Категории

Популярные схемы
Схема синтезатора напряжения  
Схема синтезатора напряженияИногда в радиолюбительской практике требуется источник стабильного напряжения, величина которого точно устанавливается при помощи входного двоичного кода, и прямопропорциональна, поданному на вход двоичному числу. Такой источник может быть использован в системах цифровой настройки, или в составе лабораторного источника питания, выходное напряжение которого задается при помощи цифрового кода. Напряжение на выходе такого источника изменяется ступенчато, в данном случае с общим числом ступеней - 255.


Принципиальная схема формирователя напряжения показана на рисунке 1. Двоичный код поступает на вход преобразователей уровня на микросхемах D1 и D2. Достоинство этих микросхем состоит в том, что на их входы можно подавать логические сигналы как с ТТЛ уровнями, так и с ДМОП уровнями. При этом выходные уровни нуля и единица этих элементов стабильны и не зависят от уровней нулей и единиц входных сигналов.

Таким образом на выходе каждого из элементов могут быть только два стабильных уровня - нулевой и единичный. К выходам этих элементов подключена резистивная матрица из резисторов R1 - R8. Сопротивления резисторов относятся друг к другу как 1:2:4:9:15:32:64:128.

В результате напряжение в точке соединения этих резисторов изменяется от уровня логического нуля, до уровня логической единицы при изменении входного двоичного кода от нуля до 255 (00000000 - 11111111), с дискретностью в одну единицу двоичного кода, получается от нуля до максимума 256 ступеней одинаковой высоты. Номер нужной ступени устанавливается подачей на вход двоичного кода числа, равного номеру ступени. В результате в точке соединения резисторов устанавливается напряжение с погрешностью в 1/256 от максимального значения.

Это ступенчато изменяемое напряжение поступает на инверсный вход компаратора, выполненного на операционном усилителе А1. На прямой вход этого компаратора поступает напряжение от выходного делителя на резисторах 912 и R13. Если установленное при помощи двоичного кода напряжение на инверсном входе М оказывается больше, чем напряжение, снимаемое с выходного делителя, то на выходе компаратора, на выводе 5 устанавливается отрицательное напряжение, что благодаря диоду VD1 равнозначно отсутствию напряжении на базе транзистора VT1, в результате этот транзистор оказывается в закрытом состоянии.

Напряжение 33В через резисторы R9 и R11 начинает заряжать накопительный конденсатор С3, и как только напряжение - на нем достигнет определенного значения, напряжение на выходе делителя несколько превысит напряжение, установленное на инверсном входе операционного усилителя. В результате напряжение на прямом входе оказывается чуть выше чем напряжение на инверсно и на выходе компаратора устанавливается положительное напряжение, которое через диод VD1 поступает на базу транзистора VT1 и приводит к его открыванию.

Напряжение на его коллекторе падает и конденсатор С3 начинает разряжаться через резистор R11, до тех пор, пока напряжение в точке соединения резисторов 912 и R13 не окажется чуть меньше напряжения, установленного на инверсном входе операционного усилителя. Напряжение на инверсном входе опять оказывается больше и на выходе компаратора снова появляется отрицательное напряжение, и конденсатор С3 снова начинает заряжаться через резисторы R9 и R11 до напряжения, чуть выше, того которое установлено на инверсном входе компаратора А1 в результате при отсутствии нагрузки на коллекторе VT1 получаются симметричные импульсы напряжения 33В, длительности отрицательного и положительного полу-периодов почти равны.

Если двоичный код на входе устройства увеличивается, это приводит к увеличению напряжения на инверсном входе компаратора. В результате длительность положительного импульса на коллекторе VT1 увеличивается, и имеет такую длительность, чтобы накопительный конденсатор С3 мог зарядится до нового установленного двоичным кодом значения и немного превысить его, затем импульсы снова уравниваются и напряжение на конденсаторе поддерживается около определённого значения, а учитывая чувствительность операционного усилителя можно сказать, что это напряжение остается неизменным.

Если цифровой код на входе уменьшается это приводит к уменьшению опорного напряжения на инверсном входе операционного усилителя и соответственно длительность отрицательного импульса на коллекторе VT1 увеличивается, до тех пор пока конденсатор С3 не разрядится до нужного значения, затем длительности импульсов уравниваются и схема переходит в установившийся режим. Те-же процессы происходят и при уменьшении или увеличении сопротивления нагрузки, включенной параллельно конденсатору С3.

Уменьшение сопротивления приводит к более быстрой разрядке конденсатора и длительность положительных импульсов на коллекторе возрастает, для того, чтобы компенсировать утечку. После увеличения сопротивления нагрузки длительность положительных импульсов несколько уменьшается, а отрицательных увеличивается, и в конце концов, при отключении нагрузки длительности почти выравниваются, почти, по тому-что в любом случае играет роль нагрузка, создаваемая резисторами R12 и R13 делителя напряжения для компаратора.

Достоинство схемы состоит и в том что выходное напряжение не зависит от напряжения, поступающего на резисторы R9, это напряжение может быть от 33В до максимального значения, которое способен выдержать транзистор VT1. В то-же время диапазон изменения выходного напряжения, а следовательно и величина напряжения, закрепленного за каждой ступенькой опорного напряжения, поступающего на инверсный вход операционного усилителя.

Данные резисторов R12 и 513 рассчитаны для получения напряжения на выходе, изменяющегося от нуля до 30В ступеньками по 0,117 вольт. Если требуется чтобы выходное напряжение было численно равно числу установленному на входе при помощи цифрового кода, и изменялось от 0 до 25,5В (это важно, если использовать синтезатор для установки напряжения лабораторного блока питания, стабилизатор, которого выполнен по параметрической транзисторной схеме), номиналы этих резисторов должны быть такими, как указано в примечании к схеме.

В любом случае эти значения рассчитаны чисто теоретически, и не учитывают то, что уровень единицы на выходах микросхем D1 и В2 несколько ниже уровня питания, по этому окончательно соответствие выходного напряжения теоретическому устанавливается при настройке подбором номинала R13.

Схема синтезатора напряженияТочность установки выходного напряжения зависит от точности резисторов R1-R8. При настройке на входы нужно подавать код от двоичного счетчика, который изменяется с частотой около 1 кгц, вход осциллографа подключить к точке соединения резисторов R1-R8, и подбирая их сопротивления установить равенство высоты всех ступенек. Можно установить резисторы заранее более низкого сопротивления и плавно повышать его подтачивая токопроводящий корпус резистора микронной шкуркой.

Для управления синтезатором, работающим в составе лабораторного источника питания можно использовать схему, изображенную на рисунке 2. Счетчики на микросхеме D5 служат для формирования кода для установки напряжения на выходе синтезатора, счетчики D1 - D3 отображают число установленное в двоичном коде, в виде десятичных чисел. Мультивибраторы на D4 служат для управления изменением кода с разной скоростью (плавно ">" и грубо ">>") .


ДРУГИЕ ПОХОЖИЕ СХЕМЫ НА САЙТЕ:


Авторизация
Логин:
Пароль:
Напомнить пароль?

Облако тегов

Опрос
Схемы каких устройств вам наиболее интересны?

Бытовых устройств
Промышленных устройств
Различные простые схемы
Другие


Интересные схемы