Сетевые источники питания (стр. 6 из 8)
Рис 3.1. Многофункциональный частотомер
Его основа — микроконтроллер PIC16F84A, который осуществляет счет импульсов внешнего сигнала, обработку полученных значений и вывод результатов измерения на ЖКИ. В функции микроконтроллера также входят опрос кнопок (SB1—SB4) и управление питанием прибора.
Включают и выключают частотомер кнопкой SB1. После подсоединения батареи питания (или подачи напряжения от внешнего источника) прибор остается в выключенном состоянии. При нажатии на кнопку SB1 напряжение питания через диод VD1 поступает на интегральный стабилизатор напряжения DA1, а с его выхода — на входной каскад (VT3), микроконтроллер DD1 и индикатор HG1. Затем на выводе 1 (RA2) микроконтроллера появляется высокий логический уровень, что приводит к открыванию транзисторов VT1 и VT2. Далее контроллер ожидает отпускания кнопки SB1 (контролируя сигнал на выводе 6). После размыкания ее контактов напряжение питания подается на вход стабилизатора DA1 через открытый транзистор VT1 и начинается измерение частоты.
Во время удержания SB1 на экране индикатора (рис. 3.2,а) высвечиваются надписи "ЧАСТОТОМЕР" и "ВЕРСИЯ: 1.00" (версия пришивки контроллера). При повторном нажатии нa SB1 напряжение питания поступает на вывод 6 (RB0) микроконтроллера, который после этого ожидает размыкания ее контактов, и когда это произойдет, устанавливает низкий логический уровень на выводе 1 (RA2).
В результате транзисторы VT1, VT2 закрываются и прибор обесточивается. Если в режиме измерения на индикаторе отображаются нулевые показания в течение примерно 3 мин, микроконтроллер устанавливает низкий логический уровень на выводе 1 (RA2), тем самым отключая себя от источника питания.
Время измерения, выбранное кнопкой SB2 (0,1; 1 или 10 с), отображается в правой части нижней строки индикатора (рис. 3.2,б). Цена младшего разряда — 10,1 или 0,1 Гц соответственно. При времени измерения 0,1; 1 и 10 с максимально на ЖКИ может отображаться семь, восемь или девять разрядов, т. е. максимальное отображаемое значение равно соответственно 99,999.99, 99,999.999 или 99,999.999.9 МГц.
Нажатием кнопки SB3 показания частоты умножают на 1000. Это сделано для удобства считывания показаний при использовании внешнего делителя на 1000 [1, 2]. Коэффициент умножения ("х1" или "х1000") отображается в середине нижней строки.
Чтобы удержать (зафиксировать) показания, нажимают кнопку SB4 ("Память"). При этом на ЖКИ остается значение той частоты, которое было в момент нажатия кнопки. Его можно сохранить в энергонезависимой памяти микроконтроллера, воспользовавшись кнопкой SB2, функция которой в этом случае — "Запомнить" (рис. 3.2, в). Прежнее значение при этом теряется. Если необходимо считать частоту из памяти, нажимают на SB3 (ее новая функция — "Считать"). Для выхода из режима работы с памятью используют кнопку SB4 (новая функция — "Выход"). В режиме работы с памятью частотомер автоматически выключается примерно через 3 мин после нажатия на любую кнопку независимо от показаний индикатора. После выключения питания в энергонезависимой памяти сохраняются последние параметры измерения (время измерения и множитель).
В качестве VT1, VT2 в приборе можно применить любые транзисторы указанных на схеме серий. Стабилизатор КР1157ЕН502А заменим на 78L05, LM2931Z (при использовании последнего нижняя граница напряжения питания снизится до 5,5 В, а потребляемый ток уменьшится на 2 мА).
ЖКИ должен иметь встроенный контроллер с системой команд, совместимой с командами контроллера HD44780, и русские символы в таблице знакогенератора (практически все знакосинтезирующие ЖКИ удовлетворяют этому условию). Пригодны, например, индикаторы DV-16210, DV-16230, DV-16236, DV-16244, DV-16252 (DataVision), ITM-1602 (Intech), PC-1602 (PowerTip).
Калибруют частотомер по образцовому генератору с помощью подстроечного конденсатора С10. Подбором резистора R5 добиваются максимальной чувствительности прибора по напряжению. Контрастность выводимых показаний индикатора регулируют подбором резистора R11. Если функции автоматического .выключения питания и управления питанием одной кнопкой не нужны, прибор можно упростить, исключив транзисторы VT1, VT2, диод VD1, резисторы R1, R3, R4, R7, R8, R10 и кнопку SB1. Вывод 6 микроконтроллера в этом случае соединяют с общим проводом, а напряжение питания подают непосредственно на вход DA1. Изображение готового устройства приведено в Приложении 1. [2]
4. Микрофонные усилители
4.1 Микрофонный усилитель с симметричной связью
Микрофонный усилитель - еще одна область применения микросхем, где важен малый уровень собственных шумов. Такой усилитель должен иметь, как правило, линейную АЧХ в номинальном диапазоне частот и обладать достаточно высокой перегрузочной способностью
Для борьбы с фоном переменного тока сетевой частоты, наводимым на соединительные кабели, в высококачественных микрофонных усилителях используют симметричный вход, реализуемый, как правило, на сложных в изготовлении и требующих тщательного экранирования от внешних магнитных полей симметрирующих трансформаторах. На рисунке 4.1.1. показана схема микрофонного усилителя, позволяющая обойтись без такого нетехнологичного элемента, как трансформатор.
Рис 4.1.1. Микрофонный усилитель с симметричным входом
Основой устройства служит дифференциальный усилитель на ОУ DA1.1 и DA1.2. Его коэффициент усиления Ку=1+(R8+R9)/Rэ (Rэ - эквивалентное сопротивление соединенных последовательно резисторов R6 и введенной в цепь части резистора R5) и может регулироваться в пределах от 1,5 до 140 резистором R5. Усиленный сигнал через разделительные конденсаторы С5 и С6 поступает на симметричный Выход 1, а через второй дифференциальный усилитель (ОУ DA2) - на несимметричный Выход 2.
Так как современные ОУ обладают почти идеальным (более 70 дБ) подавлением синфазного сигнала, помехозащищенность усилителя определяется практически лишь согласованностью сопротивлений резисторов R3 и R4, R8 и R9, R11 и R12. R13 и R14 и, если они не отличаются от указанных на схеме более чем на 1 %, не уступает помехозащищенности лучших устройств с трансформаторным входом.
Входное сопротивление усилителя - 10 кОм. Питают его от двуполярного стабилизированного источника напряжением ±10 В.
В данном усилителе можно использовать отечественные ОУ К157УД2, КР1407УДЗ и (при снижении напряжения литания до ±.6 В) КФ1407УД4 [3]
4.2 Двухкаскадный микрофонный усилитель
Размещение микрофонного усилителя в непосредственной близости от микрофона резко -- ослабляет требования к экранировке соединительных проводов и улучшает отношение сигнал/фон. Однако при этом возникает новая проблема, связанная с питанием микрофонного усилителя: встроенная батарея требует частой замены, а использовать дополнительный провод питания не всегда удобно.
На рисунке 4.2.1. приведена схема двухкаскадного микрофонного усилителя питание которого осуществляется по сигнальному проводу. В основной усилитель при этом нужно добавить лишь один резистор R4, служащий нагрузкой микрофонного усилителя, и разделительный конденсатор С2. Смещение на базе транзистора Т1 и температурную стабилизацию всего усилителя обеспечивает делитель R2R3 в цепи эмиттера транзистора Т2. Второй каскад усилителя охвачен отрицательной обратной связью через резистор RI, являющийся одновременно нагрузкой первого каскада.
Рис. 4.2.1. Двухкаскадный микрофонный усилитель
Обратная связь снижает нелинейные искажения до пренебрежимо малой величины и уменьшает выходное сопротивление усилителя до стандартного значения 600 Ом.
Амплитудно-частотная характеристика усилителя в области низших звуковых частот определяется емкостями конденсаторов С1 и С2. Емкость конденсатора С2 рассчитывается по формуле: С2=160/(fнRвх), мкф, где fн - низшая рабочая частота усилителя, Гц; Rвх - входное сопротивление основного усилителя, кОм. При емкости конденсатора С1, указанной на схеме, низшая рабочая частота равна 16 Гц.
Коэффициент усиления микрофонного усилителя получается порядка 150-250 и зависит от значений коэффициента Вст примененных транзисторов и от напряжения питания. Усилитель хорошо работает с низкоомными динамическими микрофонами, имеющими сопротивление постоянному току 100-600 Ом. В нем можно использовать любые низкочастотные транзисторы.
Налаживание микрофонного усилителя сводится к проверке коллекторного напряжения транзистора Т2, оно должно быть равно половине напряжения питания. Если необходимо, в небольших пределах подбирают сопротивление резистора R3, определяющего ток второго каскада усилителя. При использовании усилителя для телефонной связи или речевого репортажа емкость конденсатора С1 целесообразно уменьшить до 0,5- 1 мкф, что вызовет завал низших звуковых частот соответственно до 320 и 160 Гц. [3]
4.3 Микрофонный усилитель с глубокой АРУ
Схема микрофонного усилителя отличается от аналогичных, опубликованных в литературе, малыми габаритами и глубокой автоматической регулировкой усиления (АРУ). Это позволяет использовать ее в составе радиостанции или кассетного магнитофона. Все устройство выполнено на одной микросхеме, имеющей в своем корпусе четыре универсальных операционных усилителя. (рис 4.3.1.)
Рис. 4.3.1. Микрофонный усилитель с глубокой АРУ.
На элементе микросхемы DA1.1 собран неинвертирующий предварительный усилитель сигнала с микрофона. Это необходимо для эффективной работы автоматической регулировки усиления и снижения уровня шумов. Регулировка коэффициента передачи сигнала между каскадами осуществляется за счет изменения внутреннего сопротивления открытого транзистора VT1, включенного в делитель напряжения, образованный совместно с резистором R5. В исходном состоянии (при низком уровне входного сигнала) VT1 заперт и на прохождение сигнала влияния не оказывает.