RmJ6oqBKgl

нении АЦП высокой разрядности используются специальные высокоточные источники в интегральном исполнении.

6.1. Выбор преобразователя

Поскольку при разработке аппаратуры должно быть задано определенное опорное напряжение, выбор источника начинают именно с него. Выбор проводится с учетом потерь напряжения, возникающих в источнике, и анализа имеющихся в системе источников питания. Затем выполняется следующая последовательность действий.

1.Микросхемы выбираются по заданному напряжению источника питания. При этом надо учитывать, что микросхемы опорных источников имеют ограничение как по минимальному, так и максимальному входному напряжению.

2.Микросхемы предназначены для построения прецизионных систем, поэтому далее они выбираются по точностным характеристикам – начальной ошибке выходного напряжения и уровню шума на выходе.

3.По классу разрабатываемой аппаратуры выбирается рабочий температурный диапазон и подбираются микросхемы с температурным дрейфом выходного напряжения, обеспечивающим требуемый класс точности аппаратуры.

4.Выбор по типу корпуса. Функционально источнику опорного напряжения достаточно иметь три вывода, поэтому минимальные размеры обеспечиваются трехвыводными корпусами SOT23-3 или SC70-3. Однако при их использовании могут возникнуть проблемы приобретения, особенно при мелкосерийном производстве. Производители также предлагают и более доступные корпуса типа Dip8, SOIC8 и др.

31

Пример требований к разработке:

∙выходное напряжение – 2,5 В;

∙начальная ошибка выходного напряжения – 5 %;

∙выходной ток более – 1 мА;

∙температурный коэффициент выходного напряжения – 25 ppm;

∙ рабочий диапазон температуры – от –40 до +85 ° С; ∙ входное напряжение – 10 В.

Возможный вариант выбора микросхемы на основе заданных требований представлен в табл. 13.

7. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Датчик температуры – один из наиболее широко применяемых элементов в промышленности. Классифицируются они по типу преобразователя температуры в электрический сигнал и диапазону измеряемых температур. При измерениях очень высоких температур (до 1000 ° С) используются датчики на основе термопар или платиновых терморезисторов. Такие измерители требуют построения достаточно сложных схем линеаризации результатов измерений для обеспечения высокой точности измерений. Если не требуется высокой точности и диапазон температур небольшой, можно использовать интегральные датчики температуры, выполненные на одной микросхеме.

По внутренней организации интегральные датчики температур можно разделить на следующие группы:

∙датчики на базе внешнего диода и микросхемы обработки, формирующей цифровой последовательный выходной сигнал для дальнейшей обработки;

∙микросхемы с интегрированным датчиком температуры и аналоговым (обычно по напряжению) выходом;

∙микросхемы с интегрированным датчиком температуры и цифровым последовательным выходом. Встраиваются легко и без дополнительных аппаратных затрат в системы на основе микроконтроллеров, поскольку имеют стандартные последовательные интерфейсы I2C или SPI.

Производители. Все производители импульсных источников питания выпус-

кают и источники опорного напряжения: «Analog Devices» (www.analog.com),

«Texas Instruments» (www.ti.com), «Maxim Integrated Products» (www.maxim-

ic.com), «National Semiconductor» (www.national.com), «NXP» (www.nxp.com),

«Honeywell International» (www.sensing.honeywell.com).

Диапазон измеряемых температур. Интегральные датчики температуры измеряют температуру окружающей среды, поэтому их диапазон ограничивается двумя факторами: не только термочувствительным элементом, но и возможностями полупроводниковых элементов микросхемы.

32

Точность. Этот параметр определяет области применения микросхемы. Для оптимального выбора элемента производители приводят зависимость точности измерений от диапазона измеряемых температур. Следует помнить, что максимальная точность обеспечивается в диапазоне нулевой температуры.

Представление выходного кода. Для цифровых интегральных измерителей температуры одним из основных параметров является выходное представление данных, поскольку оно определяет дискретность измерений и интегральную разрешающую способность.

Интерфейс. Выбор микросхемы цифрового измерителя температуры определяется интерфейсами, используемыми в конкретном устройстве, что позволяет сократить временные и аппаратные затраты при проектировании и на этапе производства.

Напряжение питания. Для уменьшения аппаратных затрат выбираются микросхемы измерителя температуры с уже имеющимся с системе напряжением питания. При этом для цифровых устройств следует выбирать микросхемы согласованные по уровню сигналов управления с обрабатывающими элементами.

Ток потребления в режиме измерений. При проектировании энергосберега-

ющей аппаратуры важным параметром является ток потребления микросхем, когда производится только внутреннее измерение температуры, а данные хранятся во внутренней памяти.

Ток потребления в режиме обмена информацией – важный параметр, осо-

бенно для портативных устройств, который определяет максимальный ток потребления датчика.

Типы корпуса интегральных датчиков температуры совпадают с типами корпусов операционных усилителей, но с меньшим количеством выводов.

Процедура выбора интегральных датчиков температуры выполняется в определенной последовательности.

1.Выбор по диапазону измеряемых температур.

2.Выбор типа датчика по виду представления выходной информации и типу интерфейса (для цифровых датчиков).

3.Выбор датчиков, обеспечивающих требуемую точность измерений и шаг представления выходной информации (для цифровых устройств).

4.Выбор микросхем по типу корпуса.

Пример требований к разработке:

∙ диапазон измеряемых температур – от –55 до +125 ° С;

∙напряжение питания – 5 В;

∙представление выходного кода – 9 бит;

∙интерфейс – I2C;

∙точность (° С) – 3 град.

33

Возможный вариант выбора микросхемы на основе заданных требований представлен в табл. 14. Просмотр предложений других поставщиков также позволяет найти варианты, отвечающие поставленным требованиям.

Список рекомендуемой литературы

Богатырев Е. А. Ларин В. Ю. Лякин А. Е. Энциклопедия электронных компонентов. М.: Макро Тим, 2007.

Киреев М. А. Современные зарубежные микросхемы. М.: Телеком, 2008. Петров М. Н., Гудков Г. В. Моделирование компонентов и интегральных

схем. М.: Лань, 2011.

Электронные ресурсы

Журнал «Компоненты и технологии». URL: http:\\www.compitech.ru.

Журнал «Современная электроника». URL: http:\\www.soel.ru.

Журнал «Схемотехника». URL: http:\\www.dian.ru.

Журнал «Новости электроники». URL: http:\\www.compel.ru.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………3

ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ……………………………………………..4 АНАЛОГОВО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ………………………...13 ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ……………………………18

МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ……………………………………………………....19 ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ……………………………………………………..23

ИСТОЧНИКИ ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ………………………………...29 ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ…………………………….32

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………..35

Сентябрев Юрий Владимирович Кузнецов Игорь Ростиславович

Современная элементная база радиоэлектроники

Учебное пособие

Редактор О. Р. Крумина

Подписано в печать 24.09.14. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Печ. л. 2,25.

Гарнитура «Times New Roman». Тираж 33 экз. Заказ 131.

Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5