7
АЦП на микросхеме К572ПВ2.
Микросхема К572ПВ2 [2 стр.229] представляет собой АЦП двойного интегрирования с автоматической коррекцией нуля. Сначала рассмотрим принцип работы данного класса АЦП.
Структурная схема АЦП приведена на рис.1 [методичка стр.22 рис.13], [3 стр.464 рис.24.30].
Принцип работы АЦП поясняется с помощью диаграммы на рис.2. Работа начинается с замыкания ключа S1 соответствующим сигналом схемы управления [методичка стр.21]. При наличии на входе напряжения, отличного от 0 начинается заряд конденсатора С1 интегратора. (Для определенности считаем, что входное напряжение есть и отрицательно. Входной усилитель в данной схеме играет роль повторителя напряжения. Он необходим для исключения влияния АЦП на измеряемую цепь и в процессе АЦ преобразования самостоятельной роли не играет) Обозначив время 1го такта работа АЦП , можно получить напряжение на выходе интегратора в конце этого такта [методичка стр.21]. (По моему, здесь в методичке опечатка. Должно быть так.)
Основные параметры микросхемы К572ПВ2 [1 стр.362 табл. 6.16], [2 стр.231..233].
Число десятичных разрядов
3.5
Погрешность преобразования, ед. мл. разряда
Для варианта К572ПВ2 А
Для варианта К572ПВ2 Б
Для варианта К572ПВ2 В
1
2
3
Напряжение питания В
+5±5%, -5±5%
Опорное напряжение UREF, В
0.1..1 (обычно используют 0.1 или 1 В, но можно использовать и промежуточные значения)
Диапазон входного сигнала
±1.999· UREF
Входное сопротивление
20 МОм
Странное на 1й взгляд обозначение 3.5 разряда означает, что индицируется 3 младших десятичных разряда, а в 4м разряде индицируется знак числа (если он отрицательный) и 1 (если она есть в 4м разряде). Другие цифры в 4м разряде данная микросхема индицировать не может. Отметим так же, что микросхемы К572ПВ2 выпускаются в металлокерамическом корпусе 4134.48-2 с планарным расположением 48 выводов. Существует и микросхема КР572ПВ2 в пластмассовом корпусе 2123.40-2 с вертикальным расположением 40 выводов [2 стр.229..230]. Электрически они одинаковы. В данной работе везде имеется в виду микросхема К572ПВ2 с 48 выводами.
Типовое включение микросхемы К572ПВ2, рекомендованное изготовителем, приведено на рис.2 [2 стр.244 рис.4.7], [6 стр.144]. Отличие рисунков, приведенных в указанных источниках состоит в том, что в [6 стр.144] не указан способ подачи опорного напряжения. В [2 стр.244 рис.4.7] и на рис.2 для формирования опорного напряжения применен стабилизатор тока на полевом транзисторе типа К103Ж1 [4 стр.188], но может быть применен транзистор и другого типа. Эта схема описана в [3 стр.62,63 рис.5.11]. Работа транзистора в данной схеме основана на том, что на потенциометре 4.7к образуется падение напряжения, которое приложено к затвору и "подзапирает" транзистор. Если по какой-то причине ток возрастет, возрастет и запирающее напряжение. Транзистор запрется сильнее и ток уменьшится. Если же ток уменьшится, уменьшится и запирающее напряжение. Транзистор слегка отопрется и ток возрастет. Стабилизированный таким образом ток протекает через резистор 470 Ом. Падение напряжения на этом резисторе и является опорным напряжением, приложенным к входу 13 микросхемы К572ПВ2. Потенциометр 4.7к позволяет точно отрегулировать ток и получить на резисторе 470 Ом требуемое опорное напряжение. Номиналы и допуска резисторов и конденсаторов, отмеченных на рис.2 буквами с номерами, приведены в табл.1 [2 стр.243].
Табл.1.
При опорном напряжении 0.1 В
При опорном напряжении 1 В
C1
0.22 мкФ±5%
C2
0.47 мкФ±5%
0.047 мкФ±5%
C3
0.01 мкФ±5%
C4
1 мкФ±5%
0.1 мкФ±5%
C5
100 пФ±5%
R1
47 к ±5%
470 к ±5%
R2
1 МОм ±20%
R3
100 к ±5%
Назначение и номера некоторых выводов приведены в табл.2 [2 стр.230].
Табл.2.
Номер вывода
Название
Назначение
-V
Питание -5В
4
INT
Конденсатор интегратора
5
BUF
Резистор интегратора
6
A/Z
Конденсатор автокоррекции
INL
Аналог. входы: низко (INL) и высоко (INH) потенциальные
8
INH
9
Com
Аналоговая земля
10
Cref-
Опорный конденсатор
11
Cref+
12
Refl 0
Опорное напряжение
13
Refl 1
44
BP
Цифровая земля
21
OSC 3
Внешние навесные элементы встроенного тактового генератора.
22
OSC 2
23
OSC 1
24
+V
Питание +5В
43
Выход “полярность” (лог.0 при измеряемом напряжении ниже 0)
Остальные контакты микросхемы - цифровые выходы, соединяемые с одноименными входами соответствующих 7 сегментных индикаторов. Цоколевка и назначение их выводов пояснены ниже.
Рекомендуется применять конденсаторы типов К71-5 или К72-9, К73-16, К73-17 [2 стр.240]. Допуск на резистор и потенциометр, номиналы которых приведены на схеме, может быть ±20%, т.к. он компенсируется регулировкой. Однако, они должны иметь хорошую временную и температурную стабильность. Указанные в табл.1 номиналы R3 и С5 обеспечивают тактовую частоту внутреннего генератора 50 кГц.
Для индикации результатов измерения рекомендовано использовать 7 сегментные индикаторы типа АЛС342Б (3 мл. разряда) АЛС324В (1/2 4го разряда) [5 стр.165]. Цоколевка и расположение сегментов индикаторов приведена на рис.3.
Литература
1.Аналоговые и цифровые интегральные схемы. Под ред. Якубовского С.В. М. 1985.
2.Федорков Б.Г. Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. М 1990.
3.Титце У. Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М. 1982.
4.Транзисторы. Справочник. Григорьев О.П. и др. М. 1989.
5. Иванов В.И. Аксенов А.И. Юшин А.М. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. Справочник. М. 1988.
6. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Серии К565..К599. Т6 М.1999.