49 (150)

sklep.

IN

[e-mail]

JUCTOi

RS

.pl

Trzecia klasa Szkoły Konstruktorów

Policz 169

Budujemy tester napięcia i potrzebna nam będzie kontrolka w postaci diody LED. Zakres napięć zasilania jest szeroki, od 3V do 24V, a my chcielibyśmy, żeby jasność diody LED jak najmniej zależała od napięcia zasilania. Do sterowania diody chcemy więc wykorzystać źródło prądowe. Chcemy zbudować to źródło prądowe z elementów pokazanych na rysunku A.

W ramach zadania Policz 169 należy:

-    zaproponować schemat,    . ri , j-|

-    podać wartości elementów. r"

Rozwiązania powinny być możliwie krótkie. Praca powinna \ zawierać zwięzły opis przebiegu Rys. A obliczeń.

Nagrodami będą kity AVT lub książki, a najaktywniejsi uczestnicy są okresowo nagradzani bezpłatnymi prenumeratami EdW lub innego wybranego czasopisma AVT. Wszystkie rozwiązania nadsyłane w terminie 60 dni od ukazania się tego numeru EdW powinny mieć dopisek Policzl69 (na kopercie, a w tytule maila dodatkowo nazwisko, np.: Policz 168Jankowski). Z uwagi na specyfikę zadania, bardzo proszę o podawanie swojego wieku oraz miejsca nauki czy pracy. W e-mailach podawajcie też od razu swój adres pocztowy.

Zapraszam do rozwiązania tego zadania zarówno doświadczonych, jak i początkujących elektroników, którzy nie potrafią przeanalizować wszystkich subtelności układu. Można też jeszcze nadsyłać rozwiązania zadania Policzl68 z poprzedniego miesiąca.

Rozwiązanie zadania Policz 164

W EdW 10/2009 przedstawione było zadanie Policzl64, które brzmiało: Eksperymentujemy z mikrofonami elektretowymi. Zrealizowaliśmy czuły wzmacniacz do podsłuchiwania nawet bardzo cichych dźwięków. Jednym z kierunków działania będzie stworzenie czułego, ale możliwe jak najprostszego podsłuchiwa-cza szeptów - whispera. Niestety, przy tak dużym wzmocnieniu najgorszym wrogiem są szumy. Dla polepszenia efektu i zredukowania dokuczliwych szumów chcemy zastosować prosty filtr obcinający najniższe i najwyższe częstotliwości, by pasmo przenoszenia wynosiło od 800Hz do 4kHz. W układzie whispera wykorzystamy podwójny wzmacniacz operacyjny, którego jedna połówka będzie zwykłym przedwzmacniaczem mikrofonowym, a na drugiej połówce chcemy zrealizować stopień, który jednocześnie będzie i wzmacniaczem o wzmocnieniu I0x (20dB), i prostym filtrem o paśmie przenoszenia 300Hz...4kIIz. Blok ten zaznaczony jest na rysunku B kolorem niebieskim i tylko ten blok nas interesuje, natomiast zaznaczonym na różowo przedwzmacniaczem się nie zajmujemy.

W ramach zadania Policz 164 należy:

-    narysować (dorysować) schemat stopnia wzmacniają-co-filtrującego,

-    obliczyć wartości rezystorów i kondensatorów tego stopnia.

Możliwości zrealizowania tego zadania jest wiele. Oczywiście warto było zapro-

wzmocnienie 10x pasmo 300Hz...4kHz

Rys. B

ponowac rozwiązania możliwie najprostsze.

Dwie podstawowe możliwości to wykorzystanie wzmacniacza odwracającego i nieod-wracającego.

Najpierw omówmy wzmacniacz nieodwracają-cy, choć większość proponowanych rozwiązań była trochę bardziej skomplikowana niż rozwiązanie ze wzmacniaczem odwracającym. Rzeczywiście podane zadanie można zrealizować na przykład według rysunku C lub nieco prościej według D. W każdym przypadku wzmocnienie ma być równe 10, co oznacza, że R1/R2 + 1=10, czyli R1 = 9*R2.

Można było wykorzystać rozmaite kombinacje rezystorów. Oto kilka możliwości par R1 i R2:

9,1 k i lk lOk i l,lk 16k i l,8k 18 i2k 20k i 2,2k 27k i 3k 3Ok i 3,3k 39k i 4,3k 43k i 4,7k 5 lk i 5,6k 56k i 6,2k 62k i 6,8k 68k i 7,5k 82k i 9,lk 91 k i lOk lOOki lik

Jednak w takim zastosowaniu duża dokładność nie jest wymagana. Rolę filtru dolnoprzepustowcgo 4000Hz będzie pełnił obwód R1C1. Warto też zauważyć, że w rozwiązaniach z rysunku C i D są dwa obwody RC, które można wykorzystać w roli filtru górnoprzepustowego 300Hz, a mianowicie R3C3 oraz R2C2. Trzeba też pamiętać, że oba wpływają na charakterystykę. Można było oba kondensatory dobrać tak, żeby każdy z nich miał wkład w ograniczenie pasma do wymaganych 300 Hz. Jednak znacząco skomplikowałoby to obliczenia. Aby uprościć

JL

T

R2

	r	-1 h
T
	—i

£=•1

amm b ■ ^30	. r	'^H—h
HH^==h	-L
		+	p

Rys. C

sprawę, w roli C2 można zastosować kondensator elektrolityczny o znacznej wartości, by częstotliwość graniczna obwodu R2C2 leżała dużo niżej niż 300Hz. Wtedy filtrem gór-noprzepustowym 300Hz byłby tylko obwód R3C3.

Jeden z Kolegów zauważył, że w zasadzie układ można zrealizować jeszcze prościej, według rysunku E. Słusznie, obwód R2, C2 może być elementem filtru o częstotliwości granicznej 300Hz, ale trzeba brać pod uwagę, że będzie to niebyt doskonały filtr, bo dla najniższych częstotliwości układ będzie miał wzmocnienie równe jedności, jak pokazuje to rysunek F. W układzie whispera niewiele to przeszkadza, ponieważ częstotliwości rzędu 30Hz i niższe nie są przenoszone przez słuchawki i głośniki, więc rzeczywiście prosty sposób z rysunku E jest w tym wypadku jak najbardziej do przyjęcia.

Jednak takich wątpliwości nie ma w układzie ze wzmacniaczem odwracającym. Nieprzypadkowo na rysunku B narysowany jest też przedwzmacniacz, gdzie występuje obwód sztucznej masy. Aż prosiło się o wykorzystanie wzmacniacza odwracającego według rysunku G. Tu nie ma wątpliwości, że obwód R1C1 ma obciąć częstotliwości powyżej 4kHz, a obwód R2, C2 - niskie tony

Elektronika dla Wszystkich Marzec 2010 49