Современная электроника №4/2021

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 43 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2021 его контакты1–2 замыкаются перемыч- кой, в результате чего напряжение (на R3) со второго контакта (сигнал R3/V ref ) через RCцепочку R9C2 подаётся на 17-й выводМК (ADC0.7) – сигнал ADCIN_R3/ V ref . В режиме калибровки полной шка- лы АЦП (см. далее) перемычка с разъё- ма XR3V ref снимается, и второй контакт разъёма XR3V ref соединяется с контактом разъёма X ref проводом с двумя ответны- ми гнёздамина его концах. Врезультате опорное напряжение V ref через цепочку R9C2 подаётся на вход АЦП ADC0.7 МК (сигнал ADCIN_R3/V ref ). ИУ INA333 (DA1) включён по схе- ме, аналогичной рисунку 1. В зави- симости от диапазона измерения к его входам RG (выводы 1, 8) подклю- чается либо резистор R7 (1 кОм), в этом случае коэффициент усиления G =1+100К/1К = 101, либо резистор R6 (10 кОм), тогда G=1+100К/10К =11, либо ничего не подключается, т.е. выводы 1, 8 свободны; в этом случае G=1. Для установки того или иного коэф- фициента усиления служит движковый переключатель ПД-47 (ПД1, см. рис. 3б) с двумя группами контактов (три поло- жения, два направления). Для установки коэффициента усиленияGнаплатепред- усмотрен трёхконтактный штыревой разъёмXRG. К этому разъёму подключа- ется кабель, наодномконце которогорас- положенаответная трёхконтактная вилка XRGK (которая и подключается к разъё- му XRG), а второй его конец припаян к контактам1’–3’ ПД1 (см. рис. 3б). Помимо установки коэффициента усиления ИУ, ПД1спомощьювторойгруппыконтактов (1–3) устанавливает в тоилииное состо- яниебитыдиапазоновDIAP0иDIAP1МК. Для этогослужит трёхпроводныйкабель, который одним концом припаян к кон- тактам 1–3 ПД1 (см. рис. 3б), а на вто- ромегоконце установлена трёхконтакт- ная вилка XDK, которая подключается к контактам1–3разъёмаXD/RS (см. рис. 2). В первом (нижнем по схеме на рис. 3б) положенииПД1все егоконтактыразом- кнуты, в связи с чембитыDIAP0 иDIAP1 находятся в состоянии лог. 1, а коэффи- циент усиленияИУG=1. Вовтором(сред- нем) положении замыкаются контакты 2–3 и 2’–3’, бит DIAP0 устанавливается в состояние лог. 0 (DIAP1=лог. 1), а коэффи- циент G=11 (см. ранее). В третьем (верх- нем по схеме) положении замыкаются контакты 1–3 и 1’–3’, в связи с чем бит DIAP1 = лог. 0 (DIAP0 =1), aG= 101. Есть ещё одна (технологическая) ком- бинация: бит DIAP0 и DIAP1. Оба бита устанавливаются в состояние лог. 0. Комбинация используется для кали- бровки полной шкалы АЦП МК (см. далее). Для этого с разъёма XD/RS сни- мается ответная трёхконтактная вил- ка кабеля, соединяющего этот разъём с переключателем ПД1, и на три кон- такта (1–3) надевается трёхконтактная перемычка, соединяющая все три кон- такта, т.е. заземляющая сигналыDIAP0 и DIAP1. Эта перемычка показана пункти- ром справа от разъёма XD/RS (см. рис. 2). ИзмеряемыйрезисторRXподключает- ся к зажимамКельвина LCR-90, к которым одним концом припаяны два двухпро- водных кабеля, ко вторымконцамкото- рых припаяны двухконтактные разъ- ёмы – вилки DJK-10B (XREFK и XR3K, см. рис. 3ж). Эти две вилки вставляются в розеткиDJK-04B (XR3иXREF, см. рис. 2), установленные на лицевойповерхности корпуса прибора. К этим розеткам при- паяныдва двухпроводных кабеля, кото- рые своимвторымконцомвпаяныв пла- ту. Силовойконтур, через который течёт большой ток, –REFM-RX-R3, измеритель- ныйконтур, предназначенныйдляизме- рениянапряженияна RX, –REFI-RX-R3I. СигналREFI подключёнк выводу REFИУ DA1 (5-й вывод) и через резистор R5 – к входу V in– ИУDA1 (2-й вывод), а сигнал R3I через резисторR4подключёнк входу V in+ (3-й вывод DA1), т.е. именно так, как это организовано на рисунке 1. Напряжение с выхода ИУ V out (6-й выводDA1) через цепочку R8C6 подаёт- ся на 18-й вывод МК (ADC0.6) – сигнал ADCIN_RX. Блокировочный конденсатор C5 служит дляштатной работыИУDA1. В состав стабилизатора входит ОУ OPA334 (DA2) и мощный p-канальный полевой транзистор STD30PF03L-1 (VT1). В отличие от стандартной схемы стаби- лизатора положительного напряжения на ОУ и n-канальном полевом транзи- сторе, на сток которогоподаётся входное напряжение, а с истока снимается стаби- лизированное, в данном случае исполь- зованp-канальный транзистор, который «перевёрнут», т.е. входное напряжение (+3,5В) подаётсяна егоисток, а стабили- зированное снимается с его стока. Такое включение p-канального транзистора имеет одну особенность. В стандартной схеме для открытия n-канального тран- зистора требуется подать на его затвор напряжение выше напряжения исто- ка (т.е. выше входного напряжения) на 1…4 В (пороговое). В данной же схеме (см. рис. 2), во-первых, на стоке напря- жение (выходное – около +2,5 В) более отрицательно по отношению к напря- жению истока (входное – +3,5 В), т.е. p-канальный транзистор работает в штатном режиме. Во-вторых, на затвор транзистора для его открытия требует- ся подать напряжение не выше входно- го, а ниже его на те же 1…4 В (т.е. более отрицательное по отношению к напря- жению истока). С этим легко справится ОУ DA2, т.к. напряжение его питания – +3,5 В. Транзистор STD30PF03L-1 имеет низкое пороговое напряжение (около 1В), поэтому схема будет работать даже при сильном разряде аккумулятора (до 2,7 В). Как видно из схемы, на инверти- рующий вход ОУ (4-й вывод DA2) через резисторR13подаётся опорное напряже- ниеV ref , ананеинвертирующийвход (3-й выводDA2) подаётсяне выходное напря- жение стабилизатора (REFM), а напря- жение REFI, т.е. то, которое получается в месте контакта зажима (с разъёмом XREFK) с измеряемым резистором (см. рис. 3ж). Другими словами, стабилизатор устанавливает опорное напряжение V ref именно в месте контакта RX с зажимом (напряжение REFI). Выходное напряже- ние ОУ (1-й вывод DA2) через резистор R12подаётсяна затвор транзистораVT1. Приподключениинагрузкик выходу ста- билизатора его выходное напряжение (REFM) будет падать, а вместе с ним упа- дёт инапряжение REFI, ипоскольку оно подключено кнеинвертирующему входу ОУDA2 (через резисторR14), снизитсяи выходное напряжениеОУ. Этоприведёт к тому, что напряжение затвора транзи- стора также снизится, транзистор при- откроется, вернув выходное напряже- ние REFM, а за ним и напряжение REFI на прежний уровень. При отключении нагрузкивсё произойдёт с точностьюдо наоборот. Конденсатор C10 предотвра- щает самовозбуждение ОУDA2. ОУDA2 имеет вход разрешения (En – Enable) – 5-й выводDA2, низкий уровень (лог. 0), на которомотключает выходОУ, т.е. переводит его в высокоимпедансное состояние. В этом случае затворVT1 ока- зывается подключённымк истоку через резистор R10, что приведёт к закрытию транзистора. Еслина вход EnDA2 подан высокий уровень (лог. 1), то выход ОУ включится, что приведёт к работе ста- билизатора в штатном режиме. Как видно из схемы, номинал R12 (100 Ом) на 3 порядка ниже номинала R10 (100 кОм), поэтому влияние R10 на включе- ние транзистора ничтожномало. Вклю- чение и выключение стабилизатора осу- ществляется сигналомENT, подаваемым с МК (13-й вывод DD1). Квыходу стабилизаторачерез двухкон- тактныйштыревойразъёмXLed(см. рис.2)