Современная электроника №8/2018

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 65 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2018 Рис. 1. Принципиальная схема устройства опорное напряжение 2,4 В (сигнал Vref). Это напряжение подключено к входу повторителя на одном из ОУ сдвоенного ОУ OPA2335 (3-й вывод DA3). Конденсаторы C4 и C5 необхо- димы для обеспечения штатного режи- ма работы внутреннего генератора опорного напряжения 2,4 В микро- контроллера. Выходное напряжение повторителя (1-й вывод DA3) подаёт- ся на верхний по схеме вывод перемен- ного резистора R3. Нижний по схеме вывод R3 заземлён. Движок R3 подклю- чён к входу 2-го повторителя на ОУ (5-й вывод DA3). Выходной сигнал повто- рителя (6-й вывод DA3) подключён к входу ADC0.18 (12-й вывод DD1). Рези- стор R3 – 2-движковый потенциометр СП5-35Б, движки которого расположе- ны соосно. Один из движков предназна- чен для грубой настройки, второй – для точной. Номинал R3 4,7 кОм является достаточно малым для штатной рабо- ты генератора опорного напряжения Vref микроконтроллера и достаточно большим, чтобы его можно было напря- мую подключать к входу АЦП. Поэто- му в схеме использованы два повтори- теля на ОУ (выводы 1–3 DA3 и выводы 5–7 DA3). Выводы VIO и VDD (2-й и 3-й выводы DD1) подключены к выходному напря- жению стабилизированного источни- ка питания напряжением +3,3 В на базе стабилизатора LP2950Z3.3 (3-й вывод DA1). Конденсатор C6 служит для обе- спечения штатного режима работы DD1, а конденсаторы C2 и C3 – для работы DA1. Этим же напряжением +3,3 В питается сдвоенный ОУ OPA2335 (8-й вывод DA3), штатный режим рабо- ты которого обеспечивают конденсато- ры C7 и C8. Входное стабилизирован- ное напряжение +5 В с двухконтактного разъёма X1 подаётся на вход стабили- затора (1-й вывод DA1), 2-й вывод кото- рого заземлён. Для индикации наличия питания +5 В использован светодиод LD1 зелёного свечения с токоограни- чительным резистором R4. Максимальная системная такто- вая частота микроконтроллера LB12 составляет 75 МГц. Частота может быть получена либо с внутреннего тактово- го генератора (72 МГц), либо с внешне- го. В качестве последнего были проте- стированы три типа генераторов. Пер- вые два – стандартные кварцевые CMOS тактовые генераторы: 50 МГц Sunny Electronics SCO22350ADSR и 72 МГц EPSON SG-8002CE. Схема их подклю- чения показана в пунктирном прямо- угольнике в левой нижней части рисун- ка 1. Третий генератор – 72 МГц Silicon Laboratories SI560CAA72M0000ABG. Схе- ма его включения показана в правой нижней части рисунка 1. Сигнал с внешнего тактового генератора под- ключается к 30-му выводу DD1 (сиг- нал EXTCLK). Для этих целей исполь- зован 3-контактный разъём SIP3 (X4). С 3-го контакта X4 поступает тактовая частота (сигнал EXTCLK), 2-й контакт X4 заземлён, а на 1-й контакт подаётся стабилизированное напряжение +3 В. Это напряжение вырабатывается ста- билизатором КР1158ЕН3Б, рассчитан- ным на максимальный ток 0,5 А, (3-й вывод DA2). На вход стабилизатора (1-й вывод DA2) с разъёма X1 подаётся ста- билизированное напряжение +5 В, 2-й вывод DA2 заземлён. Конденсаторы C9 и C10 обеспечивают штатный режим работы DA2. Применение отдельно- го стабилизатора (DA2) для питания генераторов вызвано двумя причина- ми. Во-первых, это сделано для сниже- ния шума сигнала Ain, подаваемого на вход АЦП, а во-вторых, если генерато- ры SCO22350ADSR и SG-8002CE потре- бляют только 10–15 мА тока, то генера- тор SI560CAA72M0000ABG потребляет уже 75 мА, и максимального тока 100 мА стабилизатора DA1 (LP2950Z3.3) может уже не хватить. Для связи платы с компьютером используются 4-проводный интерфейс SPI и преобразователи интерфейсов USB-SPI с гальванической развязкой, подробно описанные в [3, 4]. Сигналы интерфейса SPI (MISO, MOSI, NSS и SCK) и сигнал сброса LB12 (RSTLB1) подают- ся на микроконтроллер LB12 (DD1) с 8-контактного разъёма X3. К устройству преобразователи интерфейса USB-SPI подключаются разъёмом X3, а к ком- пьютеру – кабелем microUSB-USB. В устройстве использованы 2 изо- лированных преобразователя 4-про- водного SPI в интерфейс USB. В пер- вом с помощью цифрового изолято- ра SI8662 изолируется интерфейс SPI, во втором с помощью цифрового изо- лятора ADUM3160 – интерфейс USB. В обоих преобразователях использует- ся микроконтроллер UB10. Поскольку преобразователь интерфейсов USB- SPI на базе ADUM3160 требует питания +5 В, а преобразователь на базе SI8662 – +3 В, на схеме (см. рис. 1) установлена Vref SCK C2D RSTLB1 SCK MOSI RSTLB1 MISO NSS MOSI MISO EXTCLK RSTLB1 NSS Ain Ain Vref EXTCLK RSTLB1 C2D +3,3 +3,3 VddSPI +5 +3,3 +3,3 VddSPI +5 +5 +3,3 +3,3 +3,3 +5 +3M +3M (4wireSPI) 72,0 МГц ADUM3160 SI8662 72,0 МГц (SCO22350ADSR - 50,0 МГц) R4 1K R3 4,7K OE 1 NC 5 NC 2 GND 3 CLK+ 4 Vdd 6 Z1 560CAA72M0000ABG 1 8 2 3 6 4 5 7 +V -V + _ _ + DA3 OPA2335 R1 10 C1 0,1 C2 4,7 P0.0/Vref 1 VIO 2 VDD 3 RST/C2CK 4 P3.7/C2D 5 P3.4 6 P3.3 7 P3.2 8 P3.1 9 P3.0 10 P2.6 11 P2.5/ADC0.18 12 P2.4 13 P2.3 14 P2.2 15 P2.1 16 P2.0 17 P1.7 18 P1.6 19 P1.5/NSS 20 P1.4/MOSI 21 P1.3/MISO 22 P1.2/SCK 23 P1.1 24 P1.0 25 P0.7 26 P0.6 27 P0.5 28 AGND 32 P0.2 31 30 EXTCLK P0.4 29 33 GND DD1 EFM8LB12F64 P0.1/ P0.3/ OE 1 Vdd 4 GND 2 OUT 3 Z1 SG-8002CE LD1 C5 0,1 1 2 3 X2 WF-03 C9 0,15 C1 1,0 C8 1,0 1 2 3 X1 PSLM-3 C6 1,0 2 1 X1 WF-02 P1 JMP3 R2 1K C3 2,2 R1 1K C1 0,1 1 2 3 X4 SIP-3 C10 22,0 1 2 3 X1 PSLM-3 1 2 3 4 5 6 7 8 X3 PBDHL-2x4 C7 C4 4,7 1 3 2 DA1 LP2950Z3.3 1 3 2 DA2 КР1158ЕН3Б 4,7