Усилители на транзисторах и микросхемах для микроконтроллера
Симбиоз транзисторов и микросхем в усилительных каскадах, подключаемых к МК, приводит к интересным результатам, в частности, к улучшению параметров.
Различают две основные архитектуры построения «симбиозных» схем:
- первой располагается микросхема, затем транзистор. Функции транзистора заключаются в повышении крутизны фронтов сигнала, защите МК от перенапряжений, согласовании уровней, инверсии (Рис. 3.21, а...г);
- первым располагается транзистор (группа транзисторов), затем микросхема. Эта раскладка типична для входных цепей электронных частотомеров, в которых используются цифровые делители частоты (Рис. 3.22, а...ж).
Рис. 3.21. Схемы усилителей сигналов с архитектурой «микросхема-транзистор»:
а) ОУ на микросхеме DA1 питается от двух повышенных напряжений. Буферный транзистор VTI согласует уровни. Он должен выдерживать на затворе напряжение в пределах —15...+15 В;
б) делитель частоты на микросхеме DDI (фирма Philips) работает в диапазоне 10... 1000 МГц. Транзистор VT1 служит усилителем-формирователем. Входная частота делится на коэффициент 64 (128) или 65 (129) в зависимости от логических уровней на выводах 3 и 6 микросхемы DDI;
в) подключение широкополосного ОУ DAI (фирма Motorola), позволяющего усиливать сигналы с частотой до 50 МГц на длинных линиях. Диод VDI повышает помехоустойчивость;
г) транзистор VTI преобразует «высоковольтные» сигналы, поступающие с выхода усилителя DA / (максимум -15...+15 В) в логические уровни для МК(0...+5 В). Диод VD1 защищает переход «база — эмиттер» транзистора VTI от большого отрицательного напряжения -9...-15 В, которое может поступить с выхода ОУ DA1.
Рис. 3.22. Схемы усилителей сигналов с архитектурой «транзистор-микросхема» (начало):
а) транзистор VTI усиливает сигнал до порога срабатывания триггера Шмитта DDI. 1. В общем случае элемент DD1.2 не обязателен, что проверяется экспериментально;
б) разновидность двухтранзисторного усилителя-формирователя для диапазона 3...30 МГц. В качестве делителя частоты на 256 можно использовать, например, два счётчика микросхемы 74АС393 (два цифровых делителя на 16);
в) широкополосный высокочастотный усилитель с максимальной частотой до 1 ГГц. Чувствительность 10 мВ. Коэффициент деления микросхемы DDI (фирма Philips) можно увеличить до 256 (вместо 64), если её вывод 5 соединить с общим проводом;
г) резистором R3 подбирается рабочая точка транзистора VTI. Конденсаторы СЗ и С4, С<5и С7 соединяются параллельно, чтобы обеспечить передачу сигналов как НЧ, так и ВЧ; О
Рис. 3.22. Схемы усилителей сигналов с архитектурой «транзистор-микросхема» (окончание):
д) высокоомный входной каскад с усилителем-формирователем на транзисторах VTI, VT2. Диоды VDJ, К/)2защищают устройство от всплесков напряжения. Микросхема DDI делит частоту на 16. Можно уменьшить коэффициент деления до 8, 4, 2, если снимать сигнал с её выводов соответственно 5, 4, 3. Диапазон входных частот 0.1 ...30 М Гц;
е) высокочастотный усилитель сигналов, рассчитанный на диапазон частот 64... 1300 МГц. Диоды VDI, VD2 — защитные. Конденсатор С5 может отсутствовать в зависимости от схемотехники цифрового делителя частоты. Дроссель L1 повышает усиление в верхней части диапазона;
ж) широкополосный (10 Гц ... 50 МГц) усилитель с ограничительными диодами VDI, VD2. На высоких частотах более 5... 10 МГц для сопряжения с М К требуется ставить дополнительный цифровой делитель частоты на ТТЛ- или КМОП-счётчиках из серий 1533, 74НС, 74АС (отмечен пунктиром). Конденсаторы С2, С4улучшают АЧХ на низких частотах.
Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. (Выпуск 1)