Augstas precizitātes pārtraukuma avota dizains un atkļūdošana signāla testētājiem, izmantojot MAX038 un BTL pastiprinājumu

1 IEE-Business Testera Elektropiekājuma Aparatūras Sistēmas Izstrāde

Šis ierīce izmanto standarta mazsignālu ģenerētāju, lai ģenerētu maza strāvas signālus ar nepieciešamo frekvenci un fāzes leņķi. Pēc tam, caur pastiprināšanas shēmu un fāzes modulācijas shēmu, tiek ģenerēts darba elektropiekājums.

1.1 Tālrunīgās frekvences sinusoīdas maza strāvas signālu ģenerētājs

Sinusoīdas ģenerējošā shēma galvenokārt sastāv no ASV uzņēmuma MAXIM ražotā šķīduma MAX038. Saskaņā ar testa prasībām šai shēmai ir nepieciešamas 3 šķīdumu gabali un tā var ģenerēt vismaz 3 kanālu sinusoīdas signālus. MAX038 ir augstfrekvenču precīzs funkcijas ģenerētājs. Veidojot vienkāršu ārējo shēmu (sk. Attēlu 1) un kontrolējot šķīduma pinnus A₀ un A₁ (sk. Tabulu 1), var ģenerēt sinusoīdas, taisnstūra un trijstūra signālus.

Frekvences pielāgošana: Ja pin FADJ ir nulle, izvades frekvenci var aprēķināt ar formulu Fₐ = I_IN / C_f (kur I_IN= V_ref/ R_in; Fₐ ir izvades frekvence, MHz; C_f ir oscilatora ārējās shēmas kapacitance, pF; I_IN ir pin I_N izvades strāva, μA; V_ref ir pin REF izvades spriegums; R_in ir pin IN ieplūdes rezistora vērtība).

Dienvidēja cikla pielāgošana: Pin DADJ sprieguma maiņa mainīs kondensatora C_f relatīvo uzlādes un atlādes ātrumus. Ja pin DADJ ir nulle, dienvidējais cikls ir 50%. Ja pin DADJ spriegums mainās robežās -2.3 līdz 2.3 V, dienvidējais cikls mainās robežās 85% līdz 15%. Dienvidējā cikla pielāgošanu var aprēķināt ar formulu V_dadj =₋50%- DC×0.0575 (kur V_dadj ir pin DADJ spriegums).

1.2 Viensfāzes, trīsfāzes un divsfāzes ortogonālo izvādes realizācija maza strāvas signāliem

MAX038 iekšējā fāzes detektors var tikt izmantots, lai izveidotu fāzes slēgto kontūru. Ja trīsfāzes taisnstūra signāli tiek ievadīti trīs MAX038 PDI terminalos, tos izvades trīs sinusoīdas signāli būs trīsfāzes MA signāli. Viensfāzes signāla izvadei var izslēgt divus sinusoīdas signālu ģenerētājus, un tikai trešais sinusoīdas ģenerētājs strādā.

Nav nepieciešams ievadīt fāzes pielāgošanas signālus PDI. Divsfāzes ortogonālo signālu izvades princips atbilst trīsfāzes izvades principam. Pirmajā posmā jāizslēdz viens sinusoīdas signālu ģenerētājs, pēc tam abiem atlikušajiem sinusoīdas signālu ģenerētājiem jāievada divi ortogonāli taisnstūra signāli PDI terminalos. Abiem tos izvades sinusoīdas signāli būs divsfāzes ortogonāli MA signāli. Šis taisnstūra ārējais sinhronizācijas signāls tiek realizēts programmējamā PLD. Trīsfāzes tālrunīgās frekvences kvadrātveida signāla dalīšana 6 stāvokļos (sk. Attēlu 2).

Skaidrs, ka starp katru stāvokli laika atšķirība ir 3.3 ms (ar periodu 20 ms pie 50 Hz). Ja 6 izvades stāvokļi katra ilgst 3.3 ms un bezgalīgi cikliski seko pozitīvajā secībā, tālrunīgās frekvences trīsfāzes kvadrātveida signāla var tikt izvadīts. Līdzīgi, apstrādājot divsfāzes ortogonālo signālu un to sadalot 4 stāvokļos (S₇, S₈, S₉, S₁₀). Starp katru stāvokli laika atšķirība ir 5 ms. Ja 4 izvades stāvokļi katra ilgst 5 ms un bezgalīgi cikliski seko pozitīvajā secībā, tālrunīgās frekvences divsfāzes ortogonālā kvadrātveida signāla var tikt izvadīts.

MAX038 fāzes sinhronizācijas kontroles formas izvade no P16R6 programmējamā šķīduma (sk. P16R6 datu lapu) pinnu 16#, 14# un 13# izvade signālus Q₂, Q₀, Q₁ uz trim MAX038 ārējiem sinhronizācijas signālu PDI terminaliem. Pin 13# izvadei ir iestatīta AND vārti, kas kontrolējas ar signālu Q₃. Programmu rediģējot, lai Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ atbilstoši noteikumiem (Tabula 2), var sasniegt trīsfāzes un divsfāzes ortogonālo taisnstūra ārējo sinhronizācijas signālu ģenerēšanu.

1.3 Spēka pastiprināšanas realizācijas princips

Viensfāzes pastiprināšanas shēma ir izstrādāta kā Bridge-Tied Load (BTL) struktūra. Krājuma abi galdi ir savienoti ar divu pastiprinātāju izvades terminaliem. Viens pastiprinātāja izvade ir otrā pastiprinātāja spoguļattēls. Tas nozīmē, ka krājuma abi galda signāli tikai atšķiras par 180° fāzes leņķi. Krājumā iegūtais spriegums ir divreiz lielāks nekā sākotnējais viensfāzes izvades spriegums (sk. Attēlu 3), atbilstot prasībai, ka viensfāzes izvade nav mazāka par 100 W.

2 IEE-Business Testera Elektropiekājuma Aparatūras Sistēmas Degludze
2.1 Izvades formas deformācijas pielāgošana

Dienvidējā cikla iestatīšana: Pievienojiet sprieguma kontrolsignālu no -2.3V līdz +2.3V MAX038 DADJ terminālam, lai pielāgotu kondensatora C_f uzlādes un atlādes laiku. Uzlabojiet trijstūra veida signālu, ko ģenerē oscilators, līmeņā no 10% līdz 90%, un beidzot ģenerējiet deformētas sinusoīdas, zobiņveida un impulsveida formas. Kad konstantā strāva 250 μA nonāk DADJ terminālā, savienojiet rezistoru R_d starp šo terminālu un referencējošo elektroapgādes pini REF. Tad: V_dadj = V_ref - 0.25R_d; Mainot R_d vērtību, var pielāgot trijstūra un zobiņveida formas dienvidējo ciklu, nemainot sinhronizētos impulssignālus, un R_d nedrīkst būt lielāks par 20 kΩ.

2.2 Izvades formas frekvences pielāgošana

MAX038 izvades frekvence tiek kontrolēta ar oscilatora kondensatoru C_f, IIN strāvu un FADJ spriegumu. Ar fiksētu C_f, finē frekvences pielāgošana tiek sasniegta, kontrolējot IIN pinu. Digitālajai kontrolēšanai IIN un FADJ ir piesaistīti DAC. Tie ģenerē mazus spriegumus, kas tiek pārveidoti par 0-748 μA strāvi (plus 2 μA no tīkla) IIN, radot izvades frekvences diapazonu. DAC šo diapazonu sadala 256 soļos, ļaujot grozu pielāgošanu ar IIN strāvu un finu pielāgošanu ar DAC.

2.3 Spēka pastiprināšanas shēmas izvades sprieguma pielāgošana

Trīs viensfāzes paaugstinātāju transformatoru shēmas darbojas kā trīsfāzes transformators, lai vienlaicīgi paaugstinātu signālus (izvairīties no trīsfāzes transformatora tiešās izmantošanas lielā ietekmes uz maziem signāliem). Sprieguma pielāgošana starp 200 V un 80 V tiek sasniegta, regulējot transformatorus.

2.4 Griezto strāvas darba shēmas sprieguma pielāgošana

Griezto strāvas pārveidošanas un stabilizācijas shēma nodrošina stabila griezto strāvas piegādi no vietējā 220 V MA elektrosistēmas. Tā izmanto 7805 un 7905 griezto strāvas moduļus, lai izvadītu +35 V un +5 V (atbilstoši transformatora precizitātes prasībām).

3 Secinājumi

• Izstrādātais elektropiekājums ir ar skaidriem funkcionalitātes aspektiem, ekonomisku un augstu izvades precizitāti, pilnībā atbilstot testa instrumentu prasībām.

• Modulārā dizains samazina sarežģītību, ar savstarpēji savienotām, bet neatkarīgām shēmām. Skaidra funkciju sadalīšana (sinusoīdu ģenerēšana, fāzes kontrolēšana, spēka pastiprināšana, griezto strāvas piegāde) ļauj nepārtrauktu atjaunināšanu, lai apmierinātu lietotāju vajadzības.

• Kontroles signāli Q₀-Q₃ ļauj MCU sagatavojamību un digitālu kontrolēšanu. Kombinējot ar modulāro dizainu, ierīce izvada trīsfāzes, divsfāzes ortogonālos un viensfāzes sinusoīdas signālus, plus taisnstūra/trijstūra formas signālus ar dažādām fāzes prasībām, apmierinot dažādas uzdevumu prasības.