðèìåð, Proteus. Êëþ÷åâîé îñîáåííîñòüþ òàêîãî ìåòîäà ïðîâåðêè ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî, âî-ïåðâûõ, ðàçðàáîò÷èêè ýòîãî ïðîãðàììíîãî ïàêåòà íè÷åãî íå çíàþò î íàøåé ìåòîäèêå ðàñ÷åòà, à, âî-âòîðûõ, Proteus, êàê è äðóãèå àíàëîãè÷íûå ïðîãðàììû, ïîçâîëÿåò çàìåíèòü ðåàëüíûå êîìïîíåíòû èõ èäåàëèçèðîâàííûìè àíàëîãàìè, ÷òî è áûëî ñäåëàíî (Ðèñóíîê 24). Ïîñêîëüêó ýòà ñòàòüÿ íå î ìîäåëèðîâàíèè èìïóëüñíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé (õîòÿ ýòî òîæå î÷åíü óâëåêàòåëüíàÿ òåìà), òî ÿ ïðèâåäó çäåñü ëèøü îñíîâíûå îñîáåííîñòè ìîäåëèðóåìîé ñõåìû. Âî-ïåðâûõ, âñå ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðèáîðû áûëè çàìåíåíû èäåàëüíûìè êëþ÷àìè ñ íóëåâûì âðåìåíåì ïåðåêëþ÷åíèÿ è ñîïðîòèâëåíèÿìè â îòêðûòîì è çàêðûòîì ñîñòîÿíèè, ñîîòâåòñòâåííî, 10 ìÎì è 10 ÌÎì. Âî-âòîðûõ, îáìîòêè äðîññåëÿ âûïîëíåíû â âèäå äâóõ ñòîïðîöåíòíî ñâÿçàííûõ äðîññåëåé ñ èíäóêòèâíîñòüþ 8.06 ìêÃí è 24.7 ìêÃí. Åìêîñòü êîíäåíñàòîðîâ Ñ1 – Ñ3 áûëà âûáðàíà 1000 ìêÔ (ïðîñòî òàê). Äëÿ óïðàâëåíèÿ ñèëîâûìè êëþ÷àìè áûëà ñîçäàíà íåçàòåéëèâàÿ ñõåìà óïðàâëåíèÿ íà îñíîâå ãåíåðàòîðà ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ è èíâåðòîðà. Äàò÷èêè H1 è H2 íåîáõîäèìû äëÿ âûâîäà òîêîâ îáìîòîê, ñîîòâåòñòâåííî, W1 è W2 íà îñöèëëîãðàô.
28
Ðèñóíîê 25. Äèàãðàììû òîêîâ â îáìîòêàõ äðîññåëÿ (ðàáîòàåò òîëüêî ïåðâûé êàíàë).
Ðèñóíîê 26. Äèàãðàììû òîêîâ â îáìîòêàõ äðîññåëÿ (ðàáîòàåò òîëüêî âòîðîé êàíàë).
ÑÒÀÒÜÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ñïèñîê èñòî÷íèêîâ
Ðèñóíîê 27. Äèàãðàììû òîêîâ â îáìîòêàõ äðîññåëÿ (ðàáîòàþò îáà êàíàëà).
Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ïðè îòíîñèòåëüíîé äëèòåëüíîñòè ïåðâîãî ýòàïà ïðåîáðàçîâàíèÿ 0.583 âûõîäíûå íàïðÿæåíèÿ ïåðâîãî è âòîðîãî êàíàëîâ ðàâíû, ñîîòâåòñòâåííî, 11.9 Â è –12.1 Â. À ýòî çíà÷èò, ÷òî êîëè÷åñòâî âèòêîâ îáìîòîê äðîññåëÿ (à òî÷íåå, èõ ñîîòíîøåíèå) áûëî ðàññ÷èòàíî ïðàâèëüíî. Íî ñàìîå ãëàâíîå – îñöèëëîãðàììû òîêîâ îáìîòîê W1 (ñèíÿÿ) è W2 (êðàñíàÿ) ïðè ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ ðàáîòû (Ðèñóíêè 25-27) ïîêàçûâàþò äîñòàòî÷íî âûñîêóþ ñòåïåíü ñîâïàäåíèÿ ñ ðàñ÷åòàìè (Ðèñóíîê 23). À ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò ëèøü î òîì, ÷òî ìû ïîêà åùå íà âåðíîì ïóòè. ÐË
1. Ðóñó À.Ï. Îòêóäà ïîÿâèëèñü áàçîâûå ñõåìû ïðåîáðàçîâàòåëåé . Ðóñó À.Ï. Çà÷åì íóæåí òðàíñôîðìàòîð â èìïóëüñíîì ïðåîáðàçîâàòåëå ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè? 3. Ðóñó À.Ï. Îñîáåííîñòè ïðèìåíåíèÿ òðàíñôîðìàòîðîâ â èìïóëüñíûõ ïðåîáðàçîâàòåëÿõ ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè 4. Ðóñó À.Ï.  êàêîì ðåæèìå äîëæåí ðàáîòàòü ìàãíèòîïðîâîä äðîññåëÿ èìïóëüñíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ? 5. Ìàòåðèàëû ñ ñàéòà http://coretech.com.ua/ 6. Ðóñó À.Ï. Êàê îïðåäåëèòü ðàçìåðû ìàãíèòîïðîâîäà äðîññåëÿ èìïóëüñíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ 7. Ðóñó À.Ï. Ïî÷åìó èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè «íå ëþáÿò» «ëåãêóþ» íàãðóçêó 8. Êàòàëîã Powder Cores. – Epcos. – Magnetics. – 2017. – 112c. 9. Ferrites and accessories. SIFERRIT material N87. – Epcos. – 2006. – 7ñ. 10. Êàòàëîã ñåðäå÷íèêîâ èç ðàñïûëåííîãî æåëåçà. – Coretech. – 2012. – 24ñ. 11. Ðóñó À.Ï. Ïî÷åìó îáìîòêè äðîññåëÿ îáðàòíîõîäîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ìîãóò èìåòü ðàçíîå ÷èñëî âèòêîâ 12. Ðóñó À.Ï. Ìîæåò ëè òîê â îáìîòêå äðîññåëÿ èçìåíèòüñÿ ìãíîâåííî? 13. Áàêàëîâ Â.Ï., Äìèòðèêîâ Â.Ô., Êðóê Á.È. Îñíîâû òåîðèè öåïåé: Ó÷åáíèê äëÿ âóçîâ; Ïîä ðåä. Â.Ï. Áàêàëîâà. – 3-å èçä., ïåðåðàá. è äîï. – Ì.: Ãîðÿ÷àÿ ëèíèÿ – Òåëåêîì, 2007. – 597 ñ.
Ïðîäîëæåíèå òåìû â ñëåäóþùåì íîìåðå
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ÑÒÀÒÜÈ
29
Êîìïîçèòíûå óñèëèòåëè. Ñî÷åòàíèå áîëüøîé íàãðóçî÷íîé ñïîñîáíîñòè ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ Îêîí÷àíèå. Íà÷àëî â íîìåðå 10-2019 Jino Loquinario, Analog Devices Analog Dialogue
Ñîõðàíåíèå òî÷íîñòè ïî ïîñòîÿííîìó òîêó
Âõîä
+ –
 òèïè÷íîé ñõåìå îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ ÷àñòü âûõîäíîãî ñèãíàëà ïîäàåòñÿ îáðàòíî íà èíâåðòèðóþùèé âõîä (Ðèñóíîê 9). Ïðèñóòñòâóþùèå íà âûõîäå îøèáêè, êîòîðûå îáðàçîâàëèñü â êîíòóðå ðåãóëèðîâàíèÿ, óìíîæàþòñÿ íà êîýôôèöèåíò îáðàòíîé ñâÿçè b è âû÷èòàþòñÿ. Ýòî ïîìîãàåò òî÷íî ïîääåðæèâàòü âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ðàâíûì âõîäíîìó, óìíîæåííîìó íà êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ñ îáðàòíîé ñâÿçüþ (A).  êîìïîçèòíîì óñèëèòåëå óñèëèòåëü A2 èìååò ñâîþ ñîáñòâåííóþ ïåòëþ îáðàòíîé ñâÿçè, íî A2 è åãî ïåòëÿ îáðàòíîé ñâÿçè íàõîäÿòñÿ âíóòðè áîëüøîãî êîíòóðà îáðàòíîé ñâÿçè A1 (Ðèñóíîê 10). Âûõîäíîé ñèãíàë òåïåðü ñîäåðæèò áîëüøèå îøèáêè, âíîñèìûå
S
+ –
A1
S
Âûõîä
Ðèñóíîê 10. Ïåòëÿ îáðàòíîé ñâÿçè êîìïîçèòíîãî óñèëèòåëÿ.
A2, êîòîðûå ïîäàþòñÿ îáðàòíî â A1 è óñòðàíÿþòñÿ. Áîëüøèé êîððåêòèðóþùèé ñèãíàë óâåëè÷èâàåò òî÷íîñòü À1. Âëèÿíèå ýòîé êîìïîçèòíîé ïåòëè îáðàòíîé ñâÿçè ìîæíî ÿñíî óâèäåòü, ãëÿäÿ íà ñõåìó íà Ðèñóíêå 11 è äèàãðàììó íà ÐèñóíVOS2
VOS1 50 µV
1
Âûõîä
+
AMP1
Âûõîä
–
AMP2 – R4
R3
100 W
900 W
R2
R1
10.1 W
1 kW W
RL 1 kW W
Óñèëåíèå ñ çàìêíóòîé ÎÑ
Ðèñóíîê 9. Ïåòëÿ îáðàòíîé ñâÿçè îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ.
30
A2
b b1
b1 b
b=
S
–
b2 b
+ Âõîä
+
A1
Ðèñóíîê 11. Âêëàä îøèáêè ñìåùåíèÿ.
ÑÒÀÒÜÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
10
1 íÂ/ÖÃö Ö
9
R5
8
50 W
VOUT (ìÂ)
40 íÂ/ÖÃö Ö
+
R6
–
100 kW W
Âûõîä
–
V1
6
AMP2 +
+
7
AMP1
–
R4
R3
100 W
400 W
RL 1 kW W
5 4 3 2
R2
R1
10.1 W
1 kW W
1 0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Ðèñóíîê 13. Èñòî÷íèêè øóìîâ êîìïîçèòíîãî óñèëèòåëÿ.
VOS2 (ìÂ)
Ðèñóíîê 12. Çàâèñèìîñòü âûõîäíîãî ñìåùåíèÿ êîìïîçèòíîãî âûõîäà îò VOS2. Òàáëèöà 2. Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ ïðè êîýôôèöèåíòå óñèëåíèÿ, ðàâíîì 100 Ýôôåêòèâíîå VOS (ìÂ)
Óñèëèòåëü
Óìåíüøåíèå VOS (â êîìïîçèòíîé êîíôèãóðàöèè)
AD8397
100
AD8397 + ADA4091
3.5
28.6 ðàçà
AD8397 + AD8676
1.2
83.3 ðàçà
AD8397 + AD8599
1
100 ðàç
îò 0 ì äî 100 ì âåëè÷èíà îøèáêè (ñìåùåíèÿ), âíîñèìîé óñèëèòåëåì AMP2, íà âûõîäíîå ñìåùåíèå íå âëèÿåò. Íàïðîòèâ, âûõîäíîå ñìåùåíèå ïðîïîðöèîíàëüíî òîëüêî îøèáêå AMP1 (50 ìêÂ, óìíîæåííîé íà êîìïîçèòíîå óñèëåíèå 100) è îñòàåòñÿ íà óðîâíå 5 ì íåçàâèñèìî îò çíà÷åíèÿ VOS2. Áåç êîìïîçèòíîé îáðàòíîé ñâÿçè ìû îæèäàåì, ÷òî âûõîäíàÿ îøèáêà âîçðàñòåò äî 500 ìÂ.
Øóìû è èñêàæåíèÿ
êå 12. Íà Ðèñóíêå 11 ïîêàçàíà ñõåìà êîìïîçèòíîãî óñèëèòåëÿ, ñîñòîÿùåãî èç äâóõ èäåàëüíûõ ÎÓ. Êîìïîçèòíîå óñèëåíèå ðàâíî 100, à êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ AMP2 óñòàíîâëåí ðàâíûì 5. VOS1 ïðåäñòàâëÿåò 50 ìê ñìåùåíèÿ AMP1, òîãäà êàê VOS2 ñîîòâåòñòâóåò ïåðåìåííîìó íàïðÿæåíèþ ñìåùåíèÿ AMP2. Èç Ðèñóíêà 12 âèäíî, ÷òî ïðè èçìåíåíèè VOS2
Âûõîäíûå øóìû è ãàðìîíè÷åñêèå èñêàæåíèÿ êîìïîçèòíîãî óñèëèòåëÿ óñòðàíÿþòñÿ òàêèì æå îáðàçîì, êàê è îøèáêè ñìåùåíèÿ ïî ïîñòîÿííîìó òîêó, íî â ñëó÷àå ïàðàìåòðîâ ïåðåìåííîãî òîêà ó÷èòûâàåòñÿ òàêæå ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ äâóõ êàñêàäîâ. ×òîáû ïðîèëëþñòðèðîâàòü ýòî ñ ïîíèìàíèåì òîãî, ÷òî ïîäàâëåíèå èñêàæåíèé ïðîèñõîäèò ïî÷òè òàêèì æå îáðàçîì, ìû ðàññìîòðèì ïðèìåð ñ èñïîëüçîâàíèåì âûõîäíîãî øóìà.
1000
40
0
Øóì (íÂ/ÖÃö) Ö
Óñèëåíèå (äÁ)
20
–20 –40 –60
Êàñêàä 1 (BW = 10 ÌÃö) Êàñêàä 1 (BW = 100 ÌÃö) Êàñêàä 1 (BW = 1000 ÌÃö) Êàñêàä 2
–80 100
1k
10k
100k 1M 10M 100M ×àñòîòà (Ãö)
100
10 Êàñêàä 1 (BW = 10 ÌÃö) Êàñêàä 1 (BW = 100 ÌÃö) Êàñêàä 1 (BW = 1000 ÌÃö)
1G
10G
1 100
1k
10k
100k 1M 10M 100M ×àñòîòà (Ãö)
1G
10G
Ðèñóíîê 14. Çàâèñèìîñòü ïëîòíîñòè íàïðÿæåíèÿ øóìîâ îò ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ (BW) Êàñêàäà 1.
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ÑÒÀÒÜÈ
31
 ýòîì ïðèìåðå ðåçèñòîðû R5 è R6 íà Ðèñóíêå 13 ïðåäñòàâëÿþò èñòî÷íèêè ñîáñòâåííûõ øóìîâ óñèëèòåëåé AMP1 è AMP2, ñîîòâåòñòâåííî. Ëåâûé ãðàôèê íà Ðèñóíêå 14 èçîáðàæàåò àìïëèòóäíî-÷àñòîòíóþ õàðàêòåðèñòèêó AMP1 ïðè ðàçëè÷íûõ ïîëîñàõ ïðîïóñêàíèÿ è õàðàêòåðèñòèêó AMP2 ïðè ôèêñèðîâàííîé ïîëîñå. Íàïîìíèì, ÷òî âûøå, îáñóæäàÿ ðàçäåëåíèå óñèëåíèÿ, ìû ãîâîðèëè, ÷òî ïðè ñóììàðíîì óñèëåíèè 100 (40 äÁ) è óñèëåíèè AMP2, ðàâíîì 5 (14 äÁ), ýôôåêòèâíîå óñèëåíèå AMP1 áóäåò ðàâíî 20 (26 äÁ), ÷òî ìû è âèäèì íà ýòîì ðèñóíêå. Íà ïðàâîì ãðàôèêå ïîêàçàíà ÷àñòîòíàÿ çàâèñèìîñòü ïëîòíîñòè øèðîêîïîëîñíîãî âûõîäíîãî øóìà äëÿ êàæäîãî ñëó÷àÿ. Íà íèçêèõ ÷àñòîòàõ ïðåîáëàäàåò ïëîòíîñòü âûõîäíîãî øóìà, âíîñèìîãî AMP1 (ïëîòíîñòü 1 íÂ/ÖÃö, óìíîæåííàÿ íà êîìïîçèòíîå óñèëåíèå 100, äàåò 100 íÂ/ÖÃö). Òàê áóäåò äî òåõ ïîð, ïîêà ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ AMP1 áóäåò äîñòàòî÷íî äëÿ êîìïåíñàöèè AMP2. Äëÿ ñëó÷àåâ, êîãäà ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ AMP1 ìåíüøå, ÷åì AMP2, íà÷èíàåò äîìèíèðîâàòü ïëîòíîñòü øóìà AMP2 ïî ìåðå òîãî, êàê ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ AMP1 íà÷èíàåò ñíèæàòüñÿ. Ýòî ìîæíî óâèäåòü íà äâóõ êðèâûõ Ðèñóíêà 14, êîãäà øóì äîñòèãàåò 200 íÂ/ÖÃö (ïëîòíîñòü 40 íÂ/ÖÃö, óìíîæåííàÿ íà óñèëåíèå AMP2, ðàâíîå 5). Íàêîíåö, â ñëó÷àå, êîãäà ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ AMP1 íàìíîãî áîëüøå, ÷åì ó AMP2, èç-çà ÷åãî íà ÷àñòîòíîé õàðàêòåðèñòèêå îáðàçóåòñÿ âûáðîñ, êîìïî-
Òàáëèöà 3. Îñëàáëåíèå øóìîâ ïðè èñïîëüçîâàíèè âõîäíûõ äèôôåðåíöèàëüíûõ óñèëèòåëåé ñ ýôôåêòèâíûì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ G = 100 íà ÷àñòîòå 1 êÃö Êîíôèãóðàöèÿ
Øóìîâîå íàïðÿæåíèå (íÂ/ÖÃö) Ö
Ýôôåêòèâíîå ïîäàâëåíèå øóìîâ (%)
Òîëüêî AD8397
450
AD8397 + ADA4084
390
13.33
AD8397 + AD8676
280
37.78
AD8397 + AD8599
107
76.22
Òàáëèöà 4. Ñðàâíåíèå ðåçóëüòàòîâ èñïîëüçîâàíèÿ âî âõîäíîì êàñêàäå ðàçëè÷íûõ óñèëèòåëåé ïðè G = 10, ÷àñòîòå 1 êÃö è òîêå íàãðóçêè 200 ìÀ Êîíôèãóðàöèÿ
Ýôôåêòèâíîå çíà÷åíèå THD+n
Óëó÷øåíèå THD+n (äÁ)
Òîëüêî AD8397
–100.22
AD8397 + ADA4084
–105.32
5.10
AD8397 + AD8676
–106.68
6.46
AD8397 + AD8599
–106.21
5.99
Îáðàòèìñÿ ê ñõåìå íà Ðèñóíêå 13. Äî òåõ ïîð, ïîêà ïåðâûé êàñêàä (AMP1) èìååò äîñòàòî÷íóþ ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ, îí áóäåò ïîäàâëÿòü áîëüøèé øóì âòîðîãî êàñêàäà (AMP2). Ïðè ïðèáëèæåíèè ê ãðàíèöå ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ AMP1 íà÷èíàåò äîìèíèðîâàòü øóì îò AMP2. Îäíàêî åñëè ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ AMP1 ñëèøêîì âåëèêà, è íà ÷àñòîòíîé õàðàêòåðèñòèêå èìååòñÿ âûáðîñ, íà ÷àñòîòå âûáðîñà âîçíèêíåò øóìîâîé ïèê.
R2
R1
CX
RX ÖÀÏ ñ òîêîâûì âûõîäîì (4 - 20 ìÀ)
–
– TIA +
RS1
+ + AMP1 – AD8599
Âûõîä AD8397 +
RS2
RL
–
R4
RG
R3
RF
Ðèñóíîê 15. Ñõåìà âûõîäíîãî äðàéâåðà òîêîâîãî ÖÀÏ.
32
ÑÒÀÒÜÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Òàáëèöà 6. Ñèëüíîòî÷íûå óñèëèòåëè Ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå Âûõîäíîé Ñêîðîñòü ìåæäó Ñèëüíîòî÷íûå òîê íàðàñòàíèÿ âûâîäàìè óñèëèòåëè (À) (Â/ìêñ) ïèòàíèÿ (Â) ADA4870
1
2500
40
LT6301
1.2
600
27
LT6301
2
900
36
Òàáëèöà 7. Ïðåöèçèîííûå âõîäíûå óñèëèòåëè
Ðèñóíîê 16. Îñöèëëîãðàììû âûõîäíîãî òîêà è íàïðÿæåíèÿ êîìïîçèòíîãî óñèëèòåëÿ Ðèñóíîê 15.
çèòíûé óñèëèòåëü áóäåò èìåòü øóìîâîé ïèê íà ÷àñòîòå âûáðîñà, òàêæå ïîêàçàííûé íà Ðèñóíêå 14. Ïîñêîëüêó ïèêó ÷àñòîòíîé õàðàêòåðèñòèêè ñîîòâåòñòâóåò äîïîëíèòåëüíîå óñèëåíèå, àìïëèòóäà øóìîâîãî ïèêà òàêæå áóäåò âûøå. Òàáëèöû 3 è 4 èëëþñòðèðóþò ýôôåêòèâíîå îñëàáëåíèå øóìîâ è óìåíüøåíèå ñóììû îáùèõ íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé è øóìà (THD+n) ïðè èñïîëüçîâàíèè ðàçëè÷íûõ ïðåöèçèîííûõ óñèëèòåëåé âî âõîäíîì êàñêàäå êîìïîçèòíîãî óñèëèòåëÿ ñ ìèêðîñõåìîé AD8397.
Ïðèëîæåíèå ñèñòåìíîãî óðîâíÿ  ïðèìåðå íà Ðèñóíêå 15 íàçíà÷åíèå âûõîäíîãî áóôåðà ÖÀÏ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì , ÷òîáû îáåñïå÷èòü âûõîäíîé ñèãíàë 10  ïèêïèê äëÿ èçìåðèòåëÿ íèçêèõ èìïåäàíñîâ ñ òîêîì 500 ìÀ ïèê-ïèê, íèçêèì óðîâíåì øóìîâ è èñêàæåíèé, ïðåâîñõîäíîé òî÷íîñòüþ ïî ïîñòîÿííîìó òîêó è íàñòîëüêî øèðîêîé ïîëîñîé ïðîïóñêàíèÿ, íàñêîëüêî ýòî âîçìîæíî. Âûõîäíîé ñèãíàë 4-20 ìÀ òîêîâîãî ÖÀÏ äîëæåí áûòü ïðåîáðàçîâàí â íàïðÿæåíèå òðàíñÒàáëèöà 5. Õàðàêòåðèñòèêè êîìïîçèòíîãî óñèëèòåëÿ AD8599 + AD8397 Ïàðàìåòð Óñèëåíèå Ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ ïî óðîâíþ –3 äÁ Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå Âûõîäíîé òîê Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ
Çíà÷åíèå 10 Â/ 1.27 ÌÃö 10  ïèê-ïèê 500 ìÀ ïèê-ïèê 102.5 ìêÂ
Íàïðÿæåíèå øóìîâ (f = 1 êÃö)
20.95 íÂ/ÖÃö
Íàïðÿæåíèå øóìîâ (f = 1 êÃö)
–106.14 äÁ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ïðåöèçèîííûå óñèëèòåëè
THD+n Íàïðÿæåíèå Øóìîâîå íà ÷àñòîòå ñìåùåíèÿ íàïðÿæåíèå 1 êÃö (ìêÂ) (íÂ/ÖÃö) Ö (äÁ)
LT6018
50
1.2
–115
ADA4625
80
3.3
–110
ADA4084
100
3.9
–90
èìïåäàíñíûì óñèëèòåëåì (TIA), à çàòåì ïîäàí íà âõîä êîìïîçèòíîãî óñèëèòåëÿ äëÿ äàëüíåéøåãî óñèëåíèÿ (Ðèñóíîê 16). Ñôîðìóëèðîâàííûì òðåáîâàíèÿì îòâå÷àåò âûõîäíîé óñèëèòåëü íà îñíîâå AD8397. AD8397 – ýòî ñèëüíîòî÷íûé rail-to-rail óñèëèòåëü, ñïîñîáíûé îòäàâàòü íåîáõîäèìûé ïðèëîæåíèþ òîê.  êà÷åñòâå AMP1 ìîæåò áûòü âûáðàí ëþáîé ïðåöèçèîííûé óñèëèòåëü ñ ñîîòâåòñòâóþùèì óðîâíåì òî÷íîñòè ïî ïîñòîÿííîìó òîêó. Äëÿ äîñòèæåíèÿ íåîáõîäèìûõ äëÿ ïðèëîæåíèÿ âûñîêèõ òðåáîâàíèé, êàê ïî ïîñòîÿííîìó òîêó, òàê è ïî áîëüøîé íàãðóçî÷íîé ñïîñîáíîñòè, â äàííîì ïðèëîæåíèè â ïàðå ñ óñèëèòåëåì AD8397 (êàê è ñ äðóãèìè ñèëüíîòî÷íûìè óñèëèòåëÿìè) ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ ðàçëè÷íûå ïðåöèçèîííûå âõîäíûå óñèëèòåëè (Òàáëèöà 5). Âûáîð ïðèáîðîâ äëÿ ýòîé êîíôèãóðàöèè íå îãðàíè÷èâàåòñÿ AD8397 è AD8599. Âîçìîæíû äðóãèå êîìáèíàöèè óñèëèòåëåé, ñïîñîáíûå îáåñïå÷èòü òðåáóåìûé âûñî÷àéøèé óðîâåíü òî÷íîñòè ïî ïîñòîÿííîìó òîêó. Óñèëèòåëè, õàðàêòåðèñòèêè êîòîðûõ ïðèâåäåíû â Òàáëèöå 6 è Òàáëèöå 7, òàêæå ïîäõîäÿò äëÿ ýòèõ ïðèëîæåíèé.
Çàêëþ÷åíèå Îáúåäèíåíèå äâóõ óñèëèòåëåé â êîìïîçèòíîì óñòðîéñòâå ðåàëèçóåò ëó÷øèå õàðàêòåðèñòèêè êàæäîãî óñèëèòåëÿ, îäíîâðåìåííî êîìïåíñèðóÿ èõ îãðàíè÷åíèÿ. Óñèëèòåëè ñ âûñîêîé íàãðóçî÷íîé ñïîñîáíîñòüþ â ñî÷åòàíèè ñ ïðåöèçèîííûìè âõîäíûìè óñèëèòåëÿìè ìîãóò îáåñïå÷èòü ðåøåíèÿ äëÿ ïðèëîæå-
ÑÒÀÒÜÈ
33
íèé ñ ñàìûìè âûñîêèìè òðåáîâàíèÿìè. Äëÿ äîñòèæåíèÿ îïòèìàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê ïðè ðàçðàáîòêå âñåãäà ñëåäóåò ó÷èòûâàòü àñïåêòû, ñâÿçàííûå ñ óñòîé÷èâîñòüþ, øóìîâûìè ïèêàìè, ïîëîñîé ïðîïóñêàíèÿ è ñêîðîñòüþ íàðàñòàíèÿ. Âñåãäà ñóùåñòâóåò ìíîæåñòâî âîçìîæíûõ âàðèàíòîâ ðåøåíèé, óäîâëåòâîðÿþùèõ øèðîêîìó ñïåêòðó ïðèëîæåíèé. Ïðè íàäëåæàùåé ðåàëèçàöèè è ïðàâèëüíîì âûáîðå êîìáèíàöèè óñèëèòåëåé äîñòèæåíèå íåîáõîäèìîãî áàëàíñà õàðàêòåðèñòèê ïðèëîæåíèÿ âïîëíå îñóùåñòâèìî. ÐË
34
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ÑÒÀÒÜÈ
1. Datasheet Analog Devices AD8397 2. Datasheet Analog Devices AD8599 3. Datasheet Analog Devices AD8676 4. Datasheet Analog Devices ADA4084-1 5. Datasheet Analog Devices ADA4091-2 6. Datasheet Analog Devices ADA4625-1 7. Datasheet Analog Devices ADA4870 8. Datasheet Analog Devices LT1210 9. Datasheet Analog Devices LT6018 10. Datasheet Analog Devices LT6301
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ÐàäèîËîöìàí.Æóðíàë www.rlocman.ru/magazine Îôèöèàëüíûå âåðñèè òîëüêî çäåñü: áåç ðåãèñòðàöèè è íàçîéëèâîé ðåêëàìû, ñ âûñîêîé ñêîðîñòüþ ñêà÷èâàíèÿ.
ÐàäèîËîöìàí.Ôîðóì
www.rlocman.ru/forum
Îáñóæäàéòå ñòàòüè è íîâîñòè, îáùàéòåñü! Ïðèãëàøàåì ïðîôåññèîíàëîâ.
ÐàäèîËîöìàí.Öåíû
www.rlocman.ru/price
Ïîäáåðèòå îïòèìàëüíîãî ïîñòàâùèêà ýëåêòðîííûõ êîìïîíåíòîâ, èçìåðèòåëüíîé è ýëåêòðîííîé òåõíèêè. Öåíû, óñëîâèÿ ïîñòàâêè è äîñòàâêè.
ÐàäèîËîöìàí.Ñîö.Ñåòè Îáíîâëåíèÿ â ïðèâû÷íîì ôîðìàòå.
vk.com/rlocman facebook.com/rlocman ok.ru/rlocman twitter.com/rlocman È åùå ìíîãîå äðóãîå íà ïîðòàëå:
ÐàäèîËîöìàí. ...
www.rlocman.ru
Ìóçûêàëüíàÿ èñòîðèÿ êîìïàíèè Yamaha: öèôðîâèçàöèÿ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ 1980-1990-õ ãîäîâ Þðèé Ïåòðîïàâëîâñêèé
Ê
Êîìïàíèÿ Nippon Gakki, ïåðåèìåíîâàííàÿ â 1987 ãîäó â Yamaha Orpharion, ê ýòîìó âðåìåíè óæå ÿâëÿëàñü êðóïíîé ìåæäóíàðîäíîé òåõíîëîãè÷åñêîé êîðïîðàöèåé ñ äåñÿòêàìè äî÷åðíèõ êîìïàíèé â ðàçëè÷íûõ ñòðàíàõ ìèðà è ïðîäîëæàëà ðàñøèðÿòüñÿ.  1988 ãîäó Yamaha ïðèîáðåëà ïðîôèëüíóþ êîìïàíèþ Sequential Circuits (ÑØÀ), à â 1989 – êîíòðîëüíûé ïàêò àêöèé ñâîåãî ÿïîíñêîãî êîíêóðåíòà Korg Electronic Laboratories (â 1993 ãîäó Korg âûêóïèëà ñâîè àêöèè). Îáå êîìïàíèÿ ÿâëÿëèñü ëèäåðàìè â îáëàñòè ðàçðàáîòêè è ïðîèçâîäñòâà ýëåêòðîííûõ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ è ñèíòåçàòîðîâ. Êîìïàíèþ Sequential Circuits îñíîâàë â 1974 ãîäó èçâåñòíûé èíæåíåð è èçîáðåòàòåëü â îáëàñòè ýëåêòðîííûõ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ, ÷ëåí AES (îáùåñòâî èíæåíåðîâ â îáëàñòè àóäèî), îáëàäàòåëü «Ãðýììè» Äýéâ Ñìèò (Ðèñóíîê 1).  1977 ãîäó îí ñîçäàë ïåðâûé â ìèðå ïîëíîñòüþ ïðîãðàììèðóåìûé ïîëèôîíè÷åñêèé àíàëîãîâûé ñèíòåçàòîð Prophet-5; àïïàðàò òàêæå èçâåñòåí, êàê ïåðâûé ñèíòåçàòîð ñî âñòðîåííûì ìèêðîïðîöåññîðîì. Ïîñëå ïðîäàæè êîìïàíèè Sequential Circuits Äýéâ Ñìèò áûë ïðåçèäåíòîì DSD – íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêîãî ïîäðàçäåëåíèÿ Yamaha, ãäå ïîä åãî ðóêîâîäñòâîì ðàçðàáà-
36
òûâàëèñü êîíöåïöèè ñîçäàíèÿ ïðîãðàììíûõ ñèíòåçàòîðîâ è äðóãèõ àóäèî òåõíîëîãèé. Ïîçæå îí ñîçäàë èññëåäîâàòåëüñêóþ ãðóïïó Korg â Êàëèôîðíèè, â àêòèâå êîòîðîé óñïåøíàÿ ðàçðàáîòêà «âîëíîâîãî» ñèíòåçàòîðà Wavestation êîìïàíèè Korg è ðÿäà äðóãèõ ïðîäóêòîâ. Äýéâ Ñìèò òàêæå ÿâëÿåòñÿ èíèöèàòîðîì ðàçðàáîòêè óíèâåðñàëüíîãî èíòåðôåéñà äëÿ ñâÿçè ìåæäó ñîáîé âñåõ ýëåêòðîííûõ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ. Ñâîé ïðîåêò óíèâåðñàëüíîãî èíòåðôåéñà äëÿ ñèíòåçàòîðîâ USI (Universal Synthesizer Interface) Ñìèò ïðåäñòàâèë â 1981 ãîäó íà ñîáðàíèè AES. Ñòàíäàðò îáñóæäàëñÿ ïðåäñòàâèòåëÿìè êîìïàíèé
Ðèñóíîê 1. Äýéâ Ñìèò.
ÑÒÀÒÜÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Roland, Korg, Yamaha, Kawai è Sequential Circuits, ïîñëå ÷åãî Äýéâ Ñìèò èçìåíèë íàçâàíèå ñòàíäàðòà íà MIDI.  1983 ãîäó Ñìèò ïðîäåìîíñòðèðîâàë MIDI-ñîåäèíåíèå ìåæäó ñèíòåçàòîðàìè Prophet-600 ñâîåé êîìïàíèè è Roland JP-6. «Öèôðîâîé èíòåðôåéñ äëÿ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ» MIDI (Musical Instruments Digital Interface) áûñòðî íàøåë ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå è ñ òåõ ïîð ÿâëÿåòñÿ ïðàêòè÷åñêè åäèíñòâåííûì ñòàíäàðòîì òàêîãî ðîäà, à Äýéâà Ñìèòà ñòàëè íàçûâàòü îòöîì MIDI.  1980/1990-ãîäû Yamaha ïðîäîëæàëà âûïóñêàòü òðàäèöèîííûå ìóçûêàëüíûå èíñòðóìåíòû – êëàâèøíûå, äóõîâûå, ñòðóííûå è óäàðíûå, â òîì ÷èñëå ïèàíèíî, âûïóñê êîòîðûõ íà÷àëñÿ åùå â 1900 ãîäó. Îäíàêî â ðàññìàòðèâàåìûé ïåðèîä âðåìåíè êîìïàíèÿ àêòèâíî íàðàùèâàëà ïðîèçâîäñòâî è öèôðîâûõ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ.  ÷èñëî òàêèõ ïðîäóêòîâ âõîäÿò ñöåíè÷åñêèå, ãèáðèäíûå, ýëåêòðè÷åñêèå è öèôðîâûå ïèàíèíî, ýëåêòðîííûå è êîìáèíèðîâàííûå îðãàíû, ñèíòåçàòîðû, ñýìïëåðû, ìóçûêàëüíûå ðàáî÷èå ñòàíöèè, ãðóâáîêñû (Groove Machines äëÿ èñïîëíåíèÿ ýëåêòðîííîé ìóçûêè), äðàììàøèíû (èëè ðèòì-ìàøèíû äëÿ ñîçäàíèÿ ïîâòîðÿþùèõñÿ óäàðíûõ ôðàãìåíòîâ), çâóêîâûå ìîäóëè è ïëàòû, êåéòàðû (ïîðòàòèâíûå êëàâèøíûå èíñòðóìåíòû), ìóçûêàëüíûå êîìïüþòåðû, ïîðòàòèâíûå êëàâèàòóðû è íåêîòîðûå äðóãèå óñòðîéñòâà. Ïðè÷åì âûïóñêàëîñü ìíîæåñòâî ñåðèé è äåñÿòêè òèïîâ òàêèõ ïðîäóêòîâ ñ åæåãîäíûì ðàñøèðåíèåì àññîðòèìåíòà. Íàèáîëåå êîíöåíòðèðîâàíî öèôðîâûå ðåøåíèÿ êîìïàíèè ðåàëèçóþòñÿ â öèôðîâûõ ïèàíèíî, âíåøíå ïîõîæèõ íà àêóñòè÷åñêèå è ñ òàêîé æå êëàâèàòóðîé, íî èìåþùèõ êóäà áîëåå øèðîêèå âîçìîæíîñòè. Çâó÷àíèå öèôðîâûõ ïèàíèíî â îïðåäåëåííîé ñòåïåíè îòëè÷àåòñÿ îò çâó÷àíèÿ òðàäèöèîííûõ èíñòðóìåíòîâ, òàê êàê çâóê â íèõ îáåñïå÷èâàåòñÿ ýëåêòðîíèêîé è ãðîìêîãîâîðèòåëÿìè. Îäíàêî ó öèôðîâûõ ïèàíèíî èìååòñÿ è ìíîæåñòâî ïðåèìóùåñòâ: ìåíüøèå ãàáàðèòû è âåñ, îòñóòñòâèå íåîáõîäèìîñòè ïåðèîäè÷åñêîé íàñòðîéêè â ñâÿçè ñ îòñóòñòâèåì ñòðóí, âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ â áîëüøèõ çàëàõ ñ âíåøíèìè àêóñòè÷åñêèìè ñèñòåìàìè è áåç ìèêðîôîíîâ, âîçìîæíîñòü èìèòàöèè äðóãèõ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ, çâóê âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ íå ñèíòåçèðîâàí, à çàïèñàí ñ ðåàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ, èìååòñÿ âîçìîæíîñòü çàïèñè èñïîëíÿåìûõ ïðîèçâåäåíèé è èãðû â íàóøíèêàõ, íå ìåøàÿ îêðóæàþùèì.
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Áîëüøóþ íîìåíêëàòóðó öèôðîâûõ ïèàíèíî êëàññà ïðåìèóì êîìïàíèÿ âûïóñêàåò ïîä òîðãîâîé ìîðîêîé Clavinova. Ïåðâûå èíñòðóìåíòû ýòîãî ñåìåéñòâà ñåðèè YP áûëè âûïóùåíû â 1983 ãîäó, â 1990-ãîäû áîëüøèíñòâî ìîäåëåé öèôðîâûõ ïèàíèíî Clavinova áûëî ïðåäñòàâëåíî â ñåðèÿõ CVP (Clavinova Ensemble) è CLP (Clavinova Traditional). Èíñòðóìåíòû Clavinova ïðîäîëæàþò âûïóñêàòüñÿ óæå íà ïðîòÿæåíèè 36 ëåò è ïîñòîÿííî ñîâåðøåíñòâóþòñÿ.  áîëüøèíñòâå ìîäåëåé öèôðîâûõ ïèàíèíî Clavinova 1990-ãîäîâ èñïîëüçîâàëàñü òåõíîëîãèÿ Yamaha Graded Hammer, ïîçâîëÿþùàÿ èìèòèðîâàòü ñâîéñòâà êëàâèàòóð àêóñòè÷åñêèõ ïèàíèíî ñ ïîìîùüþ ìåõàíè÷åñêèõ ìîëîòî÷êîâ, ñîåäèíåííûõ ñ êëàâèøàìè. Èñòî÷íèêîì çâóêà â öèôðîâûõ ïèàíèíî Clavinova ÿâëÿåòñÿ ñèíòåçàòîð.  áîëüøèíñòâå ìîäåëåé èñïîëüçóåòñÿ ìåòîä ñèíòåçà íà îñíîâå ñýìïëîâ â ôîðìàòå MIDI, ïîñòóïàþùèõ íåïîñðåäñòâåííî ñ êëàâèø èëè èç ñîõðàíåííûõ äàííûõ (âíóòðåííèõ èëè âíåøíèõ). Ñèíòåçàòîðû èíñòðóìåíòîâ Clavinova ñïîñîáíû ñîçäàâàòü çâó÷àíèå áîëüøîãî ÷èñëà àêóñòè÷åñêèõ è ýëåêòðîííûõ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ
Ðèñóíîê 2. Öèôðîâîå ïèàíèíî CVP-35.
Ðàññìîòðèì îñîáåííîñòè öèôðîâûõ ïèàíèíî Clavinova íà ïðèìåðå ìîäåëåé CVP-35 (Ðèñóíîê 2) èç ëèíåéêè 1991 ãîäà CVP35/45/55/65/75 è CLP-820 (Ðèñóíîê 3) èç ëèíåéêè 1998 ãîäà CLP-820/840/860/870/880. Èíñòðóìåíòû îñíàùåíû ñòàíäàðòíîé ðîÿëüíîé êëàâèàòóðîé èç 88 êëàâèø ñ âîçìîæíîñòüþ èçìåíåíèÿ èõ óïðóãîñòè (òðè ãðàäàöèè, èìèòèðóþùèå ðàçëè÷íûé âåñ êëàâèø).  èíñòðóìåíòàõ ïðèìåíåí òîí-ãåíåðàòîð ñ äèíàìè÷åñêèì ñåìïëèðîâàíèåì AWM (Advanced Wave Memory). Òåõíîëîãèÿ AWM, ðàç-
ÑÒÀÒÜÈ
37
Ðèñóíîê 3. Öèôðîâîå ïèàíèíî CLP-820.
ðàáîòàííàÿ êîìïàíèåé Yamaha, îáåñïå÷èâàåò çâó÷àíèå, áëèçêîå ê çâó÷àíèþ àêóñòè÷åñêèõ ïèàíèíî çà ñ÷åò ó÷åòà ñèëû óäàðà ïî êëàâèøå. Äëÿ ðåàëèçàöèè AWM èñïîëüçóþòñÿ çàïèñè ñýìïëîâ çâó÷àíèÿ ðàçëè÷íûõ àêóñòè÷åñêèõ ïèàíèíî ïðè ðàçëè÷íîé ñèëå óäàðà ïî êëàâèøàì (ôîðìû âîëí ïðè ðàçëè÷íîé ñèëå óäàðà ìåíÿþòñÿ), çàòåì ïðîèçâîäèòñÿ öèôðîâàÿ îáðàáîòêà ñèãíàëîâ äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ çâó÷àíèÿ öèôðîâîãî ïèàíèíî, áëèçêîãî ê çâó÷àíèþ ðàçëè÷íûõ àêóñòè÷åñêèõ ïèàíèíî. Ðàññìàòðèâàåìûå ìîäåëè ìîãóò èìèòèðîâàòü çâó÷àíèÿ ðàçëè÷íûõ èíñòðóìåíòîâ (ãèòàðà, îðãàí, óäàðíûå è äðóãèå); èíñòðóìåíòû îáåñïå÷èâàþò ìíîæåñòâî ðåæèìîâ è ñòèëåé èãðû. Ìîäåëü CLP-820 îáåñïå÷èâàåò 32-
Ðèñóíîê 4. Äóõîâîé MIDI êîíòðîëëåð Yamaha WX7.
38
íîòíîå 5-ãîëîñíîå ïîëèôîíè÷åñêîå çâó÷àíèå ñ âîçìîæíîñòüþ ðåãóëèðîâêè êàæäîãî ãîëîñà. Âñòðîåííûé ÓÇ×, íàãðóæåííûé íà äâå äèíàìè÷åñêèå ãîëîâêè, îáåñïå÷èâàåò âûõîäíóþ ìîùíîñòü 2×30 Âò (CVP-35), 2×40 Âò (CLP820). Ãàáàðèòû/âåñ ìîäåëè CVP-35 – 1416 × 582 × 817 ìì/60 êã, ìîäåëè CLP-820 – 1397 × 515 × 871 ìì/53 êã. Öèôðîâèçàöèÿ êîñíóëàñü ìíîãèõ âèäîâ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ êîìïàíèè, íå ãîâîðÿ óæå î ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ìóçûêàëüíûõ ïðèáîðàõ, òàêèõ êàê ãðóâáîêñû, äðàììàøèíû, ñýìïëåðû è äðóãèå óñòðîéñòâà. Îäíî èç òàêèõ óñòðîéñòâ – Wind MIDI Controller (äóõîâîé MIDI êîíòðîëëåð) Yamaha WX7.  1989 ãîäó åãî ïðèîáðåë äëÿ ñâîåé êîëëåêöèè Íüþ-Éîðêñêèé ìóçåé ñîâðåìåííîãî èñêóññòâà. Ýòîò èíñòðóìåíò, íàçûâàåìûé åùå «ðåãóëÿòîðîì âåòðà» (Ðèñóíîê 4) ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ ïðàêòè÷åñêè ñ ëþáûì ãåíåðàòîðîì òîíà MIDI, íàïðèìåð, ñ ìóëüòèòåìáðàëüíûìè òîí-ãåíåðàòîðàìè Yamaha TX81Z, TX802 è äðóãèìè. Èíñòðóìåíò ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç íåãî âîçäóøíîãî ïîòîêà ôàêòè÷åñêè óïðàâëÿåò òîí-ãåíåðàòîðàìè, à çâóê îáåñïå÷èâàþò ÓÇ×, ïîäêëþ÷åííûå ê åãî âûõîäó (ìîæíî èãðàòü â íàóøíèêàõ). WX7 ïîçâîëÿåò èìèòèðîâàòü ðàçëè÷íûå èíñòðóìåíòû (ñàêñîôîí, êëàðíåò, òðóáà è äðóãèå), à òàêæå íå ñóùåñòâóþùèå â ïðèðîäå «äóäêè».  êîíöå 1980-õ, íà÷àëå 1990-ãîäîâ â êîìïàíèè ñòàëè íàðàñòàòü îðãàíèçàöèîííîôèíàíñîâûå ïðîáëåìû. Ðàçëè÷íûå èñòî÷íèêè ïðè÷èíàìè òàêèõ ïðîáëåì íàçûâàþò íåðàöèîíàëüíîå óïðàâëåíèå, òðåíèÿ ñ ïðîôñîþçàìè, ðîñò êóðñ éåíû è äðóãèå.  1992 ãîäó ïîñò ïðåçèäåíòà Yamaha çàíÿë 36-ëåòíèé âåòåðàí Yamaha Ñåéñóêå Óýñèìà (Seisuke Ueshima), êîòîðûé äîâîëüíî áûñòðî ïðèíÿë
Ðèñóíîê 5. Ïèàíèíî Yamaha U1.
ÑÒÀÒÜÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ðÿä êàðäèíàëüíûõ ìåð ïî ðåîðãàíèçàöèè êîìïàíèè. Íàïðèìåð, îí íå ñòåñíÿëñÿ ïîíèæàòü â äîëæíîñòÿõ ñâîèõ äðóçåé èç ñåìüè Êàâàêàìè, óïðàçäíèë 30 ïðîöåíòîâ àäìèíèñòðàòèâíûõ äîëæíîñòåé, îñîáåííî â çàðóáåæíûõ ïîäðàçäåëåíèÿõ, çàêëþ÷èë ñîãëàøåíèå ñ ïðîôñîþçàìè, à òàêæå ñîêðàòèë íåðåíòàáåëüíûå ïðîèçâîäñòâà (ñïîðòèâíûõ òîâàðîâ è äðóãèõ).  äîëãîñðî÷íîé ïåðñïåêòèâå Óýñèìà èçìåíèë ïîðÿäîê ðàçðàáîòêè è ïðîäàæè íîâûõ òîâàðîâ, â ÷àñòíîñòè îí ïðåäëàãàë èíæåíåðàì Yamaha çàäàâàòüñÿ âîïðîñîì, ðàíåå íå âîçíèêàâøèì – «ïî÷åìó ìû ñîçäàëè ýòîò ïðîäóêò»? Óýñèìà òàêæå ïîäòîëêíóë êîìïàíèþ ê ðàçðàáîòêå èííîâàöèîííûõ ïðîäóêòîâ.  1993 ãîäó çàïóùåíà â ïðîèçâîäñòâà ñåðèÿ «òèõèõ» ïèàíèíî (Silent Piano), â êîòîðûõ ìîæíî áûëî ïðèãëóøèòü çâóê. (Íà Ðèñóíêå 5 ïîêàçàí âíåøíèé âèä ìîäåëè Yamaha U1).  êîíñòðóêöèè òàêèõ ïèàíèíî áûëî ïðåäóñìîòðåíî ïåðåêëþ÷åíèå óäàðîâ ìîëîòî÷êîâ îò ñòðóí íà ïëàíêó äàò÷èêîâ, ñîåäèíåííûõ ñ âíåøíèì ýëåêòðîííûì áëîêîì, ê êîòîðîìó ìîæíî áûëî ïîäêëþ÷èòü íàóøíèêè èëè âíåøíèå óñòðîéñòâà ÷åðåç MIDI (Ðèñóíîê 6). Òèõèå ïèàíèíî ïîëüçîâàëèñü áîëüøîé ïîïóëÿðíîñòüþ, òàê êàê ïîçâîëÿëè èãðàòü è ðåïåòèðîâàòü äîìà, íå ìåøàÿ îêðóæàþùèì. Çàìåòèì, ÷òî â îòëè÷èå îò öèôðîâûõ ïèàíèíî, òèõèå èíñòðóìåíòû ìîãëè èãðàòü êàê îáû÷íûå àêóñòè÷åñêèå. Êîììåð÷åñêèé óñïåõ ïðîåêòà ñ òèõèì ïèàíèíî ñòèìóëèðîâàë ðàçðàáîòêè è äðóãèõ òèõèõ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ äëÿ äîìàøíèõ çàíÿòèé ïîêóïàòåëåé. Î ðàáîòå â ýòîì íàïðàâëåíèè íàïèñàë â ñâîåé ñòàòüå ìåíåäæåð ãðóïïû ïåðåäîâîãî äèçàéíà Yamaha Éîñèõèðî Êàöóìàòà (Yoshihiro Katsumata, Ðèñóíîê 7), â âåäåíèè êîòîðîãî áûëè ýëåêòðîííûå ìóçûêàëüíûå èíñòðóìåíòû è àóäèîâèçóàëüíîå îáîðóäîâàíèå Yamaha.  1995 ãîäó Yamaha ïðåäñòàâèëà çàãëóøàþùåå óñòðîéñòâî Silent
Ðèñóíîê 6. Êîíñòðóêöèÿ òèõîãî ïèàíèíî.
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ðèñóíîê 7. Éîñèõèðî Êàöóìàòà.
Brass äëÿ òðóáû SB-7 (Ðèñóíîê 8), ïîçâîëÿþùåå áåñøóìíî èãðàòü íà èíñòðóìåíòå, ïðîñëóøèâàÿ ñîáñòâåííóþ èãðó â íàóøíèêàõ. Êîìïàíèÿ ðàçðàáîòàëà àíàëîãè÷íûå óñòðîéñòâà è äëÿ äðóãèõ äóõîâûõ èíñòðóìåíòîâ.  êîìïëåêò SB-7 âõîäèò ñóðäèíà Pickup Mute (çàãëóøêà) ñî âñòðîåííûì ìèêðîôîíîì äëÿ ñíÿòèÿ çâóêà è ýëåêòðîííûé áëîê äëÿ öèôðîâîé îáðàáîòêè çâóêà. Áëîê îáåñïå÷èâàåò ðàçëè÷íûå ðåãóëèðîâêè è ýôôåêòû íà îñíîâå çàëîæåííûõ â íåãî ñýìïëîâ, ïðè ýòîì çâóê â íàóøíèêàõ î÷åíü áëèçîê ê ðåàëüíîìó çâó÷àíèþ èíñòðóìåíòîâ.
Ðèñóíîê 8. Çàãëóøàþùåå óñòðîéñòâî Silent Brass.
 1996 êîìïàíèÿ âûïóñòèëà òèõóþ óäàðíóþ óñòàíîâêó (Silent Drums, Ðèñóíîê 9), â 1997 – òèõóþ ñêðèïêó, â 1998 – òèõóþ âèîëîí÷åëü, è âñå ýòè ýëåêòðîííûå çàìåíèòåëè àêóñòè÷åñêèõ èíñòðóìåíòîâ ïîëüçîâàëàñü õîðîøèì ñïðîñîì ó ïîêóïàòåëåé. Êàê èçâåñòíî, ïåðâûì ïðîäóêòîì, êîòîðûé âðó÷íóþ èçãîòîâèë Òîðàêóñó ßìàõà â 1888 ãîäó, áûë òðîñòíèêîâûé îðãàí (Reed Organ), îäíàêî óæå äëèòåëüíîå âðåìÿ òàêèå èíñòðó-
ÑÒÀÒÜÈ
39
Ðèñóíîê 10. Ýëåêòðîííûé îðãàí Electone EL900.
Ðèñóíîê 9. Silent Drums.
ìåíòû êîìïàíèÿ íå ïðîèçâîäèò, èõ çàìåíèëè ýëåêòðîííûå îðãàíû, âûïóñêàåìûå ñ 1959 ãîäà ïîä òîðãîâîé ìàðêîé Electone. Íà÷èíàÿ ñ 1974 ãîäà ýëåêòðîííûå îðãàíû Electone ñòàëè ñòðîèòü íà îñíîâå ñèíòåçàòîðîâ; íàïðèìåð, ìîäåëü îðãàíà CSY-1 1974 ãîäà áûëà âûïîëíåíà íà îñíîâå ñèíòåçàòîðà SY-1. Ñ 1987 ãîäà íà÷àëñÿ âûïóñê ýëåêòðîííûõ îðãàíîâ ñåðèé HS/HX, â êîòîðûõ áûëè ïðèìåíåíû áîëüøèå èíòåãðàëüíûå ñõåìû è âïåðâûå èñïîëüçîâàíà òåõíîëîãèÿ AWM (ñì. âûøå).  îðãàíàõ ñåðèè EL, âûïóñê êîòîðûõ íà÷àëñÿ â 1991 ãîäó, áûëè èíòåãðèðîâàíû äèñêîâûå ðåêîðäåðû, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ìîæíî áûëî çàïèñàòü óñïåøíûå èñïîëíåíèÿ, à çàòåì èñïîëüçîâàòü ïîëó÷åííûå íàñòðîéêè, ÷òîáû èñêëþ÷èòü ïðîöåññ äîâîëüíî äëèòåëüíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ.  1996 ãîäó äëÿ ïîòðåáèòåëåé ÑØÀ è Åâðîïû Yamaha âûïóñòèëà ñåðèþ îðãàíîâ AR, îòëè÷èòåëüíîé ÷åðòîé êîòîðûõ áûëî íàëè÷èå áîëüøîãî ÷èñëà ïðåäóñòàíîâëåííûõ ãîëîñîâ (384 ïðîòèâ 5 â ìîäåëÿõ ñåðèè EL). Îñîáåííîñòè ýëåêòðîííûõ îðãàíîâ Yamaha ðàññìîòðèì íà ïðèìåðå ìîäåëè 1998 ãîäà Electone EL900 (Ðèñóíîê 10). Íàèáîëåå çíà÷èòåëüíûì îòëè÷èåì ýòîé ìîäåëè îò ïðåäûäóùèõ ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå òåõíîëîãèè âèðòóàëüíîé àêóñòèêè VA (Virtual Acoustic). Ôîðìèðîâàíèå èíñòðóìåíòàëüíûõ ãîëîñîâ ïî òåõíîëîãèè VA îñíîâàíî íà ôèçè÷åñêîì ìîäåëèðîâàíèè, ÷òî îáåñïå÷èâàåò äðóãîé óðîâåíü ïîäëèííîñòè. Ñ ïîìîùüþ VA ìîæíî òî÷íî ñìîäåëèðîâàòü ñëîæíûå âèáðàöèè, ðåçîíàí-
40
ñû, îòðàæåíèÿ è äðóãèå àêóñòè÷åñêèå ÿâëåíèÿ, âîçíèêàþùèå â äóõîâûõ è ñòðóííûõ èíñòðóìåíòàõ, ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü ãåíåðàöèè âûñîêîêà÷åñòâåííûõ èíñòðóìåíòàëüíûõ ãîëîñîâ. Ïðèâåäåì îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè èíñòðóìåíòà, çàÿâëåííûå â ñïåöèôèêàöèè. ! Êëàâèàòóðà: âåðõíÿÿ – 49 êëàâèø, íèæíÿÿ – 49 êëàâèø, íîæíàÿ – 20 ïåäàëåé. ! Ðåæèìû òîí-ãåíåðàòîðà: VA, AWM, FM. ! Ãîëîñà: ãîëîñà âåðõíåé è íèæíåé êëàâèàòóð, âåäóùèå ãîëîñà 1 è 2 (VA), ãîëîñà íîæíûõ êëàâèø. Íàèáîëüøåå êîëè÷åñòâî ãîëîñîâ ðåàëèçóåòñÿ ñ âåðõíåé è íèæíåé êëàâèàòóðû, â òîì ÷èñëå ìíîæåñòâî âàðèàíòîâ çâó÷àíèÿ ñòðóííûõ, äóõîâûõ, óäàðíûõ è äðóãèõ èíñòðóìåíòîâ. Íîæíûå êëàâèøè ðåàëèçóþò ãîëîñà áàñîâûõ èíñòðóìåíòîâ (êîíòðàáàñ, áàñ-ãèòàðà, ñèíòåçèðîâàííûé áàñ, îðãàííûé áàñ è äðóãèå). ! Ðåäàêòèðîâàíèå ãîëîñîâ – âêëþ÷åíèå/âûêëþ÷åíèå, ðåãóëèðîâêà óðîâíÿ, àòàêè, ñïàäà. ! Ýôôåêòû: öèôðîâàÿ ðåâåðáåðàöèÿ, ñóñòåí (ïðîäîëæèòåëüíîå çâó÷àíèå íîòû), òðåìîëî, õîðóñ, âèáðàòî, ôëýíæåð è ìíîãèå äðóãèå. ! Óñèëèòåëü: âûõîäíàÿ ìîùíîñòü 216 Âò (ñòåðåî), 6 äèíàìè÷åñêèõ ãîëîâîê è 2 ìîíèòîðíûõ. ! Ãàáàðèòû/âåñ – 115 × 56 × 98 ñì/103 êã. Ôóíêöèîíàëüíûå âîçìîæíîñòè EL900 âïîëíå ñðàâíèìû ñ âîçìîæíîñòÿìè ñèíòåçàòîðîâ âûñîêîãî êëàññà, â ÷åì ìîæíî óáåäèòüñÿ, ïðîñìîòðåâ âèäåîðîëèê íà YouTube (çàïðîñ Yamaha Electone EL900). Ïîýòîìó íàçûâàòü òîò èëè èíîé èíñòðóìåíò ñèíòåçàòîðîì èëè ýëåêòðîííûì îðãàíîì – â îáùåì, äåëî ïðîèçâîäèòåëåé.
ÑÒÀÒÜÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
êàëüíûõ ñåêâåíñîðîâ ñåðèé QY, V, MU, QR. Ðàññìîòðèì îñîáåííîñòè èíñòðóìåíòîâ ýòîé êàòåãîðèè íà ïðèìåðå ìóçûêàëüíîãî ñåêâåíñîðà Yamaha QY70, âûïóùåííîãî â 1997 ãîäó.
Ðèñóíîê 11. Âåêòîðíûé ñèíòåçàòîð Yamaha SY22.
Ïåðâûé ïîëèôîíè÷åñêèé ñèíòåçàòîð Yamaha GX-1, âûïóùåííûé â 1973 ãîäó, áûë äëÿ êîìïàíèè òåñòîâîé ìîäåëüþ äëÿ îòðàáîòêè òåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé íà áóäóùåå; â ïðîäàæó îí ïîñòóïèë â 1975 ãîäó ïî öåíå áîëåå 60 òûñÿ÷ äîëëàðîâ, ÷òî èñêëþ÷àëî åãî øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå. Íàñòîÿùèé êîììåð÷åñêèé óñïåõ ïîëó÷èëà ìîäåëü DX7 ñ ×Ì òîí-ãåíåðàòîðîì, âûïóùåííàÿ â 1983 ãîäó. DX7 ñòàë ñàìûì ïðîäàâàåìûì ñèíòåçàòîðîì â ìèðå. Çà ïåðèîä ïðîèçâîäñòâà äî 1989 ãîäà áûëî ïðîäàíî áîëåå 200,000 åäèíèö ýòîé ìîäåëè. Âî âòîðîé ïîëîâèíå 1980-ãîäîâ êîìïàíèÿ âûïóñòèëà åùå íåñêîëüêî ìîäåëåé ñèíòåçàòîðîâ ñåðèè DX (DX5, DX9, DX11, DX21, DX27, DX100) ñ ×Ì òîí-ãåíåðàòîðàìè, îäíàêî èõ çâó÷àíèå ñòàëî «íàäîåäàòü» ñëóøàòåëÿì è êîìïàíèÿ íà÷àëà ðàçðàáîòêè èíñòðóìåíòîâ ñ äðóãèìè ïðèíöèïàìè ñèíòåçà çâóêà, ïðè÷åì íåêîòîðûå ñåðèè ïðîäóêòîâ èìåíîâàëèñü óæå íå òîëüêî ñèíòåçàòîðàìè, íî è ìóçûêàëüíûìè ðàáî÷èìè ñòàíöèÿìè (Music Work Station), ìóçûêàëüíûìè ñåêâåíñîðàìè, ñýìïëåðàìè, ãðóâáîêñàìè (Groov Machine), äðàì-ìàøèíàìè. Âûïóñêàëèñü òàêæå ïðèáîðû â âèäå ìóçûêàëüíûõ ìîäóëåé è ïëàò.  1990 ãîäó êîìïàíèÿ âûïóñòèëà âåêòîðíûé ñèíòåçàòîð Yamaha SY22, âûïîëíåííûé ïî òåõíîëîãèè, ðàçðàáîòàííîé ðàíåå â ïðèîáðåòåííîé êîìïàíèè Sequential Circuits.  ñèíòåçàòîðå èìååòñÿ õàðàêòåðíûé äëÿ èíñòðóìåíòîâ Äýéâà Ñìèòà äæîéñòèê, ïîçâîëÿþùèé «ìîðôèðîâàòü» çâóê ÷åòûðåõ ðàçëè÷íûõ èñòî÷íèêîâ (Ðèñóíîê 11).  1990-ãîäû êîìïàíèÿ âûïóñòèëà åùå öåëûé ðÿä ìîäåëåé ñèíòåçàòîðîâ ñåðèè SY (SY85, SY99, SY55, SY77), à òàêæå ñåðèé VL, VP, CS, ìóçûêàëüíûõ ðàáî÷èõ ñòàíöèé ñåðèé V, W, EX, ìóçû-
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ðèñóíîê 12. Ìóçûêàëüíûé ñåêâåíñîð Yamaha QY70.
Ïîðòàòèâíûé ìóçûêàëüíûé ñåêâåíñîð Yamaha QY70 (Ðèñóíîê 12) ãàáàðèòàìè 188 × 104 × 43 ìì ñ ïèòàíèåì îò 6 ýëåìåíòîâ ÀÀ èëè ñåòåâîãî àäàïòåðà â òðàäèöèîííîì ñìûñëå íå ÿâëÿåòñÿ ìóçûêàëüíûì èíñòðóìåíòîì, òàê êàê íå èìååò îáû÷íîé äëÿ ñèíòåçàòîðîâ êëàâèàòóðû. Ïðèáîð ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ñîçäàíèÿ ìóçûêàëüíûõ êîìïîçèöèé, îäíàêî ïðè ïîäêëþ÷åíèè ê íåìó ÷åðåç MIDI ìóçûêàëüíûõ êëàâèàòóð è ÓÇ× ñ êîëîíêàìè âïîëíå ìîæåò «çàèãðàòü» êàê ïî÷òè ëþáîé ìóçûêàëüíûé èíñòðóìåíò. Íà çàäíåé ïàíåëè ïðèáîðà ïðåäóñìîòðåí 8-êîíòàêòíûé ðàçúåì MiniDIN, ê êîòîðîìó ìîæíî ïîäêëþ÷èòü ÏÊ (â êîìïëåêòå èìååòñÿ êàáåëü MiniDIN/RS232C è äðàéâåð äëÿ Windows 95). Íóæíî çàìåòèòü, ÷òî ïðîöåññ ñîçäàíèÿ ìóçûêàëüíûõ êîìïîçèöèé ñ ïîìîùüþ ïðèáîðà íåëüçÿ íàçâàòü ëåãêèì – â ïîëüçîâàòåëüñêîì ðóêîâîäñòâå íà îïèñàíèå ýòîãî ïðîöåññà îòâåäåíî äâå ñîòíè ñòðàíèö.  ñîñòàâ ïðèáîðà âõîäÿò ñëåäóþùèå îñíîâíûå óçëû: ñåêâåíñîð, îáåñïå÷èâàþùèé çàïèñü äî 16 òðåêîâ è 8 àêêîìïàíåìåíòíûõ òðåêîâ â ôîðìàòå MIDI ñîîáùåíèé; òîíãåíåðàòîð ñ 519 èíñòðóìåíòàëüíûìè ãîëîñàìè (Voices) è 20 íàáîðàìè óäàðíûõ èíñòðóìåíòîâ (Drum-kits); áëîê ýôôåêòîâ (ðåâåðáåðàöèÿ, çàäåðæêà, ìîäóëÿöèÿ, äèñòîðøí è äð.); ìèêðîêîíòðîëëåð ñ ìèêðîêëàâèàòóðîé, ñ ïîìîùüþ êîòîðîé ìîæíî ïðîãðàììèðîâàòü ìóçûêàëüíûå êîìïîçèöèè áåç âíåøíèõ óñòðîéñòâ. ÐË
ÑÒÀÒÜÈ
41
Êàñêîäíàÿ êîíôèãóðàöèÿ óñòðàíÿåò ýôôåêò Ìèëëåðà â êîððåêòîðå êîýôôèöèåíòà ìîùíîñòè Gregory Mirsky Electronic Design
ÐÐàáî÷àÿ ÷àñòîòà âõîäíîé öåïè êîððåêòîðà êîýôôèöèåíòà ìîùíîñòè (ÊÊÌ) ñåòåâîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ îãðàíè÷åíà ýôôåêòîì Ìèëëåðà ñâÿçàííîãî ñ íåé ìîùíîãî òðàíçèñòîðà. Ýòîò ýôôåêò ïðèñóù ëþáîìó òðàíçèñòîðó, âêëþ÷åííîìó â êîíôèãóðàöèè ñ îáùèì èñòîêîì (MOSFET) èëè îáùèì ýìèòòåðîì (áèïîëÿðíûé òðàíçèñòîð).  áîëüøèíñòâå ÊÊÌ èñïîëüçóåòñÿ ïîâûøàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü, îñíîâàííûé íà MOSFET ñ îáùèì èñòîêîì èëè áèïîëÿðíîì òðàíçèñòîðå ñ îáùèì ýìèòòåðîì. Íà Ðèñóíêå 1 ïîêàçàíî òèïè÷íîå ñèëîâîå ÿäðî ÊÊÌ íà áàçå ìîùíîãî MOSFET (Q) ñ îáùèì èñòîêîì. Ïî ñóòè, ýòî óñèëèòåëü ñ áîëüøèì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ, êîòîðûé óïðàâëÿåò óðîâíåì ìîùíîñòè, èñïîëüçóÿ äðîññåëü L äëÿ íàêîïëåíèÿ è âûñâîáîæäåíèÿ ýíåðãèè. Ïðè âêëþ÷åíèè è âûêëþ÷åíèè MOSFET íàïðÿæåíèå íà L V VCC 15 Q
+
16 U1 UC3854A 1
Ðèñóíîê 1. Â ýòîé óïðîùåííîé ñõåìå ÊÊÌ èñïîëüçóåòñÿ ìèêðîñõåìà UC3854A è îäèí ìîùíûé MOSFET.
42
V ZL
VDG IIN
IGD CDG
RG
+C IGS
EIN
D
CGS
VDS
VGS
Ðèñóíîê 2. Âõîäíûå åìêîñòè, íàïðÿæåíèÿ è òîêè âõîäíîé öåïè íà ìîùíîì MOSFET.
åãî ñòîêå (VDS) èçìåíÿåòñÿ îò ïî÷òè íóëÿ äî âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ÊÊÌ, êîòîðîå îáû÷íî ñîñòàâëÿåò îò 200 äî 400 Â. Ýòî íàïðÿæåíèå ïåðèîäè÷åñêè ïåðåçàðÿæàåò åìêîñòè ñòîêèñòîê (C DS ) è ñòîê-çàòâîð (C DG ) ÌÎÏòðàíçèñòîðà, è âëèÿåò íà åìêîñòü çàòâîðèñòîê (CGS) (Ðèñóíîê 2). Âàæíî èìåòü â âèäó, ÷òî íàïðÿæåíèÿ VDS è VDG (ñòîê-çàòâîð) íàõîäÿòñÿ â ïðîòèâîôàçå ñ íàïðÿæåíèåì çàòâîð-èñòîê VGS è óïðàâëÿþùèì íàïðÿæåíèåì EIN. Ýòî îçíà÷àåò íàëè÷èå îòðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçè îò ñòîêà ê çàòâîðó, êîòîðàÿ è îáóñëîâëèâàåò ýôôåêò Ìèëëåðà. Ýôôåêò Ìèëëåðà óâåëè÷èâàåò êàæóùóþñÿ âõîäíóþ åìêîñòü MOSFET èëè áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà.
ÑÒÀÒÜÈ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
D
L V 6
+18 VCC
5 3 1 U2 78L15 2
½U3 +
3
–
+ C
½U3 – 1 TCA0372 7 + 8
Q2 D C
15 16 U1 UC3854A
R
Q1
1
Ðèñóíîê 3.  òàêîé êîíôèãóðàöèè ñ îáùèì èñòîêîì ñõåìà ÊÊÌ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êàñêîäíîå ñîåäèíåíèå MOSFET è èñïîëüçóåò êîíòðîëëåð ïîâûøàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ U1, êîòîðûé ÷åðåç ðåçèñòîð óïðàâëÿåò íèçêîâîëüòíûì MOSFET.
Ñïîñîá ðåøåíèÿ ïðîáëåìû ýôôåêòà Ìèëëåðà ïîêàçàí íà Ðèñóíêå 3. Íà íåì èçîáðàæåí êàñêîäíûé óñèëèòåëü, â êîòîðîì èñïîëüçóåòñÿ êîíòðîëëåð ïîâûøàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ U1 (õîðîøèì âàðèàíòîì ìîæåò áûòü UC3854A îò Texas Instruments), ÷åðåç ðåçèñòîð R óïðàâëÿþùèé ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîì Q1 ñ íèçêèì ñîïðîòèâëåíèåì îòêðûòîãî êàíàëà. Êîíôèãóðàöèÿ ñ îáùèì èñòîêîì èìååò î÷åíü íèçêèé èìïåäàíñ íàãðóçêè ñòîêà, ïîñêîëüêó âûñîêîâîëüòíûé òðàíçèñòîð Q2 âêëþ÷åí ñ îáùèì çàòâîðîì, à Q1 «âèäèò» åãî èñòîê. Ïðè ðàáîòå íàïðÿæåíèå ñòîêà òðàíçèñòîðà Q1 èçìåíÿåòñÿ âñåãî ëèøü â ïðåäåëàõ VCC, â òî âðåìÿ êàê íàãðóçêà èìååò î÷åíü íèçêèé èìïåäàíñ. Èç-çà î÷åíü íèçêîãî óñèëåíèÿ íàïðÿæåíèÿ òðàíçèñòîðà Q1 ýòî íå ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ ýôôåêòà Ìèëëåðà. Âåðõíèé âûñîêîâîëüòíûé MOSFET Q2 âêëþ÷åí ïî ñõåìå ñ îáùèì çàòâîðîì, ÷òî èñêëþ÷àåò îòðèöàòåëüíóþ îáðàòíóþ ñâÿçü è, ñîîòâåòñòâåííî, ýôôåêò Ìèëëåðà. Âîò ïî÷åìó êàæóùàÿñÿ åìêîñòü Q2 – ýòî ïðîñòî åìêîñòü ìåæäó çàòâîðîì ê èñòîêîì (è äàæå ìåíüøå èç-çà ïîëîæèòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçè ÷åðåç åìêîñòü CDS).
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Âî âðåìÿ ðàáîòû Q1 è Q2 ëèáî âêëþ÷åíû, ëèáî âûêëþ÷åíû. Íàïðÿæåíèå ñòîêà Q2 ïðè áûñòðîì èçìåíåíèè âëèÿåò íà öåïè çàòâîðà è èñòîêà ÷åðåç åìêîñòè CDG è CDS. Äèîä D ñëóæèò îãðàíè÷èòåëåì íàïðÿæåíèÿ èñòîêà Q2, ñîåäèíÿÿ åãî ñ VCC, êîãäà Q2 âûêëþ÷àåòñÿ, è åãî ñòîê ïîäòÿãèâàåòñÿ ê èñòîêó ÷åðåç åìêîñòü CDS. Ñòîèò îòìåòèòü, ÷òî ñòîê Q2 ñåðüåçíî âëèÿåò íà öåïü çàòâîðà Q2, ÷òî ìîæåò èçìåíÿòü íàïðÿæåíèå VCC. ×òîáû íå äîïóñòèòü ýòîãî, èñòî÷íèê ïèòàíèÿ VCC äîëæåí áûòü â ñîñòîÿíèè ïðîòèâîñòîÿòü èçìåíåíèÿì íàïðÿæåíèÿ êàê â ñòîðîíó óâåëè÷åíèÿ, òàê è â ñòîðîíó ïîíèæåíèÿ, äëÿ ÷åãî îí äîëæåí îáåñïå÷èâàòü ñóùåñòâåííûå âòåêàþùèå è âûòåêàþùèå òîêè.  èñòî÷íèêå íàïðÿæåíèÿ VCC ìîæíî èñïîëüçîâàòü ëèíåéíûé ðåãóëÿòîð LM78L15 è îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü, ñïîñîáíûé îòäàâàòü íà âûõîä òîê îêîëî 1 À. ÐË
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ÑÒÀÒÜÈ
1. Datasheet Texas Instruments LM78L15 2. Datasheet ON Semiconductor TCA0372 3. Datasheet Texas Instruments UC3854AN
43
Íåêîòîðûå âîïðîñû
Áàñêîâ Ì. Ï.
êîíñòðóèðîâàíèÿ ëþáèòåëüñêèõ îïòè÷åñêèõ ëîêàòîðîâ ×àñòü 2
Ì. Ï. Áàñêîâ, Î. Ä. Ëåâàøîâ
Â
 ïåðâîé ÷àñòè ñòàòüè [1] ìû ïîäðîáíî ðàññìîòðåëè êîíñòðóêöèþ Ïðèåìîïåðåäàþùåãî óçëà îïòè÷åñêîãî ëîêàòîðà è ïðèâåëè ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé ìàêåòîâ ëîêàòîðîâ, èñïîëüçóþùèõ â êà÷åñòâå èçëó÷àòåëÿ ìîùíûå èíôðàêðàñíûå ñâåòîäèîäû. Ãîâîðÿ îá îïòè÷åñêèõ ëîêàòîðàõ, áûëî áû íåñïðàâåäëèâî îáîéòè âíèìàíèåì òàêîé èñòî÷íèê èçëó÷åíèÿ, êàê ëàçåð. Ñðàçó îòìåòèì, ÷òî èñïîëüçîâàíèå èíôðàêðàñíîãî ëàçåðà â êà÷åñòâå èçëó÷àòåëÿ îïàñíî äëÿ çðåíèÿ, ïîýòîìó ìû ðàáîòàëè â ñïåöèàëüíûõ î÷êàõ, çàäåðæèâàþùèõ çíà÷èòåëüíóþ ÷àñòü èíôðàêðàñíîãî èçëó÷åíèÿ. Èñïîëüçîâàíèå ëàçåðà â êà÷åñòâå èçëó÷àòåëÿ ëîêàòîðà èìååò íåñêîëüêî âàæíûõ îñîáåííîñòåé.  ïåðâîé ÷àñòè ñòàòüè ìû èñïîëüçîâàëè â êà÷åñòâå èçëó÷àòåëÿ ìîùíûå èíôðàêðàñíûå ñâåòîäèîäû, ñíàáæåííûå îáúåêòèâîì, ôîðìèðóþùèì ñâåòîâîé ïîòîê â ôîðìå áîëåå èëè ìåíåå óçêîãî êîíóñà.
44
Ôîòîïðèåìíèê, ñíàáæåííûé òî÷íî òàêèì æå îáúåêòèâîì, èìååò «óãîë çðåíèÿ», â èäåàëå ñîâïàäàþùèé ñî ñâåòîâûì êîíóñîì èçëó÷àòåëÿ, ïîýòîìó â ôîòîïðèåìíèê ïîïàäàåò âåñü ñâåò, îòðàæåííûé îò ïðåïÿòñòâèÿ (ïîòåðÿìè â ëèíçå ìû äëÿ óïðîùåíèÿ ïðåíåáðåãàåì). Ïîýòîìó íàø ëîêàòîð «çàìåòèò» ïðåïÿòñòâèå, äàæå åñëè îíî çàíèìàåò ëèøü ÷àñòü âèðòóàëüíîé ïëîñêîñòè, íà êîòîðóþ ïðîåöèðóåòñÿ ñâåòîâîå ïÿòíî, ôîðìèðóåìîå ñâåòîâûì ïîòîêîì èçëó÷àòåëÿ. Ñâåòîâîå ïÿòíî, ôîðìèðóåìîå ëàçåðîì íà óäàëåííîé ìèøåíè, ìû â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè ìîæåì ðàññìàòðèâàòü êàê òî÷å÷íûé èñòî÷íèê ñâåòà, ëåæàùèé íà îïòè÷åñêîé îñè ôîòîïðèåìíèêà.  ýòîì çàêëþ÷àåòñÿ êîðåííîå îòëè÷èå èçëó÷àòåëÿ, èñïîëüçóþùåãî ëàçåð, îò èçëó÷àòåëÿ íà ñâåòîäèîäå, ôîðìèðóþùåãî íà ìèøåíè ñâåòîâîå ïÿòíî çíà÷èòåëüíûõ ðàçìåðîâ. Ëó÷ ëàçåðà ñ áîëüøîé äîëåé âåðîÿòíîñòè ìîæåò «ïðîìàõíóòüñÿ» ìèìî ìèøåíè è,
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ðèñóíîê 1. Ñâåòîâîå ïÿòíî ëàçåðà, ðàñôîêóñèðîâàííîãî äî 2 ãðàäóñîâ. Ðàññòîÿíèå äî ìèøåíè 3 ìåòðà. ßðêàÿ òî÷êà â âåðõíåé ÷àñòè èçîáðàæåíèÿ – ñâåòîâîå ïÿòíî ëàçåðà öåëåóêàçàòåëÿ. Ñíèìîê ñäåëàí èíôðàêðàñíîé êàìåðîé.
íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ìèøåíü íàõîäèòñÿ â ïîëå çðåíèÿ îáúåêòèâà ôîòîïðèåìíèêà, îíà íå áóäåò îáíàðóæåíà. Âòîðàÿ îñîáåííîñòü çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî äëÿ ïîëíîãî èñïîëüçîâàíèÿ ñâîéñòâà ëàçåðà íåîáõîäèìî ôîðìèðîâàòü íà óäàëåííîé ìèøåíè î÷åíü ÿðêîå ñâåòîâîå ïÿòíî ìàëûõ ðàçìåðîâ, à äëÿ åãî ýôôåêòèâíîé ðåãèñòðàöèè íóæíû äëèííîôîêóñíûå îáúåêòèâû, èìåþùèå «óãîë çðåíèÿ» 0.5 – 1 ãðàäóñ. Èñõîäÿ èç ýòèõ äâóõ îñîáåííîñòåé, â íàøèõ îïûòàõ ìû èñïîëüçîâàëè ëàçåðû, ðàñôîêóñèðîâàííûå äî 2-3 ãðàäóñîâ (Ðèñóíîê 1), ÷òî ñîèçìåðèìî ñ «óãëîì» çðåíèÿ» îáúåêòèâîâ, êîòîðûìè ìû ðàñïîëàãàëè. Ìû íàäåÿëèñü, ÷òî îïòèìèçèðîâàâ òàêèì îáðàçîì óñëî-
Ðèñóíîê 2. Èíôðàêðàñíûå ëàçåðû ìîùíîñòüþ 30 ìÂò ñ äëèíîé âîëíû 980 íì.
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
âèÿ ýêñïåðèìåíòà, ïîëó÷èì áîëåå àäåêâàòíûå ðåçóëüòàòû.  ýêñïåðèìåíòàõ èñïîëüçîâàëèñü äâà èíôðàêðàñíûõ ëàçåðà ñî âñòðîåííûìè äðàéâåðàìè, êóïëåííûå íà AliExpress (Ðèñóíîê 2). Ëàçåðû èìåëè îäèíàêîâóþ ìîùíîñòü 30 ìÂò è îòëè÷àëèñü ìàêñèìàëüíûìè ÷àñòîòàìè ìîäóëÿöèè. Îäèí ëàçåð èìåë ìàêñèìàëüíóþ ÷àñòîòó ìîäóëÿöèè 15 êÃö, äðóãîé – 100 êÃö. Êîíñòðóêòèâíî Ïðèåìîïåðåäàò÷èê, èñïîëüçóþùèé ëàçåð â êà÷åñòâå èçëó÷àòåëÿ, íå îòëè÷àåòñÿ îò îïèñàííîãî â ïåðâîé ÷àñòè ñòàòüè. Ëàçåð, èìåþùèé ìåíüøèé äèàìåòð, ÷åì òóáóñ, óñòàíîâëåí âíóòðü òóáóñà ñ ïîìîùüþ ïðåöèçèîííî èçãîòîâëåííîé âòóëêè, ÷òî îáåñïå÷èëî ïàðàëëåëüíîñòü îïòè÷åñêèõ îñåé ïðèåìíèêà è èçëó÷àòåëÿ.  ïåðâîì ýêñïåðèìåíòå (ñì. ðàçäåë Âèäåî) èñïîëüçîâàëàñü ñõåìà, ïðåäñòàâëåííàÿ â ïåðâîé ÷àñòè ñòàòüè, èñïîëüçóþùàÿ â êà÷åñòâå ôîòîïðèåìíèêà ôîòîòðàíçèñòîð.  êà÷åñòâå èçëó÷àòåëÿ èñïîëüçîâàëñÿ ëàçåð ñ áîëåå íèçêîé ÷àñòîòîé ìîäóëÿöèè, êîòîðàÿ ñîñòàâëÿëà ïðèìåðíî 960 Ãö. Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòà ãîâîðÿò ñàìè çà ñåáÿ. Äàëüíîñòü îáíàðóæåíèÿ ìèøåíè ñîñòàâèëà 39.8 ì. Âî âòîðîì ýêñïåðèìåíòå (ñì. ðàçäåë Âèäåî) èñïîëüçîâàëàñü ñõåìà, òàêæå ïðåäñòàâëåííàÿ â ïåðâîé ÷àñòè ñòàòüè, èñïîëüçóþùàÿ â êà÷åñòâå ôîòîïðèåìíèêà ìèêðîñõåìó TSOP4836.  êà÷åñòâå èçëó÷àòåëÿ èñïîëüçîâàëñÿ ëàçåð ñ ÷àñòîòîé ìîäóëÿöèè 36 êÃö. Ìàêñèìàëüíàÿ äàëüíîñòü îáíàðóæåíèÿ ìèøåíè ñîñòàâèëà 21.4 ìåòðà. Óìåíüøåíèå äàëüíîñòè îáíàðóæåíèÿ ìèøåíè ïðàêòè÷åñêè â äâà ðàçà, îáúÿñíÿåòñÿ, íà íàø âçãëÿä, ìåíüøèì çíà÷åíèåì êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ âõîäíîãî ñèãíàëà ó ìèêðîñõåìû TSOP4836. Ãèïîòåçà î ïëîõîì êà÷åñòâå ñèãíàëà ëàçåðà íà ÷àñòîòå 36 êÃö íå ïîäòâåðäèëàñü. Èçëó÷àåìûé ñèãíàë áûë ïðàêòè÷åñêè èäåàëüíûì ñ ôðîíòàìè îêîëî 1 ìêñ. Çàêàí÷èâàÿ âòîðóþ ÷àñòü ñòàòüè, ìû õîòåëè áû åùå ðàç ïîä÷åðêíóòü, ÷òî âàæíåéøèì óñëîâèåì, ÿâëÿåòñÿ âûñîêàÿ òî÷íîñòü èçãîòîâëåíèÿ îïòè÷åñêîãî óçëà Ïðèåìîïåðåäàò÷èêà, îáåñïå÷èâàþùåãî ïàðàëëåëüíîñòü îïòè÷åñêèõ îñåé â äâóõ ïëîñêîñòÿõ. Èñïîëüçóÿ îïèñàííóþ â ïåðâîé ÷àñòè ñòàòüè ìåòîäèêó, íàì óäàëîñü óñïåøíî ðåøèòü ýòó çàäà÷ó.
ÑÕÅÌÛ
45
Çàêëþ÷åíèå  ñòàòüå ìû ðàññìîòðåëè íåêîòîðûå àñïåêòû èçãîòîâëåíèÿ è ïðèìåíåíèÿ îïòè÷åñêèõ ëîêàòîðîâ, à òàêæå ïðåäëîæèëè âàðèàíò êîíñòðóêöèè ïðèåìîïåðåäàþùåãî óçëà îïòè÷åñêîãî ëîêàòîðà, îòëè÷àþùåãîñÿ îòíîñèòåëüíîé ïðîñòîòîé èçãîòîâëåíèÿ â ëþáèòåëüñêèõ óñëîâèÿõ. Íàòóðíûå èñïûòàíèÿ ìàêåòîâ ëîêàòîðîâ, èñïîëüçóþùèõ ýòó êîíñòðóêöèþ, ïîäòâåðæäå-
íû ïðèëàãàåìûìè âèäåîìàòåðèàëàìè è ïîêàçàëè å¸ ðàáîòîñïîñîáíîñòü ñ ðàçëè÷íûìè èçëó÷àòåëÿìè è ôîòîïðèåìíèêàìè. ÐË
Ññûëêè 1. «Íåêîòîðûå âîïðîñû êîíñòðóèðîâàíèÿ ëþáèòåëüñêèõ îïòè÷åñêèõ ëîêàòîðîâ». ÐàäèîËîöìàí, 2019, ñåíòÿáðü, ñòð. 54, îêòÿáðü, ñòð. 42.
Ìàòåðèàëû ïî òåìå 1. Datasheet Vishay TSOP4836
Çàãðóçêè 1. Âèäåîìàòåðèàëû èñïûòàíèé ëàçåðíîãî ëîêàòîðà ñ ïðèåìíèêîì íà îñíîâå ôîòîòðàíçèñòîðà
2. Âèäåîìàòåðèàëû èñïûòàíèé ëàçåðíîãî ëîêàòîðà ñ ïðèåìíèêîì íà îñíîâå ìèêðîñõåìû TSOP4836
46
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ðåãóëÿòîð ìîìåíòà îòïèðàíèÿ ñèëîâûõ ïðèáîðîâ Ìèõàèë Øóñòîâ, ã. Òîìñê
Ïðèâåäåíà ñõåìà óñòðîéñòâà, ïðåäíàçíà÷åííîãî äëÿ óïðàâëåíèÿ ðàáîòîé ñèëîâûõ ïðèáîðîâ – òèðèñòîðîâ. Ðåãóëÿòîð ïîçâîëÿåò ñèíõðîííî ñ ïîëóïåðèîäàìè ïèòàþùåãî íàïðÿæåíèÿ â ïðåäåëàõ ïîëóïåðèîäà ïëàâíî ïåðåìåùàòü ïîëîæåíèå èìïóëüñà óïðàâëåíèÿ è ðåãóëèðîâàòü åãî øèðèíó.
Ï
Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðèáîðû ñèëîâîé ýëåêòðîíèêè, ê êîòîðûì ìîæíî îòíåñòè òèðèñòîðû è ñèìèñòîðû, èñïîëüçóþò äëÿ ðåãóëèðîâàíèÿ èëè ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ìîùíîñòè, âûäåëÿåìîé â öåïè íàãðóçêè.
UÂÕ t UÂÛÕ VS1
RÍ
Èìïóëüñû óïðàâëåíèÿ UÂÛÕ
UÓÏÐ
t Èìïóëüñû óïðàâëåíèÿ
Ðèñóíîê 1. Ïðèíöèï ðàáîòû òèðèñòîðíîãî ðåãóëÿòîðà ìîùíîñòè.
Ïðèíöèï äåéñòâèÿ òèðèñòîðíûõ ðåãóëÿòîðîâ îáùåèçâåñòåí. Íà Ðèñóíêå 1à ïðèâåäåí îäèí èç âàðèàíòîâ ðàáîòû òàêîãî ðåãóëÿòîðà. Ïðè ïîäà÷å íà âõîä óïðàâëåíèÿ (óïðàâëÿþùèé ýëåêòðîä òèðèñòîðà) ñèíõðîííûõ èìïóëüñîâ óïðàâëåíèÿ UÓÏÐ òèðèñòîð äî ìîìåíòà îêîí÷àíèÿ ïîëóâîëíû ïèòàþùåãî íàïðÿæåíèÿ UÂÕ ïåðåêëþ÷èòñÿ â ïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå. Íà íàãðóçêó ïîñòóïàåò îòðåçîê
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ïîëóâîëíû ïèòàþùåé òèðèñòîð ñèíóñîèäû UÂÛÕ. Ïðè ñìåùåíèè óïðàâëÿþùåãî èìïóëüñà ïî øêàëå âðåìåíè t âëåâî èëè âïðàâî â ïðåäåëàõ ïîëóâîëíû ñèíóñîèäû ïèòàþùåãî íàïðÿæåíèÿ îòðåçîê ïîëóâîëíû, ïðîïóñêàåìûé òèðèñòîðîì, ðàñøèðÿåòñÿ èëè ñóæàåòñÿ, îáåñïå÷èâàÿ òåì ñàìûì ðåãóëèðîâàíèå ìîùíîñòè, âûäåëÿåìîé â íàãðóçêå. Íà Ðèñóíêå 2 ïðèâåäåíà ñõåìà ðåãóëÿòîðà ìîìåíòà îòïèðàíèÿ ñèëîâûõ ïðèáîðîâ – òèðèñòîðîâ, MOSFET è ò.ä. Óñòðîéñòâî ñèíõðîííî ñ ïîñòóïëåíèåì ïîëóïåðèîäîâ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïèòàþùåé ñåòè âûðàáàòûâàåò ðåãóëèðóåìûé ïî øèðèíå èìïóëüñ óïðàâëåíèÿ, êîòîðûé ìîæíî ïëàâíî ïåðåìåùàòü ïî îñè âðåìåíè â ïðåäåëàõ äëèòåëüíîñòè ïîëóïåðèîäà. Óñòðîéñòâî (Ðèñóíîê 2) ðàáîòàåò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Íà âõîä ðåãóëÿòîðà ñ ìîñòîâîãî âûïðÿìèòåëÿ ïîäàþòñÿ ïîëóïåðèîäû íàïðÿæåíèÿ ïèòàþùåé ñåòè ïîëîæèòåëüíîé ïîëÿðíîñòè. Íà âõîäå ëîãè÷åñêîãî ýëåìåíòà DD1.1 CD4070BD ïîòåíöèîìåòðîì R3 óñòàíîâëåíî ñòàðòîâîå íàïðÿæåíèå, âåëè÷èíà êîòîðîãî íèæå íàïðÿæåíèÿ ïåðåêëþ÷åíèÿ ëîãè÷åñêîãî óðîâíÿ ýëåìåíòà DD1.1. Âõîäíîå íàïðÿæåíèå, ïîñòóïàÿ íà âõîä ëîãè÷åñêîãî ýëåìåíòà DD1.1, ñóììèðóåòñÿ ñ ðàíåå óñòà-
ÑÕÅÌÛ
47
R2
R3
R4
33ê
50ê
11ê
+10 Â VD2 1N4148
R6 10ê R10
R5 100ê UÂÕ 10 Â
A
VD1
1N4148 R1 C1* 2í
R9 ïîëîæåíèå èìïóëüñà óïðàâëåíèÿ DD1.1 B 10ê C2 1 R8 R9.1 R9.2 3 C3 2 1Ì 1Ì 1Ì 10í 7.5í R11 +10 Â R11 øèðèíà èìïóëüñà R7 óïðàâëåíèÿ 1Ì 14 100ê DD1.2 C4 DD1 U 5 100í 7 4 ÂÛÕ C 6 DD1 CD4070BD
Ðèñóíîê 2. Ñõåìà ðåãóëÿòîðà ìîìåíòà îòïèðàíèÿ ñèëîâûõ ïðèáîðîâ.
Âõîäíîé ñèãíàë, 100 Ãö A t t = 10 ìñ Ïîëîæåíèå èìïóëüñà óïðàâëåíèÿ B t Øèðèíà èìïóëüñà óïðàâëåíèÿ, 0…1 ìñ C t
Ðèñóíîê 3. Äèíàìèêà ýëåêòðè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â ðàçëè÷íûõ òî÷êàõ óñòðîéñòâà: à) âõîäíîé ñèãíàë ÷àñòîòîé 100 Ãö; á) ðåãóëèðîâàíèå ïîëîæåíèÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû â ïðåäåëàõ ïîëóïåðèîäà âõîäíîãî ñèãíàëà; â) ðåãóëèðîâàíèå øèðèíû âûõîäíîãî èìïóëüñà â ïðåäåëàõ 0…1 ìñ.
íîâëåííûì íà íåì íàïðÿæåíèåì è ïåðåêëþ÷àåò ñîñòîÿíèå íà âûõîäå ýòîãî ýëåìåíòà ñ ñîñòîÿíèÿ «ëîãè÷åñêèé íóëü» íà ñîñòîÿíèå
«ëîãè÷åñêàÿ åäèíèöà» íà âðåìÿ äåéñòâèÿ âõîäíîãî ïîëóïåðèîäà íàïðÿæåíèÿ. Êîíäåíñàòîð Ñ1 ïðåäíàçíà÷åí äëÿ íåáîëüøîãî çàòÿãèâàíèÿ çàäíåãî ôðîíòà âûõîäíîãî èìïóëüñà. Íàïðÿæåíèå óðîâíÿ ëîãè÷åñêîé åäèíèöû ñ âûõîäà ýëåìåíòà DD1.1 ÷åðåç öåïî÷êó èç ðåçèñòîðà R8 è ñäâîåííûõ ïîòåíöèîìåòðîâ R9.1, R9.2 çàðÿæàåò êîíäåíñàòîð Ñ2 ïî ýêñïîíåíöèàëüíîìó çàêîíó. Ïîñëå îêîí÷àíèÿ äåéñòâèÿ èìïóëüñà ýòîò êîíäåíñàòîð ìãíîâåííî ðàçðÿæàåòñÿ ÷åðåç äèîä VD2. Ïîäñòðîå÷íûì ðåçèñòîðîì R6 óñòàíàâëèâàþò íà÷àëüíîå ñìåùåíèå íà íèæíåé îáêëàäêå êîíäåíñàòîðà Ñ2. Ïàðàëëåëüíî äâèæêàì ïîòåíöèîìåòðîâ R9.1 è R9.2 ïîäêëþ÷åí ïîäñòðîå÷íûé ðåçèñòîð R11 è âõîäû ëîãè÷åñêîãî ýëåìåíòà DD1.2 «Èñêëþ÷àþùåå ÈËÈ».  ïðîöåññå çàðÿäà êîíäåíñàòîðà Ñ2 íàïðÿæåíèÿ ëîãè÷åñêèõ óðîâíåé íà âõîäàõ ýëåìåíòà DD1.2 ïîñëåäîâàòåëüíî ïðîáåãàåò çíà÷åíèÿ 0 – 0, 0 – 1, 1 – 1. Ñîîòâåòñòâåííî ñèãíàë íà âûõîäå ýëåìåíòà DD2.1 â ýòè ìîìåíòû âðåìåíè ïðèîáðåòàåò çíà÷åíèÿ 0, 1, 0, ôîðìèðóÿ èìïóëüñ óïðàâëåíèÿ. Ïåðåìåùåíèå äâèæêîâ ñäâîåííûõ ïîòåíöèîìåòðîâ R9.1, R9.2 ïîçâîëÿåò ïëàâíî ïåðåìåùàòü ïîëîæåíèå âûõîäíîãî èìïóëüñà ïî R1
+10 Â
VD1-VD4 E1
R2
+
C1
VD5 10Â
14
C2 DD1 7
12 Â 50 Ãö
R3 ê UÂÕ 10 Â
Ðèñóíîê 4. Âàðèàíò ñõåìû ôîðìèðîâàíèÿ âõîäíûõ ñèãíàëîâ è, îäíîâðåìåííî, ñõåìû ïèòàíèÿ óñòðîéñòâà.
48
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
øêàëå âðåìåíè t â ïðåäåëàõ äëèòåëüíîñòè ïîëóïåðèîäà âõîäíîãî ñèãíàëà (Ðèñóíîê 3). Ðåãóëèðîâêà ïîäñòðîå÷íîãî ðåçèñòîðà R11 ïîçâîëÿåò ðåãóëèðîâàòü øèðèíó ýòîãî èìïóëüñà â ïðåäåëàõ îò 0 äî 1 ìñ. Âîçìîæíûé âàðèàíò îðãàíèçàöèè ïèòàíèÿ ðåãóëÿòîðà ìîìåíòà îòïèðàíèÿ ñèëîâûõ ïðè-
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
áîðîâ è ôîðìèðîâàíèÿ âõîäíûõ ñèãíàëîâ ïîêàçàí íà Ðèñóíêå 4. ÐË
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ÑÕÅÌÛ
1. Datasheet Texas Instruments CD4070B
49
Çàðÿäíîå óñòðîéñòâî äëÿ áàòàðåé LiFePO4 ñ èíäèâèäóàëüíûì êîíòðîëåì çàðÿäà êàæäîé áàíêè Ìèõàèë Ãóðîâè÷, ÑØÀ
Â
 ïîñëåäíèå íåñêîëüêî ëåò, ñòàâ äîñòóïíûìè è ïîïóëÿðíûìè, ïîëó÷èëè øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå ëèòèé-èîííûå (Li-Ion) è ëèòèé-æåëåçî-ôîñôàòíûå (LiFePO4) àêêóìóëÿòîðû. Ýòè àêêóìóëÿòîðû, âûïóñêàåìûå â ðàçëè÷íûõ ôîðì-ôàêòîðàõ è ñ ðàçíîé åìêîñòüþ, èìåþò çàìå÷àòåëüíûå ýëåêòðè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè: âûñîêóþ óäåëüíóþ åìêîñòü, íèçêîå âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå, ïîñòîÿíñòâî íàïðÿæåíèÿ âî âðåìÿ ðàçðÿäà, î÷åíü íèçêèé ñàìîðàçðÿä, áîëüøîå ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî öèêëîâ çàðÿä-ðàçðÿä, âûñîêóþ òåðìîñòàáèëüíîñòü è î÷åíü áîëüøîé ñðîê ñëóæáû. Íî íàðÿäó ñî âñåìè ýòèìè äîñòîèíñòâàìè ó LiFePO4 áàòàðåé åñòü è îäèí ñåðüåçíûé íåäîñòàòîê – îíè î÷åíü êàïðèçíû ê ðåæèìó çàðÿäà è ðàçðÿäà. Ýòè áàòàðåè íå ëþáÿò ïðåâûøåíèÿ ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìîãî äëÿ äàííîãî òèïà áàòàðåè íàïðÿæåíèÿ â ïðîöåññå çàðÿäêè è ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà áàòàðåå íèæå ìèíèìàëüíî äîïóñòèìîãî óðîâíÿ ïðè ðàçðÿäå íà íàãðóçêó. Íàðóøåíèå ýòèõ òðåáîâàíèé îáû÷íî ïðèâîäèò ê ðåçêîìó ñíèæåíèþ åìêîñòè áàòàðåè è óìåíüøåíèþ åå ñðîêà ñëóæáû (ìàêñèìàëüíîãî êîëè÷åñòâà öèêëîâ çàðÿä-ðàçðÿä), à â ðÿäå ñëó÷àåâ è ê âîñïëàìåíåíèþ áàòàðåè (îñîáåííî ýòî îòíîñèòñÿ ê Li-Ion áàòàðåÿì).
50
×òîáû îáåñïå÷èòü áàòàðåå îïòèìàëüíûå óñëîâèÿ ïðè çàðÿäå è ðàçðÿäå, èñïîëüçóþò ñïåöèàëüíûå ýëåêòðîííûå óñòðîéñòâà, îáúåäèíåííûå ïîä íàçâàíèåì BMS (Battery Management System , ò.å. ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ áàòàðååé), êîòîðûå ñåãîäíÿ ÿâëÿþòñÿ íåîòúåìëåìîé ÷àñòüþ ëþáîãî óñòðîéñòâà ñ áàòàðåéíûì ïèòàíèåì ïðè èñïîëüçîâàíèè áàòàðåé ñ õèìèåé òèïà Li-Ion èëè LiFePO4. Íàçíà÷åíèå ýòèõ óñòðîéñòâ ñîñòîèò èìåííî â îáåñïå÷åíèè áåçîïàñíîãî ðåæèìà çàðÿäà è ðàçðÿäà áàòàðåè. BMS ìîæåò áûòü ïîñòðîåíà ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè, â çàâèñèìîñòè îò êîíñòðóêöèè áàòàðåè, ñïîñîáà ñîåäèíåíèÿ è êîëè÷åñòâà áàíîê, ìîæåò áûòü âñòðîåíà â êîðïóñ áàòàðåè èëè áûòü ÷àñòüþ çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà. Îäíà èç õàðàêòåðíûõ îñîáåííîñòåé ñèñòåì BMS – ýòî îáåñïå÷åíèå èíäèâèäóàëüíîãî êîíòðîëÿ êàæäîé áàíêè â ñîñòàâå áàòàðåè, ò.å. íàïðÿæåíèå êàæäîé áàíêè íàõîäèòñÿ ïîä ïîñòîÿííûì êîíòðîëåì, è ñèñòåìà â ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè òî÷íî çíàåò, â êàêîì ñîñòîÿíèè íàõîäèòñÿ êàæäàÿ áàíêà, è ìîæåò ïåðåðàñïðåäåëèòü çàðÿäíûé òîê ìåæäó áàíêàìè, åñëè îáíàðóæèâàåòñÿ ðàçáàëàíñ èç-çà òîãî, ÷òî áàíêè íåìíîãî îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà è çàðÿæàþòñÿ ðàçíûìè òåìïàìè. Êðîìå òîãî, BMS ñëåäèò çà íàïðÿæåíèåì êàæäîé áàíêè âî âðåìÿ ðàçðÿäà è ñèãíàëèçèðóåò
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
è/èëè îòêëþ÷àåò íàãðóçêó, åñëè íàïðÿæåíèå íà áàíêå ïàäàåò íèæå ìèíèìàëüíî äîïóñòèìîãî óðîâíÿ. Âîïðîñû êîíòðîëÿ íàïðÿæåíèÿ áàíîê â ïðîöåññå ðàçðÿäà âûõîäÿò çà ðàìêè äàííîé ñòàòüè è äàëåå íå ðàññìàòðèâàþòñÿ. Âñå ýòè îñîáåííîñòè è òðåáîâàíèå íàäåæíîñòè â ðàáîòå äåëàþò ñèñòåìû BMS äîñòàòî÷íî ñëîæíûìè óñòðîéñòâàìè.  ñòàòüå ðàññêàçûâàåòñÿ î çàðÿäíîì óñòðîéñòâå äëÿ áàòàðåè, ñîñòàâëåííîé èç ÷åòûðåõ ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ áàíîê LiFePO4 (êîíôèãóðàöèÿ òèïà 4S1P). Êàæäàÿ òàêàÿ áàíêà èìååò íîìèíàëüíîå íàïðÿæåíèå 3.2  è, ñîîòâåòñòâåííî, íîìèíàëüíîå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå âñåé áàòàðåè ðàâíî 12.8 Â, ÷òî äåëàåò åå èäåàëüíî ïîäõîäÿùåé äëÿ çàìåíû îáû÷íûõ êèñëîòíûõ 12âîëüòîâûõ àêêóìóëÿòîðîâ. Îïèñûâàåìîå çàðÿäíîå óñòðîéñòâî èñïîëüçóåò èíäèâèäóàëüíûé ïîäõîä ê çàðÿäó êàæäîé áàíêè è íå òðåáóåò ñëîæíîé ñõåìû áàëàíñèðîâêè çàðÿäíûõ òîêîâ. Çàðÿäíîå óñòðîéñòâî ðàññ÷èòàíî íà çàðÿäêó áàòàðåè, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ ñúåìíîé, ò.å. â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè ïîäêëþ÷àåòñÿ è âñòàâëÿåòñÿ â óñòðîéñòâî äëÿ ðàáîòû è îòêëþ÷àåòñÿ è èçâëåêàåòñÿ èç íåãî, è ïîäêëþ÷àåòñÿ ê çàðÿäíîìó óñòðîéñòâó äëÿ çàðÿäà. Òàêèå áàòàðåè èñïîëüçóþòñÿ â øóðóïîâåðòàõ, ýëåêòðîäðåëÿõ, ýëåêòðîãàéêîâåðòàõ, â ïûëåñîñàõ ñ áàòàðåéíûì ïèòàíèåì è äðóãèõ ïîäîáíûõ óñòðîéñòâàõ.  çàðÿäíîì óñòðîéñòâå èñïîëüçîâàíû ìîäóëè TP5000, êîòîðûå ñïåöèàëüíî ðàçðàáîòàíû äëÿ çàðÿäêè îäíîé áàíêè òèïà LiFePO4 ïîñòîÿííûì òîêîì äî 2 À (òîê çàðÿäà ìîæíî èçìåíÿòü ïîäáîðîì âåëè÷èíû òîêîèçìåðèòåëüíîãî ðåçèñòîðà íà ïëàòå ìîäóëÿ) è îòêëþ÷åíèåì çàðÿäà ïðè äîñòèæåíèè íàïðÿæåíèÿ íà áàíêå, ðàâíîãî 3.60 - 3.65 Â. Cðàçó îòìåòèì, ÷òî ìîäóëü TP5000 ìîæåò ðàáîòàòü è ñ áàòàðåÿìè òèïà Li-Ion; äëÿ ýòîãî íà ñàìîì ìîäóëå íàäî óñòàíîâèòü ïåðåìû÷êó. Ïðè ýòîì ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèÿ çàðÿäà ïîäíèìàåòñÿ äî 4.2 Â, à ìàêñèìàëüíûé òîê çàðÿäà íå èçìåíÿåòñÿ. Êðîìå òîãî, ïðåèìóùåñòâî ìîäóëÿ TP5000 åùå è â òîì, ÷òî ïî îêîí÷àíèè çàðÿäà îí êîíòðîëèðóåò íàïðÿæåíèå íà áàíêå è ïðè íåîáõîäèìîñòè àâòîìàòè÷åñêè ïîäçàðÿæàåò áàíêó, åñëè íàïðÿæåíèå íà íåé óïàëî. Äëÿ íîðìàëüíîé ðàáîòû ìîäóëÿ TP5000 íåîáõîäèìî ïîñòîÿííîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå +5 … +9  è òîê 2 À. Ñàì ìîäóëü TP5000 ïðåäñòàâëÿåò
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ñîáîé ïðåîáðàçîâàòåëü ïîñòîÿííîãî âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ â ïîñòîÿííûé âûõîäíîé òîê ñ êîíòðîëåì íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå ìîäóëÿ.  çàâèñèìîñòè îò íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå ìîäóëÿ (íàïðÿæåíèÿ íà çàðÿæàåìîé áàíêå), ìèêðîñõåìà TP5000 âûáèðàåò îäèí èç âîçìîæíûõ ðåæèìîâ ðàáîòû óñòðîéñòâà: ïîäãîòîâêà ê çàðÿäó, çàðÿä èëè ïîääåðæàíèå. TP5000 èìååò äâà ñâåòîäèîäà äëÿ èíäèêàöèè òåêóùåãî ðåæèìà ðàáîòû; îäèí ñâåòîäèîä ãîðèò â ðåæèìàõ ïîäãîòîâêè ê çàðÿäêå è çàðÿäêè, âòîðîé ãîðèò â ðåæèìå ïîääåðæàíèÿ. Åñëè âûõîä TP5000 íå ïîäêëþ÷åí, ìèêðîñõåìà TP5000 ÷óâñòâóåò îòñóòñòâèå íàãðóçêè, âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ðàâíî âõîäíîìó, è ñâåòîäèîäû âêëþ÷àþòñÿ è âûêëþ÷àþòñÿ ïîî÷åðåäíî (ìåðöàþò). Êðîìå òîãî, ìîäóëü TP5000 èìååò âõîä äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ äàò÷èêà òåìïåðàòóðû çàðÿæàåìîé áàòàðåè, íî â äàííîì ïðîåêòå îí íå èñïîëüçóåòñÿ. Âèä ìîäóëÿ TP5000 ïîêàçàí íà Ðèñóíêå 1.
Ðèñóíîê 1. Ìîäóëü TP5000 – âèä ñâåðõó.
Îñíîâíàÿ èäåÿ, ïîëîæåííàÿ â îñíîâó çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà, ñîñòîèò â òàêîì èñïîëüçîâàíèè íåñêîëüêèõ ìîäóëåé TP5000, ÷òîáû êàæäûé ìîäóëü êîíòðîëèðîâàë îäíó áàíêó â áàòàðåå. Òàêîé ïîäõîä îáåñïå÷èâàåò èíäèâèäóàëüíûé êîíòðîëü íàïðÿæåíèÿ çàðÿäà è ïîääåðæàíèÿ. Ïîñêîëüêó çàðÿäíîå óñòðîéñòâî ðàññ÷èòûâàëîñü íà ðàáîòó ñ áàòàðååé èç ÷åòûðåõ ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ áàíîê, îíî ñîñòîèò èç ÷åòûðåõ íåçàâèñèìûõ êàíàëîâ çàðÿäà.  êàæäîì êàíàëå åñòü èñòî÷íèê ïèòàíèÿ AC2DC, ïðåîáðàçóþùèé ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå ñåòè â ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå +5  ñ ìàêñèìàëüíûì òîêîì â 2 À. Ýòî íàïðÿæåíèå ïîäàåòñÿ íà âõîä ìîäóëÿ TP5000. Âûõîäíûå ïðîâîäà TP5000 ïîäêëþ÷àþòñÿ ê âûâîäàì çàðÿæàåìîé áàíêè.
ÑÕÅÌÛ
51
Çàðÿäíîå óñòðîéñòâî TP_5000_4 Cell_Plus Cell_Minus
AC2DC_4
Charger_Plus Charger_Minus
DC_Plus
AC_L_IN
DC_Minus
AC_N_IN
TP_5000_3 Cell_Plus
AC2DC_3
Charger_Plus
DC_Plus
AC_L_IN
DC_Minus
AC_N_IN
Ê áàòàðåå Cell_Minus
Charger_Minus
TP_5000_2 Cell_Plus Cell_Minus
AC2DC_2
Charger_Plus Charger_Minus
DC_Plus
AC_L_IN
DC_Minus
AC_N_IN
F1
Âõîä AC
TP_5000_1 Cell_Plus Cell_Minus
AC2DC_1
Charger_Plus Charger_Minus
DC_Plus
AC_L_IN
DC_Minus
AC_N_IN
Cell_Minus
+
Cell_Minus
+
Cell_Plus
Cell_3 Ê çàðÿäíîìó óñòðîéñòâó
–
Cell_Plus
+ Cell_Minus
ÍÀÃÐÓÇÊÀ
Cell_4
–
Cell_2
–
Cell_Plus
Cell_Minus
+
Cell_Plus
Áàòàðåÿ ýëåìåíòîâ LiFePO4 (4S1P)
Cell_1
–
Ðèñóíîê 2. Áëîê ñõåìà çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà âìåñòå ñ çàðÿæàåìîé áàòàðååé.
52
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ê áàòàðåå
TP_5000_4
AC2DC_4
V04 Cell_Plus Cell_Minus
Charger_Plus Charger_Minus
DC_Plus
AC_L_IN
DC_Minus
AC_N_IN
V03 V04
V04
V03
V03
V02
V02
V01
V01
V00
V00
TP_5000_3 Cell_Plus Cell_Minus
AC2DC_3
Charger_Plus Charger_Minus
DC_Plus
AC_L_IN
DC_Minus
AC_N_IN
V02
TP_5000_2
Ê âîëüòìåòðó
Cell_Plus
V01
Cell_Minus
AC2DC_2
Charger_Plus Charger_Minus
AC_L_IN
DC_Minus
AC_N_IN
TP_5000_1 Cell_Plus V04
V04
V03
V03
V02
V02
V01
V01
V00
V00
F1
DC_Plus
Âõîä AC
AC2DC_1
Charger_Plus
DC_Plus
AC_L_IN
DC_Minus
AC_N_IN
V00 Cell_Minus
Charger_Minus
Ðèñóíîê 3. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà.
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
òàêòàì ðàçúåìà «Ê áàòàðåå», è íàçíà÷åíèå êîòîðîãî – ïîäêëþ÷åíèå âíåøíåãî âîëüòìåòðà äëÿ êîíòðîëÿ ðàáîòû óñòðîéñòâà. Ìîíòèðîâàòü ýòîò ðàçúåì íå îáÿçàòåëüíî. Åñëè çàðÿäíîå óñòðîéñòâî ïëàíèðóåòñÿ èñïîëüçîâàòü òîëüêî äëÿ çàðÿäêè áàòàðåé êîíôèãóðàöèè 4S, òî ðàçúåìû «Ê áàòàðåå» è «Ê âîëüòìåòðó» äîëæíû èìåòü òîëüêî 5 êîíòàêòîâ. Àâòîð èñïîëüçîâàë ðàçúåìû ñ 26 êîíòàêòàìè, òàê êàê ïëàíèðîâàë äàëüíåéøóþ ìîäèôèêàöèþ ýòîãî çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà. Ðàññìîòðèì ñõåìó áëîêà TP_5000_1 (îñòàëüíûå áëîêè èäåíòè÷íû ïåðâîìó).
ÑÕÅÌÛ
C2 0.1µF
J2 J1
IN_POS
L1
Charger_Plus
LED_IDLE_1
L2
LED_CHARGE_ON_1
L3
Äëÿ íîðìàëüíîé ðàáîòû çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà íåîáõîäèìî, ÷òîáû áàòàðåÿ èìåëà ðàçúåì ñ âûâîäàìè îò êàæäîé áàíêè. Áëîê ñõåìà çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà âìåñòå ñ çàðÿæàåìîé áàòàðååé ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 2. Áàíêè çàðÿæàåìîé áàòàðåè îáîçíà÷åíû êàê Cell_1, Cell_2, Cell_3, Cell_4. Ìîäóëè TP5000 ñàìîãî çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà íà Ðèñóíêå 2 îáîçíà÷åíû êàê TP_5000_1, TP_5000_2, TP_5000_3, TP_5000_4. Èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ êàæäîãî êàíàëà îáîçíà÷åíû êàê AC2DC_1, AC2DC_2, AC2DC_3, AC2DC_4. Öèôðà â êîíöå îáîçíà÷åíèÿ ñîîòâåòñòâóåò íîìåðó êàíàëà çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà. Íàïðÿæåíèå ïåðåìåííîãî òîêà ïîäàåòñÿ íà ñõåìó ÷åðåç ðàçúåì «Âõîä AC» è ïðåäîõðàíèòåëü F1. Òåïåðü ïåðåéäåì ê ïðèíöèïèàëüíîé ñõåìå âñåãî çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà (Ðèñóíîê 3) è åãî êîìïîíåíòîâ. Íàçíà÷åíèå áëîêîâ TP_5000_1, TP_5000_2, TP_5000_3, TP_5000_4, AC2DC_1, AC2DC_2, AC2DC_3, AC2DC_4 áûëî îáñóæäåíî âûøå. Äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ ê çàðÿæàåìîé áàòàðåå èñïîëüçóåòñÿ ðàçúåì «Ê áàòàðåå».  ñõåìå ïðåäóñìîòðåí äîïîëíèòåëüíûé ðàçúåì «Ê âîëüòìåòðó», âñå êîíòàêòû êîòîðîãî ïîäêëþ÷åíû ïàðàëëåëüíî êîí-
Cell_Plus
B+ C5 0.1µF
TP5000 IN_NEG
BCell_Minus
Charger_Minus CH01 TP5000
Ðèñóíîê 4. Ñõåìà áëîêà TP_5000_1.
53
AC1 DC_Minus DC_Plus
GRND nc +5V
FG N L
AC_N_IN AC_L_IN
AC2DC_HAW10-220S05
Ðèñóíîê 5. Ñõåìà áëîêà AC2DC_1.
Ñõåìà áëîêà ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 4. Ëèíèè Charger_Plus è Charger_Minus ïîäàþò íàïðÿæåíèå +5  îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ êàíàëà íà ìîäóëü TP5000. Ëèíèè Cell_Plus è Cell_Minus èäóò íà ðàçúåìû «Ê áàòàðåå» è «Ê âîëüòìåòðó», è äàëåå ê çàðÿæàåìîé áàíêå â áàòàðåå. Áëîêèðîâî÷íûå êîíäåíñàòîðû C2 , C5 óìåíüøàþò âîçìîæíûå Â× ïîìåõè íà ëèíèÿõ. Ñâåòîäèîäû LED_CHARGE_ON_1 è LED_IDLE_1 ïîêàçûâàþò òåêóùåå ñîñòîÿíèå ìîäóëÿ TP5000.
Ðèñóíîê 6. Ñîáðàííîå óñòðîéñòâî – âèä ñâåðõó.
Ðèñóíîê 8. Çàðÿäíîå óñòðîéñòâî â ðàáîòå.
Òåïåðü ðàññìîòðèì áëîê AC2DC_1 (îñòàëüíûå áëîêè àáñîëþòíî èäåíòè÷íû ïåðâîìó). Åãî ñõåìà ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 5. Êàê âèäíî èç ñõåìû, áëîê ïðåäåëüíî ïðîñò. Îí ñîñòîèò èç èñòî÷íèêà ïîñòîÿííîãî òîêà AC1 òèïà HAW10-220S05, êîòîðûé ïîäêëþ÷àåòñÿ ê ñåòè ïåðåìåííîãî òîêà (ëèíèè AC_N_IN è AC_L_IN) è âûäàåò íà âûõîä (ëèíèè DC_Minus è DC_Plus) ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå +5  ñ ìàêñèìàëüíûì òîêîì 2 À. Òåïåðü íåñêîëüêî ñëîâ î êîíñòðóêöèè óñòðîéñòâà. Ãîòîâîå óñòðîéñòâî ïîêàçàíî íà Ðèñóíêå 6 (âèä ñâåðõó), Ðèñóíêå 7 (âèä ñíèçó) è Ðèñóíêå 8. Íà Ðèñóíêå 8 èçîáðàæåíî çàðÿäíîå óñòðîéñòâî â ðàáîòå ñ ïîäêëþ÷åííîé áàòàðåé LiFePO4 êîíôèãóðàöèè 4S1P è âîëüòìåòðîì, ïîäêëþ÷åííûì êî âòîðîìó ðàçúåìó è ïîêàçûâàþùèì íàïðÿæåíèå íà êàæäîé áàíêå è îáùåå íàïðÿæåíèå íà áàòàðåå. Âèäíî, ÷òî áàòàðåÿ åùå íå ïîëîñòüþ çàðÿæåíà – íàïðÿæåíèå íà íåé ðàâíî 14.3 Â, òîãäà êàê íàïðÿæåíèå íà ïîëíîñòüþ çàðÿæåííîé áàòàðåå äîëæíî áûòü â äèàïàçîíå 14.4-14.6 Â. Âèäíî òàêæå, ÷òî â êàæäîì èç êàíàëîâ ãîðèò ñâåòîäèîä LED_CHARGE_ON, ïîêàçûâàþùèé, ÷òî êàíàë íàõîäèòñÿ â ðåæèìå çàðÿäêè.
Ðåêîìåíäàöèè ïî ñáîðêå óñòðîéñòâà
Ðèñóíîê 7. Ñîáðàííîå óñòðîéñòâî – âèä ñíèçó.
54
Kàê âèäíî èç ïðèíöèïèàëüíîé ñõåìû, êëþ÷åâîé ýëåìåíò óñòðîéñòâà – çàðÿäíûé ìîäóëü TP5000. Íà ðûíêå ïðåäñòàâëåíî íåñêîëüêî âàðèàíòîâ ýòîãî ìîäóëÿ. Âñå îíè ñîáðàíû íà ìèêðîñõåìå TP5000 è èìåþò îäèíàêîâóþ ïðèíöèïèàëüíóþ ñõåìó, íî ðàñïîëîæåíèåì âûâîäîâ è ðàçìåðàìè ìîãóò îòëè÷àòüñÿ. Âòîðîé ïî çíà÷èìîñòè ýëåìåíò – èñòî÷íèê ïèòàíèÿ AC_1. Àâòîð èñïîëüçîâàë èñòî÷íèê òèïà HAW10-220S05 ñ âûõîäíûìè ïàðàìåòðàìè +5 Â/2 À. Ëþáîé äðóãîé èñòî÷íèê ñ àíà-
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ëîãè÷íûìè ïàðàìåòðàìè ïîäîéäåò äëÿ ðàáîòû â äàííîì ïðîåêòå. Òàêèå èñòî÷íèêè ïðîäàþòñÿ â ðàçíûõ âàðèàíòàõ èñïîëíåíèÿ ñ ðàçíûì ðàñïîëîæåíèåì âûâîäîâ è ãàáàðèòàìè. Îñòàëüíûå ýëåìåíòû ïðîåêòà ñòàíäàðòíûå, è èõ êîíêðåòíûé âûáîð – äåëî âêóñà è âîçìîæíîñòåé. Ó÷èòûâàÿ ðàçíèöó â ðàñïîëîæåíèè âûâîäîâ è ãàáàðèòàõ èñïîëüçóåìûõ êîìïîíåíòîâ, ïðè ïîâòîðåíèè êîíñòðóêöèè àâòîð ðåêîìåíäóåò, ïðåæäå âñåãî, ïðèîáðåñòè êîìïîíåíòû,
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
è óæå ïîñëå ýòîãî ðåøàòü, êàêèì îáðàçîì èõ ñêîìïîíîâàòü. Çàðÿäíîå óñòðîéñòâî áûëî ñîáðàíî â äâóõ ýêçåìïëÿðàõ. Îáà ìîäóëÿ èñïîëüçóþòñÿ äëÿ çàðÿäêè áàòàðåé êîíôèãóðàöèè 4S1P åìêîñòüþ 2 À×÷ è 20 À×÷ óæå áîëåå ãîäà áåç ïðîáëåì èëè íàðåêàíèé. ÐË
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ÑÕÅÌÛ
1. Datasheet Top Power ASIC TP5000
55
Ýëåêòðîííûé ðåäóêòîð èëè êàê êàðäèíàëüíî óâåëè÷èòü êðóòÿùèé ìîìåíò êîëëåêòîðíîãî äâèãàòåëÿ ïåðåìåííîãî òîêà íà íèçêèõ îáîðîòàõ ×àñòü 2 Ïðîäîëæåíèå. Íà÷àëî â íîìåðå 10-2019 Àëåêñåé Êóçüìèíîâ, Ìîñêâà
Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà óñòðîéñòâà ðåãóëÿòîðà-ñòàáèëèçàòîðà ñêîðîñòè íà áàçå ìèêðîñõåìû U2010B Ñõåìà ðåãóëÿòîðà-ñòàáèëèçàòîðà ñêîðîñòè âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ äëÿ äðåëè «TUNGFULL 1806B» (Ðèñóíîê 1), êàê ìîæíî óáåäèòüñÿ, íå îòëè÷àåòñÿ îñîáîé ñëîæíîñòüþ. Çäåñü íåîáõîäèìî çàìåòèòü, ÷òî íóìåðàöèÿ ðåçèñòîðîâ è êîíäåíñàòîðîâ ñõåìû Ðèñóíîê 1 ñîîòâåòñòâóåò îðèãèíàëüíîé íóìåðàöèè íà ñõåìå, ïðèâåäåííîé â ñïðàâî÷íîì ëèñòêå íà U2010B. Âõîäíîå ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå âûáðàíî íà 10  áîëüøå óêàçàííîãî âûøå (140 Â) è ñ çàïàñîì ñîñòàâèëî 150 Â. Ýòî íàïðÿæåíèå ñ ïîìîùüþ äâóõêîíòàêòíîé ñåòåâîé âèëêè X7 ïîäàåòñÿ íà óñòðîéñòâî ñ ËÀÒÐà. Âìåñòî íåãî ìîæíî èñïîëüçîâàòü è îáû÷íûé òðàíñôîðìàòîð ñî âòîðè÷íîé îáìîòêîé, ðàññ÷èòàííîé íà íàïðÿæåíèå 150 Â, èëè ðàáîòàþùèé â ðåæèìå ËÀÒÐà, òî åñòü èìåþùèé îòâîä îò ïåðâè÷íîé îáìîòêè, ïîäêëþ÷åííîé ê ñåòåâîìó
56
íàïðÿæåíèþ 220 Â. Ãëàâíîå òðåáîâàíèå ê òðàíñôîðìàòîðó èëè ËÀÒÐó – ìàêñèìàëüíûé òîê, íà êîòîðûé îíè ðàññ÷èòàíû, ïðè íàïðÿæåíèè 150  äîëæåí áûòü íå ìåíåå 2 À. Êðîìå òîãî, ïîæåðòâîâàâ íåêîòîðîé ìîùíîñòüþ äðåëè (10% – 15%), ìîæíî èñïîëüçîâàòü èçâåñòíîå ñòàíäàðòíîå íàïðÿæåíèå 127 Â, ïîëó÷åííîå ñ øèðîêî ðàñïðîñòðàíåííîãî òðàíñôîðìàòîðà 220 Â/127 Â. Áàëëàñòíûé ðåçèñòîð íîìèíàëîì 13 êÎì (R1), äèîä ÑÌ4007 (VD1), ðàáîòàþùèé êàê îäíîïîëóïåðèîäíûé âûïðÿìèòåëü, è ñãëàæèâàþùèé êîíäåíñàòîð C1 ñëóæàò äëÿ ïîëó÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ ìèêðîñõåìû U2010B (DA1). Ýòî îòðèöàòåëüíîå íàïðÿæåíèå (îêîëî –13 Â) îáðàçóåòñÿ íà âûâîäå 11 (VS) áëàãîäàðÿ âíóòðåííåìó êîììóòàòîðó, ñîåäèíÿþùåìó âûâîä 12 (High load), êóäà ïîäêëþ÷åí àíîä äèîäà VD1, ñ âûâîäîì 11 (VS), êóäà ïîäêëþ÷åí ìèíóñ êîíäåíñàòîðà C1, à åãî ïëþñ ïîäêëþ÷åí ê «çåìëå» (GND). Íîìèíàë ðåçèñòîðà R1 ïðè íàïðÿæåíèè ïèòàíèÿ 220  ïî ñïðàâî÷íîìó ëèñòêó ñîñòàâëÿåò
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
X7 LD1
SIP-2 R8_1 47ê
VD1 SM4007
R8 100ê
R1 13ê R2 ~150 220ê
9 10 11 12 13 14 15 16
2 1
X2
R3 180
2 1
B2K
A2
M
8 MODE VREF 7 GND CSOFT + 6 ILOAD VS 5 HLD COMP 4 OVLD CTRL 3 Cj VRj 2 VSYNC ISNS 1 ISNS OUT
X6 C7 SIP-3 1.0/50 X5 C2 4.7/50 R11 82ê C5 0.1 C4 0.15
R10
U2010B P2K
X1
+
DA1 B2K
Êð.
»150 Â
G
A1
VD2 BTA24-600CW
100ê
R4 3.3ê R6 0.15 R6_1
3 2 1
2 1
P1 10ê
2 1
C1 ~150 100.0/50
R14* 24ê 3 R10_1 2 1 5.1ê PSLM-3
2
PSLM-2 1
+
X3 X4
1
R5 3.3ê
R7* 51ê Ñ3 12í
0.13 Îì
Ðèñóíîê 1. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ñòàáèëèçàòîðà ñêîðîñòè âðàùåíèÿ ýëåêòðîäâèãàòåëÿ 260 Âò íà áàçå ìèêðîñõåìû U2010B.
18 Ê. Íî ïîñêîëüêó ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå, ïîäàâàåìîå íà DA1, ñíèæåíî äî 150 Â, ïðîïîðöèîíàëüíî ñíèæåí è íîìèíàë ðåçèñòîðà R1 – äî 13 êÎì. Ìîùíîñòü ðåçèñòîðà R1 – 3 Âò (ýòî ïðîâîëî÷íûé ðåçèñòîð KNP300). Ïðè åãî ìîùíîñòè 2 Âò (ðåêîìåíäóåìîé â ñïðàâî÷íîì ëèñòêå) îí äîñòàòî÷íî ñèëüíî íàãðåâàåòñÿ (ïî îùóùåíèÿì àâòîðà – äî 50 °C è áîëåå), íàãðåâàÿ ñàìó ïëàòó è å¸ êîìïîíåíòû, à ïðè ìîùíîñòè 3 Âò åãî òåìïåðàòóðà ïîäíèìàåòñÿ íå âûøå 40 °C ïðè äîñòàòî÷íî äîëãîâðåìåííîé ðàáîòå óñòðîéñòâà. Ñâåòîäèîä êðàñíîãî ñâå÷åíèÿ LD1, èíäèöèðóþùèé ïåðåãðóçêó, ïîäêëþ÷åí ê âûâîäàì 11 è 12 DA1 ñ ïîìîùüþ äâóõ äâóõêîíòàêòíûõ ðàçúåìîâ X3 è X4. Ðàçúåì X3 – äâà öàíãîâûõ øòûðÿ ñ ðàññòîÿíèåì 2.54 ìì ìåæäó ñîáîé (PSLM-2), âïàÿííûå â ïëàòó óñòðîéñòâà è ñîåäèíåííûå ñ âûâîäàìè 11 è 12 DA1. Ê ðàçúåìó X4 – îòâåòíîìó X3 (äâà öàíãîâûõ ãíåçäà, SIP-2) – ïðèïàÿí îäèí êîíåö äâóõæèëüíîãî ïðîâîäà (äâà ïðîâîäà ÌÃÒÔ-0.1), âòîðîé êîíåö êîòîðîãî ñîåäèíåí ñî ñâåòîäèîäîì LD1. Åñëè ïðåäñòàâèòü ñåáå ñåòåâîå íàïðÿæåíèå â âèäå ñèíóñîèäû U(t) = UMAXsin(wt), òî ïðè wt = 0, p è 2p ýòà ôóíêöèÿ ïåðåñåêàåò 0 (ñòðîãî ãîâîðÿ, îíà ïåðåñåêàåò 0 ïðè wt = np, ãäå n – öåëîå). Óãîë j, ïðè êîòîðîì îòêðûâàåòñÿ ñèìèñòîð VD2 (BTA24-600CW) â ïîëîæèòåëüíîé ïîëóâîëíå íàïðÿæåíèÿ, îòñ÷èòûâà-
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
åòñÿ îò p â ñòîðîíó íóëÿ, èëè, äðóãèìè ñëîâàìè, ýòî óãîë p–j, à óãîë, ïðè êîòîðîì îòêðûâàåòñÿ ñèìèñòîð ïðè îòðèöàòåëüíîé ïîëóâîëíå, ñîîòâåòñòâåííî, ðàâåí 2p–j. Ðåçèñòîðû R8 è R8_1, îáùèé íîìèíàë êîòîðûõ ïî îáîçíà÷åíèþ ñïðàâî÷íîãî ëèñòêà ñîñòàâëÿåò Rj, ïîäêëþ÷åíû ìåæäó íàïðÿæåíèåì ïèòàíèÿ VS (âûâîä 11 DA1) è âõîäîì VRj (âûâîä 14 DA1), óïðàâëÿÿ íàïðÿæåíèåì (VRj) íà êîòîðîì ñ ïîìîùüþ èçìåíåíèÿ Rj ìîæíî èçìåíÿòü íà÷àëüíûé óãîë îòêðûòèÿ ñèìèñòîðà j. À ÷åì áîëüøå óãîë j, òåì ðàíüøå îòêðûâàåòñÿ ñèìèñòîð è òåì áóëüøóþ ïëîùàäü ñîîòâåòñòâóþùåé ïîëóñèíóñîèäû îí ïðîïóñêàåò â íàãðóçêó (â äàííîì ñëó÷àå ýòî ìîòîð Ì). Äðóãèìè ñëîâàìè, ðåãóëèðóÿ Rj, ìîæíî çàäàâàòü íà÷àëüíóþ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ ìîòîðà Ì. Ïîìèìî Rj íà óãîë j âëèÿåò êîíäåíñàòîð C3, ïîäêëþ÷åííûé ê âûâîäó Cj (âûâîä 3 DA1). Ýòîò êîíäåíñàòîð ñîâìåñòíî ñ Rj îáðàçóåò RC-öåïî÷êó RjCj (Rj = R8 + R8_1, Cj = C3), ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè êîòîðîé è îïðåäåëÿåò óãîë j. Ìîòîð Ì ïîäêëþ÷àåòñÿ ê äâóõêîíòàêòíîé ñåòåâîé ðîçåòêå X1 ñ ïîìîùüþ äâóõæèëüíîãî ïðîâîäà, íà îäíîì êîíöå êîòîðîãî óñòàíîâëåíà äâóõêîíòàêòíàÿ ñåòåâàÿ âèëêà X2, à âòîðîé êîíåö ñîåäèíåí ñ ìîòîðîì Ì. Ðîçåòêà X1 îäíèì êîíòàêòîì (2-é âûâîä X1) ïîäêëþ÷åíà êî âõîäíîìó íàïðÿæåíèþ
ÑÕÅÌÛ
57
(~150 Â), à âòîðûì (âûâîä 1 X1) – ê âûâîäó À2 ñèìèñòîðà VD2. Ñ âûâîäà OUT (âûâîä 16 DA1) ÷åðåç ðåçèñòîð R3 íà ÓÝ ñèìèñòîðà VD2 ïîäàþòñÿ êîðîòêèå èìïóëüñû, îòêðûâàþùèå åãî êàê ðàç âî âðåìÿ, ñîîòâåòñòâóþùåå óãëàì p–j è 2p–j. Äëÿ ñèíõðîíèçàöèè ñ ñåòåâûì íàïðÿæåíèåì, òî åñòü äëÿ îïðåäåëåíèÿ ìîìåíòà ïåðåõîäà ñåòåâîãî íàïðÿæåíèÿ ÷åðåç íîëü (îò ìîìåíòà êîòîðîãî è îòñ÷èòûâàåòñÿ óãîë j) èñïîëüçóåòñÿ ðåçèñòîð R2, ïîäêëþ÷åííûé ìåæäó ñåòåâûì íàïðÿæåíèåì (~150 Â) è âõîäîì VSYNC (âûâîä 15 DA1). Âûâîä ñèìèñòîðà VD2 A1 ÷åðåç òîêîèçìåðèòåëüíûé ðåçèñòîð (ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûå ðåçèñòîðû R6 è R6_1) ïîäêëþ÷åí ê «çåìëå». Íàïðÿæåíèÿ ñ äâóõ êîíöîâ òîêîèçìåðèòåëüíîãî ðåçèñòîðà (R6||R6_1) ÷åðåç ðåçèñòîðû R4 è R5 ïîäàþòñÿ íà äâà âõîäà ISNS (âûâîäû 1 è 2 DA1), ñëóæàùèõ äëÿ èçìåðåíèÿ çíà÷åíèÿ òîêà ÷åðåç ñèìèñòîð. Ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå íà âõîäàõ ISNS ñîñòàâëÿåò 0.25  (ïî ñïðàâî÷íîìó ëèñòêó). Åñëè ó÷åñòü, ÷òî ìàêñèìàëüíûé òîê ÷åðåç ñèìèñòîð ñîñòàâëÿåò 1.88 À (ñì. âûøå), íåòðóäíî ïîäñ÷èòàòü íîìèíàë òîêîèçìåðèòåëüíîãî ðåçèñòîðà: 0.25 Â/1.88 A = 0.133 Îì. Àâòîð èñïîëüçîâàë äâà ðåçèñòîðà R6 = 0.15 Îì è R6_1 = 1 Îì, ñîåäèíåííûå ïàðàëëåëüíî, îáùåå ñîïðîòèâëåíèå êîòîðûõ, êàê íåòðóäíî ïîäñ÷èòàòü, ñîñòàâëÿåò 0.13 Îì. Íà âûâîäå VREF (âûâîä 8 DA1) ôîðìèðóåòñÿ îïîðíîå íàïðÿæåíèå, êîòîðîå èñïîëüçóåòñÿ òðåìÿ ïîòðåáèòåëÿìè. Ïåðâûé ïîòðåáèòåëü – âõîä CSOFT (âûâîä 7 DA1), ê êîòîðîìó ïîäêëþ÷åí êîíäåíñàòîð C2, ñëóæàùèé äëÿ «ìÿãêîãî ñòàðòà» (Soft Start) äâèãàòåëÿ ïîñëå âêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ. Âòîðîé âûâîä êîíäåíñàòîðà ïîäêëþ÷åí ê íàïðÿæåíèþ VREF. Âòîðîé ïîòðåáèòåëü – âõîä ILOAD (âûâîä 6 DA1), ê êîòîðîìó ïîäêëþ÷åíû ðåçèñòîð R11 è ïàðàëëåëüíî åìó êîíäåíñàòîð C5, âòîðûå âûâîäû êîòîðûõ òàêæå ïîäêëþ÷åíû ê îïîðíîìó íàïðÿæåíèþ VREF. Âõîä ILOAD ñëóæèò äëÿ íàñòðîéêè ñðàáàòûâàíèÿ çàùèòû ïî òîêó, òî åñòü ïðè ïðåâûøåíèè òîêà îïðåäåëåííîãî ïîðîãà (íàïðèìåð, 1.8 À) ñðàáàòûâàåò çàùèòà; â ýòîì ñëó÷àå äâèãàòåëü îòêëþ÷àåòñÿ îò âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, è çàãîðàåòñÿ ñâåòîäèîä LD1. ×åðåç íåêîòîðîå âðåìÿ, åñëè ïðè÷èíà ñðàáàòûâàíèÿ çàùèòû óñòðàíåíà, íà äâèãàòåëü âíîâü ïîäàåòñÿ íàïðÿæåíèå, è îí ïðîäîëæàåò ðàáîòàòü ñ òîé æå ñêîðîñòüþ, ñ êîòîðîé ðàáîòàë äî ñðàáàòûâàíèÿ çàùèòû. Óñëî-
58
âèåì ñðàáàòûâàíèÿ çàùèòû ÿâëÿåòñÿ îòñóòñòâèå ïîäêëþ÷åíèÿ ê âûâîäó 9 DA1 (MODE – ðåæèì) êàêîãî-ëèáî íàïðÿæåíèÿ, òî åñòü ýòîò âûâîä äîëæåí îñòàâàòüñÿ ñâîáîäíûì (êàê íà Ðèñóíêå 1). Åñëè æå ýòîò âûâîä ïîäêëþ÷èòü ê VREF, òî çàùèòà ïî òîêó îòêëþ÷àåòñÿ, òî åñòü äâèãàòåëü ïîñëå ïðåâûøåíèÿ òîêà, íàïðèìåð, 1.8 À, ïðîäîëæàåò ðàáîòàòü (ðåæèì «c»). Òðåòèé ïîòðåáèòåëü VREF – âõîä CTRL (âûâîä 4 DA1). Ê ýòîìó âõîäó îäíîâðåìåííî ïîäêëþ÷åíû äâà íàïðÿæåíèÿ: ïåðâîå – ñ âûâîäà 5 (COMP – Compensation output), ñëóæàùåãî äëÿ êîìïåíñàöèè òîêîâîé íàãðóçêè, âòîðîå – ñíÿòîå ñ äâèæêà ïîòåíöèîìåòðà P1, êîòîðîå ÷åðåç ïîäñòðîå÷íûé ðåçèñòîð R10 è âêëþ÷åííûé ïîñëåäîâàòåëüíî ñ íèì ðåçèñòîð R10_1 òàêæå ïîäêëþ÷åíî ê âõîäó CTRL. Îäèí èç âûâîäîâ ïîòåíöèîìåòðà P1 ÷åðåç ðåçèñòîð R14 ïîäêëþ÷åí ê VREF, à âòîðîé, ÷åðåç ðåçèñòîð R7 – ê «çåìëå» (âûâîä 10 DA1). Ñàì ïîòåíöèîìåòð P1 ðàñïîëîæåí âíå ïëàòû óñòðîéñòâà è ïîäêëþ÷àåòñÿ ê íåé ñ ïîìîùüþ 3-øòûðüêîâîãî öàíãîâîãî ðàçúåìà ñ øàãîì 2.54 ìì (PSLM3 – X5), âïàÿííîãî â ïëàòó. Ê ýòîìó ðàçúåìó ïîäêëþ÷àåòñÿ îòâåòíûé ðàçúåì – 3-êîíòàêòíîå öàíãîâîå ãíåçäî (SIP3 – X6), êîòîðîå ïðèïàÿíî ê îäíîìó êîíöó òðåõæèëüíîãî ïðîâîäà, à âòîðîé åãî êîíåö ïðèïàÿí íåïîñðåäñòâåííî ê P1. Ðó÷êà ýòîãî ïîòåíöèîìåòðà âûâåäåíà íà ëèöåâóþ ïîâåðõíîñòü êîðïóñà óñòðîéñòâà (ñì. äàëåå), à ñàì ïîòåíöèîìåòð ñëóæèò äëÿ çàäàíèÿ íåîáõîäèìîé ñêîðîñòè âðàùåíèÿ äðåëè. Êàê âèäíî èç Ðèñóíêà 1, íà âõîäå CTRL ñêëàäûâàþòñÿ äâà íàïðÿæåíèÿ: îäíî – ñ âûâîäà COMP, âòîðîå – ñ äâèæêà P1 (÷åðåç R10 è R10_1). Ïîäñòðîå÷íûé ðåçèñòîð R10 ñëóæèò äëÿ íàñòðîéêè êîìïåíñàöèè íàãðóçêè, î ÷åì áóäåò ïîäðîáíî ðàññêàçàíî äàëåå. Çäåñü æå, íà âçãëÿä àâòîðà, íåîáõîäèìî îáúÿñíèòü ñàì ïðèíöèï êîìïåíñàöèè íàãðóçêè. Ýòîò ïðèíöèï çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì. Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå íà âûâîäå COMP, â ñîîòâåòñòâèè ñî ñïðàâî÷íûì ëèñòêîì, ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíî íàïðÿæåíèþ, ñíÿòîìó ñ äâóõ êîíöîâ òîêîèçìåðèòåëüíîãî ðåçèñòîðà (âûâîäû 1 è 2 DA1) èëè òîêó, ïðîõîäÿùåìó ÷åðåç íåãî. Íî êðóòÿùèé ìîìåíò, êàê áûëî óïîìÿíóòî âûøå, ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëåí êâàäðàòó òîêà, òî åñòü óâåëè÷åíèå êðóòÿùåãî ìîìåíòà â 2 ðàçà (íàïðèìåð, ïðè òîðìîæåíèè âàëà) óâåëè÷èâàåò òîê ÷åðåç äâèãàòåëü äðåëè â 4 ðàçà. Êâàäðàòè÷íàÿ çàâèñèìîñòü òîêà îò òîðìîçíîãî ìîìåíòà èìååò îäíó îñîáåííîñòü, ïðîÿâëÿþùóþñÿ â òîì, ÷òî ïðè ìàëîì
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
êðóòÿùåì ìîìåíòå èìååò ìåñòî íåêàÿ «ñëåïàÿ» çîíà, â êîòîðîé íà ìàëûõ ñêîðîñòÿõ âðàùåíèÿ, òî åñòü ïðè ìàëîì êðóòÿùåì ìîìåíòå ïðè òîðìîæåíèè âàëà òîê âîçðàñòàåò íåçíà÷èòåëüíî.  ýòîì ìîæíî ëåãêî óáåäèòüñÿ, åñëè, íàïðèìåð, ðàññìîòðåòü äâå ôóíêöèè: ëèíåé2 íóþ y(x) = x è êâàäðàòè÷íóþ z(x) = x íà èíòåðâàëå 0 < x < 1. Íà ýòîì èíòåðâàëå ëèíåéíàÿ ôóíêöèÿ y(x) âñåãäà áîëüøå êâàäðàòè÷íîé z(x). È òîëüêî ïðè x > 1 ôóíêöèÿ z(x) > y(x). Ýòîò ôàêò ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî íà ñàìûõ ìàëûõ ñêîðîñòÿõ âàë äâèãàòåëÿ ëåãêî çàòîðìîçèòü, ïîñêîëüêó îùóòèìîãî óâåëè÷åíèÿ òîêà ïðè ýòîì íå áóäåò, à çíà÷èò, íå áóäåò è êîìïåíñàöèè íàãðóçêè, èëè, äðóãèìè ñëîâàìè, âàë íå áóäåò ñîïðîòèâëÿòüñÿ òîðìîæåíèþ. Òåïåðü ñðàâíèì ìåæäó ñîáîé äâà ðåæèìà ðàáîòû.  ïåðâîì ïîäàäèì íà äâèãàòåëü íàïðÿæåíèå U1 = 220 Â, âî âòîðîì, – íàïðèìåð, óìåíüøåííîå äî U2 = 150 Â. Î÷åâèäíî, ÷òî ïðè îäíîé è òîé æå ìîùíîñòè, ïîäàííîé íà äâèãàòåëü, èëè ïðè îäíîé è òîé æå ñêîðîñòè âðàùåíèÿ òîê I150 > I150Â. Ïîñêîëüêó ìîùíîñòü, ïåðåäàâàåìàÿ íà äâèãàòåëü, ïðîïîðöèîíàëüíà ïëîùàäè ïîä ïîëóñèíóñîèäîé äâóõ ðàçíûõ íàïðÿæåíèé (220  è 150 Â), íà÷èíàÿ îò ìîìåíòà îòêðûòèÿ ñèìèñòîðà, òî åñòü îò óãëà p–j äî p è îò 2p–j äî 2p, òî ïðè áîëåå íèçêîì íàïðÿæåíèè (150 Â) óãîë j150 > j150Â. Äðóãèìè ñëîâàìè, «ñëåïàÿ» çîíà ïðè íàïðÿæåíèè 150  ñóùåñòâåííî ìåíüøå òàêîâîé ïðè íàïðÿæåíèè 220 Â, ïîýòîìó ïðè íàïðÿæåíèè 150  ìîæíî äîáèòüñÿ ìåíüøåé ñêîðîñòè âðàùåíèÿ âíå «ñëåïîé» çîíû. Êàê âèäíî èç ñõåìû Ðèñóíêà 1, íà âûâîäå CTRL ñêëàäûâàþòñÿ äâà íàïðÿæåíèÿ: âûõîäíîå íàïðÿæåíèÿ ñ âûâîäà COMP è âûõîäíîå íàïðÿæåíèå, ñíÿòîå ñ äâèæêà ïîòåíöèîìåòðà P1 ñ ó÷åòîì ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà R10 è R10_1. A óãîë j ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëåí íàïðÿæåíèþ íà âûâîäå CTRL. Òàê âîò, ïðèíöèï êîìïåíñàöèè íàãðóçêè ñîñòîèò â òîì, ÷òî ïðè òîðìîæåíèè âàëà äâèãàòåëÿ íàïðÿæåíèå íà âûâîäå COMP âîçðàñòàåò, à ñ íèì è âîçðàñòàåò íàïðÿæåíèå íà âûâîäå CTRL, îò÷åãî óâåëè÷èâàåòñÿ óãîë j, íà äâèãàòåëü ïîäàåòñÿ áóëüøàÿ ìîùíîñòü, ÷òî ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó ñîïðîòèâëåíèþ òîðìîæåíèÿ è ñîõðàíåíèþ ïåðâîíà÷àëüíîé ñêîðîñòè âðàùåíèÿ, îïðåäåëÿåìîé ïîëîæåíèåì äâèæêà ïîòåíöèîìåòðà P1. À ïîäñòðîå÷íûé ðåçèñòîð R10 îïðåäåëÿåò ïðåâàëèðóþùåå âîçäåéñòâèå íà âûâîä CTRL ëèáî íàïðÿæåíèÿ ñ âûâîäà COMP, ëèáî íàïðÿæåíèÿ, ñíÿòîãî ñ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
äâèæêà ïîòåíöèîìåòðà P1. Ïðè óâåëè÷åíèè R10 âëèÿíèå íàïðÿæåíèÿ ñ âûâîäà COMP, î÷åâèäíî, óâåëè÷èâàåòñÿ, à âëèÿíèå íàïðÿæåíèÿ, ñíÿòîãî ñ äâèæêà ïîòåíöèîìåòðà P1, óìåíüøàåòñÿ (è íàîáîðîò). Ýòîò ïðèíöèï è ïîëîæåí â îñíîâó íàñòðîéêè ñõåìû. È ïîñëåäíèé ìîìåíò, êîòîðûé íóæäàåòñÿ â ïîÿñíåíèè. Îí ñâÿçàí ñ èñïîëüçîâàíèåì òðàíñôîðìàòîðà. Êàê èçâåñòíî, ïðè óâåëè÷åíèè íàãðóçêè íà òðàíñôîðìàòîð åãî âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ïàäàåò.  ñâÿçè ñ ýòèì ïàäàåò è íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ ìèêðîñõåìû VS. Îäíàêî åñëè ïîñìîòðåòü íà ñõåìó Ðèñóíêà 1, òî ìîæíî çàìåòèòü, ÷òî âûâîä VRj, îïðåäåëÿþùèé íà÷àëüíîå ñîñòîÿíèå óãëà îòêðûòèÿ j ñèìèñòîðà (èëè, â òîì ÷èñëå, íà÷àëüíóþ ñêîðîñòü äðåëè), ñîåäèíåí ñ âûâîäîì ïèòàíèÿ VS (÷åðåç ðåçèñòîðû R8 è R8_1), à íå ñ âûâîäîì îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ VREF, êîòîðîå ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò îò íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ (íà òî îíî è îïîðíîå). Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ïðè óìåíüøåíèè íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ VS ñêîðîñòü äðåëè óâåëè÷èâàåòñÿ (è íàîáîðîò). Òàêèì ñïîñîáîì ðåàëèçóåòñÿ îäíà èç îñîáåííîñòåé ðàáîòû ìèêðîñõåìû U2010B, ñîñòîÿùàÿ â êîìïåíñàöèè èçìåíåíèÿ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ (Mains supply variation compensated). Áûë äàæå ïðîâåäåí ïðîñòîé ýêñïåðèìåíò: óìåíüøèâ âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ËÀÒÐà ñî 150  äî 130 Â, ìîæíî áûëî óáåäèòüñÿ â òîì, ÷òî ñêîðîñòü äðåëè íåñêîëüêî óâåëè÷èëàñü, à ïðè óâåëè÷åíèè íàïðÿæåíèÿ ñî 130  äî 150  – âîññòàíîâèëàñü äî ïåðâîíà÷àëüíîé. Òàêèì îáðàçîì è ïðîèñõîäèò êîìïåíñàöèÿ ïàäåíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ òðàíñôîðìàòîðà. Íàñòðîéêà ñõåìû Ðèñóíîê 1 äîñòàòî÷íî ïðîñòà.  ñàìîì íà÷àëå ê íàïðÿæåíèþ íà äâèãàòåëå íåîáõîäèìî ïîäêëþ÷èòü ñòðåëî÷íûé òåñòåð. Äâèæîê ïîòåíöèîìåòðà P1 óñòàíîâèòü íà ìèíèìàëüíóþ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ, òî åñòü áëèæå ê R14. Âûâîä 9 DA1 ñîåäèíèòü ñ âûâîäîì 8, òî åñòü îòêëþ÷èòü ðåæèì çàùèòû ïî òîêó (ñì. ñïðàâî÷íûé ëèñòîê, ðåæèì «c»), ÷òîáû îí íå ìåøàë íàñòðîéêå. Ïðè âêëþ÷åíèè íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ, åñëè äâèãàòåëü íå âðàùàåòñÿ ñîâñåì èëè âðàùàåòñÿ ñëàáî, ëèáî íàîáîðîò, âðàùàåòñÿ î÷åíü áûñòðî, èçìåíÿþò ïîëîæåíèå äâèæêà ïîäñòðîå÷íîãî ðåçèñòîðà R8, äîáèâàÿñü ïðèåìëåìûõ ìèíèìàëüíûõ îáîðîòîâ (300 – 500 îá/ìèí). Ïîñëå ýòîãî íåîáõîäèìî ïðèòîðìîçèòü âàë, íàïðèìåð, ðóêîé (ëó÷øå â ïåð÷àòêå, ÷òîáû íå ïîâðåäèòü êîæó). Åñëè äâèãàòåëü
ÑÕÅÌÛ
59
ëåãêî îñòàíàâëèâàåòñÿ, è íàïðÿæåíèå, èçìåðåííîå òåñòåðîì, íå óâåëè÷èâàåòñÿ, íåîáõîäèìî óâåëè÷èòü R10, ïðè ýòîì ñêîðîñòü âðàùåíèÿ óìåíüøèòñÿ, è åå íåîáõîäèìî âîññòàíîâèòü äî ïåðâîíà÷àëüíîãî çíà÷åíèÿ, èçìåíÿÿ R8. Åñëè ïðè òîðìîæåíèè âàëà ñêîðîñòü âðàùåíèÿ, íàîáîðîò, íà÷èíàåò óâåëè÷èâàòüñÿ, è ïðè ýòîì íàïðÿæåíèå, èçìåðåííîå òåñòåðîì, òàêæå ðåçêî óâåëè÷èâàåòñÿ, íåîáõîäèìî óìåíüøèòü çíà÷åíèå R10, ÷òî ïðèâåäåò ê óâåëè÷åíèþ ñêîðîñòè, è åå îïÿòü íåîáõîäèìî ñêîððåêòèðîâàòü, èçìåíèâ çíà÷åíèå R8. Òàê, ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíûõ ïðèáëèæåíèé äîáèâàþòñÿ òàêèõ çíà÷åíèé ìèíèìàëüíîé ñêîðîñòè, ïðè êîòîðûõ âàë áóäåò ñóùåñòâåííî ñîïðîòèâëÿòüñÿ òîðìîæåíèþ, à íàïðÿæåíèå, èçìåðåííîå òåñòåðîì, ïðè òîðìîæåíèè òàêæå áóäåò óâåëè÷èâàòüñÿ (âïëîòü äî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ ïðè ìàêñèìàëüíîì òîðìîæåíèè). Ïîñëå ýòîãî íåîáõîäèìî ïðîâåðèòü, íå óâåëè÷èâàåòñÿ ëè ñêîðîñòü íà ñðåäíèõ è ìàêñèìàëüíûõ îáîðîòàõ (äî ïðèìåðíî 2000 îá/ìèí) ïðè òîðìîæåíèè âàëà. Ïðè åå óâåëè÷åíèè (ïåðåðåãóëèðîâàíèå) íåîáõîäèìî ïîäêîððåêòèðîâàòü (óìåíüøèòü) íîìèíàë ðåçèñòîðà R10 è ñîîòâåòñòâåííî ïîäêîððåêòèðîâàòü R8. Äàëåå íåîáõîäèìî íàñòðîèòü ðåæèì ñðàáàòûâàíèÿ çàùèòû ïî òîêó ïðè ïåðåãðóçêå. Äëÿ ýòîãî âûâîä 9 îòêëþ÷èòü îò âûâîäà 8, òî åñòü îñòàâèòü ñâîáîäíûì (ðåæèì «b»), à âìåñòî R11 ïîäêëþ÷èòü ïîòåíöèîìåòð (ïåðåìåííûé ðåçèñòîð) íîìèíàëîì 200 – 300 êÎì. Çàòåì, ïðè ñóùåñòâåííîì òîðìîæåíèè âàëà âïëîòü äî ïîëíîé åãî îñòàíîâêè, ïîäîáðàòü íîìèíàë R11 òàê, ÷òîáû ïðè ýòîì ðåæèìå òîðìîæåíèÿ çàãîðåëñÿ ñâåòîäèîä LD1, ñ äâèãàòåëÿ íà êîðîòêîå âðåìÿ ñíÿëîñü íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ, à ïðè îòïóñêàíèè âàëà äâèãàòåëü âîññòàíîâèë ïåðâîíà÷àëüíóþ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ. Ïîñëå ýòîãî, èçìåðèâ çíà÷åíèå ïåðåìåííîãî ðåçèñòîðà R11, óñòàíîâèòü âìåñòî íåãî ïîñòîÿííûé ðåçèñòîð.  äàííîì ñëó÷àå, êàê âèäíî èç ñõåìû Ðèñóíîê 1, åãî íîìèíàë ðàâåí 82 êÎì. Åñëè ïðåäïîëàãàåòñÿ íàñòðîèòü ñõåìó äëÿ ðàáîòû ñ äðóãèì òèïîì äðåëè, òî íàñòðîéêà íåñêîëüêî óñëîæíÿåòñÿ (íî íåíàìíîãî), îäíàêî ïðèíöèï å¸ îñòàåòñÿ ïðåæíèé.  ýòîì ñëó÷àå, âìåñòî R7, R14 è P1 íåîáõîäèìî óñòàíîâèòü ïåðåìåííûå ðåçèñòîðû ïî 50 êÎì, à âìåñòî R8 – ïåðåìåííûé ðåçèñòîð 500 êÎì. Ðåçèñòîð R14 óñòàíîâèòü íà ìèíèìóì (0 Îì), äâèæîê P1 ïîâåðíóòü ê R14, à R7 óñòàíîâèòü â ñðåäíåå ïîëîæåíèå (25 êÎì). Ïîñëå íàñòðîéêè, àíàëîãè÷íîé âûøåîïèñàííîé â íåêîòîðîì
60
äèàïàçîíå P1, èçìåðèòü çíà÷åíèÿ P1 ïðè ìèíèìàëüíîé è ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòè, ðàçáèòü åãî íà äâà ïîñòîÿííûõ ðåçèñòîðà è îäèí ïåðåìåííûé, íî óæå ìåíüøåãî íîìèíàëà (íàïðèìåð, 20 êÎì), à, åñëè ïîòðåáóåòñÿ, àíàëîãè÷íî çàìåíèòü 20 êÎì íà 10 êÎì (êàê íà ñõåìå Ðèñóíîê 1). Êàê âèäíî èç âûøåîïèñàííîãî, íàñòðîéêà ñõåìû íå ïðåäñòàâëÿåò êàêèõ-ëèáî ñâåðõúåñòåñòâåííûõ ñëîæíîñòåé. Çäåñü ãëàâíîå – íå áåçäóìíî êðóòèòü âñå ïîäñòðîå÷íûå ðåçèñòîðû, à èñïîëüçîâàòü ñòðîãóþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èõ íàñòðîéêè. È ïîñëåäíåå, ÷òî íåîáõîäèìî îñîáåííî ïîä÷åðêíóòü, ýòî äîñòàòî÷íî âûñîêîå íàïðÿæåíèå (150 Â), êîòîðîå ïðèñóòñòâóåò íà ïëàòå. Ïðè íàñòðîéêå ñëåäóåò áûòü î÷åíü àêêóðàòíûì, ÷òîáû íåíàðîêîì íå êîñíóòüñÿ ýòîãî íàïðÿæåíèÿ. Êðîìå òîãî, ïðè íàñòðîéêå àâòîð íàñòîÿòåëüíî ðåêîìåíäóåò èñïîëüçîâàòü îòâåðòêó ñ ïëàñòèêîâîé ðó÷êîé è êåðàìè÷åñêèì øëèöåì, à ðó÷êà ïîòåíöèîìåòðà P1 òàêæå äîëæíà áûòü ïëàñòèêîâîé, òî åñòü äîëæíà áûòü õîðîøî èçîëèðîâàíà îò ìåòàëëè÷åñêîãî ñòåðæíÿ ïîòåíöèîìåòðà.
Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà óñòðîéñòâà ðåãóëÿòîðà-ñòàáèëèçàòîðà ñêîðîñòè íà áàçå ìèêðîñõåìû U2008B Êàê óêàçûâàëîñü âûøå, ìèêðîñõåìà U2008B – óïðîùåííàÿ âåðñèÿ U2010B, ïîýòîìó ñõåìà óñòðîéñòâà íà åå îñíîâå (Ðèñóíîê 2) áîëåå ïðîñòà. Õîòÿ íàèáîëåå ïðåäïî÷òèòåëüíûì ðàáî÷èì íàïðÿæåíèåì äëÿ äðåëè «SKRAB 56000» îêàçàëîñü íàïðÿæåíèå 190  (ñì. âûøå), áûëî ðåøåíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ýòîé öåëè ñåòåâîå íàïðÿæåíèå 220 Â. Ýòî áûëî ñäåëàíî ïî äâóì ïðè÷èíàì. Âî-ïåðâûõ, íàïðÿæåíèå 220  íåíàìíîãî îòëè÷àåòñÿ îò 190 Â, â ñâÿçè ñ ÷åì äëÿ ðàáîòû óñòðîéñòâà íå òðåáóåòñÿ òðàíñôîðìàòîð 220 Â/190 Â, ÷òî ñóùåñòâåííî óïðîùàåò âñå óñòðîéñòâî. Âî-âòîðûõ, íà îñíîâå äðåëè «SKRAB 56000» áûëè ñêîíñòðóèðîâàíû öèðêóëÿðíàÿ ïèëà è òî÷èëî, ñêîðîñòè ðàáîòû êîòîðûõ ïî÷òè íà ïîðÿäîê áîëüøå ñêîðîñòåé ïðè ñâåðëåíèè. Ïîýòîìó ìàêñèìàëüíàÿ è ìèíèìàëüíàÿ ñêîðîñòè âðàùåíèÿ äðåëè áûëè âûáðàíû â äèàïàçîíå 2000 îá/ìèí (ìèíèìàëüíàÿ) è 10000 îá/ìèí (ìàêñèìàëüíàÿ).  ñâÿçè ñ ýòèì, ïðè ìèíèìàëüíîé ñêîðîñòè â 2000 îá/ìèí äàæå ïðè ðàáîòå îò íàïðÿæåíèÿ 220 Â, êàê áûëî âûÿâëåíî èç ýêñïåðèìåíòà, «ñëåïàÿ çîíà», î êîòî-
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
VD1 C1
4 C4 3 0.15 R10 2 1 100ê
R14* 82ê
2 1
X2
B2K
A1
R6
VD2 BTA24-600CW
0.1
A2
3 2 1
P1 10ê
PSLM-3 SIP-3 R7* 20ê
R3 180 G
X3 X4
3 R10_1 2 5.1ê 1
U2008B P2K
2 1
100.0/50
5 GND –VS R8_1 30ê 6 CTRL Rj 7 VSYNC Cj 8 ISNS OUT
X1
M
+
SM4007 R8 R1 V 100ê 22ê R2 ~220 220ê
Ñ3 12í
X5 ~220
2 1
»220 Â
B2K
Ðèñóíîê 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ñòàáèëèçàòîðà ñêîðîñòè âðàùåíèÿ ýëåêòðîäâèãàòåëÿ 480 Âò íà áàç ìèêðîñõåìû U2008B.
ðîé ãîâîðèëîñü âûøå, îòñóòñòâóåò, ïîñêîëüêó ïðè òàêîé ñêîðîñòè âðàùåíèÿ òîê, ïîòðåáëÿåìîé äðåëüþ, äîâîëüíî çíà÷èòåëåí è ïîýòîìó âïîëíå äîñòàòî÷åí äëÿ åãî «çàõâàòà» ïåòëåé êîìïåíñàöèè íàãðóçêè â ìèêðîñõåìå U2008B. Çäåñü ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî ìèíèìàëüíàÿ è ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòè âðàùåíèÿ ìèíè äðåëè «TUNGFULL 1806B» (300 – 2000 îá/ìèí – ñì. âûøå) è ìèíè äðåëè «SKRAB 56000» (2000 – 10000 îá/ìèí) âçÿòû «íå ñ ïîòîëêà». Ýòè ñêîðîñòè áûëè èçìåðåíû àâòîðîì äîñòàòî÷íî òî÷íûì ñïîñîáîì ñ ïîìîùüþ ãîëîâêè äëÿ ïîâåðêè ãàçîâûõ ñ÷åò÷èêîâ, îñíàùåííîé êðûëü÷àòêîé (çâåçäî÷êîé), èíôðàêðàñíûì ñâåòîäèîäîì è ôîòîòðàíçèñòîðîì, ìåæäó êîòîðûìè îíà âðàùàåòñÿ. Äëÿ èçìåðåíèÿ ÷àñòîòû âðàùåíèÿ áûë èñïîëüçîâàí ÷àñòîòîìåð. Áîëåå ïîäðîáíî î ïîäîáíîì ñïîñîáå èçìåðåíèè ñêîðîñòè âðàùåíèÿ íàïèñàíî â ñòàòüå àâòîðà [2]. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ ìèêðîñõåìû òàêæå èñïîëüçóåòñÿ ãàñÿùèé ðåçèñòîð R1 íîìèíàëîì 22 Ê (êàê â ñïðàâî÷íîì ëèñòêå) ìîùíîñòüþ 5 Âò (öåìåíòíûé ðåçèñòîð SQP-5), òàê êàê ïðè åãî ìîùíîñòè â 2 Âò (ïî ñïðàâî÷íîìó ëèñòêó) åãî íàãðåâ (ïî îùóùåíèÿì àâòîðà) ñîñòàâëÿë áîëåå 50-60 °C, òîãäà êàê ïðè ìîùíîñòè â 5 Âò – òîëüêî îêîëî 40 °C. Äèîä SM4007 (VD1) èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îäíîïîëóïåðèîäíîãî âûïðÿìëåíèÿ ïîãàøåííîãî R1 íàïðÿæåíèÿ, à êîíäåíñàòîð C1, âêëþ÷åííûé ìåæäó íàïðÿæåíèåì ïèòàíèÿ –VS (âûâîä 5 DA1) è «çåìëåé» (âûâîä 4 DA1), – êàê ñãëàæèâàþùèé. Ýòî íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ ÷åðåç ïîäñòðîå÷íûé ðåçèñòîð R8 è ïîñëåäîâàòåëüíî âêëþ÷åííûé ñ íèì ðåçèñòîð R8_1
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ïîäàåòñÿ íà âõîä Rj (âûâîä 6 DA1), ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ íà÷àëüíîé óñòàíîâêè óãëà j îòêðûòèÿ ñèìèñòîðà BTA24-600CW (VD2). Òàêèì îáðàçîì, ñóììà íîìèíàëîâ ðåçèñòîðîâ R8 è R8_1 îïðåäåëÿåò íîìèíàë Rj: R8 + R8_1 = Rj, êîòîðûé ñîâìåñòíî ñ êîíäåíñàòîðîì C3 (Cj), ïîäêëþ÷åííûì ê âûâîäó Cj (âûâîä 2 DA1), îáðàçóåò RC-öåïî÷êó, RjCj, ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè êîòîðîé è îïðåäåëÿåò íà÷àëüíûé óãîë j îòêðûòèÿ ñèìèñòîðà VD2. Ðåçèñòîð R2 âêëþ÷åí ìåæäó ñåòåâûì íàïðÿæåíèåì ~220  è âõîäîì VSYNC (âûâîä 7 DA1) è ñëóæèò äëÿ ñèíõðîíèçàöèè ñ ñåòåâûì íàïðÿæåíèåì. Èìïóëüñû äëÿ îòêðûòèÿ ñèìèñòîðà VD2 ïîñòóïàþò íà åãî ÓÝ ñ âûõîäà OUT (âûâîä 8 DA1) ÷åðåç ðåçèñòîð R3. Ìîòîð Ì ñ ïîìîùüþ 2-êîíòàêòíîé ñåòåâîé âèëêè X2 ïîäêëþ÷åí ê 2-êîíòàêòíîé ðîçåòêå X1 óñòðîéñòâà. Êàê âèäíî èç ñõåìû, ìîòîð Ì îêàçûâàåòñÿ âêëþ÷åííûì ìåæäó ñåòåâûì íàïðÿæåíèåì ~220  è ñèëîâûì ýëåêòðîäîì A2 ñèìèñòîðà VD2, âòîðîé ñèëîâîé ýëåêòðîä A1 êîòîðîãî ÷åðåç òîêîèçìåðèòåëüíûé ðåçèñòîð íîìèíàëîì 0.1 Îì (R6) ïîäêëþ÷åí ê «çåìëå». Ïðè ìàêñèìàëüíîì òîêå 2.5 À (ñì. âûøå) ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå íà R6, êàê íåòðóäíî ïîäñ÷èòàòü, ñîñòàâëÿåò 0.25 Â, ÷òî ñîãëàñîâûâàåòñÿ ñ åãî ìàêñèìàëüíûì çíà÷åíèåì ïî ñïðàâî÷íîìó ëèñòêó.  îòëè÷èå îò ìèêðîñõåìû U2010B ìèêðîñõåìà U2008B èìååò òîëüêî îäèí âõîä ISNS (âûâîä 1 DA1), ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ èçìåðåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà òîêîèçìåðèòåëüíîì ðåçèñòîðå R6. Ôàêòè÷åñêè – ýòî åãî ïîòåíöèàë îòíîñèòåëüíî «çåìëè».  ìèêðîñõåìå
ÑÕÅÌÛ
61
îòñóòñòâóþò äâå îïöèè: çàùèòà ïî òîêó (ïîýòîìó â ñõåìå íå ïðåäóñìîòðåí ñâåòîäèîä è âûâîä äëÿ íåãî) è âûõîä îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ (VREF), êàê â U2010B. Êðîìå òîãî, âûõîä íàïðÿæåíèÿ êîìïåíñàöèè íàãðóçêè (COMP) óæå ñîåäèíåí ñ âõîäîì CTRL âíóòðè ìèêðîñõåìû. Ýòîò âûâîä (âûâîä 3 DA1) òàê è íàçûâàåòñÿ Control input/compensation output.  ñâÿçè ñ ýòèì îäèí êîíåö ïîòåíöèîìåòðà P1 ÷åðåç ðåçèñòîð R14 ïîäêëþ÷åí ê íàïðÿæåíèþ ïèòàíèÿ –VS (à íå ê VREF, êàê â U2010B), âòîðîé åãî êîíåö ÷åðåç ðåçèñòîð R7 ïîäêëþ÷åí ê «çåìëå», à äâèæîê – ÷åðåç ïîäñòðîå÷íûé ðåçèñòîð R10 è ïîñëåäîâàòåëüíî ñ íèì âêëþ÷åííûé ðåçèñòîð R10_1 – ê âõîäó CTRL. Ðåçèñòîð R10 òàêæå ñëóæèò äëÿ íàñòðîéêè êîìïåíñàöèè íàãðóçêè. Ñàì ïîòåíöèîìåòð P1 ðàñïîëîæåí îòäåëüíî îò ïëàòû (íà êîðïóñå – ñì. äàëåå) è ïîäêëþ÷àåòñÿ ê íåé ñ ïîìîùüþ 3-æèëüíîãî ïðîâîäà, îäèí êîíåö êîòîðîãî ïðèïàÿí ê P1, à âòîðîé – ê 3êîíòàêòíîìó ðàçúåìó X4, ïðåäñòàâëÿþùåìó ñîáîé òðè öàíãîâûõ ãíåçäà ñ ðàññòîÿíèåì ìåæäó ñîáîé 2.54 ìì (SIP-3). Ýòîò ðàçúåì ïîäêëþ÷àåòñÿ ê îòâåòíîìó ðàçúåìó X3, ðàñïîëîæåííîìó íà ïëàòå è ïðåäñòàâëÿþùåìó ñîáîé 3 öàíãîâûõ øòûðÿ (PSLM-3). Êîíäåíñàòîð C4 ñëóæèò äëÿ ñãëàæèâàíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà âõîäå CTRL, ïîñêîëüêó, êàê óæå îòìå÷àëîñü, äëÿ ïîëó÷åíèÿ ýòîãî íàïðÿæåíèÿ èñïîëüçóåòñÿ íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ –VS, ïîëó÷åííîå îäîïîëóïåðèîäíûì âûïðÿìèòåëåì è èìåþùåå çíà÷èòåëüíûå ïóëüñàöèè. Óñòðîéñòâî ïîäêëþ÷àåòñÿ ê ñåòåâîìó íàïðÿæåíèþ ~220  ñ ïîìîùüþ ñòàíäàðòíîé äâóõêîíòàêòíîé âèëêè X5. Íàñòðîéêà ñõåìû Ðèñóíîê 2 àáñîëþòíî àíàëîãè÷íà íàñòðîéêå ñõåìû Ðèñóíîê 1,
èñêëþ÷àÿ íàñòðîéêó çàùèòû ïî òîêó, ïîñêîëüêó òàêîé çàùèòû â U2008B íå ïðåäóñìîòðåíî. Îáîçíà÷åíèÿ âñåõ ðåçèñòîðîâ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ íàñòðîéêè (R8, R10, R7, R14 è P1), ñõåìû íà Ðèñóíêå 2 – òå æå, ÷òî è íà Ðèñóíêå 1, ïîýòîìó, ÷òîáû íå ïîâòîðÿòüñÿ, ïîäðîáíîå îïèñàíèå íàñòðîéêè íå ïðèâîäèòñÿ. Çäåñü ñëåäóåò åùå ðàç óïîìÿíóòü, ÷òî íà ïëàòå ïðèñóòñòâóåò äîñòàòî÷íî âûñîêîå íàïðÿæåíèå ~220 Â, ïîýòîìó ïðè íàñòðîéêå àâòîð íàñòîÿòåëüíî ðåêîìåíäóåò èñïîëüçîâàòü îòâåðòêó ñ ïëàñòèêîâîé ðó÷êîé è êåðàìè÷åñêèì øëèöåì, à ðó÷êà ïîòåíöèîìåòðà P1 òàêæå äîëæíà áûòü ïëàñòèêîâîé, òî åñòü äîëæíà áûòü õîðîøî èçîëèðîâàíà îò ìåòàëëè÷åñêîãî ñòåðæíÿ ïîòåíöèîìåòðà. ÐË
Ëèòåðàòóðà 1. Êóçüìèíîâ À. Òèðèñòîðíûé ðåãóëÿòîð ñêîðîñòè âðàùåíèÿ êîëëåêòîðíûõ äâèãàòåëåé ïîñòîÿííîãî òîêà. Ñîâðåìåííàÿ ýëåêòðîíèêà. ¹ 2. 2013. 2. Êóçüìèíîâ À. Èçãîòîâëåíèå óñòðîéñòâ íà ïå÷àòíûõ ïëàòàõ ñ âûñîêèì ðàçðåøåíèåì â äîìàøíèõ óñëîâèÿõ. Òåõíîëîãèè â ýëåêòðîííîé ïðîìûøëåííîñòè. ¹ 1. 2011. 3. Êóçüìèíîâ À. Òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ïå÷àòíûõ ïëàò ñ âûñîêèì ðàçðåøåíèåì â ëþáèòåëüñêèõ óñëîâèÿõ. Ðàäèî. 2017. ¹ 10. 4. Êóçüìèíîâ À. Êàê èñïîëüçîâàòü ôîëüãó îáðàòíîé ñòîðîíû îäíîñòîðîííåé ïå÷àòíîé ïëàòû â êà÷åñòâå îáùåãî ïðîâîäà. Ðàäèî. 2019. ¹ 2.
Ìàòåðèàëû ïî òåìå 1. Datasheet Atmel U2008B 2. Datasheet Atmel U2010B 3. Datasheet STMicroelectronics BTA24 4. Datasheet Diotec SM4007
Îêîí÷àíèå â ñëåäóþùåì íîìåðå
62
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Öèôðîâîé ïîòåíöèîìåòð èìèòèðóåò ëîãàðèôìè÷åñêóþ õàðàêòåðèñòèêó äëÿ òî÷íîãî óïðàâëåíèÿ óñèëåíèåì Stephen Woodward EDN
Ö
Öèôðîâûå ïîòåíöèîìåòðû (ÖÏ) – ýòî ïîâñåìåñòíî ðàñïðîñòðàíåííûå êîìïîíåíòû, äîñòóïíûå â ðàçëè÷íûõ êîðïóñàõ, ñ ðàçíûìè âàðèàíòàìè ñîïðîòèâëåíèÿ è ðàçðåøåíèÿ. Îäíàêî íåìíîãèå ðåàëèçóþò ñ èõ ïîìîùüþ ÷òî-ëèáî, êðîìå îáû÷íîé ëèíåéíîé ôóíêöèè çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ îò óñòàíîâëåííîãî êîäà. Ýòîò ôàêò ñîçäàåò ïðîáëåìû äëÿ ïðèëîæåíèé, êîòîðûì íåîáõîäèì øèðîêèé (òî åñòü, íåñêîëüêî äåêàä) äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí ðåãóëèðîâêè óñèëåíèÿ. Ïðåäñòàâüòå, íàïðèìåð, óñèëèòåëü ñ óñèëåíèåì, êîòîðîå âû óñòàíàâëèâàåòå â äèàïàçîíå îò 0 äî 10,000 (80 äÁ), èñïîëüçóÿ 8áèòíûé ÖÏ (ñ ðàçðåøåíèåì 1/256). Ïðè ëèíåéíîé çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ îò ïîëîæåíèÿ äâèæêà (ëèíåéíàÿ ôóíêöèîíàëüíàÿ õàðàêòåðèñòèêà) çàâèñèìîñòü óñèëåíèÿ îò çàïèñàííîãî êîäà òàêæå áóäåò ëèíåéíîé. Ñ êàæäûì øàãîì, ñìåùàþùèì äâèæîê ïîòåíöèîìåòðà ââåðõ ê îäíîé èç 256 ïîçèöèé, êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ èíêðåìåíòèðóåòñÿ ïðèáëèçèòåëüíî íà 40 (òî åñòü, óñèëåíèå áóäåò ïðîõîäèòü çíà÷åíèÿ 0, 40, 80, 120, 160 è ò. ä.).
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Äëÿ êîäà ïîëîæåíèÿ äâèæêà 8 èëè áîëüøå (óñèëåíèå áîëåå 300) ýòî îáåñïå÷èâàåò äîñòàòî÷íî õîðîøåå ðàçðåøåíèå, ïîçâîëÿÿ ïîëó÷èòü øàã ðåãóëèðîâêè óñèëåíèÿ 1 äÁ èëè ëó÷øå. Îäíàêî ïðè çíà÷åíèÿõ íèæå 8 ðàçðåøåíèå ïî óñèëåíèþ ñóùåñòâåííî óõóäøàåòñÿ. Íàïðèìåð, åñëè òðåáóåòñÿ óñòàíîâèòü óñèëåíèå 100 èëè ìåíüøå, î äîñòèæåíèè êàêîéëèáî ïðèåìëåìîé òî÷íîñòè ìîæíî çàáûòü. Åäèíñòâåííûì âûáîðîì áóäóò çíà÷åíèÿ îêîëî 80 èëè îêîëî 120. Åñëè áû áûë äîñòóïåí òî÷íûé, ñòàáèëüíûé öèôðîâîé ïîòåíöèîìåòð ñ âûñîêèì ðàçðåøåíèåì è ëîãàðèôìè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêîé (ëîãàðèôì ñîïðîòèâëåíèÿ, ïðîïîðöèîíàëüíûé çàïèñàííîìó êîäó), îðãàíèçîâàòü ñõåìó óïðàâëåíèÿ óñèëåíèåì, êîòîðàÿ îáåñïå÷èâàëà áû ïîñòîÿííîå ðàçðåøåíèå â äÁ íà èíêðåìåíò âî âñåì äèàïàçîíå ðåãóëèðîâêè, áûëî áû ëåãêî. Ê ñîæàëåíèþ, ëîãàðèôìè÷åñêèõ öèôðîâûõ ïîòåíöèîìåòðîâ ñ õîðîøèì ðàçðåøåíèåì (òî åñòü, ìåíåå 6 äÁ íà øàã) íå ñóùåñòâóåò. Íî íå âñå ïîòåðÿíî. Èäåÿ, ïðåäñòàâëåííàÿ íà Ðèñóíêå 1, ðåàëèçóåò áëèçêîå ê ëîãà-
ÑÕÅÌÛ
63
VIN
R1
–
1 kW*
* – 1% èëè ëó÷øå A1
+
VSS1
AD5200
VDD1 CS CLK SDI
Dx
RAB = 10 kW ±30% ±500 ppm/°C RB
8
GND
ÐÅÃÈÑÒÐ ÓÏÐÀÂËÅÍÈß
ÏÎÑË.-ÏÀÐÀËË. ÐÅÃÈÑÒÐ
+3 Â
–2 Â B
VW R W
W
~100 W
RA
18pF 1 kW R2
A
VOUT
±3000 ppm/°C
100 kW* 1.8pF ~+15 Â
ÏÐÅÄÓÑÒÀÍÎÂÊÀ ÏÎ ÂÊËÞ×ÅÍÈÞ ÏÈÒÀÍÈß
VDD2
–
SHDN
A2 +
~ –15 Â
VSS2
Ðèñóíîê 1. Ëèíåéíûé öèôðîâîé ïîòåíöèîìåòð ìîäåëèðóåò ëîãàðèôìè÷åñêóþ ôóíêöèîíàëüíóþ õàðàêòåðèñòèêó.
ðèôìè÷åñêîìó óïðàâëåíèå óñèëåíèåì ñ ïîìîùüþ îáû÷íîãî ëèíåéíîãî ÖÏ (òàêîãî, íàïðèìåð, êàê âûïóñêàåìûé Analog Devices íåäîðîãîé áèïîëÿðíûé AD5200). Îáîçíà÷èì äåñÿòè÷íîå ïðåäñòàâëåíèå ïîëîæåíèÿ äâèæêà ïîòåíöèîìåòðà (0 – 255) êàê Dx. Ðàñ÷åòíóþ ôîðìóëó äëÿ çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ óñèëèòåëÿ VOUT/VIN îò Dx ëåãêî âûâåñòè, åñëè äåëàòü ýòî ïîýòàïíî. Ïðåæäå âñåãî, ïðåäñòàâèì íàïðÿæåíèå äâèæêà VW â âèäå ôóíêöèè âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ VIN:
VW = -
VIN R AB Dx . 255 R1
(1)
G=
R1 R2 . Dx = R1 1+ G R2
VW 255 R2 . R AB (255 - Dx )
G=
VOUT VIN
ãäå G – êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ.
64
(5)
È, êîíå÷íî æå:
Dx ö æ R2 äÁ (G) = 20 log10 ç ´ ÷ è R1 255 - Dx ø
(6)
G = 10 äÁ 20
(7)
è
Ìû ïîëó÷àåì:
(2)
R1 R2 . Dx = äÁ 20 R1 1 + 10 × R2 255 × 10 äÁ 20 ×
Çàòåì îáúåäèíÿåì âûðàæåíèÿ 1 è 2:
VW 255 R2 R (255 - Dx ) = - AB ; VINR AB Dx 255 R1
(4)
255G
Òåïåðü âûðàæàåì VOUT êàê ôóíêöèþ VW:
VOUT = -
R2 æ Dx ö ç ÷; R1 è 255 - Dx ø
(3)
(8)
Èíòåðåñíûå îñîáåííîñòè ïîëó÷åííûõ óðàâíåíèé äëÿ óñèëåíèÿ âêëþ÷àþò â ñåáÿ: 1. Îáåùàííîå (ïðèáëèçèòåëüíî) ëîãàðèôìè÷åñêîå ïîâåäåíèå Dx/(255 – Dx). Êàê âèäíî èç Ðèñóíêà 2, ïðè R2/R1=100 óñòà-
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
1
70
0.875
60
0.75
50
0.625
40
0.5
30
0.375
20
0.25
10
0.125
0 0
32
64
96
äÁ/Dx
äÁ
80
0 128 160 192 224 256
Ïîëîæåíèå äâèæêà = Dx
Ðèñóíîê 2. Çàâèñèìîñòü óñèëåíèÿ â äÁ (îñü y ñëåâà) è ðàçðåøåíèÿ óñòàíîâêè óñèëåíèÿ (îñü y ñïðàâà) îò Dx (îñü x).
íîâêà Dx = 8 äàåò óñèëåíèå ïðèìåðíî 10 äÁ, äàëåå ïðè Dx ðàâíîì 23, 128, 232 è 247 êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ áóäåò óâåëè÷èâàòüñÿ, ñîîòâåòñòâåííî, äî 20 äÁ, 40 äÁ, 60 äÁ è 70 äÁ. Îñîáåííî âàæíî òî, ÷òî ðàçðåøåíèå óñòàíîâêè óñèëåíèÿ îñòàåòñÿ íå õóæå 1 äÁ âî âñåì äèàïàçîíå 60 äÁ (1000:1). Êðîìå òîãî, Dx = 0 óñòàíàâëèâàåò íóëåâîå óñèëåíèå, à Dx = 255 ðàçðûâàåò îáðàòíóþ ñâÿçü. 2. Èñïîëüçîâàíèÿ äâèæêà ïîòåíöèîìåòðà â êà÷åñòâå âõîäíîãî êîíòàêòà ýôôåêòèâíî ïåðåìåùàåò âûâîä äâèæêà âíóòðü êîíòóðà îáðàòíîé ñâÿçè óñèëèòåëÿ À1 (Ðèñó-
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
íîê 1), òåì ñàìûì èñêëþ÷àÿ åãî âêëàä â îøèáêó óñèëåíèÿ è óëó÷øàÿ âðåìåííýþ è òåìïåðàòóðíóþ ñòàáèëüíîñòü íàñòðîéêè óñèëåíèÿ. 3. Èñïîëüçîâàíèå ýëåìåíòà RAB îäíîâðåìåííî â êà÷åñòâå ðåçèñòîðà îáðàòíîé ñâÿçè óñèëèòåëÿ A1 è âõîäíîãî ðåçèñòîðà A2 (Ðèñóíîê 1) ñíèæàåò ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê îòêëîíåíèþ è òåìïåðàòóðíîìó êîýôôèöèåíòó ñîïðîòèâëåíèÿ RAB , îñòàâëÿÿ R1 è R2 åäèíñòâåííûìè äîìèíèðóþùèìè ôàêòîðàìè, îïðåäåëÿþùèìè òî÷íîñòü óñòàíîâêè óñèëåíèÿ. Åñëè òðåáóåòñÿ ðàçðåøåíèå, ëó÷øåå, ÷åì 8 áèò (1/256), ìîæíî âûáðàòü òàêóþ ìèêðîñõåìó, êàê 10-áèòíûé ÖÏ AD5292, ñ ïîìîùüþ êîòîðîé òî÷íîñòü óïðàâëåíèÿ óñèëåíèåì ìîæíî ïîâûñèòü â ÷åòûðå ðàçà. Òîëüêî íå çàáóäüòå â ôîðìóëàõ äëÿ óñèëåíèÿ 255 çàìåíèòü íà 1023! Èëè, â îáùåì ñëó÷àå, äëÿ Náèòíîãî ÖÏ: ÐË
ÑÕÅÌÛ
R1 Dx = (2N - 1) G R2 . R1 1+ G R2
(9)
Ìàòåðèàëû ïî òåìå 1. Datasheet Analog Devices AD5200 2. Datasheet Analog Devices AD5292
65
Óñîâåðøåíñòâîâàííàÿ ñõåìà ìèíèìèçàöèè ýôôåêòà Ìèëëåðà â êîððåêòîðå êîýôôèöèåíòà ìîùíîñòè Gregory Mirsky Electronic Design
Â
 [1] êàñêîäíîå ñîåäèíåíèå äâóõ MOSFET ïîìîãëî óñòðàíèòü ýôôåêò Ìèëëåðà è çíà÷èòåëüíî óëó÷øèòü õàðàêòåðèñòèêè êîððåêòîðà êîýôôèöèåíòà ìîùíîñòè (ÊÊÌ). Íàïîìíèì, ÷òî ýôôåêò Ìèëëåðà – ýòî î÷åíü áîëüøîå óâåëè÷åíèå êàæóùåéñÿ âõîäíîé åìêîñòè òðàíçèñòîðà, îáóñëîâëåííîå îòðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçüþ ñ âûõîäà òðàíçèñòîðà íà âõîä, êîãäà òðàíçèñòîð
èñïîëüçóåòñÿ â ñîñòàâå óñèëèòåëÿ ñ âûñîêèì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ. Óñèëèòåëü ñ åäèíè÷íûì óñèëåíèåì íå èìååò ýôôåêòà Ìèëëåðà, õîòÿ îí ìîæåò èìåòü îãðîìíóþ âõîäíóþ åìêîñòü è ñîçäàâàòü òàêèå ýôôåêòû, êàê èñêàæåíèÿ ïåðåäíåãî è çàäíåãî ôðîíòîâ, ñâÿçàííûå ñ ýòîé âõîäíîé åìêîñòüþ, è îáðàçîâàíèå ïëàòî íà ãðàôèêå çàâèñèìîñòè çàðÿäà îò íàïðÿæåíèÿ.
D4 D5 V1
+ –
R10 1M
D6
C15 0.1 µF
R11 0.06
D7
C1 100 pF
C8 4.7 nF C13 10 µF – +
R5 200 IAC
MOut VCC
V4 18
VAOut U2 LT1249 VSense
CAOut
R8 470 R9 470 V2 R17 620
R14 330k
C12 1000 pF R15 10k
R6 200
D2 1N4148
GTDR GND
C11 100 pF
C9 0.47 µF
C10 0.047 µF R16 100
C2 100 pF
D1 1N4148 C5 C6 300 pF 300 pF
D8 1N5819
Ðèñóíîê 1. Â ýòó óñîâåðøåíñòâîâàííóþ ñõåìó äîáàâëåí ïóòü ðàçðÿäà äëÿ âõîäíîé åìêîñòè
66
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Îäíàêî ïðîòåñòèðîâàííàÿ è îïóáëèêîâàííàÿ ñõåìà áûëà áîëåå ÷åì íåèäåàëüíîé ïî îäíîé âàæíîé ïðè÷èíå: âõîäíàÿ åìêîñòü MOSFET âåðõíåãî êàñêàäà (CGS), íå èìåëà íàäåæíîãî ïóòè ðàçðÿäà.  îïèñàííîé çäåñü óñîâåðøåíñòâîâàííîé ñõåìå ýòîò íåäîñòàòîê óñòðàíåí, è â ñòàòüå ïðåäñòàâëåíà ïîëíîñòüþ æèçíåñïîñîáíàÿ êîíñòðóêöèÿ óñîâåðøåíñòâîâàííîãî êàñêîäíîãî ÊÊÌ. Íîìèíàëû è òèïû èñïîëüçîâàííûõ êîìïîíåíòîâ óêàçàíû òîëüêî â äåìîíñòðàöèîííûõ öåëÿõ, è ìîãóò îòëè÷àòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò íàçíà÷åíèÿ ïðîåêòà. Êàñêîäíàÿ ñõåìà ÊÊÌ ïîñòðîåíà íà òðåõ MOSFET: M1, M2 è M3 (Ðèñóíîê 1). Òðàíçèñòîðà M3, ñëóæàùåãî äëÿ ðàçðÿäà åìêîñòè CGS òðàíçèñòîðà M2, â ïðåäûäóùåé ñõåìå íå áûëî. Ýòîò MOSFET çíà÷èòåëüíî óëó÷øàåò õàðàêòåðèñòèêè ÊÊÌ è ïðè ïðàâèëüíîì óïðàâëåíèè ðàñøèðÿåò äèàïàçîí ðàáî÷èõ ÷àñòîò ââåðõ. P-êàíàëüíûé MOSFET äîëæåí óïðàâëÿòüñÿ ñèíôàçíî ñ òðàíçèñòîðîì M1. Çäåñü ìîæíî èñïîëüçîâàòü íåäîðîãîé íèçêîâîëüòíûé òðàíçèñòîð ñ óìåðåííûì çíà÷åíèåì ñîïðîòèâëåíèÿ îòêðûòîãî êàíàëà. Èñòî÷íèê ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ V3 ïðåäñòàâëÿåò 12-âîëüòîâîå ñìåùåíèå çàòâîðà M2 è äîëæåí áûòü áëîêè-
ðîâàí êåðàìè÷åñêèì êîíäåíñàòîðîì åìêîñòüþ 10 ìêÔ. Ëó÷øå âñåãî M1 è M3 ðàáîòàþò òîãäà, êîãäà óïðàâëÿþòñÿ äâóõêàíàëüíûì äðàéâåðîì MOSFET, òàêèì êàê LTC1693-1 èëè àíàëîãè÷íûì. Âàæíî ñôîðìèðîâàòü ïðàâèëüíûå ñèãíàëû óïðàâëåíèÿ çàòâîðàìè M1 è M3 (Ðèñóíîê 2). Òðàíçèñòîð M3 äîëæåí âûêëþ÷àòüñÿ ðàíüøå è âêëþ÷àòüñÿ ïîçæå, ÷åì M1, ÷òîáû ïðåäîòâðàòèòü ïðîõîæäåíèå ñêâîçíîãî òîêà îò èñòî÷íèêà íàïðÿæåíèÿ V3 ÷åðåç çàìêíóòûå òðàíçèñòîðû M3 è M1. Äâå ëèíèè çàäåðæêè, ïàðàìåòðû êîòîðûõ çàâèñÿò îò èñïîëüçóåìûõ MOSFET, ôîðìèðóþò óïðàâëÿþùèå íàïðÿæåíèÿ äëÿ M1 è M3. Ýòè ëèíèè çàäåðæêè ïîñòðîåíû íà ôèëüòðàõ íèæíèõ ÷àñòîò ñ îäèíàêîâûìè ñõåìàìè. Ïåðâàÿ ñîäåðæèò ðåçèñòîðû R5 è R6, êîíäåíñàòîðû C1 è C2 è äèîä D2, âòîðàÿ – R8, R9, C5, C6 è D1. Íàèëó÷øèì âàðèàíòîì áóäåò äðàéâåð MOSFET ñ òðèããåðàìè Øìèòòà íà âõîäàõ. Ïðèìåðîì äîñòóïíîãî èíòåãðàëüíîãî ÊÊÌ ìîæåò ñëóæèòü ìèêðîñõåìà U2. Ëèíèÿ ïèòàíèÿ çàìåíåíà èñòî÷íèêîì ïèòàíèÿ V1, à äèîäû D4…D7 îáðàçóþò ñåòåâîé âûïðÿìèòåëü. Çäåñü ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ ïðàêòè÷åñ-
L1 200 µH D3 DSEE29-12CC D2 M2 STW88N65M5
In1
VCC1
GND1 U1 Out1 LTC1693-1 In2 VCC2 GND2
Out2
C14 560 pF
R7 1k
V3
+ 12 –
R12 1M
R3 1k
D1
M3 Si5515_P G3 C4 3 nF C3 220 µF G1 R2 1
C7 470 µF
R1 80
R13 19.1k
M1 IPB230N06L3
R4 1k
âåðõíåãî MOSFET êàñêîäíîé ñõåìû, óëó÷øàþùèé õàðàêòåðèñòèêè ÊÊÌ.
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ÑÕÅÌÛ
67
14 Â
êè ëþáûå äèîäû, ïîäõîäÿùèå ïî äîïóñòèìîìó íàïðÿæåíèþ è òîêó. Ìèêðîñõåìà U2 ôîðìèðóåò íà ðåçèñòîðå R17 ñèãíàë óïðàâëåíèÿ ñ øèðîòíî-èìïóëüñíîé ìîäóëÿöèåé, êîòîðûé äåëèòñÿ ìåæäó äâóìÿ ëèíèÿìè çàäåðæêè. Èç-çà ðàçíûõ çàäåðæåê â êàíàëàõ ïåðåäíèé è çàäíèé ôðîíòû, ïðîõîäÿ ÷åðåç ëèíèè çàäåðæêè, çàäåðæèâàþòñÿ íà ðàçíîå âðåìÿ. Òàêèì îáðàçîì ôîðìèðóþòñÿ íàïðÿæåíèÿ óïðàâëåíèÿ çàòâîðàìè MOSFET M1 è M3 (Ðèñóíîê 2). ÐË
12 Â 10 Â 8Â 6Â 4Â 2Â 0Â
Ññûëêè
Íàïðÿæåíèå íà çàòâîðå M1 Íàïðÿæåíèå íà çàòâîðå M3
1. «Êàñêîäíàÿ êîíôèãóðàöèÿ óñòðàíÿåò ýôôåêò Ìèëëåðà â êîððåêòîðå êîýôôèöèåíòà ìîùíîñòè». ÐàäèîËîöìàí, 2019, íîÿáðü, ñòð. 42.
3. 30
6 3. ìñ 30 8 3. ìñ 31 0 ìñ 3. 31 2 3. ìñ 31 4 ìñ 3. 31 6 3. ìñ 31 8 ìñ 3. 32 0 ìñ 3. 32 2 ìñ 3. 32 4 ìñ 3. 32 6 ìñ
–2 Â
Ðèñóíîê 2. Äèàãðàììû íàïðÿæåíèé, óïðàâëÿþùèõ çàòâîðàìè M1 (ñèíèé) è M3 (çåëåíûé), ïîêàçûâàþò îòíîñèòåëüíûå ïîëîæåíèÿ ôðîíòîâ, íåîáõîäèìûå äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ïðàâèëüíîé è íàäåæíîé ðàáîòû ñõåìû. (Ïî ãîðèçîíòàëè: âðåìÿ, ïî âåðòèêàëè: íàïðÿæåíèÿ íà çàòâîðàõ).
68
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ÑÕÅÌÛ
1. Datasheet Linear Technology LT1249 2. Datasheet Linear Technology LTC1693 3. Datasheet IXYS DSEE29-12CC 4. Datasheet Infineon IPB230N06L3 5. Datasheet STMicroelectronics STW88N65M5
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ìàëîìîùíûé ÊÌÎÏ ãåíåðàòîð ñ äâóõòàêòíûì âûõîäîì Shyam Tiwari EDN
Â
Âûõîäíûå ñèãíàëû öèôðîâûõ ãåíåðàòîðîâ íà îñíîâå ÒÒË èëè ÊÌÎÏ ëîãèêè, êàê ïðàâèëî, ïðèâÿçàíû ê óðîâíþ çåìëè. Ôîðìèðîâàíèå áèïîëÿðíîãî âûõîäíîãî ñèãíàëà, ñèììåòðè÷íîãî îòíîñèòåëüíî çåìëè, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñëîæíóþ çàäà÷ó. Íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ ±3  ïðåäñòàâëåííàÿ çäåñü ñõåìà ïîëó÷àåò îò ÷åòûðåõ 1.5-âîëüòîâûõ áàòàðååê äëÿ êàðìàííîãî ôîíàðÿ, ñðåäíÿÿ òî÷êà êîòîðûõ ñëóæèò îïîðíûì óðîâíåì çåìëè (Ðèñóíîê 1). Ñõåìà, ÷àñòîòà êîëåáàíèé êîòîðîé îïðåäåëÿåòñÿ ïîñòîÿííîé âðåìåíè R1C1, ãåíåðèðóåò
3
áèïîëÿðíûé âûõîäíîé ñèãíàë ±2.8 Â. Ñèììåòðè÷íàÿ ôîðìà âûõîäíîãî ñèãíàëà íå òðåáóåò áëîêèðîâêè ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé ïðè ïèòàíèè ïüåçîèçëó÷àòåëÿ èëè äèíàìèêà. Ñõåìà õîðîøî ðàáîòàåò ïðè ïèòàíèè íàïðÿæåíèåì îò ±1  äî ±3  è îáåñïå÷èâàåò ñèììåòðè÷íûé âûõîäíîé ñèãíàë âî âñåì äèàïàçîíå íàïðÿæåíèé èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ. ÐË
Ìàòåðèàëû ïî òåìå 1. Datasheet Texas Instruments CD74HC14
74HC14
4
2.8 Â 5 3 Â DC
74HC14
6
0Â
–2.8 Â 14 12
74HC14
9
74HC14
8
ÂÛÕÎÄ ÇÅÌËß
C1
R1
11
74HC14
10
–3 Â DC 13
74HC14
12
7 –3 Â DC
Ðèñóíîê 1. Äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ñèììåòðè÷íîãî áèïîëÿðíîãî âûõîäíîãî ñèãíàëà â ýòîì ãåíåðàòîðå èñïîëüçóåòñÿ íåñêîëüêî ëîãè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ.
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ÑÕÅÌÛ
69
Ñõåìà ïîäàâëåíèÿ äðåáåçãà êîíòàêòîâ ðåëå John Guy, Maxim Integrated Products EDN
Ð
Ðàçâèòèå ïîëóïðîâîäíèêîâûõ òåõíîëîãèé ïîçâîëèëî çàìåíèòü ìèêðîñõåìàìè ìíîãèå ìåõàíè÷åñêèå ðåëå, íî îáû÷íûå ðåëå âñå åùå äîìèíèðóþò â ñèëüíîòî÷íûõ ñõåìàõ, ãäå îíè äîëæíû âûäåðæèâàòü âûñîêèå íàïðÿæåíèÿ ïðîèçâîëüíîé ïîëÿðíîñòè. Îäíàêî äðåáåçã êîíòàêòîâ â ýòèõ ðåëå ìîæåò ñîçäàâàòü ïðîáëåìû äëÿ îêðóæàþùèõ ñõåì. Îäèí ìåòîäîâ ïîäàâëåíèÿ äðåáåçãà êîíòàêòîâ îñíîâàí íà ñî÷åòàíèè ðåëå ñ êîíòðîëÎÒ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÀ ÏÈÒÀÍÈß
Q1 Ê ÑÈÑÒÅÌÍÎÉ MTD20P06 ÍÀÃÐÓÇÊÅ
K1 4
28 Â
1
3 ÂÛÕÎÄ
2
ÑÕÅÌÀ ÓÏÐÀÂËÅÍÈß
R1 100k
1
2
3
VS GATE DRAIN 6 4
ON GND
PGOOD
5
IC1 MAX5902
ÇÅÌËß
ÇÅÌËß
Ðèñóíîê 1. Ìèêðîñõåìà êîíòðîëëåðà ãîðÿ÷åé çàìåíû è âíåøíèé MOSFET ïîäàâëÿþò äðåáåçã êîíòàêòîâ ðåëå K1.
70
ëåðîì ãîðÿ÷åé çàìåíû. Òàêèå êîíòðîëëåðû ñòàíîâÿòñÿ âñå áîëåå ïîïóëÿðíûìè â êà÷åñòâå ñðåäñòâà êîììóòàöèè êîìïîíåíòîâ ñèñòåìû áåç îòêëþ÷åíèÿ åå ïèòàíèÿ.  ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 êîíòàêòû ðåëå çàìåíÿþò êîíòàêòû ìåõàíè÷åñêîãî ðàçúåìà. Ñõåìà óïðàâëåíèÿ óäåðæèâàåò ðåëå çàìêíóòûì, è çàìêíóòûå êîíòàêòû ðåëå ñîåäèíÿþò âõîä ñõåìû ãîðÿ÷åé çàìåíû ñ èñòî÷íèêîì ïèòàíèÿ, íàïðÿæåíèå êîòîðîãî, â äàííîì ñëó÷àå, ðàâíî 28 Â. Ïîñëå òîãî, êàê âõîäíîå íàïðÿæåíèå äîñòèãíåò òðåáóåìîãî óðîâíÿ, ìèêðîñõåìà êîíòðîëëåðà ãîðÿ÷åé çàìåíû IC1 íå îòêðûâàåò p-êàíàëüíûé MOSFET Q1 åùå, êàê ìèíèìóì, 150 ìñ. Ýòà çàäåðæêà äàåò äîñòàòî÷íî âðåìåíè äëÿ óñïîêîåíèÿ êîíòàêòîâ ðåëå. Ïîñëå 150-ìèëëåñåêóíäíîé çàäåðæêè ìèêðîñõåìà IC1 ïîäàåò îòêðûâàþùåå íàïðÿæåíèå íà çàòâîð MOSFET, è âûõîäíîå íàïðÿæåíèå íà÷èíàåò íàðàñòàòü ñî ñêîðîñòüþ 9 Â/ìñ. Êîíòðîëèðóåìàÿ ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ ìèíèìèçèðóåò ïóñêîâîé òîê, òåì ñàìûì, ñíèæàÿ íàãðóçêó íà èñòî÷íèê ïèòàíèÿ, ðåëå è êîíäåíñàòîðû, ïîäêëþ÷åííûå ê øèíå, óïðàâëÿåìîé êîíòðîëëåðîì ãîðÿ÷åé çàìåíû. Íà ïðèâåäåííîé äëÿ ïðèìåðà îñöèëëîãðàììå (Ðèñóíîê 2) âèäíû òðè îòñêîêà êîíòàêòîâ ñ ïèêîâûì çíà÷åíèåì ïóñêîâîãî òîêà ïî÷òè 30 À. Âåðõíèé êàíàë ïðåäñòàâëÿåò âûõîäíîå íàïðÿæåíèå â ìàñøòàáå 10 Â/äåë, à íèæíèé – âõîäíîé òîê â ìàñøòàáå 5 À/äåë. Âûõîäíàÿ íàãðóçêà îáðàçîâàíà ïàðàëëåëü-
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
10 Â/äåë
10 Â/äåë
5 À/äåë
0.5 À/äåë 100 ìêñ/äåë
100 ìêñ/äåë
Ðèñóíîê 2. Êîíòàêòû ìåõàíè÷åñêîãî ðåëå K1 äðåáåçæàò ïðè çàìûêàíèè.
Ðèñóíîê 3. Ñõåìà Ðèñóíêà 1 óñòðàíÿåò äðåáåçã êîíòàêòîâ ðåëå è óìåíüøàåò ïóñêîâîé òîê.
íûì ñîåäèíåíèåì ðåçèñòîðà 54 Îì è êîíäåíñàòîðà 100 ìÔ. Èñïîëüçîâàíèå â ýòèõ óñëîâèÿõ ñõåìû Ðèñóíêà 1 äàåò ëó÷øóþ êàðòèíó (Ðèñóíîê 3). Îò÷åòëèâî âèäíà çàäåðæêà íàðàñòàíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ áåç êàêèõ-ëèáî ïðîâàëîâ, âîçíèêàþùèõ â ðåçóëüòàòå äðåáåçãà êîíòàêòîâ. Íàìíîãî óìåíüøèëèñü êîëåáàíèÿ âõîäíîãî òîêà, áðîñêè êîòî-
ðîãî òåïåðü ñîñòàâëÿþò ìåíåå 1.5 À, ïîñëå êîòîðûõ òîê äîñòèãàåò óñòàíîâèâøåãîñÿ çíà÷åíèÿ 500 ìÀ. ÐË
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ÑÕÅÌÛ
1. Datasheet Maxim Integrated MAX5902 2. Datasheet ON Semiconductor MTD20P06
71
Ìàñøòàáèðóåìîìó ïåðåêëþ÷àòåëþ íå íóæíû íè êîíäåíñàòîðû, íè ñèíõðîíèçàöèÿ Robert Most EDN
ÑÑõåìû ïåðåêëþ÷àòåëåé ñ çàâèñèìîé ôèêñàöèåé êîíôèãóðàöèè 1 èç N îáû÷íî îñíîâàíû íà öèôðîâûõ ðåøåíèÿõ. Òàêèå ñõåìû ÷àñòî áûâàþò ïîëåçíûìè â èíòåðôåéñàõ ïîëüçîâàòåëÿ, òàêèõ êàê ìèêøåðñêèå êîíñîëè, ñåëåêòîðû âèäåîïîòîêà èëè ñèñòåìû ðåçåðâèðîâàíèÿ ñ óïðàâëåíèåì ïî òîêîâîé ïåòëå. Èñêëþ÷åíèå öåïåé òàêòîâîé ñèíõðîíèçàöèè, êîãäà ýòî âîçìîæíî, èç âûñîêîòî÷-
íûõ àíàëîãîâûõ ñèñòåì, òàêèõ êàê Hi-Fi àóäèî èëè âèäåî, ñíèæàåò øàíñû ïðîíèêíîâåíèÿ øóìà îáðàòíî â ïîëåçíûå ñèãíàëû. Íà Ðèñóíêå 1 èçîáðàæåíà ñõåìà ìàñøòàáèðóåìîãî ïåðåêëþ÷àòåëÿ 1 èç N, ïðåèìóùåñòâî êîòîðîãî çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî â íåì íåò íè ñèíõðîíèçàöèè, íè êîíäåíñàòîðîâ, è èìååòñÿ âñòðîåííàÿ èíäèêàöèÿ «àêòèâíîãî êàíàëà».
5Â Ê ÑËÅÄÓÞÙÅÉ ÑÅÊÖÈÈ TCR22 R1 470
TCR22
ÂÛÁÎÐ 1
1.5k
TCR22
ÂÛÁÎÐ 2
ÊÀÍÀË 1
1.5k
ÂÛÁÎÐ 3
ÊÀÍÀË 2
1.5k
ÊÀÍÀË 3
ÎÁÙÈÉ ÑÁÐÎÑ Ê ÑËÅÄÓÞÙÅÉ ÑÅÊÖÈÈ
BF256C
Ðèñóíîê 1.  ýòîì ïåðåêëþ÷àòåëå ñ çàâèñèìîé ôèêñàöèåé ñ êîíôèãóðàöèåé 1 èç N íå èñïîëüçóþòñÿ íè ñèíõðîíèçàöèÿ, íè êîíäåíñàòîðû. Ñâåòîäèîäû âûïîëíÿþò äîïîëíèòåëüíóþ ôóíêöèþ èíäèêàòîðîâ àêòèâíûõ êàíàëîâ.
72
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
Ïðèíöèï ðàáîòû ýòîé ñõåìû îñíîâàí íà ïåðåêëþ÷åíèè òîêîâ. Èñòî÷íèê âòåêàþùåãî òîêà. îáðàçîâàííûé n-êàíàëüíûì ïîëåâûì òðàíçèñòîðîì ñ p-n ïåðåõîäîì BF256C, îáåñïå÷èâàåò òîê ïîðÿäêà 5 ìÀ, êîòîðûé ïðèìåðíî ðàâåí òîêó óäåðæàíèÿ ëþáîãî ìàëîñèãíàëüíîãî òèðèñòîðà. Êîãäà âû âûáèðàåòå êàíàë ïóòåì êðàòêîâðåìåííîãî íàæàòèÿ êíîïêè, âêëþ÷àåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèé òèðèñòîð, çàãîðàåòñÿ ñâåòîäèîä, ïîäêëþ÷åííûé ê åãî êàòîäó, è íà ëèíèè ÊÀÍÀË N óñòàíàâëèâàåòñÿ «ëîã. 1». Òèðèñòîð àâòîìàòè÷åñêè ôèêñèðóåò âûáðàííóþ ëèíèþ äî òåõ ïîð, ïîêà íå áóäåò íàæàòà êíîïêà âûáîðà äðóãîãî êàíàëà. Ïðè àêòèâàöèè êëþ÷à ëþáîãî äðóãîãî êàíàëà îòêðûâàåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèé òèðèñòîð è îòïóñêàåò ïðåäûäóùèé êàíàë. Òàêîå ïîâåäåíèå çàùåëêè îñíîâàíî íà íåñïîñîáíîñòè èñòî÷íèêà îäíîâðåìåííî îòäàâàòü òîê, êîòîðîãî õâàòèëî áû äëÿ óäåðæàíèÿ â îòêðûòîì ñîñòîÿíèè áîëåå ÷åì îäíîãî òèðèñòîðà. Äëÿ èçîëÿöèè êàòîäîâ òèðèñòîðîâ ñõåìå íóæíû áëîêèðîâî÷íûå äèîäû. Ïðè èñïîëüçîâàíèè äëÿ ýòîé öåëè ñâåòîäèîäîâ, êàê ïîêàçàíî íà Ðèñóíêå 1, îíè áóäóò âûïîëíÿòü äîïîëíèòåëüíóþ ôóíêöèþ èíäèêàòîðîâ àêòèâíîãî êàíàëà. Âû ìîæåòå èñïîëüçîâàòü ëèíèþ ÊÀÍÀË N äëÿ âûáîðà àíàëîãîâîãî ïåðåêëþ÷àòåëÿ, ìåõàíè÷åñêîãî ðåëå èëè èíîãî óñòðîéñòâà. Ìàñøòàáèðóåòñÿ ñõåìà î÷åíü ïðîñòî. Äëÿ êàæäîé äîïîëíèòåëüíîé ñåêöèè òðåáóþòñÿ òîëüêî êíîïêà áåç ôèêñàöèè, ðåçèñòîð 1.5 êÎì, òèðèñòîð è äèîä. Ïîñêîëüêó â ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ òîêîâîå óïðàâëåíèå, äëèííûå ëèíèè ïðîáëåì íå ñîçäàþò; ñåêöèè êàíàëîâ ìîãóò áûòü ðàçìåùåíû â ðàçëè÷íûõ ïîìåùåíèÿõ.  èñõîäíîì ñîñòîÿíèè ïðè âêëþ÷åíèè ïèòàíèÿ âñå êàíàëû âûêëþ÷åíû. Êðîìå òîãî, íà Ðèñóíêå 1 ïîêàçàíà äîïîëíèòåëüíàÿ êíîïêà «ÎÁÙÈÉ ÑÁÐÎÑ». Ïðè íàæàòèè ýòîé êíîïêè âåñü òîê èñòî÷íèêà òîêà óõîäèò â íåå, è ëþáîé àêòèâíûé òèðèñòîð çàêðûâàåòñÿ.  ñõåìå ìîæíî èñïîëüçîâàòü n-êàíàëüíûé ïîëåâîé òðàíçèñòîð äðóãîãî òèïà, íî äëÿ ñîîòâåòñòâóþùåãî ìàñøòàáèðîâàíèÿ òîê ñòîêà áóäåò íåîáõîäèìî èçìåíèòü ñîïðîòèâëåíèå
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
5Â
ÏÀÐÍÛÉ
ÎÄÈÍÎ×ÍÛÉ Ê ÂÛÁÎÐÓ ÊÀÍÀËÎÂ
470
1k
2N3904 ÈËÈ ÝÊÂÈÂÀËÅÍÒÍÛÅ
Ðèñóíîê 2. Òîêîâîå çåðêàëî çàìåíÿåò ïîëåâîé òðàíçèñòîð ñ p-n ïåðåõîäîì èç Ðèñóíêà 1 è ïîçâîëÿåò âûáèðàòü ìåæäó îäíèì èëè äâóìÿ àêòèâèðóåìûìè êàíàëàìè.
R1. Ñõåìó ëåãêî ìîäèôèöèðîâàòü òàê, ÷òîáû îäíîâðåìåííî ìîãëè áûòü àêòèâèðîâàíû äâà òèðèñòîðà èëè áîëåå. Äëÿ ñèñòåìû ñ íåñêîëüêèìè àêòèâíûìè êàíàëàìè óðîâåíü òîêà íàäî óñòàíîâèòü òàêèì, ÷òîáû åãî õâàòàëî íà óäåðæàíèå â îòêðûòîì ñîñòîÿíèè òîëüêî òðåáóåìîãî êîëè÷åñòâà òèðèñòîðîâ, è íå áîëüøå. Íàïðèìåð, äëÿ ñèñòåìû ñ äâóìÿ àêòèâíûìè êàíàëàìè ïîòðåáóåòñÿ èñòî÷íèê âòåêàþùåãî òîêà îò 8 äî 10 ìÀ. Íà Ðèñóíêå 2 èçîáðàæåíà âîçìîæíàÿ àëüòåðíàòèâà èñòî÷íèêó òîêà, çàìåíÿþùàÿ ïîëåâîé òðàíçèñòîð è ðåçèñòîð R1. Åñëè â ìíîãîêàíàëüíîé êîíôèãóðàöèè èñïîëüçóþòñÿ èíäèêàòîðíûå ñâåòîäèîäû, âû äîëæíû ïðèíÿòü íàäëåæàùèå ìåðû ïðåäîñòîðîæíîñòè, ÷òîáû íå äîïóñòèòü ïðåâûøåíèÿ ìàêñèìàëüíîãî òîêà ñâåòîäèîäîâ. ÐË
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ÑÕÅÌÛ
1. Datasheet Fairchild BF256C 2. Datasheet Littelfuse TCR22
73
Ãàëüâàíè÷åñêàÿ èçîëÿöèÿ äâóõïðîâîäíîãî èíòåðôåéñà Minh-Tam Nguyen, Maxim Integrated EDN 2
Øèíàì I C è SBBus, â îòëè÷èå îò ÷åòûðåõïðîâîäíûõ èíòåðôåéñíûõ ñòàíäàðòîâ SPI, QSPI è Microwire, äëÿ ïåðåäà÷è äàííûõ òðåáóþòñÿ òîëüêî äâà ïðîâîäà, ïîñêîëüêó îòïðàâëÿþò è ïîëó÷àþò èõ îíè ïî îäíîìó è
òîìó æå ïðîâîäó. Íà Ðèñóíêå 1 ïîêàçàíà ñõåìà, îáåñïå÷èâàþùàÿ ãàëüâàíè÷åñêóþ èçîëÿöèþ äâóõïðîâîäíîãî èíòåðôåéñà. Íåáîëüøîé òðàíñôîðìàòîð è äðàéâåð òðàíñôîðìàòîðà MAX253 èëè MAX845 (íà ñõåìå íå ïîêà5Â
5Â R2 2.2k
R1 3.3k
R3 2.2k
R6 3.3k
R4 3.3k
D1 SDA (ÈÇÎË.)
SDA
ÂÅÄÓÙÈÉ D2
ÂÅÄÎÌÛÉ
R5 2.2k SCL (ÈÇÎË.)
SCL
Ðèñóíîê 1. Íåñêîëüêî íåäîðîãèõ êîìïîíåíòîâ îáðàçóþò èçîëèðóþùèé áàðüåð äëÿ äâóõ ëèíèé èíòåðôåéñà ïåðåäà÷è äàííûõ I2C.
74
ÑÕÅÌÛ
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
ÁÀÉÒ ÀÄÐÅÑÀ ÂÅÄÎÌÎÃÎ ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ
ÁÀÉÒ ÊÎÌÀÍÄÛ
ÂÛÕÎÄÍÎÉ ÁÀÉÒ
SDA MSB
LSB
ACK
LSB
MSB
ACK
MSB
LSB
ACK
SCL
ÑÎÑÒÎßÍÈÅ «ÑÒÎÏ» ÑÎÑÒÎßÍÈÅ «ÑÒÀÐÒ»
Ðèñóíîê 2. Íà ýòîì ðèñóíêå ïîêàçàíà âðåìåííàÿ äèàãðàììà îáìåíà ïî øèíå I2C äëÿ öèôðîàíàëîãîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ MAX517.
çàíû) ôîðìèðóþò èçîëèðîâàííîå íàïðÿæåíèå 5  èç 5-âîëüòîâîé øèíû ïèòàíèÿ âåäóùåé ñòîðîíû ñèñòåìû. Âûáîð òðàíñôîðìàòîðà è îïòîïàðû îïðåäåëÿåòñÿ ñêîðîñòüþ ïåðåäà÷è äàííûõ è íàïðÿæåíèåì èçîëèðóþùåãî áàðüåðà â âàøåì ïðèëîæåíèè.  ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 èñïîëüçóåòñÿ îïòîèçîëÿòîð 6N138, âûïóñêàåìûé êîìïàíèåé Toshiba. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî çàäàþùèì óñòðîéñòâîì â ñõåìå áóäåò ìèêðîïðîöåññîð èëè ìèêðîêîíòðîëëåð, ïîýòîìó îãðàíè÷åíèÿ íà âûõîäíîé òîê âûâîäà SDA ïðîöåññîðà òðåáóþò, ÷òîáû ìèíèìàëüíûé òîê âêëþ÷åíèÿ îïòðîíà áûë ìåíüøå 3 ìÀ. Íî äàæå ïðè òàêèõ óñëîâèÿõ, êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è òîêà âûáðàííîé îïòîïàðû, ðàâíîãî 300%, äîñòàòî÷íî äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ïðàâèëüíîé ðàáîòû ýòîé ñõåìû. Íà âåäîìîé ñòîðîíå äîëæíî íàõîäèòüñÿ 2 óñòðîéñòâî, ñîâìåñòèìîå ñ I C, òàêîå êàê 8ðàçðÿäíûé ÖÀÏ MAX517 èëè ñèñòåìà ñáîðà äàííûõ MAX127. Êîãäà øèíà íå èñïîëüçóåòñÿ, óðîâíè ñèãíàëîâ íà ëèíèÿõ SDA è SCL íà ñòîðîíå âåäóùåãî óñòðîéñòâà äîëæíû áûòü âûñîêèìè. Òèïè÷íîì óñëîâèåì ÑÒÀÐÒ äëÿ 2 øèíû I C ÿâëÿåòñÿ ïåðåõîä ëèíèè SDA èç âûñîêîãî ñîñòîÿíèÿ â íèçêîå ïðè ñîõðàíåíèè íèçêîãî óðîâíÿ íà ëèíèè SCL (Ðèñóíîê 2). Ïðè
ÐàäèîËîöìàí – íîÿáðü 2019
íèçêîì óðîâíå íà ëèíèè SDA ïîä äåéñòâèåì òîêà, ïðîõîäÿùåãî ÷åðåç ðåçèñòîð R2 è âõîä îïòîïàðû, ôîðìèðóåòñÿ ñèãíàë ïîðÿäêà 0.4  (ñóììà íàïðÿæåíèé íà âûõîäå îïòîèçîëÿòîðà è íà äèîäå Øîòòêè D2, ñìåùåííîì â ïðÿìîì íàïðàâëåíèè). Ïîäòÿãèâàþùèå ðåçèñòîðû R1, R4 è R6 íåîáõîäèìû äëÿ ñîâìåñòè2 ìîñòè ñî ñòàíäàðòîì I C. Ïîñëå òîãî, êàê âåäóùèé, îïèñàííûì âûøå îáðàçîì, îáðàùàåòñÿ ê âåäîìîìó, àäðåñóåìîå âåäîìîå óñòðîéñòâî îòâå÷àåò áèòîì ïîäòâåðæäåíèÿ (ACK) íèçêîãî óðîâíÿ. Äâóíàïðàâëåííàÿ ëèíèÿ SDA ïîçâîëÿåò ïåðåäàâàòü äàííûå â îáîèõ íàïðàâëåíèÿõ, òîãäà êàê îäíîíàïðàâëåííàÿ ëèíèÿ SCL äîëæíà ïåðåäàâàòü ñèãíàëû ëèøü îò çàäàò÷èêà ê âåäîìîìó. Ïåðåäà÷à äàííûõ çàâåðøàåòñÿ ñîñòîÿíèåì ÑÒÎÏ, â êîòîðîì îáû÷íî ïðîèñõîäèò ïåðåõîä ëèíèè SDA èç íèçêîãî ñîñòîÿíèÿ â âûñîêîå ïðè âûñîêîì óðîâíå íà ëèíèè SCL. ÐË
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ÑÕÅÌÛ
1. Datasheet Toshiba 6N138 2. Datasheet Maxim Integrated MAX253 3. Datasheet Maxim Integrated MAX517 4. Datasheet Maxim Integrated MAX845
75
Æóðíàë äëÿ òåõ, êòî èíòåðåñóåòñÿ ýëåêòðîíèêîé
Åñëè âàì íåáåçðàçëè÷íû òåìû: ìèêðîêîíòðîëëåðû àâòîìàòèçàöèÿ ñèëîâàÿ ýëåêòðîíèêà ñâåòîòåõíèêà ÑÀÏÐ èçìåðåíèÿ
èëè âû ÿâëÿåòåñü íîñèòåëåì ïåðåäîâûõ çíàíèé â äðóãèõ îáëàñòÿõ ýëåêòðîíèêè è ãîòîâû èõ ïîïóëÿðèçèðîâàòü ïðèãëàøàåì ê ñîòðóäíè÷åñòâó!