всё о микросхемах / Микросхемы для АЦП и мультимедиа

Использование двух различных источников REF19x в этой схеме

SENSE” – инвертирующий вход ОУ), то петлевое управление ОУ

позволяет при помощи логического сигнала выбирать одно и з двух

изменяет выходное напряжение ОУ таким образом, чтобы

различных напряжений U1/U2. Например, если U1 – это REF195, а

компенсировать падение напряжения на силовом проводник е и

U2 – это REF196 (см. таблицу), то при логической 1 на входе VC

дать правильное напряжение на нагрузке. В зависимости от типа

напряжение на выходе будет 5.000 В, а при VC = 0 напряжение на

выбранного источника REF19x в этой схеме можно использовать

выходе будет 3.300 V. В качестве U1/U2 могут использоваться и

такие ОУ, как OP295, OP291 или OP183/OP283.

другие источники семейства REF19x. С точки зрения логики работ а

схемы будет такой же, изменятся только выходные напряжени я в

БЕСПЕРЕБОЙНЫЙ ИСТОЧНИK ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ +5 В

соответствии с выбранными модификациями REF19x (см. таблицу).

В некоторых важных схемах требуется, чтобы опорное напряж ение

Допуск выходных напряжений, дрейф и общее качество этих

сохранялось даже при отключении главного питания всей системы.

напряжений будут определяться разновидностью конкретны х

Низкое энергопотребление источников REF19x в дежурном режиме

источников, используемых в качестве U1 и U2.

и возможность соединения их выходов позволяют сравнител ьно

Следует предупредить

îá

одной особенности

ýòîé

схемы,

просто

построить “бесперебойный”

источник опорного

напряжения. Эта схема дает на выходе стабильное напряжени е с

являющейся следствием

объединения

выходов по

схеме

очень малой погрешностью как при питании от основного ист очника

“монтажное ИЛИ”. Так как U1 и U2 могут эффективно действовать

(от сети), так и при питании от дежурного источника (батарей ка),

только как источники тока, то изменения выходного напряже ния в

автоматически переключаясь при необходимости между эти ми

сторону уменьшения, для чего требуется пропускание тока ч ерез

выход источника в обратном направлении, неизбежно требую т

большего времени, чем изменения VOUT в сторону нарастания.

Соответствующая схема приведена на Рис.23. Схема аналогичн а

Практикчески это означает, что рассмотренная схема достаточно

переключаемому источнику (Рис.21) и также использует

быстро переключается от VOUT = 3.3 Â äî VOUT = 5 В, но обратное

возможность соединения выходов источников REF19x по схеме

переключение (5 В –> 3.3 В) будет длиться дольше. Kонкретное

“монтажное ИЛИ”. Так как здесь при любых условиях на выходе

увеличение времени переключения зависит от сопротивлен ия

необходимо постоянное напряжение 5 В, то в качестве U1 и U2

нагрузки RL на выходе и от емкости C2 (1 мкФ тип.). В общем случае

используются REF195, включение/отключение которых управляетс я

время переключения здесь будет порядка нескольких милли секунд

наличием или отсутствием напряжения главного источника питания

для сопротивлений нагрузки в диапазоне 100 Ом – 1 кОм. Отметим ,

VIN. VBAT – это ДЕЖУРНЫЙ батарейный источник питания, который

что для получения максимальной точности при новом выходн ом

питает нагрузку только когда VIN пропадает. В обычных условиях (VIN

напряжении следует выждать несколько временных констан т

присутствует) через VBAT протекает только незначительный ток

(например, >7.6 временных констант, чтобы ошибка была меньше ½

LSB при 10–разрядном разрешении).

Предполагается, что при работе схемы при любых условиях

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ПО KЕЛЬВИНУ

включен или U1, или U2, и на выходе присутствует напряжение 5 В.

Это напряжение, уменьшенное при помощи делителя, подается на

Во многих переносных устройствах, при проектировании кот орых

стремятся

снизить размер и

стоимость

печатной

платы,

компаратор U3, таким образом, при любых условиях (разумеетс я,

õîòÿ áû

одно питание из двух должно

присутствовать) на

внутрисхемные соединения часто выполняются дорожками

инвертирующий вход компаратора (–) подается фиксированн ое

минимальной длины. Если опорное напряжение должно подава ться

в различные точки схемы, причем нагрузка в этих точках

напряжение 0.5 В. Через делитель R1–R2 на вход (+) компаратора

U3 подается напряжение, пропорциональное VIN, которое

значительна, то на этих узких дорожках могут возникнуть з аметные

падения напряжения. Например, печатные дорожки могут имет ь

переключает выход U3 и источники U1/U2 в зависимости от

сопротивление 0.45 мОм/квадрат (медь, 1 унция) (Толщина фольги,

абсолютной величины VIN. ОУ U3 включен здесь по схеме

похоже, измеряется в весе определенной площади. Прим.пер.).

компаратора с гистерезисом, что обеспечивает чистое (без

Если REF19x используется в качестве стабилизатора напряжения ,

“дребезга”) переключение выходного напряжения U3. Kомпарат ор

то такие падения напряжения на соединительных проводник ах

необходим, чтобы устранить непрерывные быстрые хаотичны е

могут вызвать заметные ошибки. Чтобы справиться с этой

переключения при пороговом значении VIN вследствие шума и

проблеммой, можно подавать напряжение от источника REF19x

пульсаций на VIN. Далее, в качестве компаратора берется AD820,

через операционный усилитель, используя две линии: “Урове нь”

выходное напряжение которого может доходить до напряжен ий

(“VOUT FORCE”) и “Измерение” (“VOUT SENSE”), ñì. Ðèñ.22. Òîê

питания (rail–to–rail amplifier), благодаря чему высокий и низкий

выходные уровни U3 лишь на несколько мВ отличаются от VIN è

нагрузки, протекающий по силовому соединительному прово днику

(выход ОУ – точка “VOUT FORCE”), приводит к I–R–ошибке (Iнагрузки

уровня земли, что дает четкие пороги и требуемый для U2 сигн ал

при любых VIN. R3 обеспечивает положительную обратную связь для

x Rпровода) напряжения на нагрузке. Однако в схеме Kельвина

сопротивление проводника включается в петлю обратной связи ОУ,

гистерезиса в этой схеме, смещая уровень порога для входа (+) в

что позволяет устранить эту ошибку. Так как ОУ в некотором смысле

“измеряет”

напряжение

íà

нагрузке (через

соединение “VOUT

При напряжениях VIN меньше нижнего порога мы имеем низкий

уровень на выходе U3, при этом U2 и Q1 отключены, а U1 включен.

Kогда напряжение VIN превышает верхний порог, ситуация

Kельвина

изменяется на противоположную: U1 выключен, а U2 и Q1

включены. (При VIN между пороговыми значениями реализуется та

VIN

VIN

2

RLW*

+VOUT

или иная ситуация, в зависимости от того, в каком направлен ии

изменялось VIN до этого. Прим.пер.) В целях экономии ресурса

измерительный

VIN

батареек вся управляющая цепь запитывается от VIN. Управляющая

REF19x

2

RLW*

1

+VOUT

схема построена так, что при отключении питания VIN будет

3 A1

3

SLEEP

VREF

6

силовой

RL

GND

1 ìêÔ

100 ê

При указанных на схеме номиналах R1 – R3 нижний и верхний

A4202A09

4

A1 = 1/2 OP295

* – сопротивление

пороги для VIN равны примерно 5.5 В и 6 В. Очевидно, что если

1/2 OP292

длинного провода

номинальное напряжение VIN другое, то эти пороги можно легко

1/2 OP283

370

Публикуется с разрешения

фирмы Analog Devices