Земпл аналоговых схем

Единственная общая точка

ЗеМля цифровых схем

Рис. 16.2. Метод соединения земли аналоговых и цифровых схем на печатной

плате.

«землей» будет тонкий провод, то почти наверняка вы столкнетесь с проблемой цепей обратной связи через землю.

В случае, показанном на рис. 16.1, а, большой ток («большим» может считаться ток всего в несколько миллиампер) вызывает падение напряжения между точками В и С. Это можно интерпретировать как сигнал постоянного тока на входе усилителя. Хотя мы можем считать, что входной сигнал действует между точкой А и входной линией усилителя; в действительности входным сигналом для усилителя будет напряжение относительно точки С.

Мы очень часто говорим о необходимости заземления, но, по-видимому, возможны и такие случаи, когда точек заземления слишком много. Лучшая ситуация - это единственная точка заземления, как это показано на рис. 16.1,6. При этом формирование цепей обратной связи через землю исключается или по крайней мере значительно затрудняется.

Рис. 16.2 показывает, как это можно сделать при разработке рисунка печатных проводников на печатной плате. Проводники заземления от различных цепей сходятся в одну точку на тор-

SdM/l

Рис. 16.3. Типовой импульс.

Аттенюатор

Осциллограф, канал 2

Рис. 16.4. Гипотетический прибор.

цевом разъеме платы. Для более сильных токов используются два параллельных вывода.

Функция аналогового прибора напоминает иногда функцию аналоговой вычислительной машины. В самом деле, типичный аналоговый измерительный прибор (в противоположность простым предусилителям и т. д.) является по существу одноцеле-вым специальным аналоговым компьютером. Конструктору стоит иметь это в виду, так как иногда это может облегчить работу.

Конкретное множество каскадов между входом и дисплеем зависит от природы тех работ, которые устройство должно выполнять. Ознакомившись со своей задачей, вы должны решить, выполнение каких функций будет необходимо. Пример. Спроектируйте прибор (только блок-схему, пожалуйста), который будет измерять импульсные потенциалы (рис. 16.3) величиной до 90 мВ и отображать на ленточном самописце или на осциллографе потенциал и сигнал, представляющий его первую производную. Кроме того, площадь под кривой потенциала должна отображаться на цифровом вольтметре. Вы должны предусмотреть способ устранения влияния на выходной сигнал помех на частотах более 200 Гц.

Импульс будет получаться на омических электродах и должен быть усилен в 10 раз. В связи с этим мы хотели бы включить в состав прибора предусилитель с коэффициентом усиле-

Итдратор

Интегратор

Устройство извлечения квадратного нория

Рис. 16.5. Измеритель среднеквадратического значения.

ния 10. При этом пиковое напряжение сигнала будет увеличено с 90 до 900 мВ. Такой уровень сигнала намного более удобен, так как он достаточно высок по сравнению с уровнем, при котором заметны искажения, связанные с дрейфом и шумами, и все же он на порядок ниже уровней ограничения обычных операционных усилителей и линейных ИС.

Схема прибора показана на рис. 16.4. Функции по уменьшению влияния помех могут быть выполнены активным фильтром нижних частот с полосой 200 Гц. Усиление фильтра предпочтительнее выбирать равным единице. При этом сигнал на выходе фильтра будет в пределах диапазона, который мы только что определили как желаемый.

Отфильтрованный импульсный сигнал проходит через буферный усилитель с коэффициентом усиления, равным единице, в канал / - канал самописца, или осциллографа. Одновременно он подается на дифференцирующее устройство, состоящее из стандартных схем операционного усилителя, и на интегратор на операционном усилителе.

Пример. Создайте схему, которая будет принимать сигналы звуковых частот с амплитудами в диапазоне от О до 5 В и вычислять их среднеквадратическое значение. Не используйте термические методы.

Во-первых, вернемся к основным определениям и посмотрим, что подразумевается под «среднеквадратическим значением» сигнала переменного тока. Определение среднеквадратического значения таково:

(16.1)

Первый шаг (рис. 16.5) состоит в возведении входного напряжения в квадрат и затем интегрировании его на интервале времени от О до t. Этот интервал должен быть равен по меньшей мере одному периоду входного колебания. Он определяет низкочастотный предел схемы. Выходной сигнал интегратора проходит через устройство извлечения квадратного корня. Во всех каскадах необходимо учитывать диапазон обрабаты-