Современная электроника №6/2023

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 31 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 более +0,3 В , полученное с движка под - строечного резистора R6, входящего в состав делителя напряжения R5, R6, R7. Как известно , выходное напряжение ИУ определяется следующей формулой : V out ИУ = (V in+ – V in– )× Ку + V ref , (4) где V out ИУ – выходное напряжение ИУ , V in+ – напряжение на неинверти - рующем входе , V in– – напряжение на инвертирующем входе , V ref – опорное напряжение , Ку – коэффициент усиле - ния ИУ . Если Ку = 1, формула (4) упро - щается и принимает вид : V out ИУ = V in+ – V in– + V ref . (5) Пусть постоянная составляющая выходного напряжения DDS равна , например , 0,35 В , тогда напряжение V in+ = ~0,212 В + 0,35 В . Если выход - ное напряжение с движка R6 делите - ля R5, R6, R7 настроить также на 0,35 В , то V in– = 0,35 В . И , наконец , если V ref = 1,5 В , то формула (5) ещё более упрощается : V out ИУ = ~0,212 В + 0,35 В – – 0,35 В + 1,5 В и приобретает вид : V out ИУ = ~0,212 В + 1,5 В . (6) Смысл формулы (6) состоит в том , что теперь выходное напряжение ОУ V out ИУ изменяется относительно +1,5 В как в положительную , так и в отрицательную сторону с амплитудой 0,3 В . Если при - нять напряжение V ref = +1,5 В за , напри - мер , аналог o вую « землю » ( переверну - тая ёлочка на рис . 1 рядом с ИУ DA2), то V out ИУ также будет изменяться как в положительную , так и в отрицательную сторону относительно этой аналоговой « земли » с амплитудой 0,3 В . Другими словами , мы получили чистый синусои - дальный сигнал без постоянной состав - ляющей с амплитудным значением 0,3 В относительно аналоговой « земли ». Здесь следует заметить , что если DDS находится в состоянии сброса ( такая команда на DDS относительно часто подаётся в программе на МК – см . далее ), то его выходное напряже - ние принимает среднее значение , в связи с чем выходное напряжение V out ИУ относительно аналоговой « зем - ли » будет равно нулю (V out ИУ = 0). Это свойство DDS полезно использовать для точной настройки напряжения с движка R6 делителя R5, R6, R7 ( см . далее ). Как видно из рис . 1, сигнал V out ИУ подаётся на 3- й контакт разъёма X6, сигнал с неинвертирующего входа дополнительного ОУ , встроенного в DA2 (6- й вывод DA2), подаётся на его 2- й контакт , а аналоговая « земля » – на его 1- й контакт . К этому разъёму ответ - ным разъёмом X6 ′ ( рис . 2 е ) подключён трёхпроводный кабель , второй конец которого подключён к переменному резистору R П ( СП 4-1). Выход этого дополнительного ОУ (8- й вывод DA2, сигнал V out ) подключён ко 2- му контак - ту разъёма X7, а его 1- й контакт соеди - нён с аналоговой « землёй ». Кроме того , сигнал V out подключён к 3- му контак - ту разъёма X8, сигнал с инвертирую - щего входа дополнительного ОУ (7- й вывод DA2, сигнал In-) подключён к 4- му контакту X8, нижний конец рези - стора R11 подключён ко 2- му контакту X8, a аналоговая « земля » – к 1- му кон - такту . К разъёму X8 ответным разъё - мом (X8 ′ , рис . 2 в ) подключается кабель , второй конец которого подключается к тумблеру sMTS203 ( П 2, рис . 2 в ) с дву - мя группами контактов . Назначение разъёмов X6 и X8 – регу - лировка амплитуды выходного сигнала V out и изменение коэффициента усиле - ния дополнительного ОУ DA2. Более подробно этот процесс схе - матично показан на рис . 3. С движка переменного резистора R П сигнал In+ попадает на неинвертирующий вход ОУ . Резисторы R10 и R11 совместно с группами контактов Гр .1 и Гр .2 тум - блера включены так , что в одном поло - жении групп контактов ( как на рис . 3) выводы ОУ 6 и 8 замыкаются накорот - ко , а левый по схеме конец резистора R11 оказывается свободным . В этом случае ОУ представляет собой обыч - ный повторитель напряжения , подан - ного на его неинвертирующий вход с движка резистора R П . В ином положе - нии групп контактов , когда тумблер переключён в противоположную сто - рону , выводы 6 и 8 ОУ размыкаются , и резистор R10 включается в обрат - ную связь ОУ ( между его выходом и инвертирующим входом ), а резистор R11 подключается к аналоговой « зем - ле ». В этом состоянии ОУ становится неинвертирующим усилителем с коэф - фициентом усиления , равным Ку = 1 + + R10/R11 = 1+ 20 К /5,6 К = 4,57. Теперь , резюмируя вышесказанное , имеем следующее . В первом положе - нии тумблера П 2 ( рис . 2 в ), когда ОУ является повторителем с Ку = 1, получаем , что выходное напряжение ОУ может регулироваться перемен - ным резистором R П от V out = 0 В до V out = ~0,212 В ( действующее значение ) с амплитудным значением V outAMP = = 0,212 В × ≈ 0,2998 ≈ 0,3 В ( ≈ ≈ 1,414). Этот режим работы генера - тора целесообразно использовать для настройки различного рода предвари - тельных усилителей , когда источником сигнала являются типовые аудиоу - стройства ( проигрыватели CD, винило - вых пластинок , аудиовыход телефона и т . п .) со стандартным для аудиосигна - ла выходным напряжением с ампли - тудным значением 0,3 В . Во втором положении тумблера , ког - да Ку = 4,57, получаем , что выходное напряжение ОУ может регулировать - ся резистором R П от V out = 0 В до V out = = ~0,212 В × 4,57 = ~0,97 В ( действую - щее значение ) с амплитудным значе - нием V outAMP = 0,97 В × ≈ 1,37 В . Этот режим работы генератора обычно используют для настройки различных усилителей мощности звуковой часто - ты ( УМЗЧ ), источником сигнала для которых , как правило , является сину - соидальный сигнал с максимальной амплитудой около 1 В . Здесь может возникнуть вопрос : а зачем использован дополнитель - ный ОУ , входящий в состав AD8231, коэффициент усиления которого пере - ключается аппаратным способом – тумблером ( рис . 3)? Ведь ИУ AD8231 оборудован встроенным средством переключения коэффициента усиле - ния с помощью логических входов A0, A1 и A2 ( рис . 1), позволяющих уста - новить коэффициент усиления от 1 до 128 ( в том числе и , например , 4), состо - яние которых можно менять , напри - мер , программным способом , если их подключить к МК . И почему эти входы заземлены , в связи с чем коэффициент усиления ИУ постоянно установлен и равен 1? Здесь дело в том , что в фор - муле (4), в которой присутствует этот коэффициент усиления ( Ку ), скрыто некоторое лукавство . Оно заключает - ся в том , что если Ку больше единицы ( например , 2 и больше ), то эта форму - ла работает неадекватно . Эта неадек - ватность проявляется в том , что если (V in+ – V in– ) × Ку ( см . формулу (4)) боль - ше 0,3 В , или , другими словами , если Рис . 3. Условная схема переключения коэффициента усиления ОУ VoutИУ Vout In+ 1 2 2 3 3 8 6 7 1 R10 20K ОУ R11 5,6K RП 22K Гр.2 Гр.1