Современная электроника №4/2024

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 43 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 4 / 2024 тель . Эта прецизионность обусловлена тем , что диоды VD1A и VD2A вклю - чены в обратную связь ОУ DA1.1, за счёт чего их прямое падение напряже - ния снижается с 0,6 В ( это стандарт - ное падение напряжения на обычном диоде ) до единиц и даже до десятых долей мВ . Снижение падения напря - жения с 0,6 В до таких малых значений происходит оттого , что эти 0,6 В делят - ся на коэффициент усиления ОУ без обратной связи , который составляет от нескольких тысяч до десятков тысяч . Кроме того , на это снижение влияют также скоростные характеристики ОУ . Здесь необходимо добавить , что диоды должны быть именно стандартными , поскольку , например , диоды Шоттки ( типа PMEG1010) существенно искажа - ют форму выходного сигнала . В каче - стве диодов применены ставшие уже классическими стандартные диоды 1N4148, которые , благодаря современ - ным технологиям , сейчас выпускаются в корпусе SOD523 и занимают место на плате , как , например , резистор в кор - пусе 0603. Однополупериодный выпрямитель работает следующим образом . Если на вход ОУ DA1.1 подаётся синусоидаль - ный сигнал InA, то при его отрицатель - ной полуволне , т . е . когда InA < 0, за счёт того , что ОУ включён в инверс - ном режиме работы (InA подаётся на инвертирующий вход – на 2- й вывод DA1.1, а неинвертирующий вход зазем - лён ), диод VD2 открывается (VD1A при этом закрыт ), и выходное напряжение ОУ становится равным потенциалу « земли », т . е . равно нулю . В этом случае точка соединения анода диода VD1A и двух резисторов R2A и R4A будет так - же находиться под нулевым потенци - алом . При положительной полувол - не InA, т . е . когда InA > 0, на выходе ОУ будет отрицательный потенциал , поэтому диод VD2 закрывается , VD1 открывается , и на аноде диода VD1A будет инверсный сигнал InA, т . е . отри - цательная полуволна входного напря - жения . Резюме : при положительной полуволне входного напряжения на ано - де VD1 будет отрицательная полувол - на входного напряжения , а при отри - цательной – нулевой потенциал , или , другими словами , получаем однополу - периодный выпрямитель . Второй ОУ DA1.2 включён как сум - мирующий инвертирующий усили - тель с точкой суммирования вход - ного напряжения InA и напряжения на аноде VD1A, подключённой к его инвертирующему входу (6- й вывод ). За счёт того , что входное напряжение InA проходит в точку суммирования через резистор R3A (5,1 К ), а напряже - ние с анода VD1A – через резистор R4A (2,55 К ), номинал которого в два раза меньше ( и ток которого от этого в два раза больше ), в точке суммирования это напряжение будет удвоено . . Таким образом , в точке суммирова - ния (6- й вывод DA1.2) получаем двухпо - лупериодный выпрямитель , выходное напряжение которого будет состоять из отрицательных полуволн InA. Коэффициент усиления Ку инвер - тирующего усилителя DA1.2 равен отношению номинала резистора R5A к резисторам R3A и R4A. Если бы номинал R5A был бы равен 5,1 К , то Ку = –1, и на выходе (7- й вывод DA1.2) мы бы получили двухполупериодный выпрямитель уже положительных полуволн входного сигнала InA. Такая схема хорошо известна ( см ., напри - мер , [3], рис . 25.10). Но , как видно из рис . 1, номинал R5A в два раза больше (10,2 К ), поэтому Ку = –2, и выходное напряжение DA1.2 соответствует двух - полупериодному выпрямителю с удво - енным выходным напряжением ( по сравнению с амплитудой сигнала InA). Если не включать конденсатор C1A, то такой двухполупериодный выпрями - тель будет идеально работать вплоть до 10 кГц , а при дальнейшем увели - чении частоты форма сигнала будет уже несколько искажаться ( это про - верялось автором на осциллографе ). Роль конденсатора C1A состоит в том , что , поскольку он включён в обратную связь ОУ DA1.2, он совместно с ОУ DA1.2 образует своего рода интегратор ( или ФНЧ ). Схема с таким конденсато - ром даже в настоящее время исполь - зуется в мультиметрах или вольт - метрах переменного напряжения ( на рис . 25.10 в [3] такой конденса - тор показан пунктиром ). При номи - нале C1A = 4,7 мкФ ВЧ составляющая входного сигнала обрезается , други - ми словами , он является своего рода демпфером сродни инерционности стрелочных индикаторов уровня звука . Хотя , как будет видно из дальнейше - го изложения , инерционность настоя - щего дисплейного индикатора уровня звука существенно ниже стрелочных . Как было упомянуто выше , выход - ной сигнал с ОУ DA1.2 через RC цепоч - ку R6AC4A подаётся на первый вход АЦП МК (ADC0.1, 24- й вывод DD1, сиг - нал ADCinA). Эта цепочка – необходи - мый стандартный атрибут , устанавли - ваемый перед входом АЦП . Второй двухполупериодный выпря - митель - интегратор на ОУ DA2 устроен аналогично . Разница состоит только в том , что оба ОУ поменялись местами . Это сделано исключительно ради удоб - ства разводки ( см . далее ). Его выход подключается ко второму входу АЦП МК (ADC0.2, 22- й вывод DD1, сигнал ADCinB). Входные сигналы InA и InB ( и « зем - ля ») поступают на плату соответствен - но с двухконтактных штыревых цанго - вых разъёмов PSLM-02 – XinA и XinB. К этим разъёмам ответными разъёма - ми ( цанговыми гнёздами SIP-2) под - ключаются экранированные кабе - ли , вторые концы которых такими же гнёздами подключаются к выходным разъёмам предварительного усилите - ля , описанного в [2], – сигналы VoutA– и VoutB– соответственно ( сигналы VoutA+ и VoutB+ используются для подключения к пик - детектору [2]). Программирование МК осуществля - ется по интерфейсу C2 сигналами RST/ C2CK и C2D, которые вместе с « зем - лёй » подаются на плату с 3- штырь - кового разъёма XB (PLL-03). К этому разъёму ответным гнездом подключа - ется выходной кабель от USB DEBUG – адаптера , который сопряжён с ком - пьютером по интерфейсу USB ( под - робности в [4]). RC- цепочка R1R2C1 предназначена как для программиро - вания МК , так и для его сброса (Power On Reset) при включении питания . Питание на плату (± 14 В и « земля ») поступает с 3- штырькового разъёма PSLM-03 (X П ). К этому разъёму ответ - ным гнездом подключается 3- провод - ный кабель , который своим вторым концом подключается к соответству - ющим напряжениям усилителя , опи - санного в [2]. Для получения стабилизированно - го напряжения +3 В используется ста - билизатор 78L03 (DA3), для получения отрицательного напряжения – стаби -