Приложение

А

ОСЦИЛЛОГРАФ

Осциллограф представляет собой очень полезный и наиболее широко распространенный измерительный прибор. При обычном применении он позволяет «видеть» напряжения в схеме в виде функции времени. Запуск прибора производится всегда в определенной точке сигнала, поэтому мы имеем возможность наблюдать стационарное изображение. Для того чтобы объяснить, как работает прибор, мы изобразили его блок-схему (рис. А.1) и типовую переднюю панель (рис. А.2). Осциллограф, который мы здесь опишем, обычно называют двухлучевым осциллографом с входом по постоянному току и внешним запуском. Существуют специальные телевизионные осциллографы и им подобные, существуют также осциллографы старых выпусков, которые нельзя использовать для проверки современных электронных схем.

Вертикальное отклонение луча

Если говорить о входах для сигналов, то в большинстве осциллографов предусмотрены два канала; это очень удобно, так как часто интерес представляет соотношение между сигналами. В каждом канале имеется калиброванный переключатель усиления, с помощью которого устанавливается масштаб ВОЛЬТ/ДЕЛЕНИЕ на экране осциллографа. Предусмотрена также ручка ПЕРЕМЕННОГО усиления (концентричная с переключателем коэффициента усиления), которая позволяет установить сигнал в таком виде, чтобы он занимал определенное число делений. Предупреждение: при измерении напряжений ручка установки переменного усиления должна обязательно находиться в положении КАЛИБР! Об этом часто забывают. В более совершенных моделях осциллографов предусмотрены индикаторные лампы, которые указывают, что ручка регулировки переменного усиления не находится в положении КАЛИБР.

Осциллограф имеет связи по постоянному току, и это очень важно: на экране отображается сигнал напряжения постоянного тока и только. Однако иногда интерес может представлять небольшой переменный сигнал, имеющий большое смещение в виде неизменного напряжения постоянного тока; в этом случае можно переключить вход на связь по переменному току, при этом последовательно со входом подключится конденсатор, постоянная времени которого равна примерно 0,1 с. В большинстве осциллографов имеется также заземленный вход, который позволяет определить, где находится на экране уровень 0 В. (В положении ЗЕМЛЯ сигнал не закорачивается на землю, а просто отключается от осциллографа, вход которого заземляется.) Входы осциллографа обычно обладают высоким импедансом (параллельное соединение сопротивления 1 МОм и емкости 20 пФ), как и должно быть в хорошем приборе для измерения напряжения. Универсальным и точным значением для входного сопротивления является 1,1 МОм, при этом можно использовать высокоомные щупы (об этом речь пойдет ниже); к сожалению, стандартизованного значения для параллельной емкости нет, и это вызывает некоторые неприятности при замене щупов.

В усилителях вертикального отклонения предусматривают возможность управления положением луча и возможность инвертирования сигнала по крайней мере на одном из каналов, а также переключатель ВХ. РЕЖИМ. Последний позволяет наблюдать сигнал в любом из каналов, их сумму (разность при инвертировании сигналов) или оба канала сразу. Для наблюдения сигналов в обоих каналах предназначены два режима: ЧЕРЕДОВАНИЕ, когда при следующих друг за другом развертках отображаются сигналы с альтернативных входов; режим МЕТКИ, при котором луч быстро перемещается (0,1–1 МГц) туда и обратно между двумя сигналами. Режим ЧЕРЕДОВАНИЕ, как правило, предпочтительнее, за исключением наблюдений слабых сигналов. Иногда, для того чтобы убедиться в правильности своих наблюдений, полезно пронаблюдать сигналы и в том, и в другом режиме.

Горизонтальное отклонение луча

Сигнал вертикальной развертки подается на схему вертикального отклонения и перемещает луч вверх и вниз по экрану. Сигнал горизонтальной развертки создается внутренним генератором пилообразного напряжения, обеспечивающим отклонение, пропорциональное времени. Как и для усилителей вертикального отклонения, здесь предусмотрены калиброванный переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛЕНИЕ и концентрическая с ним ручка ПЕРЕМЕННОГО усиления; сформулированное ранее предупреждение распространяется и на этот случай. Осциллографы в большинстве снабжены ручкой х10 УСИЛЕНИЕ (по горизонтали), один из входных каналов может быть использован для внешнего задания горизонтального отклонения (при этом получаются, например, всем известные и, как правило, бесполезные фигуры Лиссажу, которые любят авторы элементарных учебников и создатели научно-фантастических фильмов).

Схема запуска

Мы подошли к самому интересному — к схеме запуска. Мы уже познакомились с сигналами вертикального отклонения и горизонтальной развертки; они необходимы для построения графика зависимости напряжения от времени. Но если сигнал горизонтальной развертки не будет перехватывать входной сигнал каждый раз в одной и той же точке (при условии, что входной сигнал является периодическим), то изображение будет представлять собой сплошную путаницу - входное колебание будет накладываться само на себя в различные моменты времени. Схема запуска позволяет выбрать УРОВЕНЬ и НАКЛОН («+» или «—»), определяющие момент начала развертки.

Посмотрите на переднюю панель прибора, и вы увидите, что существует несколько вариантов выбора сигналов, поступающих на вход схемы запуска и несколько вариантов выбора режима ее работы. В НОРМАЛЬНОМ режиме развертка начинается только в том случае, когда выбранный сигнал проходит через установленную вами точку запуска и изменяется в выбранном направлении (имеется в виду заданный НАКЛОН). На практике, регулируя уровень, добиваются стабильного изображения. В режиме внутреннего запуска (АВТО) в отсутствие сигнала развертка начинает «бегать»; этот режим хорошо использовать в тех случаях, когда сигнал может уменьшаться до малых значений, так как изображение не будет пропадать и не будет возникать впечатление, что сигнал исчез. Этот режим является самым подходящим, если рассматривается совокупность различных сигналов и нет желания каждый раз производить установку схем запуска. ОДНОКРАТНАЯ РАЗВЕРТКА используется для непериодических сигналов. В режиме ЛИНИЯ развертка запускается от сети переменного тока; этот режим используется в тех случаях, когда интерес представляют фон или пульсации в схеме. ВНЕШНИЕ входы схемы запуска используют в тех случаях, когда наряду с некоторым интересующим вас «грязным» сигналом имеется чистый сигнал, имеющий такую же скорость изменения; к такому режиму часто прибегают в тех случаях, когда на схему подается некоторый испытательный входной сигнал или в цифровых схемах, работа которых синхронизируется тактовыми импульсами. Для наблюдения комбинированных сигналов полезны различные виды связи; например, предположим, что необходимо рассмотреть звуковой сигнал с частотой порядка нескольких килогерц, на который накладываются отдельные выбросы. В режиме ПОДАВЛЕНИЕ ВЧ ко входу схемы запуска подключается фильтр НЧ, предотвращающий запуск схемы по этим выбросам. Если именно выбросы представляют для вас интерес, то можно сделать так, чтобы схема запускалась как раз по ним - для этого служит режим ПОДАВЛЕНИЕ НЧ.

Во многих осциллографах предусмотрены ручки ПОИСК ЛУЧА и ПРОСМОТР СИГНАЛА ЗАПУСКА. Поиск луча полезен в тех случаях, когда вы не можете найти осциллограмму; этот режим особенно по душе начинающим. В режиме просмотра сигнала запуска на экране отображается сигнал запуска; этот режим особенно удобен при внешнем запуске.

Подсказки начинающим

Для того чтобы осциллограф был послушным инструментом в ваших руках, начиная работу, вспомните следующие практические советы. Прежде всего осциллограф нужно включить; для схемы запуска установите режим АВТО, СВЯЗЬ ПО ПОСТ. ТОКУ, КАН1. Для скорости развертки установите значение 1 мс/дел., а усиление выключите (получим 1-кратное усиление). Заземлите входы схемы вертикального отклонения, задайтесь яркостью и вращайте ручку управления отклонением по вертикали до тех пор, пока на экране не появится горизонтальная линия (если это вызовет затруднения, попробуйте воспользоваться режимом поиска луча).

Предупреждение: в некоторых осциллографах, например типа Tectronix 400, режим автоматической внутренней развертки нельзя установить, если не отрегулирован должным образом уровень запуска. После этого можно подать сигнал, отключить вход от земли и начать манипулировать со схемой запуска. Чтобы ближе познакомиться с осциллографом, посмотрите, каким будет изображение на его экране, когда коэффициент усиления вертикального отклонения имеет очень большое значение, когда скорость развертки очень велика или очень мала и когда схема запуска плохо отрегулирована.

Щупы

Входная емкость осциллографа по отношению к испытываемой схеме может быть слишком велика, особенно если учесть экранированный соединительный кабель. Полное входное сопротивление (параллельное соединение сопротивления 1 МОм и емкости 100 пФ или около того) часто оказывается слишком низким для чувствительных схем и нагружает их, образуя делитель напряжения. Хуже того, иногда эта емкость вызывает неправильную работу схемы и даже приводит к возникновению автоколебаний! Очевидно, что в подобных случаях осциллограф ведет себя, «как слон в посудной лавке», по отношению к рассматриваемой схеме, оказывая существенное влияние на ее работу.

Для того чтобы решить эту проблему, обычно используют высокоимпедансные щупы. Работу широко распространенного 10-кратного щупа иллюстрирует рис. А.3.

Рис. А.3.

Для сигналов постоянного тока щуп (вместе с осциллографом) образует просто 10-кратный делитель напряжения. Если отрегулировать С 1 так, чтобы его емкость была равна 1/9 части емкости параллельного соединения С 2 и С 3 , то схема станет работать как 10-кратный делитель на всех частотах, а входной импеданс будет определяться параллельным соединением сопротивления 10 МОм и емкости в несколько пикофарад. На практике щуп регулируют с помощью прямоугольных импульсов с частотой примерно 1 кГц, генератор которых предусмотрен во всех осциллографах и снимается с гнезда КАЛИБР. или РЕГ. ЩУПА. Емкость щупа регулируют до тех пор, пока на экране не будет получено изображение точной прямоугольной формы. Иногда регулировка щупа бывает ловко спрятана изготовителями; в некоторых конструкциях тело щупа надо поворачивать и фиксировать относительно второй, сочлененной с ним части. Один недостаток: с помощью 10-кратного (10 х) щупа трудно рассматривать сигналы порядка нескольких милливольт; для таких измерений лучше использовать щуп 1 х, который представляет собой обычный экранированный кабель с небольшой емкостью и необходимыми для щупа элементами (зажим с захватом, зажим «земля», удобная ручка и т. п.). 10-кратный щуп должен быть стандартным и должен быть подключен к осциллографу с левой стороны, а 1-кратный щуп должен использоваться по мере необходимости. В некоторых щупах возможно переключение на 1-кратный или 10-кратный режим.

Земля

Как и в большинстве измерительных приборов, сигнал на входе осциллографа оценивается относительно земли прибора (внешняя часть входного коаксиального разъема типа BNC), которая обычно электрически связана с корпусом. Последний в свою очередь соединяется с «землей» сети переменного тока через 3-жильный кабель питания. Это значит, что вы не можете измерять напряжение между двумя точками в схеме, а вынуждены измерять сигналы относительно этой земли.

В связи со сказанным отметим один важный момент: если подключить «землю» щупа осциллографа к точке в схеме, которая обладает некоторым потенциалом относительно земли, то эта точка будет в результате закорочена на землю. Для испытуемой схемы это может иметь самые плачевные последствия; кроме того, есть схемы, для которых заземление крайне опасно (для бестрансформаторных электронных приборов, как, например, некоторые телевизоры). Если вам непременно нужно рассмотреть сигнал между двумя точками в схеме, то вы можете либо сделать осциллограф «плавающим» и поднять земляной провод (просто так этого делать не следует), либо произвести дифференциальное измерение. Для этого нужно, инвертировав сигнал в одном из входных каналов, использовать режим СУММИРОВАНИЕ (для некоторых осциллографов предусмотрены специальные модули, подключив которые можно непосредственно выполнять дифференциальные измерения).

И еще одно замечание по поводу земли при измерении слабых и высокочастотных сигналов: убедитесь, что земля осциллографа и земля схемы, в которой вы проводите измерения, одинаковы. Лучше всего для этого соединить «землю» щупа непосредственно с «землей» схемы, а затем измерить щупом напряжение «земли» и убедиться, что сигнал отсутствует. Вся беда в том, что очень часто короткий конец «земля» на щупе бывает утрачен, поэтому храните все принадлежности щупа где-нибудь в одном месте.

Другие возможности осциллографа

Во многих осциллографах предусмотрена ЗАДЕРЖАННАЯ РАЗВЕРТКА; с помощью задержанной развертки можно наблюдать фрагмент сигнала, спустя некоторое время после запуска. Задержку можно точно отрегулировать с помощью специальной многооборотной ручки, а вторую скорость развертки можно установить с помощью переключателя. В режиме задержки при ПОВЫШЕННОЙ ЯРКОСТИ весь сигнал отображается с первой скоростью развертки, а задержанный элемент имеет «вторую скорость развертки» и повышенную яркость; такой режим удобен во время наладки. В осциллографах с задержанной разверткой иногда предусматривают «смешанную развертку», в этом режиме изображение формируется сначала с одной скоростью развертки, а затем переключается на другую (обычно более высокую) скорость по истечении выбранной задержки.

Задержанная развертка может начинаться сразу по истечении задержки или в следующий после задержки момент запуска; для управления запуском предусмотрены две схемы управления, благодаря которым две точки запуска можно устанавливать независимо друг от друга. (Ну путайте задержанную развертку с задержкой сигнала. Во всех осциллографах происходит задержка сигнала в канале, благодаря чему можно наблюдать событие, которое произвело запуск; оказывается, осциллограф позволяет нам заглядывать в недавнее прошлое!) Во многих современных осциллографах предусмотрена возможность управления задержкой запуска (ЗАДЕРЖКА СРАБАТЫВАНИЯ); при этом запуск запрещается на интервал времени, величина которого регулируется после каждого периода развертки. Этот режим очень удобен для наблюдения сложных сигналов без простой периодичности, характерной, скажем, для синусоидального сигнала. Типичным примером является цифровой сигнал, представляющий собой сложную последовательность единиц и нулей, для которого никаким иным способом нельзя добиться стабильного изображения (разве только путем регулировки верньера скорости развертки, а это предполагает отсутствие калиброванной развертки). Существуют также осциллографы с памятью, которые позволяют наблюдать неповторяющиеся события, и осциллографы, к которым можно подключать дополнительные функциональные модули. Они позволяют делать почти все, что захочется: отображать одновременно до восьми осциллограмм, производить спектральный анализ, точно измерять время и напряжение (в цифровом виде) и т. д. Сейчас появились аналоговые осциллографы нового поколения с цифровой памятью; они позволяют улавливать кратковременные однократные сигналы и возвращаться к прошлым событиям (которые произошли до начала запуска) на расстояние до 3/4 целого экрана.

 

Приложение

Б

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Для того чтобы понять изложенный в этой книге материал, необходимо иметь некоторые познания в области алгебры и тригонометрии. Кроме того, полезно, хотя и не столь необходимо, уметь выполнять кое-какие действия с комплексными числами и производными (которые рассматриваются в разделе математического анализа). Это приложение содержит кратчайшее изложение основных положений алгебры комплексных чисел и дифференциального исчисления. Ни в коем случае не предполагается, что оно может заменить собой учебник. Для самообразования в области математики рекомендуем книгу: D. Kleppner, N. Ramsey. Quick Calculus (John Wiley & Sons, 1972).

Комплексные числа

Комплексное число представляется в следующей форме:

N = а + bi,

где а и b — действительные числа, а i представляет собой корень квадратный из — 1 (вместо i в остальных частях книги использован символ j для того, чтобы не возникало путаницы с обозначением малосигнального тока); а называют действительной частью комплексного числа, а b — мнимой. Для обозначения комплексных чисел используют иногда жирный шрифт или подчеркивают символ жирной линией. Во всех остальных случаях, когда нет специальных обозначений, предполагается, что вы сами знаете, когда перед вами комплексное число!

Комплексные числа, так же как и действительные, можно складывать, вычитать, умножать:

(а + bi) + (с + di) = (а + с) + (b + d)i;

(а + bi) — (с + di) = (a — c) + (b — d)i;

(а + bi)(c + di) = (ас + bd) + (bc + ad)i;

Все эти действия выполняются просто в том смысле, что i рассматривается как величина, на которую умножена мнимая часть, а все остальные — простая арифметика. Отметим, что i2 = — 1 (это используется в примере с умножением), а операция деления упрощается путем умножения числителя и знаменателя на сопряженное комплексное число, которое получается при изменении знака мнимой части на противоположный. Иногда сопряженное комплексное число отмечают звездочкой.

Если N = а + bi, то N* = а — bi.

Модуль комплексного числа равен

|N| = |а + bi| = [(а + bi)(a — bi)]1/2 = (а2 + Ь2)1/2, т. е. |N| = (NN*)1/2.

Для того чтобы определить модуль комплексного числа, нужно умножить это число на сопряженное и взять квадратный корень от произведения. Модуль произведения (или частного) двух комплексных чисел представляет собой просто произведение (или частное) их модулей.

Для действительной и мнимой частей комплексного числа иногда используется следующая запись:

действительная часть N = Re(N),

мнимая часть N = Im(N).

Для того чтобы получить действительную или мнимую часть, нужно записать число в виде а + bi и взять а или b. При этом может потребоваться выполнить умножение или деление, так как комплексное число может быть весьма запутанным.

Для представления комплексных чисел иногда используют комплексную плоскость. Она представляет собой такую же плоскость, как и плоскость с координатами х, у. При изображении комплексного числа действительная часть берется как координата х, а мнимая — как у, т. е. на этой плоскости используются оси ДЕЙСТВИТЕЛЬНАЯ (х) и МНИМАЯ (у), как показано на рис. Б.1.

Рис. Б.1.

Используя эту аналогию, иногда комплексные числа записывают с помощью координат х, у:

а + bi <-> (a, b).

Как и обычные точки с координатами х, у, комплексные числа можно представлять в полярных координатах; это представление называют тригонометрическим. Например, число а + bi можно записать и так (рис. Б.2):

a + bi = (R, θ),

где R = (а2 + b2)1/2 и = arctg(b/a).

Если учесть, что

eix = cosx + isinx

(это выражение, известное под названием формулы Эйлера, нетрудно получить, если представить экспоненциальную функцию в виде ряда Тейлора), то получим показательную форму записи:

N = a + bi = Re iθ ,

R = |N| = (NN*)1/2 = (а2 + b2)1/2,

θ = arctg(b/a),

т. е. модуль комплексного числа R и угол θ — это просто полярные координаты точки, представляющей число на комплексной плоскости. Показательная (или полярная) форма представления удобна для выполнения операций умножения (или деления) комплексных чисел - модули чисел перемножаются (делятся), а углы — аргументы складываются (вычитаются):

(ae ib )(ce id ) = ace i(b+d) .

Рис. Б.2.

И наконец, для того чтобы перейти от представления в полярных координатах к представлению в прямоугольных координатах, следует просто воспользоваться формулой Эйлера:

ae ib = acosb + iasinb,

т. е. Re(aeib) = acosb, Im(ae ib ) = asinb.

Для того чтобы умножить комплексное число на экспоненциальную функцию, необходимо просто выполнить соответствующие операции умножения:

N = a + bi,

Nix = (а + bi) (cosх + isinх) = (acosx — bsinx) + i(bcosx + asinx).

Дифференциальное исчисление

Начнем с понятия функции f(x), т. е. формулы, которая для каждого значения х позволяет найти значение у = f(x). Функция f(х) является однозначной, если каждому значению х она ставит в соответствие единственное значение у. Понятие функции у = f(x) иллюстрирует график, представленный на рис. Б.З.

Рис. Б.3.

Производная у по х определяется углом наклона графика у к оси х. Если вы проведете касательную к графику функции в некоторой точке, то наклон касательной в этой точке и есть dy/dx, т. е. производная сама по себе представляет функцию, так как ее значение определено в каждой точке. На рис. Б.З наклон в точке (1,1) определяется значением 2, а в точке начала координат он нулевой (немного ниже сказано, как вычисляется производная).

Пользуясь математическими терминами, можно сказать, что производная - это предел, к которому стремится отношение приращения у(Δу) к приращению х(Δх), когда Δх стремится к нулю.

Процитируем песенку, которую когда-то сочинили по этому поводу в Гарвардском университете (авторы Том Лехрер и Льюис Бранском):

(На мелодию «Что-то должно измениться». W. Benton Overstreet .)

Дифференцирование - это прямая операция, и для основных функций составлены стандартные таблицы производных. Ниже приводятся основные правила нахождения производных (u и v — это функции х):

Некоторые производные

Последнее правило представляет собой правило дифференцирования сложной функции, оно распространяется на цепочку из любого числа функций и очень полезно для вычисления производных. Иногда функцию дифференцируют, чтобы определить значение производной в некоторой точке. В других случаях требуется найти минимум или максимум функции. Так как в точке экстремума производная равна нулю, то найденную производную приравнивают к нулю и разрешают полученное уравнение относительно х.

Рассмотрите следующие примеры:

 

Приложение

В

ЦВЕТНАЯ МАРКИРОВКА РЕЗИСТОРОВ С ДОПУСКОМ 5 %

Маломощные проволочные и пленочные резисторы с допуском от 2 до 20 % имеют стандартные значения сопротивлений и стандартную схему цветной маркировки. У начинающего это может вызвать подозрения, но на самом деле такая маркировка позволяет легко определить сопротивление стоящего в схеме резистора по его цвету, а не по цифровой маркировке, которую не сразу разглядишь. Стандартные значения сопротивлений резисторов выбраны так, что смежные значения отличаются на 10 % для резисторов с допуском 2 и 5 % и на 20 % для допусков 10 и 20 %. С помощью цветной маркировки можно задать многие значения сопротивлений, но не все они существуют на практике.

Две цифры и множитель определяют величину сопротивления резистора, и в таком порядке от одного конца резистора к другому выполняется цветная маркировка (рис. В.1). Обычно присутствует и четвертая цветная полоска, обозначающая допуск, а иногда и пятая для каких-либо других параметров (желтая или оранжевая полоска на металлопленочных резисторах обозначает уровень надежности).

Пример: красно-желто-оранжево-золотой — это резистор на 24 кОм с допуском 5 %.

Рис. В.1.

Ниже приведен стандартный ряд номинальных значений сопротивлений (невыделенные значения относятся только к допуску 2 и 5 %):

Стоимость композитных резисторов лежит в диапазоне от 3 центов за штуку (если покупается 1000 штук) до 15 центов (если покупается 25 штук). Иногда невыгодно покупать меньше чем 25–50 штук резисторов одного номинала, поэтому имеет смысл купить готовый набор резисторов с разными значениями сопротивлений.

 

Приложение

Г

ПРЕЦИЗИОННЫЕ РЕЗИСТОРЫ С ДОПУСКОМ 1 %

Прецизионные пленочные резисторы с диапазоном допусков от 0,5 до 1 % находят широкое применение в промышленности и привлекают своей дешевизной. В частности, резисторы типа RN55D и RN60D очень часто продают по цене 8 центов за штуку, если приобретается не менее 100 штук, а набор резисторов со смешанными значениями сопротивлений, как правило, продают со скидкой. Резисторы типа RN55D имеют такие же размеры, как обычные композитные резисторы с мощностью 0,25 Вт (правда, те же самые резисторы, предназначенные для военного использования, имеют предельную мощность порядка 0,125 Вт при температуре окружающей среды 70 °C), а резисторы типа RN60D — такие же размеры, как композитные резисторы с мощностью 0,5 Вт. Для резисторов типа RN55D температурный коэффициент составляет 100 млн. долей/°С, а для резисторов типа RN55C (такого же размера) — 50 млн. долей/°С.

На корпус пленочных прецизионных резисторов нанесен четырехзначный цифровой код в отличие от обычной цветовой разметки. Три первые цифры определяют величину сопротивления, а последняя — число нулей, т. е. множитель. Например, код 1693 соответствует сопротивлению 169 кОм, а код 1000 — 100 Ом. (Отметим, что цветовые полоски играют такую же роль, но в цветовом коде участвуют только три цифры.) Для многих типов конденсаторов принята такая же цифровая маркировка. Если величина сопротивления очень мала, то для обозначения десятичной точки используют символ R, например, 49R9 — это 49,9 Ом, а 10R0 — 10,0 Ом.

Стандартные значения сопротивлений лежат в диапазоне от 10,0 Ом до 301 кОм, и смежные значения отличаются одно от другого примерно на 2 %, некоторые изготовители, правда, предлагают подобные резисторы с сопротивлением от 4,99 Ом до 2,00 МОм. Стандартные значения для каждой декады приведены в представленной ниже таблице.

Резисторы с допуском 1 % часто используют в тех случаях, когда требуется очень высокая точность и стабильность; к группе прецизионных резисторов можно подключить небольшой регулируемый потенциометр. Рассчитывая на худший случай, следует иметь в виду, что для резисторов с допуском 1 % гарантируется величина сопротивления в пределах допуска только в определенных условиях. При изменении температуры, высокой влажности и при работе с предельными значениями мощности величина сопротивления может легко выйти за пределы допуска. Дрейф сопротивления со временем может достигать 0,5 %, особенно если резисторы работают с предельными значениями мощности. В схемах, от которых требуется особая точность и стабильность (порядка 0,1 %), следует использовать прецизионные проволочные резисторы или специальные пленочные резисторы, обеспечивающие такую стабильность. То же самое можно сказать и о композитных резисторах. Не стоит тешить себя мыслями, что фабричные спецификации на резисторы слишком консервативны, они отражают реальное положение вещей.

 

Приложение

Д

КАК РИСОВАТЬ ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ

Если принципиальная схема нарисована хорошо, то она поможет разобраться в работе схемы, облегчит поиск неисправности; если схема нарисована плохо, то она лишь запутает дело. Если вы будете помнить о некоторых правилах и советах, то построение хорошей схемы займет у вас не больше времени, чем построение плохой схемы. В этом приложении мы представляем вам общие принципы построения схем, некоторые правила и практические советы. Кроме того, мы привели здесь несколько схем-уродцев, которые должны стать образцом того, как не следует рисовать схемы.

Общие принципы

1. Схема не должна допускать двусмысленности. В связи с этим номера контактов, параметры элементов, полярности и т. п. следует указывать на схеме совершенно четко, во избежание следующей путаницы.

2. Хорошая принципиальная схема дает ясное представление о ее работе. В связи с этим выделяйте на схеме функциональные части, не бойтесь оставлять на бумаге чистые участки, не старайтесь заполнить весь лист без просветов. Для изображения функциональных частей приняты определенные условности, например изображать дифференциальный усилитель так, как показано на рис. Д.1, не стоит — в таком виде его трудно узнать. При изображении триггеров, например, вход синхронизации и входы сигналов принято показывать слева, входы установки и сброса - сверху и снизу, а выходы — справа.

Некоторые правила

1. Соединение проводов обозначают точкой; пересечение проводов без их соединения точкой не отмечают (не нужно в точке пересечения использовать небольшой полукруг, этим символом перестали пользоваться еще в 50-е годы).

2. Четыре провода не должны соединяться в одной точке - провода не могут пересекаться и соединяться.

3. Для обозначения одного и того же элемента на схеме всегда используйте один и тот же символ: например, не изображайте двумя способами триггеры (исключение: двумя способами могут изображаться логические вентили).

4. Провода и компоненты выравнивают в ряды по горизонтали и по вертикали: это правило следует соблюдать всегда, если только нет серьезных причин для его нарушения.

5. Номера контактов следует ставить с внешней стороны условного обозначения элемента, а наименование сигналов — внутри условного обозначения.

6. Для всех элементов следует указывать номинальное значение или тип, кроме того, очень хорошо обозначать все элементы на схеме, например, R 7 или ИС 3 .

Практические советы

1. Обозначения проставляйте непосредственно около символа элемента, четко выделяйте группы обозначений, относящиеся к элементу: символ элемента, обозначение, тип или номинальное значение.

2. Как правило, сигналы в схемах распространяются слева направо; привычным направлением можно пожертвовать ради ясности изображения.

3. Источники положительного напряжения питания располагайте в верхней части листа, а источники отрицательного напряжения питания - в нижней. В связи с этим транзисторы n-р-n-типа обычно изображают так, что их эмиттеры «смотрят» вниз, а эмиттеры транзисторов р-n-р-типа — вверх.

4. Не старайтесь подключить все провода в схеме к шине питания или к общей земле. Для того чтобы указать эти напряжения в нужных точках схемы, используйте условное обозначение земли и такие обозначения, как +U кк .

5. Полезно обозначать сигналы и функциональные блоки, а также показывать форму сигнала; на логических схемах очень хорошо обозначать шины сигналов, например СБРОС или СИНХР.

6. При изображении соединений с контактами компонентов эти контакты лучше немного продолжить, чтобы компонент выделялся на схеме. Транзисторы, например, изображайте так, как показано на рис. Д.2.

7. Около символов элементов оставляйте некоторое пространство; например, символы ОУ, отдельных компонентов и провода не рисуйте вплотную друг к другу. Тогда схему будет легче читать, и у вас останется место для проставления обозначений, номеров контактов и т. д.

8. Обозначайте все «квадратики», функции которых сразу не очевидны: например, компараторы и ОУ, сдвиговые регистры и счетчики. Смелее изобретайте новые условные обозначения.

9. Разъемы печатных плат, контакты разъемов и другие подобные элементы обозначайте с помощью небольших прямоугольников, овалов, кружков.

10. Схема должна давать ясное представление о том, какие сигналы поступают на переключатель. Не заставляйте людей, которым предстоит работать с вашей схемой, разгадывать «головоломки с переключателями».

11. Для ОУ и логических устройств подключение источников питания обычно не изображают, а подразумевают. Однако все нестандартные подключения (например, в случае, когда ОУ работает от единственного источника питания и U_ — это земля) и входы следует указывать.

12. Очень полезно составлять небольшие таблицы и указывать в них номера и типы ИС, контакты источников питания (например, номера контактов для U KK и земли).

13. В нижней части листа следует помещать штамп, в котором указывается наименование схемы, наименование прибора, кто начертил схему, кто ее разработал и проверил, дата и номер сборки. Следует предусмотреть также табличку корректировок с графами для номера, предмета корректировки и даты.

14. Советуем рисовать схемы от руки на миллиметровой бумаге или на простой бумаге, под которую подложен разграфленный лист. Так получается быстро и хорошо. Пользуйтесь карандашом, а не шариковой ручкой.

В качестве иллюстрации мы приводим на рис. Д.3 два варианта одной и той же принципиальной схемы: один служит примером того, как не следует чертить схемы, а другой - примером хорошей схемы, достойной подражания. При построении первого варианта схемы забыли обо всех правилах и в результате ее почти невозможно понять. Как много плохих привычек собрано в этом примере! И с каждой из них нам приходится сталкиваться на практике. (Создание «плохой» схемы очень нас позабавило, но в жизни такие примеры настроения не поднимают.)

Рис. Д.З.

 

Приложение

Е

НАГРУЗОЧНЫЕ ЛИНИИ

Графическое построение нагрузочных линий можно найти в начале большинства учебников по электронике. Мы решили вынести изложение этого метода в приложение, так как при разработке схем на основе транзисторов он не так полезен, как при разработке схем на основе вакуумных электронных ламп. Однако к нему прибегают при работе с некоторыми нелинейными элементами (например, с туннельными диодами), и вообще он представляет собой интересный и полезный инструмент анализа.

Начнем с примера. Допустим, вас интересует падение напряжения на диоде, представленном на рис. Е.1. Предположим, что вам известна вольт-амперная характеристика используемого диода (конечно, существует некоторый технологический разброс, а также сказывается влияние температуры окружающей среды): пусть она имеет такой вид, как показано на графике. Как определить положение точки покоя? Один метод заключается в том, что нужно грубо задать величину тока, скажем 0,6 мА, затем с помощью вольт-амперной характеристики определить падение напряжения на резисторе, затем на основании этого результата определить новую величину тока (в данном случае 0,48 мА). Этот итеративный метод иллюстрирует рис. Е.1. После нескольких итераций вы получите ответ, который, правда, оставляет желать лучшего.

Рис. Е.1.

С помощью метода нагрузочных линий ответ на подобный вопрос можно получить сразу же.

Представьте себе, что вместо диода включен некоторый элемент; резистор с сопротивлением 1,0 кОм по-прежнему выступает в качестве нагрузки. А теперь давайте построим на вольт-амперной характеристике график зависимости тока, протекающего через резистор, от напряжения на элементе. Оказывается, построить такой график не трудно: при напряжении 0 В ток равен просто U + /R (полное падение напряжения на резисторе); при напряжении U + ток равен нулю; все промежуточные значения лежат на прямой, соединяющей эти две точки. Теперь на том же самом графике построим вольт-амперную характеристику элемента. Рабочая точка (точка покоя) принадлежит одновременно двум графикам, т. е. совпадает с точкой их пересечения, как показано на рис. Е.2.

Рис. Е.2. 1 — вольт-амперная характеристика черного ящика (в данном случае диода); 2 — нагрузочная линия (устанавливается с помощью U + и R ).

При использовании метода нагрузочных линий для 3-выводных элементов (например, для лампы или транзистора) строят семейство вольт-амперных характеристик элемента. На рис. Е.З в качестве примера приведен обедненный полевой транзистор и семейство характеристик, построенных для различных значений напряжения между затвором и истоком.

Рис. Е.3.

Выходное напряжение для заданного входного сигнала можно получить, если спроектировать на ось напряжения отрезок нагрузочной линии, заключенный между точками ее пересечения с вольт-амперными характеристиками, соответствующими входному сигналу. На примере показано напряжение стока для изменения напряжения на затворе (входного) от значения потенциала земли до —2 В.

На первый взгляд этот метод очень хорош, но по целому ряду причин его использование для схем с транзисторами и полевыми транзисторами очень ограничено. Во-первых, вольт-амперные характеристики, указываемые для полупроводниковых элементов, являются «типичными», а их технологический разброс может быть 5-кратным. Представьте, какой результат можно получить с помощью метода нагрузочных линий, если все характеристики сожмутся в 4 раза! Во-вторых, для элементов, обладающих логарифмическими характеристиками, таких, как диодный переход, линейная нагрузочная линия дает точный результат только на небольшом участке. И наконец, для всех элементов на твердом теле подходят неграфические методы, которые мы уже представили в этой книге. Эти методы, в частности, основаны на таких параметрах элементов, на которые можно положиться (r э , I к при данных U бэ и Т°С и т. п.), а не на параметрах, подверженных большим изменениям (h 21э , напряжение отсечки и т. п.). Во всяком случае, использование метода нагрузочных линий для транзисторов на основе публикуемых в паспортных данных характеристик дает вам ложное чувство уверенности в своих результатах, так как в этих характеристиках не учтен разброс.

Метод нагрузочных линий очень полезен для понимания работы схем, в состав которых входят нелинейные элементы. Некоторые интересные моменты иллюстрирует пример с туннельным диодом. Рассмотрим схему, представленную на рис. Е.4.

Рис. Е.4.

Отметим, что в данном случае роль питающего напряжения играет напряжение U вх . Изменение сигнала от пика до пика порождает семейство параллельных нагрузочных линий, пересекающихся с вольт-амперной характеристикой элемента (рис. Е.5, а). Приведенные значения соответствуют сопротивлению 100 Ом для резисторов нагрузки. Как следует из графика, выходной сигнал быстрее всего изменяется, когда нагрузочная линия пересекает участок отрицательного сопротивления на характеристике диода. Значения U вых (представляющие собой проекцию на ось х), соответствующие различным значениям Uвх (отдельные нагрузочные линии), образуют представленную в этом же примере передаточную характеристику. Рассматриваемая схема обеспечивает некоторое усиление по напряжению для входных напряжений вблизи значения 0,2 В.

Рис. Е.5.

Интересное явление наблюдается в том случае, когда нагрузочные линии становятся более пологими, чем средняя часть характеристики диода. При этом сопротивление нагрузки превышает абсолютную величину отрицательного сопротивления диода и возможны две точки пересечения с характеристикой диода, как на рис. Е.6. По мере того как растет выходной сигнал, нагрузочные линии поднимаются до тех пор, пока точка пересечения не переходит скачком к более высокому значению U вых . При изменении в обратном направлении точка пересечения аналогичным образом перемещается вниз до тех пор, пока скачком не возвратится обратно. Полная передаточная характеристика, как видим, обладает гистерезисом. Это явление позволяет использовать туннельные диоды в качестве быстродействующих переключательных элементов (триггеров).

Рис. Е.6.

 

Приложение

Ж

НАСЫЩЕНИЕ ТРАНЗИСТОРА

Подзаголовком этого приложения могут стать такие слова: «Диод база-коллектор одерживает победу над транзистором». На простой модели транзистора, в образе которого выступает человек, можно убедиться в наличии конечного напряжения насыщения, которым обладает биполярный транзистор. Основная идея состоит в том, что переход коллектор — база представляет собой большой диод с высоким значением I 0  (уравнение Эберса-Молла), значит, в открытом состоянии напряжение на нем при заданном значении тока ниже, чем на диоде база-эмиттер. Следовательно, при небольших значениях напряжения между коллектором и эмиттером (обычно 0,25 В и ниже) некоторую часть базового тока «забирает» диод коллектор-база (рис. Ж.1).

Рис. Ж.1.

В связи с этим уменьшается эффективное значение h21э, и для того, чтобы потенциал коллектора был близок потенциалу эмиттера, приходится поддерживать относительно большие базовые токи. Это подтверждают результаты измерений, приведенные на рис. Ж.2.

Рис. Ж.2.

Коллекторное напряжение насыщения U K (нас.) при определенном значении базового и коллекторного тока является величиной, почти не зависящей от температуры, так как температурные коэффициенты двух диодов взаимно компенсируют друг друга (рис. Ж.З). Это свойство представляет интерес, так как насыщенный транзистор часто используют для переключения больших токов и он может нагреваться (например, ток 10 А при напряжении насыщения 0,5 В дает мощность 5 Вт, которой вполне достаточно для того, чтобы переход небольшого мощного транзистора нагревался до температуры 100 °C или выше).

Рис. Ж.3.

При использовании насыщенных переключателей обычно создают большой базовый ток (составляющий обычно 1/10 или 1/20 часть от коллекторного тока) для того, чтобы напряжение U КЭ (нас.) достигало значения в пределах от 0,05 до 0,2 В. Если нагрузка «потребует», чтобы коллекторный ток был значительно больше, то транзистор выйдет из насыщения и рассеиваемая мощность станет значительно больше.

Результаты измерений, представленные на рис. Ж.4, показывают, что трудно точно установить, когда транзистор насыщен; можно использовать, например, такой критерий: IК = 10·I Б .

Рис. Ж.4.

 

Приложение

3

LС-ФИЛЬТРЫ БАТТЕРВОРТА

Активные фильтры, как мы установили в гл. 5, очень удобно использовать на низких частотах, но на радиочастотах они неприменимы из-за условий, которые они предъявляют к ОУ в отношении скорости нарастания и ширины полосы пропускания. На частотах порядка 100 кГц и выше (а часто и на более низких частотах) лучше всего использовать фильтры, состоящие из индуктивностей и конденсаторов. Конечно, на СВЧ и микроволновых частотах вместо этих «ламповых» фильтров используют полосковые линии и резонаторы.

Для LC-фильтров, так же как и для активных фильтров, существуют различные методы анализа, различные характеристики. Например, можно использовать классические фильтры Баттерворта, Чебышева, Бесселя в качестве фильтров низких частот, высоких частот, полосовых и заграждающих фильтров.

Оказывается, что проще всего разработать фильтр Баттерворта и на одной-двух страницах можно изложить всю информацию, необходимую для разработки НЧ- и ВЧ- LC-фильтров Баттерворта и даже привести примеры. Для получения более полной информации мы рекомендуем прекрасное руководство Зверева, указанное в библиографии. В табл. 3.1 приведены значения нормализованных индуктивностей и емкостей для фильтров НЧ различного порядка. С помощью этой таблицы определяют действительные значения емкостей и индуктивностей по формулам для соответствующих фильтров.

Формулы для фильтров НЧ:

Lп (действ.) = R н L п (табл.)/ω, Сп (действ.) = С п (табл.)/ωR н , где Rн - сопротивление нагрузки, ω — угловая частота.

В табл. 3.1 приведены нормализованные значения для 2-8-полюсных фильтров НЧ для двух наиболее общих случаев, а именно: (а) сопротивление источника и нагрузки равны; (б) одно из сопротивлений, источника или нагрузки, значительно больше другого.

Прежде чем прибегать к помощи таблицы, решите, используя характеристику Баттерворта (графики приведены в разд. 5.05 и 5.07), сколько полюсов вам нужно иметь. Затем, используя приведенные выше уравнения, определите конфигурацию фильтра (И- или П-образная, см. рис. 3.1) и величины компонентов. Для одинаковых сопротивлений источника и нагрузки подходит любая конфигурация: П-образные фильтры предпочтительнее, так как для них требуется меньшее количество индуктивностей. Если сопротивление нагрузки значительно выше (ниже), чем сопротивление источника, то следует использовать Т-образный (П-образные) фильтр.

Рис. 3.1.

При разработке фильтра высоких частот воспользуйтесь описанной процедурой для того, чтобы выбрать конфигурацию фильтра и определить необходимое число полюсов. Затем проделайте универсальное преобразование фильтра НЧ в фильтр ВЧ, показанное на рис. 3.2. Оно заключается в простой замене индуктивностей конденсаторами и наоборот.

Рис. 3.2.

Действительные величины компонентов определяются по табл. 3.1 с помощью формул:

Формулы для ВЧ:

Lп (действ.) = R н /ωCн (табл.), С п (действ.) = 1/R н ωL п (табл.).

Приведенные ниже примеры показывают, как использовать табличные значения при разработке фильтров НЧ и ВЧ.

Пример I. Требуется разработать 5-полюсный фильтр НЧ при условии, что сопротивления нагрузки и источника равны 75 Ом, а частота среза (—3 дБ) составляет 1 МГц.

Для уменьшения числа индуктивностей выберем П-образный фильтр. С помощью формул преобразования получим:

С 1  = С 5 = 0,618/2π·106·75 = 1310 пФ,

L 2 = L 4 = 75·1,618/2π·106 = 19,3 мкГ,

С 3 = 2/2π·106·75 = 4240 пФ.

Полная схема фильтра показана на рис. 3.3.

Рис. 3.3.

Отметим, что все фильтры с одинаковыми сопротивлениями источника и нагрузки имеют симметричную конфигурацию.

Пример II. Требуется разработать 3-полюсный фильтр НЧ при условии, что импеданс источника равен 50 Ом, сопротивление нагрузки равно 10 кОм, а частота среза составляет 100 кГц.

В связи с тем что R и  << R н , выберем T-образную конфигурацию. Воспользуемся формулами преобразования, учитывая, что R н = 10 кОм:

L 1 = 104·1,5/2π·105 = 23,9 мГ,

С 2 = 1,3333/2π·105·104 = 212 пФ,

L 3 = 104·0,5/2π·105 = 7,96 мГ.

Полная схема фильтра показана на рис. 3.4.

Рис. 3.4.

Пример III. Требуется разработать 4-полюсный фильтр НЧ при условии, что сопротивление источника (напряжения) равно нулю, сопротивление нагрузки равно 75 Ом, а частота среза составляет 10 МГц.

Как и в предыдущем примере, выберем T-образную конфигурацию, так как R и  << R. Воспользуемся формулами преобразования:

L 1 = 75·1,5307/2π·107 = 1,83 мкГ,

С 2 = 1,5772/2π·107·75 = 335 пФ,

L 1 = 75·1,0824/2π·107 = 1,29 мкГ,

С 4 = 0,3827/2π·107·75 = 81,2 пФ.

Рис. 3.5.

Пример IV. Требуется разработать 2-полюсный фильтр НЧ при условии, что в качестве источника используется источник тока, сопротивление нагрузки равно 1 кОм, а частота среза составляет 10 кГц.

Выберем П-образную конфигурацию, так как R и  << R. Воспользуемся формулами преобразования:

C 1  = 1,4142/2π·104·103 = 0,0225 мкФ,

L 2 = 103·0,7071/2π·104 = 11,3 мГ.

Полная схема фильтра показана на рис. 3.6.

Рис. 3.6.

Пример V. Требуется разработать 3-полюсный фильтр ВЧ при условии, что сопротивление источника и нагрузки равно 52 Ом, а частота среза составляет 6 МГц.

Возьмем ^образный фильтр и заменим индуктивности на конденсаторы и наоборот:

С 1 = С3 = 1/52·2π·6·106·1,0 = 510 пФ,

L2 = 52/2π·6·106·2,0 = 0,690 мкГ.

Полная схема фильтра показана на рис. 3.7.

Рис. 3.7.

Хотелось бы подчеркнуть, что разработка пассивных фильтров представляет собой обширный предмет, включающий в себя множество разнообразных вопросов, и он, конечно, не исчерпывается простой таблицей фильтров Баттерворта.

 

Приложение

И

ЖУРНАЛЫ И ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗДАНИЯ ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ

В этом приложении в нескольких разделах мы представляем журналы по электронике, о которых должен знать разработчик. В большинстве из них вы найдете много рекламных материалов, прославляющих достоинства и характеристики новых ИС, приборов, компьютеров и т. п., реклама служит хорошим источником информации о новых изделиях фирм, она не скучна и не однообразна, что присуще рекламе, помещаемой в обычных газетах и журналах. В конце журнала всегда помещается «информационная карточка читателя», на которой зарубежный специалист может отметить номера тех объявлений, которые его заинтересовали. Более подробную информацию он получит по почте через несколько недель. Эта система зарекомендовала себя очень хорошо.

Журналы по электронике

EDN; Electronic Design; Electronics; Electronic Products.

Хотя бы один из этих журналов нужно обязательно читать для того, чтобы быть в курсе появления новых компонентов и новых подходов к разработке электронных схем. Рекламная информация имеет не меньшее значение, чем статьи.

ЕЕ Tunes, Electronic News. Газеты по электронной промышленности.

Electronics and Wireless World. Английский журнал по электронике для любителей и профессионалов.

Ham Radio. Наиболее техническое из всех изданий, публикуемых радиолюбителями.

Journal of Solid State Circuits (IEEE). Журнал, посвященный разработке схем и новым ИС.

QST. Журнал для радиолюбителей, публикуется Американской лигой радиолюбителей.

Spectrum (IEEE). Журнал по электронике для широкого круга читателей, издается Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. Содержит хорошие обзорные статьи по широкому кругу вопросов.

Журналы по вычислительной технике

Byte. Первый массовый журнал по персональным компьютерам. Содержит хорошие рекомендации по проблемам применения персональных компьютеров.

Computer Design. Журнал по техническому и программному обеспечению систем больших ЭВМ.

Computer in Phisics. Название говорит само за себя.

Dr. Dobbs Journal Адресован программистам. Основное внимание уделяется программным системам и разработке программ.

MacWorld; MacUser. Содержит оценку технического и программного обеспечения с точки зрения конечного пользователя; помещает обзоры изделий фирм.

PC Magazine. Полезный журнал для владельцев персональных компьютеров.

PC Tech Journal. Технический журнал по персональным компьютерам.

PC Week; Inforworld; Macintosh Today. Коммерческие еженедельники газетного формата, полны последних сплетен.

Другие журналы

Measurement and Control News. Содержит информацию о биомедицинских и химических приборах.

Nuclear Instruments and Methods; Review of Scientific Instruments. Приборы для научных исследований.

 

Приложение

К

ПРЕФИКСЫ В СЕРИЙНЫХ НОМЕРАХ ИС

Рассмотрим такой пример: необходимо заменить ИС или по крайней мере узнать о ней какие-либо данные. Схема имеет следующую маркировку:

DM8095N

7410 NS

и располагается в 16-контактном корпусе с двухрядным расположением выводов (DIP). Что же из этого следует? Номер 7410 кажется вам знакомым, и вы заказываете несколько микросхем типа 7410. Через неделю вы получаете заказ, но оказывается, что ИС расположены в 14-контактных корпусах с двухрядным расположением выводов!

Для того чтобы не попадать в такие глупые ситуации, нужно иметь перечень серийных номеров ИС, по которому легко определить фирму-изготовителя. В этом приложении мы попытались навести порядок в этом вопросе. Мы не претендуем на полноту и точность, тем более, что список пополняется каждый день. (Кстати, та загадочная ИС, которую мы так неудачно опознали, представляет собой ИС типа 8095 фирмы National Semiconductor, она выполняет функции ТТЛ-буферного усилителя и была изготовлена на 10-й неделе 1974 г.)

Префиксы ИС

Различные фирмы-изготовители используют, как правило, определенные префиксы перед номером серии ИС, даже если они изготавливают ИС одного типа. В нашем примере префикс DM означает, что это цифровая однокристальная ИС фирмы National Semiconductor (на фирму указывают также буквы NS).

Далее приводится список употребляемых сейчас префиксов.

Префикс · Фирма-изготовитель

_____________________________

ACF, AY, GIC, GP, SPR · General Instrument (GI)

AD, CAV, HAS, HDM · Analog Devices

ADC, DM, DS, LF LFT, LH, LM, NH · National Semiconductor (NSC)

AH · Optical Electronics Inc.

Am · Advanced Micro Devices (AMD)

AM · Datel

AN · Panasonic

Bt · Brooktree

BX, CX · Sony

C, I, i · Intel

CA, CD, CDP · GE/RCA

CA, TDC, MPY, THC, TMC  · TRW

CM, HV · Supertex

CLC · Comlinear

CMP, DAC, MAT, OP, PM, REF, SSS · Precision Monolithics

CY · Cypress

D, DF, DG, SI · Siliconix

DS · Dallas Semiconductor

EF, ET, MK, SFC, TDF, TS · Thomson/M ostek

ЕР, EPM, PL · Altera

F, μA, μL, U nx · Fairchaild/NSC

FSS, ZLD · Ferranti

GA · Gazelle

GAL · Lattice

GEL · GE

HA, HI · Harris

HA, HD, HG, HL, HM, HN · Hitachi

HADC, HDAC · Honywell

HEP, MC, MCC, MCM, MEC, MM, MWM · Motorola

ICH, ICL, ICM, IM · GE/Intersil

IDT · Integrated Device, Technology, Siemens

IMS · Inmos

INA, ISO, OPA, PWR · Burr-Brown

IR · Sharp

ITT, MIC · ITT

KA · Samsung

L · SGS

L, LD · Siliconix, Siltronics

L, UC · Unitrode

LA, LC · Sanyo

LS · LST Computer Systems

LT, LTC, LTZ · Linear Technology Corp.

M · Mitsubishi

MA · Analog Systems, Marconi

MAX · Maxim

MB · Fujitsu

MCS · MOS Technology

MIL · Microsystems International

ML, MN, SL, SP, TAB · Plessey

ML, MT · Mitel

MM · Teledyne-Amelco, Monolithic Memories

MN · Micro Networks

MP · Micro Power Systems

MSM · Oki

N, NE, PL, S, SE, SP · Signetics

nn G · Gigabit Logic

NC · Nitron

PA · Apex

PAL · AMD/MMI

R  · Rockwell

R, Ray, RC, RM · Raytheon

RD, RF, RM, RT, RU · EG&C Reticon

S · AMI

SFC · ESMF

SG · Silicon General

SN, TL, TLC, TMS · Texas Instruments (TI)

SS  · Silicon Systems

T, ТА, ТС, TD, TMM, TMP · Toshiba

OM, PCD, PCF, · AEG, Amperex, SGS,

SAA, SAB, SAF,SCB, SCN , · Siemens, Signetics,

TAA, TBA, TCA, TDA, TEA, U · Telefunken

TML · Telmos

TP  · Teledyne Philbrick

TPQ, UCN, UCS, UDN, UDS, UHP, ULN, ULS · Sprague

TSC  · Teledyne Semiconductor

μPB, μPC, μPD · NEC

V · Amtel

VA, VC · VTC

VT · LSI Technology Inc. (VTI)

X  · Xicor

XC  · Xilinx

XR · Exar

Z  · Zilog

ZN  · Ferranti

5082- nnnn · Hewlett-Packard (HP)

Суффиксы

Суффикс указывает на тип корпуса и температурный интервал. Существуют 3 стандартных интервала температур: военный (от —55 до +125 °C), промышленный (от —25 до +85 °C) и коммерческий (от 0 до 70 °C). Последний интервал подходит для систем, которые используются в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. По собственной прихоти каждая фирма-изготовитель устанавливает для себя собственные суффиксы и часто их изменяет. Мы не стремились привести здесь все суффиксы, так как это едва ли поможет при идентификации ИС. (Однако, прежде чем заказывать ИС, следует найти и указать правильный суффикс.)

Указание даты в маркировке. На большинстве ИС и транзисторов и на многих других электронных компонентах проставляется четырехзначная дата изготовления: первые две цифры указывают год, а последние две — неделю года. В приведенном выше примере число 7410 означает, что ИС была изготовлена во вторую неделю марта месяца 1974 г. Иногда эти цифры полезны, так как позволяют определить возраст компонентов, имеющих ограниченный срок службы (к числу таких компонентов относятся, например, электролитические конденсаторы); к сожалению, компоненты с наиболее коротким сроком службы (батареи) специально маркируют так, что нельзя определить дату изготовления. Если вам попадется партия ИС с необычно высоким уровнем отказов (в большинстве случаев на предприятии проверяется только некоторая выборка из партии; как правило, от 0,01 % до 0,1 % поступающих в продажу ИС не отвечает паспортным данным), то лучше не заменять их схемами с такой же датой изготовления. Дата, указанная в маркировке, позволяет также определять дату изготовления коммерческого оборудования. Так как ИС не «черствеют» подобно хлебу, нет смысла отказываться от ИС со старой датой изготовления.

 

Приложение

Л

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАСПОРТА НА ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

В этом приложении мы привели три паспорта на элементы в том виде, каком их предоставляет фирма-изготовитель. Мы выбрали подходящие для примера или широко распространенные элементы, особое внимание при отборе было обращено на то, чтобы паспорта были четкими и понятными.

На следующих страницах помещены паспорта на следующие элементы:

2N4400-4401 Популярный сигнальный транзистор

(по изданию Motorola Semiconductor Library , том 1, 1974).

(С разрешения фирмы Motorola Semiconductor Products Inc .)

LF411-412 Популярная серия ОУ на полевых транзисторах с p-n-переходом

(печатается по изданию National Semiconductor Linear Data Book , том 1, 1988).

(С разрешения фирмы National Semiconductor Corp .)

LM317 Регулируемый 3-выводной стабилизатор положительного напряжения

(печатается по изданию National Semiconductor Linear Data Book , 1978).

(С разрешения фирмы National Semiconductor Corp .) 

2N4400 2N4401

Кремниевые переключательные и усилительные n-р-n -транзисторы; август 1966-DS 5198

1 — плоский D-образный корпус для обеспечения монтажа на плоской плате;

2 — прочный, литой, высокотемпературный, прессованный, влагоустойчивый пластмассовый корпус;

3 — расположение вывода легко приспосабливается к стандартному кругу выводов ТО-18;

4 — овальные позолоченные выводы длиной 19/32 дюйма позволяют надежно паять соединение.

Кремниевые n-р-n -транзисторы типа ANNULARE

… предназначены для ключевых схем общего назначения, усилительных схем и для использования в комплементарных схемах совместно с p-n-p-транзисторами типа 2N4402 и 2N4403.

• Высокое предельное напряжение - пробивное UKЭО = 40 В (мин.).

• Усиление по току определяется в пределах от 0,1 до 500 мА.

• Низкое напряжение насыщения U кэ (нас) = 0,4 В (макс.) при I к = 150 мА.

• Полный перечень переключательных и усилительных характеристик.

• Литой корпус типа Injection-Molded Unibloc.

Схема ТО-92 .

Эквивалентные схемы для измерения времени переключения

Рис. 1. Время включения.

Время нарастания осциллографа < 4 нс,* полная шунтирующая емкость испытательного стенда, соединений и осциллографа. 

Рис. 2. Время выключения.

Переходные характеристики

На рис. 3–8: 25 °C, — 100 °C.

Рис. 3. Емкости.

Рис. 4. Характеристики заряда.

Рис. 5. Время включения.

Рис. 6. Время нарастания и время спада.

Рис. 7. Время хранения.

Рис. 8. Время спада.

Характеристики малого сигнала

Коэффициент шума

U кэ = 10 В пост. тока, Т окр = 25 °C

Рис. 9. Влияние частоты.

Рис. 10. Влияние сопротивления источника.

h -параметры

U кэ = 10 В пост, тока, f = 1 кГц, Т окр = 25 °C. 

Эта группа графиков иллюстрирует взаимосвязь между h21э и другими h-параметрами для транзисторов этой серии. Для получения этих кривых были отобраны элементы с высоким и низким коэффициентом усиления среди транзисторов типа 2N4400 и 2N4401, соответствующие номера элементов проставлены на каждом из графиков.

Рис. 11. Коэффициент усиления по току.

Рис. 12. Входное сопротивление.

Рис. 13. Коэффициент обратной связи по напряжению.

Рис. 14. Выходная проводимость.

Статические характеристики

Рис. 15. Коэффициент усиления по постоянному току.

Рис. 16. Область насыщения коллектора.

Рис. 17. Напряжения «включенного» состояния.

Рис. 18. Температурные коэффициенты.

Операционные усилители с входами на полевых транзисторах с p-n -переходом с небольшим напряжением сдвига, малым дрейфом LF411A/LF411 (National Semiconductor)

Общее описание. Эти недорогие, быстродействующие элементы представляют собой операционные усилители с входами на полевых транзисторах с p-n-переходом с очень небольшим напряжением сдвига и гарантированным малым дрейфом этого напряжения. Для них требуется небольшой питающий ток, при этом обеспечивается высокое значение произведения коэффициента усиления на ширину полосы пропускания и высокая скорость нарастания. Кроме того, хорошо согласованные высоковольтные ОУ с входами на полевых транзисторах с p-n-переходом характеризуются малым входным током смещения и малым током сдвига. По выводам элемент LF411 совместим со стандартным элементом LM741, а это значит, что разработчик может моментально улучшить характеристики уже существующих приборов.

Эти усилители можно рекомендовать к использованию в качестве быстродействующих интеграторов, быстродействующих цифро-аналоговых преобразователей, схем выборки и запоминания и прочих схем, требующих небольшого напряжения сдвига и небольшого дрейфа этого напряжения, малого входного тока смещения, большого входного импеданса, высокой скорости нарастания и широкой полосы пропускания.

Свойства:

• внутренняя регулировка напряжения сдвига… 0,5 мВ (макс.)

• дрейф входного напряжения сдвига… 10 мкВ/°С (макс.)

• малый входной ток сдвига… 50 пА

• малый входной шумовой ток… 0,01 пА/√Гц

• широкая полоса пропускания… 3 МГц (мин.)

• высокая скорость нарастания… 10 В/мкс (мин.)

• небольшой потребляемый ток… 1,8 мА

• высокий входной импеданс… 1012 Ом

• небольшое искажение гармонической составляющей, при К U = 10, R н = 10 кОм, Uвнх = 2U от пика до пика , ширина полосы = 20 Гц-20 кГц… < 0,02 %

• небольшой угол наклона характеристики 1/f… 50 Гц

• быстрое установление до 0,01 %… 2 мкс

Типовое соединение

X — электрический класс

Y — температурный диапазон

«М» — военный стандарт,

«С» — коммерческий стандарт

Z — тип корпуса «Н» или «N»

Упрощенная схема

BI-FET II™ — торговая марка фирмы National Semiconductor Corp.

Схема соединений

Металлический корпус

Вид сверху. Примечание: выход 4 соединен с корпусом. Порядковый номер LF411AMH, LF411MH, LF411CH или LF411CH, см. корпус типа Н08Н фирмы National Semiconductor.

Корпус с двухрядным расположением выводов

Вид сверху. Порядковый номер LF411ACH или LF411CN, см. корпус типа N08E фирмы National Semiconductor.

Предельно допустимые значения параметров. Если элементы преназначаются для военных/аэрокосмических приборов, просим связаться с торговым отделом фирмы National Semiconductor по вопросу наличия и характеристик (см. примеч. 8).

Примечание 1 . Если не указано иное, абсолютное максимальное значение отрицательного входного напряжения равно отрицательному напряжению питания.

Примечание 2. В условиях работы при повышенной температуре следует учитывать температурное сопротивление θ п окр .

Примечание 3. Эти элементы предназначаются как для коммерческого диапазона температур, 0 °C <= Т окр  <= 70 °C, так и для военного диапазона, — 55 °C <= Т окр  <= 125 °C Диапазон температур обозначается символом, который стоит в серийном номере перед обозначением типа корпуса. Символ «С» указывает на коммерческий диапазон температур, символ «М» — на военный. Для военного диапазона температур предназначен только корпус типа «Н».

Примечание 4. Если не указано иное, то характеристики относятся к полному температурному диапазону при условии, что U и = ±20 В для LF411A и  U и = ±15 В для LF411. Значения U сдв, U см и I сдв измеряются при U cc = 0.

Примечание 5. Элемент LF411A проверяется на соответствие характеристикам в полном объеме партии — 100 %. Элемент LF411 подвергается выборочной проверке, характеристикам должны соответствовать не менее 90 % элементов из партии.

Примечание 6. Входные токи смещения представляют собой токи утечки переходов, они удваиваются каждый раз при увеличении температуры перехода I п на 10 °C. В связи с тем что время испытаний продукции ограничено, входные токи смещения коррелированы с температурой перехода. При нормальной работе температура перехода в результате внутреннего рассеивания Р расс превышает температуру окружающей среды Т п = Токр + θ п окр Р расс , где  θ п окр — температурное сопротивление между переходом и окружающей средой. Теплоотвод рекомендуется использовать в тех случаях, когда входной ток смещения должен быть минимальным.

Примечание 7. Коэффициент ослабления влияния напряжения источника питания в соответствии с принятой методикой измеряется при одновременном увеличении или уменьшении обоих источников, от ±15 В до ±5 В для LF411 и от ±20 В до ±5 В для LF411А.

Примечание 8. Военные характеристики для элемента LF411AMH можно найти в документации RETS 411АХ, для элемента LF411MH — в документации RETS 411Х.

Примечание 9. Максимальная мощность рассеивания определяется свойствами корпуса Если рабочая рассеиваемая мощность близка к максимальной, то возможно превышение предельных значений характеристик.

Типовые характеристики

Импульсная характеристика, R н = 2 кОм, С = 10 пФ

Замечания по применению

Интегральная схема LF411 представляет собой операционный усилитель с входами на полевых транзисторах с р-n-переходом, имеющих внутреннюю регулировку (торговая марка BI-FET II™). Они обладают очень небольшим входным напряжением сдвига и гарантированным малым дрейфом этого напряжения.

Полевые транзисторы с р-n-переходом имеют большое обратное напряжение пробоя между затвором, истоком и стоком, это устраняет необходимость ограничения напряжения на входах. Следовательно, вполне можно использовать большие дифференциальные входные напряжения без значительного увеличения входного тока. Максимальное значение дифференциального входного напряжения не зависит от питающих напряжений. Однако ни одно из входных напряжений не должно выходить за пределы отрицательного напряжения питания, так как это может привести к большим токам и может закончиться разрушением схемы.

Превышение предельного значения отрицательного синфазного сигнала на любом из входов приводит к тому, что фаза на выходе изменяется на противоположную и на выходе усилителя устанавливается соответствующий высокий или низкий уровень. Превышение предельного значения отрицательного синфазного сигнала на обоих входах приводит к тому, что на выходе усилителя устанавливается высокий уровень. Ни в одном из случаев не происходит защелкивания, так как возвращение сигнала в пределы диапазона синфазных сигналов снова приводит входной каскад, а следовательно, и усилитель в нормальное рабочее состояние.

Превышение предельного значения положительного синфазного сигнала на одном из входов не изменяет фазу на выходе, однако если предел будет превышен на обоих входах, то на выходе усилителя установится высокий уровень. Эти усилители будут работать, если синфазное входное напряжение будет равно положительному питающему напряжению, однако в этих условиях ширина полосы пропускания и скорость нарастания могут уменьшиться. При изменении отрицательного синфазного сигнала на 3 В относительно отрицательного питающего напряжения может произойти увеличение входного напряжения сдвига.

Для элемента LF411 смещение задается зенеровским диодом, что обеспечивает нормальную работу схемы при величине питающего напряжения +4,5 В. Меньшие значения питающего напряжения могут привести к меньшим значениям ширины полосы пропускания и скорости нарастания. На нагрузочном сопротивлении величиной 2 кОм схема LF411 создает напряжение величиной +10 В в полном температурном диапазоне. Большие токи нагрузки могут, однако привести к увеличению входного напряжения сдвига в отрицательном диапазоне изменения питающего напряжения и в конечном итоге к достижению предельной величины активного тока как в положительном, так и в отрицательном диапазоне изменения питающего напряжения.

Следует принимать меры предосторожности, чтобы источник питания никогда не изменял свою полярность и чтобы нельзя было случайно включить схему в разъем, развернув ее на 180°, так как через имеющийся внутри интегральной схемы диод начнет протекать неограниченно большой ток, который вызовет разрушение внутренних проводников и всей схемы.

Усилители на полевых транзисторах с р-n-переходами в отличие от усилителей на полевых МОП-транзисторах не требуют специального обращения.

Как и для большинства усилителей, в данном случае для обеспечения стабильности необходимо позаботиться об экранировании проводов, расположении компонентов и о развязке источников питания. Например, резисторы, соединяющие выход со входом, следует располагать ближе к входу для минимизации «наводок» и максимизации частоты полюса обратной связи за счет минимизации емкости между входом и землей.

Полюс обратной связи возникает в том случае, когда усилитель имеет резистивную обратную связь. Частоту полюса определяют сопротивление и емкость цепы, параллельной цепи, образованной входом схемы (обычно инвертирующим) и землей по переменному току. Нередко частота этого полюса значительно превышает частоту, соответствующую точке 3 дБ на характеристике усиления при разомкнутой цепи обратной связи, и следовательно, ее влиянием на стабильность можно пренебречь. Однако если частота полюса обратной связи меньше, чем частота в точке 3 дБ, то в цепь, соединяющую выход цепи обратной связи с входом, следует включить конденсатор. Конденсатор должен иметь такую емкость, чтобы постоянная времени цепи, образованной этим конденсатором и параллельным ему сопротивлением, была равна или превосходила первоначальную постоянную времени полюса обратной связи.

Типовые применения

Полная принципиальная схема

Габаритные размеры (в мм)

Металлический корпус (типа Н), порядковые номера: LF411AMN, LF411AMH, LF411ACH или LF411CH; фирменный номер корпуса — Н08В.

Штампованный корпус с двухрядным расположением выводов (типа N), порядковые номера корпусов: LF411ACN или LF411CN; фирменный номер корпуса — N08E.

Замечания по использованию в системах жизнеобеспечения

Изделия фирмы National Semiconductor не предназначены для использования в качестве критических компонент в системах жизнеобеспечения, если на то нет письменного согласия президента фирмы. Под системами жизнеобеспечения и критическими компонентами понимается следующее:

1. Устройства или системы жизнеобеспечения — это устройства, которые (а) предназначены для хирургической имплантации в организм или (б) обеспечивают поддержание жизни. Их отказ при условии соблюдения инструкций по эксплуатации может нанести серьезный ущерб пользователю.

2. Критическим является всякий компонент, входящий в устройство или систему жизнеобеспечения, отказ которого может привести к отказу устройства или системы в целом или может повлиять на безопасность или эффективность их работы.

Стабилизаторы напряжения (National Semiconductor)

3-выводные регулируемые стабилизаторы напряжения LM117/LM217/LM317

Общее описание. Интегральные схемы LM117/LM217/LM317 представляют собой регулируемые 3-выводные стабилизаторы положительного напряжения, обеспечивающие выходной ток 1,5 А в диапазоне выходного напряжения от 1,2 до 37 В. Они очень удобны в обращении и требуют только два внешних резистора для установки выходного напряжения. Стабилизация по сети (по входу) и по нагрузке выше, чем при использовании стандартных фиксированных (заземленных) стабилизаторов. Кроме того, LM117 размещен в стандартных транзисторных корпусах, которые удобно устанавливать на печатных платах.

Помимо того что схемы серии LM117 обладают лучшими характеристиками, чем фиксированные стабилизаторы, они обеспечивают полную защиту от перегрузки, что возможно только в ИМС. В одном кристалле предусматривается ограничение по току, защита от перегрева перегрузки и защита безопасной зоны. Вся схема защиты от перегрузки остается полностью работоспособной даже в том случае, когда вывод регулировки не задействован.

Свойства:

• Регулируемый выход вплоть до 1,2 В

• Гарантированный выходной ток 1,5 А

• Типовая стабилизация по входу 0,01 %/В

• Типовая стабилизация по нагрузке 0,1 %

• Предельное значение тока не зависит от температуры

• 100 %-ная повторяемость по электрическим характеристикам

• Нет необходимости иметь запасы источников на различные напряжения

• Используется стандартный 3-выводной транзисторный корпус

• Ослабление пульсаций на 80 дБ

Обычно конденсаторы не требуются, если только устройство не расположено вдалеке от входных фильтрующих конденсаторов. В этом случае вход необходимо шунтировать. Дополнительный выходной конденсатор можно использовать для улучшения переходной характеристики. Если зашунтировать вывод регулировки, то можно получить очень высокие значения коэффициента ослабления пульсаций, которые трудно получить с помощью стандартных 3-выводных стабилизаторов. Помимо того что LM117 заменяет фиксированные стабилизаторы, эта интегральная схема находит широкое применение и в других приложениях. В связи с тем что стабилизатор является «плавающим» и для него имеет значение только разность (перепад) напряжения между входом и выходом, можно строить источники на напряжения до нескольких сотен вольт; ограничение накладывается только превышением максимума перепада напряжений между входом и выходом.

На основе этой схемы достаточно просто построить импульсный стабилизатор, стабилизатор с программируемым выходом, а при включении между выходом и выводом регулировки фиксированного резистора LM117 можно использовать в качестве прецизионного стабилизатора тока. Можно получить источник с электронным выключением, если закорачивать вывод регулировки на землю; при этом на выходе будем иметь 1,2 В, т. е. напряжение, соответствующее очень малому току для большинства нагрузок.

Для LM117K, LM217K и LM317K используют стандартные транзисторные корпуса ТО-3, для LM117H, LM217H и LM317H-транзисторные корпуса ТО-5 с коваровым основанием. LM117 работает в диапазоне от —55 до +150 °C, LM217-OT -25 до 150 °C и LM317-OT 0 до 125 °C.

Интегральные схемы LM317T и LM317MP, работающие в интервале температур от 0 до +125 °C, изготовляют в пластмассовых корпусах ТО-220 и ТО-202 соответственно. Для применений, в которых выходной ток должен превышать 3 А и 5 А, предназначены LM150 и LM138 соответственно. Если требуется иметь отрицательное дополнительное напряжение, то рекомендуем обратиться к LM137.

Типовые применения

а — регулируемый стабилизатор напряжения 1,2-25 В.

1) Необязательный элемент — улучшает переходную характеристику: * необходим в том случае, когда схема расположена вдалеке от фильтрующих конденсаторов;

2 ) U вых = 1,25 B [1 + ( R 2/ R 1)]

б — цифровая установка выхода.

* устанавливает максимальное значение U вых .

в — стабилизатор напряжения на 5 В для логических схем с электронным выключением;

* минимальное выходное напряжение ~= 1,2 В.

Предельные (максимальные) значения параметров:

Рассеиваемая мощность Имеет встроенное ограничение

Перепад напряжения между входом и выходом… 40 В

Рабочий температурный диапазон для р-n -переходов

LM117… От -55 до +150 °C

LM217… От -25 до +150 °C

LM317… От 0 до +125 °C

Температура хранения… От -65 до +150 °C

Температура пайки выводов (продолжительность пайки 10 с) … 300 °C

Типовые характеристики для корпусов К и Т

Замечания по применению

Включенный LM117 формирует опорное напряжение U оп с номинальным значением 1,25 В между выходом схемы и выводом регулировки (рис. 1). Опорное напряжение падает на программирующем резисторе R 1 , и так как это напряжение является постоянным, то через резистор установки выхода R 2 протекает постоянный ток, определяющий выходное напряжение:

Ток 100 мкА, протекающий через вывод регулировки, создает ошибку, поэтому схема LM117 была разработана с учетом необходимости минимизировать I рег и сделать его независимым от изменений на входе и в нагрузке. Для этого от выхода через R 1 и R 2 должен отбираться ток, равный начальному току нагрузки. Если нагрузка на выходе недостаточна, то напряжение на выходе увеличится.

Внешние конденсаторы. Рекомендуется использовать шунтирующий конденсатор на входе. Почти во всех практических случаях для этой цели подойдет дисковый конденсатор емкостью 0,1 мкФ или танталовый конденсатор емкостью 1 мкФ. Схема более чувствительна к отсутствию шунтирующего конденсатора на входе, когда используется конденсатор на выводе регулировки и выходной конденсатор, но указанные выше значения емкости на входе устраняют возможные трудности.

Для более сильного подавления пульсаций в LM117 можно зашунтировать на землю вывод регулировки. Шунтирующий конденсатор в данном случае предотвращает усиление пульсаций при увеличении выходного напряжения. Шунтирующий конденсатор емкостью 10 мкФ обеспечивает ослабление пульсаций на 80 дБ при любом уровне на выходе. На частотах выше 120 Гц увеличение емкости выше значения 10 мкФ не вызывает соответствующего увеличения коэффициента подавления пульсаций. При использовании шунтирующего конденсатора иногда нужно использовать защитные диоды для предотвращения разряда конденсатора через внутренние слаботочные цепи и разрушения схемы.

В общем наиболее подходящими являются танталовые конденсаторы. Танталовые конденсаторы обладают низким импедансом даже на высоких частотах. На высоких частотах алюминиевый электролитический конденсатор емкостью 25 мкФ эквивалентен танталовому конденсатору емкостью 1 мкФ. На высоких частотах хорошо использовать также керамические конденсаторы, но у некоторых типов таких конденсаторов на частотах вблизи 5 МГц наблюдается большой спад емкости. В связи с этим может оказаться, что дисковый керамический конденсатор емкостью 0,01 мкФ работает лучше в качестве шунтирующего, чем дисковый конденсатор емкостью 0,1 мкФ.

Хотя схема LM117, как и всякая схема с обратной связью, работает стабильно и без выходных конденсаторов, некоторые значения внешних емкостей могут привести к чрезмерному «звону». Это относится к диапазону емкостей от 500 до 5000 пФ. Танталовый конденсатор емкостью 1 мкФ или алюминиевый электролит емкостью 25 мкФ на выходе устраняет этот эффект и обеспечивает стабильность.

Стабилизация по нагрузке. LM117 может обеспечить очень хорошую стабилизацию по нагрузке, но для получения самых хороших характеристик следует принять некоторые меры. Резистор, задающий ток, подключаемый между выводом регулировки и выходом (обычно имеет сопротивление 240 Ом), следует подключать непосредственно к выходу стабилизатора, а не вблизи нагрузки. Это устраняет возможность того, что падение напряжения в линии будет последовательно опорному напряжению и ухудшит стабилизацию. Например, стабилизатор напряжения 14 В с сопротивлением 0,05 Ом между стабилизатором и нагрузкой обеспечивает следующую стабилизацию по нагрузке с учетом сопротивления линии: 0,05 Ом·I н .

Если задающий резистор подключить вблизи нагрузки, то эффективное сопротивление линии будет равно 0,05 Ом [1 + (R 2 /R1)], т. е. в данном случае стабилизация будет в 11,5 раза хуже.

Рис. 2 иллюстрирует влияние резистора, подключаемого между стабилизатором и задающим резистором с сопротивлением 240 Ом.

Рис. 2. Стабилизатор с сопротивлением линии на выводе выхода.

При использовании корпуса ТО-3 нетрудно уменьшить сопротивление между корпусом и задающим резистором, для этого нужно использовать два отдельных провода. Однако при использовании корпуса ТО-5 нужно принять меры для того, чтобы уменьшить длину провода, присоединяемого к выходу. Один конец резистора R 2 можно подключить к земле вблизи земли нагрузки, это обеспечивает возможность дистанционного управления землей и улучшает стабилизацию по нагрузке.

Защитные диоды. При подключении внешних конденсаторов к любым стабилизаторам на интегральных схемах иногда необходимо подключать защитные диоды для предотвращения разряда конденсаторов через слаботочные цепи стабилизатора. Большинство конденсаторов емкостью 10 мкФ имеют достаточно небольшое внутреннее последовательное сопротивление, на котором при закорачивании возникает пиковый импульс тока величиной до 20 А. Хотя этот всплеск имеет небольшую длительность, он обладает достаточной энергией для разрушения интегральной схемы.

Если к стабилизатору подключен выходной конденсатор и вход закорочен, то выходной конденсатор разряжается через выход стабилизатора. Ток разряда зависит от величины емкости, выходного напряжения стабилизатора и скорости спада U вх . В LM117 цепь разряда проходит через большой переход, который выдерживает без последствий пик тока 15 А. Этого нельзя сказать о других типах стабилизаторов положительного напряжения. Для выходных конденсаторов емкостью 25 мкФ и ниже нет необходимости использовать диоды.

Шунтирующий конденсатор вывода регулировки может разряжаться через слаботочный переход. Разряд происходит тогда, когда закорочен или вход, или выход. В LM117 имеется внутренний резистор 50 Ом, который ограничивает пиковый ток разряда. Для выходных напряжений, не превышающих 2 В, и конденсаторов с емкостью до 10 мкФ защита не нужна.

На рис. 3 показан стабилизатор LM117 с защитными диодами, которые предназначены для выходных напряжений выше 25 В и больших выходных емкостей.

Рис. 3. Стабилизатор с защитными диодами. U вх = 1,25 В [1 + ( R 2 / R 1 )] + R 2 I рег ; D 1 обеспечивает защиту для С 1 ; D 2 обеспечивает защиту для С 2 .

Принципиальная схема

Резистор R 6 — подстроечный.

Типовые применения (продолжение)

Стабилизатор напряжения 15 В с замедленным включением.

Регулируемый стабилизатор с улучшенным коээфициентом подавления пульсаций.

1) Танталовый; * разряжает С1 если выход замкнут накоротко на землю.

Стабилизатор напряжения 10 В с повышенной стабильностью.

Высокоточный регулируемый стабилизатор напряжения (три LM195, соединенные параллельно, обозначены как транзистор в прямоугольнике).

1) Танталовый; * минимальный нагрузочный ток 30 мА.

2) Необязательный элемент, увеличивает подавление пульсаций.

Стабилизатор напряжения от 0 В до 30 В.

Мощный повторитель.

Стабилизатор постоянного напряжения/постоянного тока на 5 А.

1) Танталовый; * излучает свет в режиме стабилизации тока.

Стабилизатор тока 1 А.

Стабилизатор напряжения 1,2-20 В с заданным минимальным током.

* Минимальный ток нагрузки ~ 4 мА.

Усилитель с большим коэффициентом усиления.

Недорогой импульсный стабилизатор на 3 А.

1) Танталовый; * сердечник типа Arnold А-254168-2 имеет 60 витков.

Импульсный стабилизатор на 4 А с защитой от перегрузки (три LM195, соединенные параллельно, обозначены транзистором в прямоугольнике).

1) Танталовый; * сердечник типа Arnold А-254168-2 имеет 60 витков.

Прецизионный ограничитель тока.

Следящий предстабилизатор.

Высоковольтный стабилизатор.

Блок регулируемых стабилизаторов с единым управлением.

* Разброс выходов в пределах ±100 мВ; 1) минимальная нагрузка 10 мА.

Стабилизатор напряжения переменного тока.

Регулируемый стабилизатор на 4 А.

Зарядное устройство для аккумулятора на 50 мА.

* R ycт устанавливает выходное сопротивление схемы равным R вых = R уст + ( R 2 / R 1 ]: R уст обеспечивает небольшую скорость заряда при полностью заряженной батарее.

Зарядное устройство на 6 В с ограничением тока.

* Устанавливает пиковое значение тока (0,6 А для 1 Ом).

Схема подключения

Металлический корпус.

Порядковые номера LM117K, LM217K или LM317K, см. корпус 18.

Металлический корпус.

Порядковые номера LM117H, LM217H или LM317H, см. корпус 9.

Пластмассовый корпус.

Порядковый номер LM317T, см. корпус 26.

Пластмассовый корпус.

Порядковый номер LM317P, см. корпус 37.

Производятся в соответствии со следующими патентами США:

3083262, 3189758, 3231797, 3303356, 3317671, 3323071, 3381071, 3408542, 3421025, 3426423, 3440498, 3518750, 3519897, 3557431, 3560765, 3566218. 3571630, 3575609, 3579059, 3593069, 3597640, 3607469, 3617859, 3631312, 3633052, 3638131, 3648071, 3651565, 3693248.

Фирма не несет ответственности за применение представленных здесь схем, патентов на схемы нет, фирма оставляет за собой право без предупреждения изменять указанные схемы.