Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
Wzmacniacz pomiarowy
Wielu bardziej zaawansowanych elekt-
roników chciałoby zbudować system po-
miarowy sterowany komputerem. Dla
większości z nich największym problemem
wcale nie jest budowa układu przetwarzają-
cego napięcie na postać cyfrową i sprzęg-
nięcie takiego układu z komputerem. Takie
przystawki można zresztą niedrogo kupić.
Niestety, większość takich przystawek
ma bardzo prostą budowę i może mierzyć
napięcia tylko w jednym zakresie. Poważną
wadÄ… tych przystawek jest brak programo-
wanego wzmacniacza/tłumika, który umożli-
wiałby pomiar napięć w szerszym zakresie.
Opisany dalej układ jest modułem, któ-
ry może wyeliminować tę wadę. Jest to
wzmacniacz o wzmocnieniu regulowanym 2198
zdalnie za pomocą sygnałów logicznych.
Moduł może być wykorzystany do bu-
dowy systemu pomiarowego, sterowa-
nego komputerem, albo do budowy au-
tonomicznych przyrządów pomiarowych.
Układ przeznaczony jest do pracy 1-2-4. Taka sekwencja jest potrzebna do które w razie potrzeby umożliwią zasila-
w zakresie częstotliwości od zera (prąd uzyskania wypadkowej sekwencji 200V- nie układu napięciem pojedynczym  na-
stały) do 200kHz. 100V-50V-20V-10V-5V-2V-1V-0,5V-0,2V- leży wtedy zewrzeć L2 i R34. Jednak pra-
Wzmocnienie modułu jest regulowan 0,1V-500mV-200mV-100mV-50mV-20mV- cę przy zasilaniu pojedynczym należy
e skokowo i wynosi: 0,001; 0, 002; 0,005; 10mV-5mV przy nominalnym sygnale wy- traktować jako ostateczność. W miarę
0,01; 0,02; 0,04; 0,1; 0,2; 0,4; 1; 2; 4; 10; 20; jściowym równym 200mV. możliwości należy stosować zasilanie sy-
40. Pozwala to mierzyć napięcia w zakresie Szczegółowy schemat ideowy modułu metryczne, najlepiej w zakresie ą7...ą9V.
r
y
s
u
n
k
u
2
200V...5mV, gdy nominalnym sygnałem wy- pokazany jest na rysunku 2. W trzech stopniach wzmocnienia pra-
jściowym ma być napięcie równe 200mV. Układ zasilany jest napięciem symet- cują dość szybkie wzmacniacze operacyj-
rycznym. Zakres napięć zasilania wynosi ne LF356.
Opis układu ą5V...ą9V. Napięcia zasilające nie mogą Dwa pierwsze stopnie pracują w kon-
Schemat blokowy układu pokazano na być większe niż ą9V ze względu na obec- figuracji wzmacniacza odwracającego.
rysunku 1. Moduł zawiera trzy stopnie ność układów CMOS 4066, które mogą Diody D1 i D2 chronią wejście układu U1
r
y
s
u
n
k
u
1
wzmocnienia. Podając odpowiednie stany pracować przy całkowitym napięciu zasi- przed przeciążeniem. Jeśli obydwa klu-
logiczne na wejścia sterujące, oznaczone lającym co najwyżej 18V. cze analogowe U4A oraz U4B nie prze-
A...F można programować wzmocnienie W obwodach zasilacza przewidziano wodzą, wzmocnienie pierwszego stopnia
modułu w zakresie 0,01...40 w sekwencji dodatkowe elementy (R32, R35, C4, C7), jest wyznaczone stosunkiem rezystancji
R4 do R1+R2+R3 i wynosi około 0,5.
Rys. 1. Schemat blokowy
R
y
s
.
1
.
S
c
h
e
m
a
t
b
l
o
k
o
w
y
Uruchomienie jednego z wymienionych
kluczy dołączy w obwodzie ujemnego
sprzężenia zwrotnego rezystancję R5 lub
R6 i obniży wzmocnienie odpowiednio
do 0,05 i 0,005. Kondensatory C8, C9
i C10 poprawiajÄ… charakterystykÄ™ przeno-
szenia w zakresie dużych częstotliwości.
Układ jest sprzężony stałoprądowo
i może być z powodzeniem używany do
pomiarów napięć stałych. W takim wy-
padku można dodać potencjometr mon-
tażowy PR1 (22k&!...47k&!), który posłuży
do kompensacji napięcia niezrównowa-
żenia wzmacniacza operacyjnego.
Drugi stopień wzmocnienia może
mieć wzmocnienie równe 0,2; 2 lub 20,
zależnie od stanu kluczy analogowych
10 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/98
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
Rys. 2. Schemat ideowy
R
y
s
.
2
.
S
c
h
e
m
a
t
i
d
e
o
w
y
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/98 11
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
U4C i U4D. Gdy klucze U4C i U4D nie dostosować moduł do pracy w innym za-
Wykaz elementów
W
y
k
a
z
e
l
e
m
e
n
t
ó
w
przewodzą wzmocnienie wynosi 0,2. kresie napięć wejściowych i wyjścio-
Rezystory
R
e
z
y
s
t
o
r
y
Kondensatory C11, C12 poprawiają właś- wych. W tym celu trzeba tylko zmienić
R1,R2,R36: 100k&! 1%
ciwości układu w zakresie wysokich wartości rezystorów R29 i R31.
R4,R8,R9,R11,R12,R14,R15,R17,R18,R2,
częstotliwości. Dla dokładnego ustalenia Klucze analogowe sterowane są za
R21,R23,R24: 100k&!
R3,R6,R25: 1k&! 1%
wzmocnienia można wykorzystać poten- pomocą układów dopasowujących, za-
R5,R26: 11k&! 1%
cjometr montażowy PR3. W większości wierających tranzystor i trzy rezystory. Ta-
R7,R10,R13,R16,R19,R22: 22k&!
przypadków precyzyjne ustawianie ki sposób sterowania jest bardzo wygod-
R27: 20k&! 1%
R28,R29: 9,09k&! 1%
wzmocnienia nie jest niezbędne i poten- ny, bo pozwala otwierać poszczególne
R32,R35: nie montować
cjometr PR3 można zastąpić zworą. klucze, zwierając punkty A...F albo do
R31: 3,01k&! 1%
masy, albo do minusa zasilania. Gdy pun-
R33,R34: 100&!
Tabela 1
T
a
b
e
l
a
1
kty A...F są nie podłączone, odpowiednie R37: 12k&!
PR1,PR2,PR4: nie montować
Wzmocnienie A B C D E F klucze nie przewodzÄ….
W
z
m
o
c
n
i
e
n
i
e
A
B
C
D
E
F
PR3: zwora
0,001 O Z O O O O Tabela pokazuje, które wejścia sterują-
Kondensatory
K
o
n
d
e
n
s
a
t
o
r
y
0,002 O Z O O Z O ce mają być zwarte do masy (Z), a które
C1: 15pF
0,005 O Z O O O Z nie podłączone czyli otwarte (O), by uzys-
C2,C3: 100nF ceramiczny
0,01 O Z O Z O O kać potrzebne wzmocnienie. C4,C7: nie montować
C5,C6: 100µF/16V elektrolityczny
0,02 O Z O Z Z O
C8: 3pF
0,04 O Z O Z O Z
Montaż i uruchomienie
C9: 27pF
0,1 Z Z O O O O
Układ można zmontować na dwu- C10: 220pF
C11: 470pF
0,2 Z Z O O Z O
stronnej płytce drukowanej, pokazanej na
C12: 22pF
0,4 Z Z O O O Z
rysunku 3. Montaż nie powinien sprawić
r
y
s
u
n
k
u
3
Półprzewodniki
P
ó
Å‚
p
r
z
e
w
o
d
n
i
k
i
1O O O Z O O
kłopotów. W zasadzie układ zmontowany
D1,D2: nie montować
2O O O Z Z O
w wersji podstawowej, czyli według spi-
D3,D4: LED zielona
4O O O Z O Z
su elementów, nie wymaga uruchamia- T1-T6: PNP np.BC558B
10 O O Z O O O U1-U3: LF356
nia i regulacji, powinien od razu pracować
U4,U5: 4066
20 O O Z O Z O
poprawnie.
o
z
o
s
t
a
Å‚
e
Pozostałe
P
40 O O Z O O Z
Opisany układ otrzymał trzy gwiazdki,
L1,L2: zwora
czyli uznano go za projekt dla bardziej za-
Uwaga! Elementy R32, R35, C4, C7, PR1 
U
w
a
g
a
!
Diody świecące D3 i D4 przewidziano awansowanych. Te trzy gwiazdki nie są
PR4, L1, L2 sÄ… opcjonalne i nie wchodzÄ…
do ograniczenia napięć wyjściowych przy spowodowane trudnościami przy budo-
w skład kitu AVT-2198B.
zbyt dużym wzmocnieniu pierwszych wie modułu. Ze złożeniem i uruchomie-
dwóch stopni. Jeśli nominalny poziom niem opisanego układu poradzą sobie na-
sygnału na wyjściu miałby wynosić 2V, wet słabo zaawansowani, większym częstotliwości. W układzie modelowym
diody te należy usunąć lub zastosować problemem będzie wykonanie całego niezbędne kondensatory kompensujące
po dwie połączone szeregowo zielone systemu pomiarowego i tylko z tego przylutowano od strony druku, ale na płyt-
diody LED. względu pojawiły się trzy gwiazdki. ce pokazanej na rysunku 2 przewidziano
Trzeci stopień wzmocnienia to wzmac- Jeśli ktoś wykorzysta moduł do innych miejsce na te kondensatory. Pojemności
niacz nieodwracający U3. Gdy klucze ana- celów, nie powinien się obawiać żadnych podane na schemacie i w wykazie ele-
logowe z kostki U5 nie przewodzą, pułapek i trudności przy budowie układu. mentów okazały się optymalne dla poka-
wzmocnienie jest równe 1. Gdy zostanie Ponieważ moduł ma być częścią ukła- zanego modelu. Okażą się także dobre dla
otwarta jedna z par kluczy, wzmocnienie du pomiarowego, dobrze byłoby spraw- następnych budowanych egzemplarzy.
wzrośnie do dwóch lub czterech. W tym dzić jego właściwości. Precyzyjne pomia- Jeśli ktoś chciałby we własnym zakresie
stopniu zastosowano po dwa klucze połą- ry wzmocnienia nie są proste do wykona- sprawdzić charakterystykę w zakresie naj-
czone równolegle, by z uwagi na niewiel- nia w warunkach amatorskich. Nie jest to wyższych częstotliwości 20kHz...200kHz,
ką wartość R31 zmniejszyć rezystancję zresztą konieczne przy zastosowaniu me- i być może nieco poszerzyć pasmo powy-
przewodzącego klucza. Celowo ustalono talizowanych rezystorów o tolerancji 1%. żej 200kHz, może podać na wejście prze-
wzmocnienie ostatniego stopnia równe Ważniejszą sprawą jest sprawdzenie bieg prostokątny o ostrych zboczach i in-
1, 2 lub 4. W razie potrzeby można je łat- właściwości dynamicznych, zwłaszcza dywidualnie dobrać pojemności konden-
wo zmienić np. na 1-2-5 lub 1-2,5-5, by pasma przenoszenia w górnym zakresie satorów C1 i C8...C12 do uzyskania jak
najostrzejszych zboczy na wyjściu (ale
Rys. 3. Schemat montażowy
R
y
s
.
3
.
S
c
h
e
m
a
t
m
o
n
t
a
ż
o
w
y
bez oscylacji i przerzutów). Podczas prób
modelu nie kompensowano układu na
trzech zakresach największych napięć
wejściowych, czyli najmniejszej czułości
(klucz U4B przewodzi, klucze U4C i U4D
nie przewodzą). Jeśli ktoś ma potrzebę
mierzyć duże sygnały o znacznej częstot-
liwości, może przeprowadzić ekspery-
menty, dołączając niewielką pojemność
(kilka pF) równolegle do rezystora R36
i obserwując kształt sygnału prostokątne-
go na wyjściu.
Piotr Górecki
P
i
o
t
r
G
ó
r
e
c
k
i
Zbigniew Orłowski
Z
b
i
g
n
i
e
w
O
r
Å‚
o
w
s
k
i
12 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/98