w dó³ powoduje zmniejszenie transkonduk-

tancji do ¿¹danego poziomu.

Chocia¿ dzia³anie uk³adu – stabilizacyjne

dzia³anie ujemnego sprzê¿enia zwrotnego

– powinno umo¿liwiæ pracê w zakresie pr¹-

dów obci¹¿enia od zera, to pr¹dy pobiera-

ne przez wzmacniacze operacyjne zawar-

te wewn¹trz uk³adu scalonego (ok. 400

µ

A)

wprowadzaj¹ istotne ograniczenie. W prak-

tyce minimalna wartoœæ pr¹du obci¹¿enia

powinna byæ ograniczona na poziomie

1 mA, s³u¿y temu celowi rezystor R6 (10

Ω

).

W czasie normalnej pracy uk³adu pr¹dy

w zakresie 1

÷

300 mA s¹ utrzymywane z to-

lerancj¹ 0,5% przy napiêciach zasilaj¹cych

w zakresie od 3 do 40 V. Pr¹dy powy¿ej

300 mA mog¹ byæ uzyskane przy napiê-

ciach zasilania od 5 V. Mo¿na obni¿yæ nie-

co doln¹ granicê zakresu napiêciowego

przez od³¹czenie diody D1, której jedynym

zadaniem jest ochrona uk³adu przed uszko-

dzeniem w przypadku nieprawid³owego w³¹-

czenia Ÿród³a zasilania.

Przy du¿ych napiêciach zasilaj¹cych, moc

wydzielana w tranzystorach, g³ównie w T2,

mo¿e byæ doœæ znaczna. Ta moc jest rów-

na iloczynowi napiêcia kolektor-emiter i pr¹-

du kolektora, co przy napiêciu zasilania

40 V daje wynik 39 V . 1 A = 39 W. Wy-

maga to zastosowania radiatora.

Na rys.2 przedstawiono p³ytkê drukowan¹

uk³adu, a na rys.3 rozmieszczenie elemen-

tów na p³ytce.

(cr)

n

Rys. 3. P³ytka drukowana precyzyjnego Ÿród³a

pr¹dowego (skala 1:1)

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na p³ytce

drukowanej precyzyjnego Ÿród³a pr¹dowego

r

Z PRAKTYKI

18

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 10/2002

ŒWIAT£OMIERZ

Rys. 1. Schemat œwiat³omierza

Œwiat³omierz, oprócz

natê¿enia œwiat³a

o sta³ym strumieniu,

mierzy te¿ natê¿enia

œwiat³a b³yskowego,

emitowanego przez flesz

fotograficzny.

C

a³e urz¹dzenie sk³ada siê

z dwóch bloków funkcjonalnych:

przetwornika œwiat³o-napiêcie

z fotodiod¹ oraz detektora szczy-

towego do pomiaru natê¿enia œwiat³a b³y-

skowego.

Urz¹dzenie umo¿liwia pomiar œwiat³a w sied-

miu podzakresach, z czego cztery to zakre-

sy podstawowe, natomiast trzy dodatkowe

s¹ opcj¹ dla Czytelników, którzy zechc¹

wykorzystaæ urz¹dzenie w nietypowych za-

stosowaniach przy bardzo ma³ych lub bar-

dzo du¿ych natê¿eniach œwiat³a. Cennym

uzupe³nieniem uk³adu jest detektor szczyto-

wy umo¿liwiaj¹cy pomiar krótkich b³ysków,

np. lampy b³yskowej. Funkcja ta powinna

byæ szczególnie interesuj¹ca dla osób zaj-

muj¹cych siê fotografi¹, zw³aszcza ¿e nawet

drogie fabryczne przyrz¹dy nie maj¹ mo¿-

liwoœci pomiaru krótkich b³ysków.

Opis uk³adu

Schemat uk³adu jest przedstawiony na rys. 1.

Podstawowym elementem œwiat³omierza

jest przetwornik œwiat³o-napiêcie z uk³adem

scalonym US1. Jest to typowa konstrukcja

przetwornika pr¹d-napiêcie z fotodiod¹,

której pr¹d przewodzenia w kierunku za-

porowym zale¿y od natê¿enia padaj¹cego

na ni¹ œwiat³a. Sta³e przetwarzania dla takie-

go uk³adu s¹ zale¿ne od wartoœci rezysto-

ra (R1

÷

R4) w³¹czonego miêdzy wyjœcie

wzmacniacza i jego wejœcie odwracaj¹ce.

Rezystory s¹ prze³¹czane za pomoc¹ prze-

³¹cznika obrotowego jednosekcyjnego czte-

ro- lub siedmio- pozycyjnego SW1. Warto-

œci sta³ych przetwarzania s¹ podane w ta-

blicy. Napiêcie wyjœciowe z przetwornika

jest doprowadzane za pomoc¹ prze³¹czni-

ka SW2 do miernika M1 lub do detektora

szczytowego. Detektor szczytowy sk³ada

siê z uk³adów scalonych US2, US3, diody

D2 i kondensatora C1. Elementem pamiê-

taj¹cym jest kondensator C1, gromadz¹cy

³adunek elektryczny w momencie pojawie-

nia siê impulsu na wyjœciu przetwornika

pr¹d-napiêcie. Regulowany dzielnik z re-

zystorami RC

÷

R5 s³u¿y do wykalibrowania

detektora, tak aby zakresy pomiarowe prze-

twornika i detektora pokrywa³y siê. Dziêki te-

mu odpowiednie wartoœci mo¿na odczytaæ

na mierniku M z tej samej skali _ odpada

k³opot podwójnego skalowania urz¹dzenia.

Monta¿

Monta¿ uk³adu rozpoczynamy od wykona-

nia odpowiedniej p³ytki drukowanej przedsta-

wionej na rys. 2. P³ytka zosta³a tak zaprojek-

towana, aby mo¿na j¹ by³o wykonaæ pisa-

kiem ”do druku”. Po wykonaniu p³ytki wier-

cimy w niej wszystkie niezbêdne otwory

i wlutowujemy w pierwszej kolejnoœci zwo-

ry ZW1 i ZW2. Pole lutownicze ze zwor¹

ZW2 zosta³o przewidziane na wypadek ko-

niecznoœci wlutowania dodatkowego rezy-

stora sta³ego ograniczaj¹cego pr¹d mierni-

ka M1. Rezystory ustalaj¹ce zakresy po-

Rezystancja

Sta³a przetwarzania

10 M

Ω

10 V/

µ

A

5,1 M

Ω

5,1 V/

µ

A

1 M

Ω

1 V/

µ

A

510 k

Ω

0,51 V/

µ

A

100 k

Ω

0,1 V/

µ

A

51 k

Ω

51 V/mA

10 k

Ω

10 V/mA

Sta³e przetwarzania przetwornika pr¹d-napiêcie

19

miarowe œwiat³omierza lutujemy w zale¿-

noœci od przyjêtej opcji na p³ytce drukowa-

nej lub bezpoœrednio na wyprowadzeniach

prze³¹cznika obrotowego jednosekcyjnego

siedmiopozycyjnego. Zmontowany prze-

³¹cznik z rezystorami zakresów pomiaro-

wych, ³¹czymy przewodem z p³ytk¹ monta-

¿ow¹, natomiast prze³¹cznik montujemy na

p³ytce czo³owej obudowy. Potencjometry

R6 i R7 ustawiamy pocz¹tkowo w œrodko-

wych po³o¿eniach. Jako miernik M1 nale¿y

zastosowaæ wskaŸnik magnetoelektryczny

o zakresie ok. 10

µ

A i du¿ej czytelnej skali.

Nale¿y pamiêtaæ o tym, aby mierzone œwia-

t³o mia³o dobry dostêp optyczny do foto-

diody. Przycisk RESET, normalnie rozwar-

ty, montujemy jedynie w przypadku, kiedy

trzeba mierzyæ szybko nastêpuj¹ce po so-

bie b³yski. Przycisk ten s³u¿y do natych-

miastowego roz³adowania kondensatora

C1. W normalnych warunkach eksploatacyj-

nych, w momencie wyst¹pienia b³ysku,

wskazówka miernika M1 wychyla siê do

wartoœci zmierzonej, po czym powoli po-

wraca w miarê roz³adowywania siê konden-

satora C1. Jako C1 nale¿y zastosowaæ kon-

densator poliestrowy lub polipropylenowy,

a jako D2 _ diodê Schottky

,

ego, ze wzglê-

du na koniecznoϾ uzyskania szybkiej od-

powiedzi podczas krótkiego b³ysku. Warto

w tym miejscu zaznaczyæ, ¿e uk³ad bêdzie

równie¿ w miarê prawid³owo pracowa³ z in-

nymi typami diod, np. 1N4148. Czytelnicy,

którzy maj¹ tak¹ mo¿liwoœæ, mog¹ zastoso-

waæ specjalne diody o minimalnym pr¹dzie

wstecznym, np. FJT1100, PAD-1, ID101.

Szybkoœæ opadania napiêcia na konden-

satorze C1 bêdzie wtedy mniejsza.

Uruchomienie

Uruchomienie uk³adu rozpoczynamy od

sprawdzenia monta¿u. Nastêpnie przystêpu-

jemy do w³aœciwego ustawienia wskazañ

miernika M1. W tym celu nale¿y do³¹czyæ

biegun ”+” wskaŸnika do napiêcia

+5 V DC. Krêc¹c potencjometrem R7 usta-

wiamy maksymalne wychylenie wskazówki.

Je¿eli zakres regulacji oka¿e siê niewystar-

czaj¹cy, to w miejsce zwory ZW2 lutujemy

odpowiednio dobrany rezystor. Nastêpnie

od³¹czamy napiêcie +5 V i w³¹czamy do

uk³adu zasilanie +9 V, np. z baterii 6LR61 (al-

kalicznej). Teraz ustawiamy prze³¹cznik SW2

w pozycji pomiaru natê¿enia œwiat³a ci¹-

g³ego i kontrolujemy wskazania przyrz¹du,

prze³¹czaj¹c zakresy pomiarowe prze³¹cz-

nikiem SW1. Je¿eli testy wypadn¹ pomyœl-

nie, to wybieramy taki zakres pomiarowy, na

którym wychylenie wskazówki miernika M1

bêdzie zawarte miêdzy 1/3 a 2/3 pe³nego wy-

chylenia, po czym prze³¹czamy prze³¹cznik

SW2 w pozycjê pomiaru œwiat³a b³yskowe-

go. Reguluj¹c potencjometrem R6 ustawia-

my wskazówkê miernika M1 w pozycji, któr¹

zajmowa³a wczeœniej. Dziêki tej regulacji

skale pomiaru œwiat³a ci¹g³ego i b³yskowe-

go bêd¹ siê pokrywa³y. Jedyna mo¿liwoœæ

skalowania w warunkach amatorskich to

skalowanie porównawcze ze œwiat³omie-

rzem fabrycznym, na tych zakresach, na

których wskazania obu przyrz¹dów bêd¹

siê pokrywaæ. Na pozosta³ych zakresach

natê¿enie œwiat³a mo¿emy okreœliæ wiedz¹c,

¿e s¹ to ca³kowite wielokrotnoœci i podwielo-

krotnoœci wskazañ podstawowych ju¿ wyska-

lowanych. Pomocna w tego rodzaju przeli-

czeniach bêdzie tablica, która umo¿liwi ³atwe

powi¹zanie wartoœci sta³ych przetwarzania

z natê¿eniem padaj¹cego œwiat³a. Zmonto-

wany, uruchomiony i wyskalowany przyrz¹d

montujemy w obudowie. Mo¿na w tym celu

u¿yæ taniej plastikowej obudowy jakich wie-

le jest dostêpnych w handlu.

n

Mariusz Janikowski

Bc107

@

poczta.onet.pl

Rys. 2. P³ytka drukowana œwiat³omierza (skala 1:1)

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na p³ytce drukowanej œwiat³omierza

Wielkie firmy elektroniczne ³¹cz¹ wysi³ki

w celu uzyskania dalszego szybkiego po-

stêpu w technologii pó³przewodnikowej.

Trzy firmy z pierwszej dziesi¹tki œwiato-

wych producentów pó³przewodników: Phi-

lips, Motorola i STMicroelectronics zawar-

³y porozumienie o wspó³pracy, która ma

zmniejszyæ koszty i przyœpieszyæ opraco-

wania nowych technologii oraz rozwi¹zañ

typu SoC (System_on_Chip). Porozumie-

nie obejmuje te¿ udzia³ tych trzech firm

w rozbudowie najwiêkszej na œwiecie fabry-

ki pó³przewodników TSMC (Taiwan Semi-

conductor Manufacturing Company). Pro-

gramy rozwojowe bêd¹ realizowane

w Crolles we Francji, w centrum badaw-

czym zwanym Crolles2, a tak¿e w innych

laboratoriach tych firm. Motorola w³¹cza siê

w ten sposób do realizowanego przez ST

i Philipsa, w ramach Crolles2, programu

opracowania p³ytek krzemowych (tzw. wa-

fli _ wafers) o œrednicy 300 mm. Nastêpu-

je te¿ rozszerzenie istniej¹cej ju¿ wspó³pra-

cy miêdzy Philipsem, ST i TSMC w zakre-

sie rozwoju procesów technologicznych

CMOS. Teraz po³¹czone wysi³ki czterech

ju¿ firm (³¹cznie z TSMC) maj¹ w ci¹gu piê-

ciu lat doprowadziæ do opracowania tech-

nologii CMOS 32 nm. Umo¿liwi to dalszy

wzrost liczby uk³adów i funkcji zintegro-

wanych w jednej strukturze monolitycznej.

Wk³ad Motoroli obejmuje te¿ najnowsze

technologie SOI (Silicon-on-Insulator _

krzem na izolatorze) oraz MRAM (magne-

torezystywne pamiêci RAM), jak te¿ do-

œwiadczenie w zaawansowanych technicz-

nie po³¹czeniach miedzianych. Dziêki temu

rozszerzony bêdzie ju¿ realizowany pro-

gram Philipsa i ST dotycz¹cy wbudowa-

nych pamiêci DRAM, SRAM i analogo-

wych CMOS. Wspólne inwestycje osi¹gn¹

do 2005 roku wartoϾ 1,4 mld USD.

(r)

WSPÓ£PRACA PHILIPS _ MOTOROLA _ STMICROELECTRONICS

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 10/2002