Как проектировать электронные схемы

Галле Клод

Переключатель может быть выполнен в виде двухрядного соединительного элемента с перемещаемой перемычкой. Весь набор компонентов размещается непосредственно на печатной плате и занимает немного места.

ПРИМЕНЕНИЕ ОПТОПАР

Оптопары обеспечивают полную электрическую изоляцию между частями схемы, получающими питание от разных источников. Как и транзисторы, они применяются в устройствах коммутации (в частности, при передаче данных с использованием оптоэлектронных систем) или в аналоговых схемах (например, в стабилизаторах напряжения).

Оптопары характеризуются значительным разбросом параметров от одного экземпляра к другому. Для проверки их характеристик достаточно

построить небольшую схему, показанную на рис. 2.57.

Уровень входного напряжения, нужного для переключения выходного транзистора в режим насыщения (низкоомное состояние), может варьироваться на несколько вольт для приборов одного типа. В цифровой электронике этот разброс не играет существенной роли при правильном выборе входного напряжения и сопротивления в цепи светодиода (чтобы переключение на выходе осуществлялось для всех приборов).

В аналоговых схемах дело обстоит иначе, поэтому для обеспечения надежной работы необходимо предусмотреть ручную регулировку входного напряжения в достаточно широких пределах.

Наиболее распространенные оптопары имеют корпус типа DIP6 с шестью выводами. Два первых относятся к светодиоду, а три последних — к транзистору, вывод № 3 не задействован. Имеющийся вывод базы транзистора используется очень редко. Если этот вывод остается свободным, он функционирует подобно антенне и может принимать сигналы различного рода помех, возникающие, например, в импульсных источниках питания. Не всегда легко определить, с какой точкой схемы допустимо соединить этот вывод, не нарушив работу транзистора. В этом случае необходимо провести несколько тестов, не забывая о том, что неправильное подключение может иметь неприятные последствия для каскада, соединенного с выходом транзистора.

Проблемы такого рода не возникают при использовании более простой оптопары в корпусе типа DIP4, не имеющем вывода базы фототранзистора. Следует иметь в виду, что для таких корпусов предусмотрены различные варианты расположения выводов. Некоторые типы оптопар (например, SFH610 и SFH615) существуют в двух вариантах, единственное различие между которыми заключается в инверсном расположении выводов, соответствующих коллектору и эмиттеру фототранзистора.

ФОТОПРИЕМНИК ИК ДИАПАЗОНА

В современных электронных схемах широко используются приборы, выполняющие функции генерации, детектирования или измерения излучения. Повышенное внимание в последние годы уделяется приборам И К диапазона. Это связано с появлением и распространением устройств дистанционного управления, которыми оснащается практически вся аудио- и видеоаппаратура. Кодирование управляющих сигналов в таких устройствах постепенно стандартизируется, что расширяет область их применения.

Для детектирования сигналов ИК диапазона разработаны серийные модули, но радиолюбители могут без труда изготовить приемное устройство самостоятельно. В качестве детектора излучения используется фотодиод ИК диапазона. Такой диод обладает чувствительностью и в видимой части спектра, поэтому искусственное освещение является для него источником помех. Для их подавления детектор должен быть защищен оптическим фильтром (см. главу 1, раздел «Защита фотодиода от помех»). Как правило, корпус фотодиода обеспечивает широкую направленность приема излучения.

С целью ослабления помех от посторонних оптических сигналов следует ограничить угол, в пределах которого излучение может попадать на прибор.

На рис. 2.58 приведена схема усиления сигнала, генерируемого фотодиодом.

На

выходе схемы формируется последовательность управляющих импульсов, амплитуда которых достаточно высока для выполнения дальнейшей обработки. Выходной операционный усилитель работает в режиме однополярного сигнала. Поэтому выходные импульсы наложены на постоянную составляющую, которую нетрудно убрать с помощью конденсатора или компаратора.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВ

В небольшом плоском пьезоэлементе возбуждаются механические колебания на звуковой частоте, равной частоте поданного на его контакты напряжения. Это позволяет использовать компонент в качестве зуммера. Наблюдается и обратный эффект: под воздействием механического напряжения на контактах пьезоэлемента возникает разность потенциалов, пропорциональная приложенной силе. При значительных усилиях пиковое значение разности потенциалов достигает десятков вольт. В таком режиме пьезоэлемент может использоваться в микрофонах.

Следует иметь в виду, что пьезоэлемент является высокоомным компонентом. Поэтому в большинстве случаев (если по цепи должен протекать хотя бы небольшой ток) параллельно ему необходимо подключить резистор или потенциометр с номиналом порядка 1 МОм.

ФАЗОВАЯ АВТОПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ

Система фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) представляет собой устройство, позволяющее генерировать цифровой сигнал, по фазе совпадающий с опорным. Область применения ФАПЧ весьма обширна и охватывает радиоприем (настройка на передатчик), частотное детектирование и устройства выборки.

Система ФАПЧ включает в себя два основных элемента (рис. 2.59): фазовый компаратор и генератор, управляемый напряжением (ГУН).

В качестве компаратора используется вентиль, выполняющий логическую функцию исключающее ИЛИ, работа которого была рассмотрена выше. Напомним, что такой вентиль переходит в состояние логического нуля на выходе, когда на его входах появляются идентичные сигналы. Генератор вырабатывает прямоугольные импульсы, частота которых регулируется путем изменения управляющего напряжения. Сигнал генератора поступает на один из входов вентиля, а на второй вход подается опорный сигнал. В случае их несовпадения на выходе вентиля появляется импульс, передний фронт которого опережает фронт опорного сигнала или отстает от него. После интегрирования импульс преобразуется в управляющее напряжение и подается на вход генератора, что обеспечивает корректировку частоты сигнала на выходе. При синхронизации сигналов выход вентиля находится в состоянии 0. Для индикации режима синхронизации к этому выходу обычно подключают светодиод.

Аналогичный способ применяется для индикации настройки радиоприемника на передающую станцию. Для того чтобы повысить гибкость и точность регулировки, между выходом генератора и входом компаратора включают делитель частоты (двоичный счетчик). Например, если частота опорного сигнала составляет 50 Гц и используется счетчик, включенный по схеме делителя на 128 (7 бит), то генератор будет функционировать на центральной частоте 6400 Гц (128х50). Тогда при работе системы автоподстройки колебания частоты синтезируемого сигнала будут менее резкими.