На Рисунке 1 показана схема из предыдущей статьи [1].
 |
|
| Рисунок 1. | Простой местный малошумящий преобразователь, который можно использовать, когда требуется простой источник низкого отрицательного напряжения. |
Она проста, а ее эффективность можно повысить очень быстрой заменой. Если зафиксировать значения обоих сопротивлений R1 и R1' (зафиксировав также входную мощность), выходное напряжение будет иметь экстремум на графике EO = EO(R2). Чтобы облегчить достижение этого экстремума, схема на Рисунке 1 может быть изменена, как показано на Рисунке 2; здесь сопротивления обоих резисторов R2/R2’ можно менять с помощью одного потенциометра (R2).
 |
|
| Рисунок 2. | Добавление индуктивности на выход схемы на Рисунке 1 для повышения эффективности преобразователя. |
Но главное изменение заключается в добавлении выходного дросселя L. Достаточно небольшого значения индуктивности (0.1…1.0 мГн). (Это низкое значение может противоречить интуиции из-за низкой частоты мультивибратора, которая составляет менее 1 кГц).
Отрицательное выходное напряжение медленно растет с увеличением индуктивности: от –0.36 В при L = 0.1 мГн до –0.4 В при L = 1 мГн.
Основное преимущество заключается в увеличении выходного тока (напряжения) примерно на 25%. В то время как максимальное выходное напряжение схемы на Рисунке 1 составляет –0.31 В, схема на Рисунке 2 при той же нагрузке (910 Ом) может обеспечить более –0.39 В.
Это увеличение связано с… хммм… объяснение мы увидим в комментариях…
Второе улучшение касается выходных шумов: при той же индуктивности L они значительно уменьшаются – емкость выходного конденсатора на Рисунке 2 вдвое меньше, тем не менее амплитуда выходных шумов здесь снижена вдвое.
Номиналы компонентов следующие: L = 0.1…1.0 мГн, R1 = R1’ = 5.6 кОм, R2 ≈ 22 кОм, C1 = C1’ = 0.1 мкФ. Выходные конденсаторы должны иметь низкий импеданс.
Схема потребляет менее 1.5 мА от источника питания +5 В и выдает более –0.39 В на нагрузку 910 Ом. Самая первая схема [2] при том же выходном токе потребляет приблизительно в 10 раз больше, но ее выходной шум примерно в 100 раз меньше.
Однако со всеми этими схемами может быть связана одна проблема: они вырабатывают низкое напряжение, которое не является критичным для хост-системы, но если оно по какой-то причине упадет, результаты будут искажены, и это может остаться незамеченным.
Чтобы быть уверенным, что любое падение этого напряжения будет обнаружено, можно использовать схему на Рисунке 3. Это может быть полезно для контроля согласованности напряжений в любой системе с двуполярным питанием.
 |
|
| Рисунок 3. | Цепь, обеспечивающая обнаружение любого падения напряжения, которое может привести к искажению результатов в схемах с преобразователями на Рисунках 1 и 2. |
Зеленый светодиод обозначает «Питание в норме» и может использоваться в качестве индикатора «Включено» для всей системы. Допуски номиналов резисторов R1 и R2 должны быть не хуже 1%. Светодиод должен загореться, когда выходное напряжение вырастет до e = –20…–100 мВ, в зависимости от параметров вашего буфера.
Для расчета значений R1 и R2 пусть
VR1 = VREF + |e|,
VR2 = 2.5 + |e|,
где VR1 и VR2 – падения напряжения на резисторах R1 и R2, соответственно. Тогда
Для данного опорного напряжения VREF и e = 50 мВ
R1 = 0.63 × R2.
Например, R1 = 38.8 кОм, R2 = 62 кОм. Эти значения могут потребовать некоторой подстройки, поскольку их общее сопротивление не может быть слишком низким – выходной ток должен использоваться экономно. А входной ток TL431 оказывает гораздо большее влияние, когда ток через делитель напряжения очень мал, поэтому в этом случае рекомендуется некоторая подстройка. Наконец, можно использовать любой другой источник опорного напряжения с выходным напряжением более 2.5 В, но при этом необходимо пересчитать значения R1 и R2.
Ссылки
- Peter Demchenko. Мультивибратор делает выходное напряжение ОУ истинно нулевым
- Peter Demchenko. Фотоэлемент обеспечивает истинно нулевое напряжение на выходе операционного усилителя
Купить ADR444 на РадиоЛоцман.Цены
