Устройство для поверки операционных усилителей (ОУ)
В настоящее время почти ни одно устройство или схема не обходится без операционных усилителей, и, зачастую, возникает необходимость в проверке микросхемы на предмет её исправности. Именно для этих целей был разработан данный девайс.
Скажу сразу - данное устройство разрабатывалось на мою первую курсовую работу в университете, потому реализация столь необычна. Скажем проще, эту схему можно было спроектировать более простым способом, но я ведь не зря размещаю её в раздел "для начинающих". Я рассчитываю, что ты, мой читатель, почерпнешь для себя много нового собрав эту схему. Предупреждаю, если у тебя за плечами нет ни одной собранной рабочей схемы, то лучше даже не пытаться собрать это устройство, предполагается, что ты обладаешь навыками чтения схемы и толикой воображения что бы додумать и представить как все будет выглядеть в результате. Итак, начнем...
Для начала, как и положено представляю структурную схему устройства:
Посмотрели, рассказываю. Управляющим элементом данной схемы является микроконтроллер (МК). Он выполняет все функции измерения и "принимает решение" о исправности операционного усилителя, затем выводит информацию на индикатор. И вот как контроллер проверяет ОУ: используя цифро-аналогового преобразователь (ЦАП) подает тестовое напряжение на испытуемую микросхему (Проверяемый ОУ), затем при помощи аналого-цифрового преобразователь (АЦП) обратно измеряет выходной сигнал операционника(ОУ). Если сигнал на выходе, тот, что мы ожидали, то микросхема исправна. Управляемое питание необходимо для того, чтобы можно было проверить микросхемы с напряжением питания как 5, так и 15 вольт.
Со структурной схемой и принципом работы разобрались, теперь перейдем к моей реализации данной задумки. Схемы буду показывать частями, но я думаю, что ничего сложного в них вы не найдете. Итак, на рисунке ниже представлена принципиальная схема основной части устройства:
Вот такой таракан получился =) Теперь пробежимся по схеме. Как вы уже поняли, светодиоды VD1-VD8 служат индикатором, которые показывают рабочая микросхема или нет, окрашены они соответственно красными и зелеными цветами. Подключенные к ним резисторы выставляют для светодиодов их рабочее напряжение. (У контроллера выходное напряжение 5В, на светодиоде падает примерно 1,6В и потребляется ток около 5-10мА => (5-1,6)/0,01 = 340 Ом ). Кварцевый резонатор ZQ1 и конденсаторы, подключены по стандартной схеме для задания тактовой частоты контроллера (взято из технической документации). ZQ1 можно взять номиналом от 1 до 16 МГц, но не больше, и если вы разбираетесь в контроллерах, или разберетесь читая документацию, то можно его вообще не использовать, главное правильно настроить микроконтроллер. Микросхема DD1 это и есть наш "мозг" схемы ATmega16. Конденсаторы С3-С7 и резистор R14 выполняют фильтрующую функцию. Если сильно не углубляться, то это своеобразное разделение аналоговой и цифровой части питания, для уменьшения погрешностей в работе. R15 - R18 подтягивающие резисторы, для исключения возникновения помех на выходных линиях АЦП (АЦП встроенный в микроконтроллер). Микросхема DD2 MAX502 - это ЦАП. Внешняя обвязка (R9 - R12) один в один взята из технического описания микросхемы. Все ссылки на эту самую документацию будут ниже. Разъем XP1 необходим для подключения программатора. AGND и DGND это аналоговая и цифровая земля и в принципе их можно соединить без всяких заморочек, но все таки рекомендуется соединять их где то в одном месте, например у блока питания. Если проще, то это одно и тоже, просто при построении схем их изолируют друг от друга, соединив лишь в одном месте на плате, для того что бы аналоговая часть и цифровая не мешали друг другу. Если ничего не понятно, то просто соедините их и не обращайте внимания на их различное обозначение, дальше - больше, потом все поймете.
Блок питания я так подробно описывать не буду, т.к. это обычный двухполярный блок питания со всеми необходимыми напряжениями для нашей схемы. Схема выглядит очень громоздкой, но и необходимых напряжений нам нужно не мало:
По самой схеме стоит только сказать о трансформаторе, нужен трансформатор со средней точкой, чтобы на его обмотках было переменное напряжение 16 - 17 В. Выходные напряжения: Uк - питание контроллера(VCC), +Uцап/-Uцап питание ЦАП -Vref - это опорное напряжение для ЦАП (на предыдущей схеме это Vref). +Uоу/-Uоу будет питать наши испытуемые ОУ, соответственно переключатель S1-S2 меняет напряжение питания: 5 и 15В.
И последняя часть схемы - это схема подключения проверяемых ОУ:
Т.к. микросхемы бывают в разных корпусах и с разным количеством ОУ внутри, то тут предусмотрено подключение каждого из классических вариантов. Штрихованная линия показывает соответственно разные варианты микросхем.
Программы для микроконтроллера писал на языке С. Ниже будет ссылка на скачивание листинга кода. Для компиляции и прошивки контроллера пользовался программой CodeVisionAVR, программатор AVR910. Удачи! =)
Автор: Гришин А.И.
