Амплитудные детекторы для микроконтроллера
МК не имеет аппаратных средств для работы с сигналами отрицательной полярности. Их приходится предварительно инвертировать (по-другому, выпрямлять) или вообще подавлять как нежелательные. В измерительных и радиоприёмных системах узел для преобразования двухполярных сигналов в однополярные обычно называют детектором, а в силовых устройствах (источниках питания, схемах управления двигателями) — выпрямителем, хотя, по сути, это одно и то же.
Основой детекторов, как правило, служат диоды, реже транзисторы или стабилитроны. Если требуется усреднение амплитуды сигнала, то после детектора ставят накопительный конденсатор.
Рис. 3.8. Схемы подключения амплитудных детекторов к МК
а) активный амплитудный детектор на усилителе DA1.1 и диоде VD2. Схема обеспечивает низкую инструментальную погрешность преобразования в режиме малых сигналов. Резистор R5 определяет коэффициент усиления DA1.2, а резистор R1 — чувствительность;
б) пороговый индикатор пиковой мощности внешнего УНЧ. Сигнал снимается с громкоговорителя ВА1 (4...8 Ом). Резистором регулируют порог амплитуды, выше которой считается, что громкость звука выходит за установленную норму. Если вместо линии цифрового порта применить АЦП М К, то переменный резистор можно заменить постоянным;
в) диод VD1 создаёт смещение 0.6...0.7 В для повышения чувствительности амплитудного детектора, выполненного на диоде VD2. Диоды выбираются одного типа, с близкими ВАХ, чтобы компенсировались изменения параметров в широком диапазоне температур;
г) измеритель ВЧ/СВЧ-мощности. Входной сигнал детектируется элементами VD1, С1 и через калибровочный резистор R3 подаётся на АЦП МК. При слабом сигнале резистор R1 можно заменить перемычкой, при этом резистор R2 надо выбрать 50 или 75 Ом в зависимости от волнового сопротивления ВЧ/СВЧ-тракта;
д) светодиод HL1, совместно с диодами моста VD1, ограничивает амплитуду сигнала на входе М К и одновременно осуществляет визуальную индикацию;
Рис. 3.8. Схемы подключения амплитудных детекторов к МК (продолжение):
е) двухполупериодный детектор с гальванической опторазвязкой. Конденсатор С1 подавляет импульсные помехи. На стабилитроне VD5 гасится лишнее напряжение;
ж) регистратор слабых сигналов и коротких импульсов с пороговым каскадом;
з) узкополосная фильтрация (BFI, BF2), усиление (VT1, VT2) и детектирование (VD1, VD2) входного сигнала, имеющего основную гармонику в районе 6 МГц;
и) транзистор VT1 служит усилителем, защищает вход МК от скачков напряжения, а также отсекает слабые сигналы (менее 0.7 В), что повышает помехоустойчивость;
к) детектор переменного и импульсного напряжения с опторазвязкой. Вместо внутреннего «pull-up» резистора МК может применяться внешний (1...10 кОм);
л) развязка входных цепей исследуемого сигнала UQX при помощи высокоомных резисторов RI, R2. Резистор R3 определяет чувствительность устройства. Нагрузкой амплитудного детектора VD1 служат элементы С1, R4;
Рис. 3.8. Схемы подключения амплитудных детекторов к МК (окончание):
м) сдвоенный детектор напряжения на прецизионных микросхемах фирмы Analog Devices: DAI (линейная зависимость), DA2 (логарифмическая зависимость).
Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. (Выпуск 1)