Преобразователь уровня, Требуется термостабилизированный преобразователь уровня сигнала Опции

[Sokrat]

Добрый день, коллеги!
Споткнулся на ровном месте, помогайте.
Исходные данные:
1) Имеется микросхема усилителя на полевых транзисторах. Она имеет возможность включения (при уровне минус 0,55В выдаёт номинальную мощность) и выключения (при уровне минус 2В "закрыта" - мощность минимальна) внешним входным сигналом. Токи управления мизерные (не приведены, но, думаю порядка микроампер, так как затворы полевых транзисторов).
2) Внешний входной управляющий сигнал имеет уровни приблизительно 0,3В-лог."0", 4,7В-лог."1".
Требуется:
1) Разработать устройство согласования уровней сигналов, описанные выше.
2) Обеспечить стабильность выходного "включающего" уровня (-0,55А) в диапазоне температур.

Думал построить преобразователь на одном n-p-n транзисторе, промоделировал. Сам преобразователь работает. Но вот при изменении температуры уровень уползает, что недопустимо, так как при этом будет меняться выходная мощность микросхемы.


Известная мне схема стабилизации с диодом в базе не работает из-за того, что сигнал импульсный, да и тока смещения рабочей точки нет (ключевой режим)

Посоветуйте, как можно сделать стабильный в диапазоне температур преобразователь уровней. Может есть какие-то микросхемы или принципиально иное схемотехническое решение, а может я просто чего-то недопонимаю...

[Александр1]

Управляющий сигнал положительной полярности, а полярность сигналов для ИМС-отрицательная?
Для ИМС достаточно сигналов ВКЛ-ВЫКЛ?

[stells]

Сам преобразователь работает.

а как он у Вас минус выдает, поделитесь секретом?

[Sokrat]

Управляющий сигнал положительной полярности, а полярность сигналов для ИМС-отрицательная?
Для ИМС достаточно сигналов ВКЛ-ВЫКЛ?

Да, управляющий положительный, а для ИМС требуется отрицательный (было бы по-другому, было бы проще).
В рамках данного проекта необходимо и достаточно включать ИМС на номинальную мощность и полностью отключать её.

а как он у Вас минус выдает, поделитесь секретом?

Хм. От отрицательного источника питания, наверное

[domowoj]

В качестве преобразователя уровней можно применить компаратор
с выходом ЭСЛ.

[Sokrat]

В качестве преобразователя уровней можно применить компаратор
с выходом ЭСЛ.

А по-подробнее? Как получить с компаратора тот уровень, который нужен мне, а не стандартный цифровой?

[Den64]

Странное включение транзистора в качестве диода. Смысл? ужас

[Sokrat]

Странное включение транзистора в качестве диода. Смысл? ужас

Ужас то, конечно ужас. Предложите пожалуйста "не ужасный" вариант. Я за этим сюда и обратился...

Ужас то, конечно ужас. Предложите пожалуйста "не ужасный" вариант. Я за этим сюда и обратился...

P.S. Как это в качестве диода?

[Den64]

Поставьте хотя бы диод вместо транзистора

[Александр1]

Попробуйте так.
Моделировать и макетировать некогда.
Транзистор переключает уровни -0,3 и -2 В (примерно).
R1 и R2 выбираются так, чтобы при лог 0 (0,3 В) транзистор был открыт (током через R2), а при лог 1 (4,7 В)-был закрыт.

Сообщение отредактировал Александр1 - Nov 8 2016, 13:47

Эскизы прикрепленных изображений

 

[stells]

P.S. Как это в качестве диода?

вот так... транзистор у Вас все время закрыт, а открыт только переход коллектор-база

[Sokrat]

Поставьте хотя бы диод вместо транзистора

Понял о чём Вы. Что-то тогда совсем в голову ничего не приходит

[Den64]

Понял о чём Вы. Что-то тогда совсем в голову ничего не приходит

Поставьте диод, уберите R1 и радуйтесь отличной работе.

[Sokrat]

Поставьте диод, уберите R1 и радуйтесь отличной работе.

Что больше никаких идей? А термостабилизировать то как?

[Den64]

Что больше никаких идей? А термостабилизировать то как?

Хоть бы диапазон температур указали и допуски "плавания" напряжения

2) Обеспечить стабильность выходного "включающего" уровня (-0,55А) в диапазоне температур.

Так Вам уровень тока нужен, в некотором диапазоне температур.. Определитесь.
Как сказал бы TSerg: в школу

[domowoj]

А по-подробнее? Как получить с компаратора тот уровень, который нужен мне, а не стандартный цифровой?

Да, с компаратором заморачиваться не стоит, хотя и можно было бы.
Тогда вот набросок схемки.
Термостабильность вых. уровней будет определяться стабильностью генератора тока и
напряжением -2В.
От величины тока I - быстродействие.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Guest_TSerg_*]

Что больше никаких идей?

Мученикам науки:
http://shot.qip.ru/00gZ9L-6OPovQHel/
http://shot.qip.ru/00gZ9L-1OPovQHem/

[Plain]

минус 0,55В ... и ... минус 2В ... управляющий приблизительно 0,3В-лог."0", 4,7В-лог."1"

Следовательно, сперва требуется исключить данную приблизительность управления любым пороговым элементом, затем создать два точных же выходных уровня и только после этого переключать выход между ними.

К примеру, от почему-то неозвученного в теме, но, логично полагать, присутствующего в схеме некоего отрицательного источника питания создать два требуемых отрицательных уровня посредством шунтового стабилизатора (TL431 и т.п.) и сдвоенного делителя, выходы которого переключать каким-либо аналоговым ключом с двуполярным питанием, например, ADG619, который одновременно устранит и приблизительность входных сигналов.

[Guest_TSerg_*]

Тест при импульсном управлении:
Схема:
http://shot.qip.ru/00gZ9L-4OPovQHeu/
Осциллограмма (27С):
http://shot.qip.ru/00gZ9L-3OPovQHew/
Осциллограмма в диапазоне (0..50)С
http://shot.qip.ru/00gZ9L-3OPovQHex/

[Sokrat]

Следовательно, сперва требуется исключить данную приблизительность управления любым пороговым элементом, затем создать два точных же выходных уровня и только после этого переключать выход между ними.

К примеру, от почему-то неозвученного в теме, но, логично полагать, присутствующего в схеме некоего отрицательного источника питания создать два требуемых отрицательных уровня посредством шунтового стабилизатора (TL431 и т.п.) и сдвоенного делителя, выходы которого переключать каким-либо аналоговым ключом с двуполярным питанием, например, ADG619, который одновременно устранит и приблизительность входных сигналов.

Совершенно верно. Стабилизированное напряжение -5В в схеме присутствует. По поводу входного сигнала: нет там никакой приблизительности, вход идёт с микросхемы стандартной логики 5584ЛН1. Почему написал "приблизительно", отому что не знаю точно какие там уровни, вот и всё.

Тест при импульсном управлении:
Схема:
http://shot.qip.ru/00gZ9L-4OPovQHeu/
Осциллограмма (27С):
http://shot.qip.ru/00gZ9L-3OPovQHew/
Осциллограмма в диапазоне (0..50)С
http://shot.qip.ru/00gZ9L-3OPovQHex/

Спасибо большое! Только никак не соображу как схема работает. Стабилитрон на какое напряжение рассчитан?

[Александр1]

Стабилитрон на какое напряжение рассчитан?

Если речь о D2, то 1N5711- это диод шоттки.

И на схеме показан как диод шоттки, а не стабилитрон.

[domowoj]

Стабилитрон на какое напряжение рассчитан?

Это не стабилитрон, а диод.
И уровень "-0,55В" будет плавать в температуре от этого диода и напряжения
насыщения транзистора.
(да и будет ли на выходе уровень -0.55 В)

Сообщение отредактировал domowoj - Nov 9 2016, 06:04

[stells]

неубиваемый вариант для тех, кто не очень разбирается в электронике: от источника -5В делителями создаем нужные напряжения и коммутируем их 5-вольтовой релюшкой с нужным сопротивлением обмотки (при желании умощнить TTL-выход транзистором)

[Sokrat]

неубиваемый вариант для тех, кто не очень разбирается в электронике: от источника -5В делителями создаем нужные напряжения и коммутируем их 5-вольтовой релюшкой с нужным сопротивлением обмотки (при желании умощнить TTL-выход транзистором)

Тоже хорошее решение, только от нагрузки уровень будет сильно зависеть.

[stells]

Тоже хорошее решение, только от нагрузки уровень будет сильно зависеть.

можно я Вас процитирую?

Токи управления мизерные (не приведены, но, думаю порядка микроампер, так как затворы полевых транзисторов).

[Sokrat]

можно я Вас процитирую?

Да, всё верно. Тогда первая схема (как Вы выразились на диоде вместо транзистора) тоже должна нормально работать. Так?

[stells]

Да, всё верно. Тогда первая схема (как Вы выразились на диоде вместо транзистора) тоже должна нормально работать. Так?

Вас же не устраивает температурная стабильность, обусловленная наличием p-n-перехода?

[Sokrat]

Вас же не устраивает температурная стабильность, обусловленная наличием p-n-перехода?

Вот в такой схеме
, когда токи через диод маленькие, стабильность по модели получилась 0,05 В. Это значение вполне устраивает.
Посоветуйте, какую схему лучше применить. Или смотреть в сторону схемы, которую Tserq привёл?

[Guest_TSerg_*]

Только никак не соображу как схема работает.

Надо дать ссылку на ТХ Вашего усилителя или привести допустимые параметры сигнала управления.
Я, например, понял так, что при сигнале более минус 0.55 В ( может даже в интервале 0.. минус 0.55) - микросхема включается.
Возможно, что между минус 0.55 В и минус 2 В идет управление усилением и при минус 2 В усиление минимально (выключение).
Поэтому в той схеме, что я привел, уровень включения не будет менее минус 0.5 В в диапазоне 0..50 С.
(в реальности -0.41..-0.36 В).

[Sokrat]

Надо дать ссылку на ТХ Вашего усилителя или привести допустимые параметры сигнала управления.
Я, например, понял так, что при сигнале более минус 0.55 В ( может даже в интервале 0.. минус 0.55) - микросхема включается.
Возможно, что между минус 0.55 В и минус 2 В идет управление усилением и при минус 2 В усиление минимально (выключение).
Поэтому в той схеме, что я привел, уровень включения не будет менее минус 0.5 В в диапазоне 0..50 С.
(в реальности -0.41..-0.36 В).

Правильный второй вариант, т.е. "между минус 0.55 В и минус 2 В идет управление усилением и при минус 2 В усиление минимально (выключение)". Минус 0,55 В - номинальная выходная мощность ИМС. Если далее повышать напряжение (от -0,55 и выше), то усилитель далее будет открываться и выходной ток будет всё больше и больше (пока не сгорит от перегрева ). В данном случае управление усилением не требуется, а требуется включать (на номинальную мощность) и отключать усилитель. Но во включенном состоянии уровень мощности (а соответственно и смещение в минус 0,55+/-0,1 В) плавать не должен.
А Вы что скажете про схему на диоде? Почему так не делают (наверное есть какие то подводные камни)?

[Guest_TSerg_*]

Правильный второй вариант, т.е. "между минус 0.55 В и минус 2 В идет управление усилением и при минус 2 В усиление минимально (выключение)". Минус 0,55 В - номинальная выходная мощность ИМС. Если далее повышать напряжение (от -0,55 и выше), то усилитель далее будет открываться и выходной ток будет всё больше и больше.

Вот это и надо было сказать с самого начала, а также допуск на "минус 0.55 В" привести и диапазон температурный указать.

[Sokrat]

Вот это и надо было сказать с самого начала, а также допуск на "минус 0.55 В" привести и диапазон температурный указать.

Диапазон я на графиках показал. -50 - +30

[Guest_TSerg_*]

Диапазон я на графиках показал. -50 - +30

Температурную зависимость p-n перехода уже изучили?
http://shot.qip.ru/00gZ9L-6OPovQHeL/

[Sokrat]

Для того диода, что использовал в модели так:

[stells]

Вот в такой схеме
, когда токи через диод маленькие, стабильность по модели получилась 0,05 В. Это значение вполне устраивает.

уберите диод и значение еще больше устроит (после подбора резисторов)

[Plain]

Стабилизированное напряжение -5В в схеме присутствует. По поводу входного сигнала: нет там никакой приблизительности, вход идёт с микросхемы стандартной логики 5584ЛН1. Почему написал "приблизительно", отому что не знаю точно какие там уровни, вот и всё.

Да ровно те же самые там 0 В и 5 В, если данная микросхема питается от такого же вольтажа стабилизатора, только положительной версии, а потому, невероятно замороченная задача вырождается в до смешного примитив:

[Sokrat]

Прямо даже не верится, что на трёх резисторах всё будет работать. А что скажут гуру форума. TSerg прокомментируйте пожалуйста, неужели на схеме из трёх резисторов уровни будут стабильными и микросхема заработает?

[Александр1]

Прямо даже не верится, что на трёх резисторах всё будет работать....
... неужели на схеме из трёх резисторов уровни будут стабильными и микросхема заработает?

Будет работать. Проще уже никто не предложит!
А более стабильного элемента, чем постоянный резистор, в электронике не существует.

[Sokrat]

Будет работать. Проще уже никто не предложит!
А более стабильного элемента, чем постоянный резистор, в электронике не существует.

Проще то понятно. Как раз это и пугает, что слишком просто

[Guest_TSerg_*]

Прямо даже не верится, что на трёх резисторах всё будет работать. А что скажут гуру форума

Plain не менее, если не более, Гуру, чем я.
Плохо то, что ТС-ры, в т.ч. и Вы, умудряются настолько лаконично задавать вопросы, что требуется форумная экстрасенсорика, чтобы разгадать все ваши хитрости.

P.S.
Схема на трех резисторах может быть плоха только в том случае, если будет значимой нестабильность напряжения питания микросхемы 5584ЛН1 (допуск 2..5.5 В) и нестабильность ее выходного уровня во всем диапазоне температур.

[domowoj]

Простота - хуже воровства.
ИМС наверное дорогая и экономить на копеечных элементах...
"Выстрелил и забыл" - есть такая поговорка,
и если утверждать что логические уровни не будут меняться в температуре,
то поговорка не про вас.

[Guest_TSerg_*]

и если утверждать что логические уровни не будут меняться в температуре,
то поговорка не про вас.

+1

TC-ру:
Для примерного аналога 74VHC04 логический уровень 1 при питании 4.5 В плавает в диапазоне 3.8 .. 4.4 В в диапазоне температур вдвое меньшем, чем в Вашем случае.
Делайте выводы.

P.S.
Наиболее корректное решение тот же Plain Вам давно подсказал:
От источника напряжения минус 5 В (у Вас он есть) сформировать стабильные уровни напряжений лог. 0 и 1 и переключаться между ними по логическому выходу от 5548ЛН1.

Моя же схема - тоже рабочая, но привязана к конкретным моделям транзистора и диода.
Смена модели (не образца) точно выводит схему из заданных условий.
Смена образца тоже влияет на уровни, но не критично и может быть скомпенсировано изменением резисторов R2 и R3.

Как подобрать нужные модели транзистора и диода? Это хороший вопрос, в отношении отечественной базы элементов.
Для западных ЭРЭ, у которых опубликованы SPICE-модели, я давно сделал свой симулятор ВАХ и др. характеристик диодов и транзисторов, который позволяет быстро подбирать элементы с нужными температурными и др. свойствами из очень большой базы SPICE-данных.
Для отечественных ЭРЭ не существует или почти не существует SPICE-моделей.
Если брать западные аналоги, то и увы - попадание не в десятку.

[_Vova]

Если далее повышать напряжение (от -0,55 и выше), то усилитель далее будет открываться и выходной ток будет всё больше и больше (пока не сгорит от перегрева

что за усилитель и не изменяются ли у него от экземпляра значения указанных напряжений?

[Guest_TSerg_*]

что за усилитель и не изменяются ли у него от экземпляра значения указанных напряжений?

Чудес не бывает - точно изменяются и по экземплярам и по температуре.
ТС тщательно скрывает модель усилителя, вероятно это ноу-хау их фирмы.

[Plain]

пугает, что слишком просто

Так Вы же сами это начали:

Токи управления мизерные (не приведены, но, думаю

[Sokrat]

Спасибо за советы и разъяснение, но вот тут:

Для примерного аналога 74VHC04 логический уровень 1 при питании 4.5 В плавает в диапазоне 3.8 .. 4.4 В в диапазоне температур вдвое меньшем, чем в Вашем случае.
Делайте выводы.

Вы немного погорячились либо аналог привели не совсем аналог.
Вот скриншот из ТУ на МС 5584ЛН1У.
Из графика видим, что дельта всего-навсего 4,18В-4,28В=0,1В. Вполне себе. Только вот график приведён для тока 12 мА. При меньшем токе как она себя будет вести интересно...

[Guest_TSerg_*]

Спасибо за советы и разъяснение, но вот тут:

To all:
Мне просто страшно, что к милитари-разработкам допускают тех, кто не знает азы электроники, да что там - закон Ома.
При этом все документы у них перед глазами, но нет - нужен "простамол".

[Sokrat]

To all:
Мне просто страшно, что к милитари-разработкам допускают тех, кто не знает азы электроники, да что там - закон Ома.
При этом все документы у них перед глазами, но нет - нужен "простамол".

Вот и бойтесь теперь ночью под одеялом. Потому что разработанная мной ракета прилетит не по назначению, а в Вас
P.S. Нехорошая чарта судит по отдельным темам. Откуда Вы знаете где я и что разрабатываю? Я может конкретно с этим второй раз в жизни столкнулся, а Вы уже такие далеко идущие выводы делаете.

[Guest_TSerg_*]

может конкретно с этим второй раз в жизни столкнулся,

"Фобос в грунт" тоже "присел" на ту же планету, с которой и взлетел.
P.S.
Sokrat, почему бы Вам не взять перерыв на пару дней и хорошо все обдумать, что Вам тут насоветовали, посчитать самому, спаять наконец?

Возьмите, наконец не ЛН1, а с ОК и запитайте от стаб. U. Вот Вам и гарантированная четырех-резисторная схема.
Только не говорите, что вся схема управления Вашей ракетой состоит из одной ЛН1.

[Sokrat]

TSerg Понял Вас.
Тему пока не закрываю, мало ли....

[Guest_TSerg_*]

TSerg Понял Вас.

Это уже радует

Под занавес, как Вы должны были бы задать свой вопрос (на мой взгляд):
{
1. Разрабатывается изделие для спец.техники с температурным диапазоном от минус 50 до плюс 30 С.
(когда говорим "спец. техника" и оговариваем такой диапазон температур, что следует ожидать? Надежность.)

2. Имеются стабилизированные источники питания плюс 5 В (VDD) и минус 5 В (VDE) относительно общего провода, с гарантированным отклонением не более плюс/минус 0.5 В в заданном температурном диапазоне.

3. Имеется спец.микросхема усилителя (СМУ) с управляемым коэфф-том усиления (Ку), для чего у СМУ имеется вход KU с диапазоном напряжения управления от минус 0.55 до минус 2 В.
Значению минус 0.55 соответствует максимум усиления, значению минус 2 В - минимум усиления.
Входные втекающие и вытекающие токи по входу KU не превышают 1 мкА.
В моем случае, меня не интересует вопрос плавного изменения Ку, но интересуют крайние положения, т.е. условно "включено/выключено":
- лог.1 (включено) == минус 0.55 В;
- лог. 0 (выключено) == минус 2 В.
Допустимые отклонения уровней - не более 10%.

4. Для управления СМУ предполагается использование одной из микросхем (МС) серии 5584, в частности - 5584ЛН1У (ТУ такой-то, могу приложить).
Логические уровни в заданном температурном диапазоне и при выходном токе не более 12 мА:
- лог.1 == (VDD - 0.5) В;
- лог.0 == 0..0.1 В.

Задача: предложите минимальную по схемотехнике (сложности) схему преобразователя лог. уровня от МС серии 5584 к лог. уровню МСУ.

Пояснение:
На предложения переместить такой вопрос в ветку "Предлагаю работу", поясню:
- основные мои обязанности - разработка цифровой и микропроцессорной техники, программирование, с чем я успешно справляюсь;
- аналоговыми схемами и подобными преобразователями обычно занимались другие;
На данный момент нет возможности привлечь их к этой задаче, потому и прошу о помощи у коллег здесь на форуме.
}

P.S.
Как говорится: "В правильно заданном вопросе, содержится половина ответа".

[Myron]

ТС, который второй раз в жизни сталкивается с таким вопросом, написать такое не сможет.

Рекомендую подумать о добавлении в правила форума образцы вопросов и поместить туда этот от TSerg.

[варп]

[Plain]

В данном варианте сперва создаются точные –0,55 В от отдельного ИОН, а управляющий логический сигнал добавляет к ним примерно –1,45 В — это соответствует ТЗ, в котором это состояние трактуется, как отсечка полевого транзистора и, соответственно, имеющее существенный разброс.

Если допуск логического питания позволяет, ИОН можно исключить, подключив соответственно удвоенный R3 к нему.

[Sokrat]

P.S.
Как говорится: "В правильно заданном вопросе, содержится половина ответа".

Золотые слова! Вы тут практически пример Технического задания привели, несколько усечённый. Действительно надо в шапку как пример привязать "Как правильно задавать вопросы"

[Sokrat]

Plain Интересная схема. К тому же такой же ИОН имеется. Только у него минимальное напряжение стабилизации 2,5В. Как получаем (минус 0.55В)?

[stells]

Plain Интересная схема...Как получаем (минус 0.55В)?

прикол... на реле делайте

[Sokrat]

прикол... на реле делайте

У TL431 минимальное напряжение стабилизации +2,5 В. В чём прикол? Или это неправильное утверждение?

[stells]

У TL431 минимальное напряжение стабилизации +2,5 В. В чём прикол? Или это неправильное утверждение?

ОУ видите? Включение инвертирующее

ПС: даже правильнее сказать "инвертирующий сумматор"

Сообщение отредактировал stells - Nov 10 2016, 07:28

[Sokrat]

Вопрос ко всем "ГУРУ": Вот откуда отдельный индивид, не знакомый с инвертирующими (или неинвертирующими не суть) сумматорами на ОУ , не знакомый с такими формулами: может сообразить "сходу" как работает схема?
Вот вы мне сказали, что это такое, я почитал, разобрался как работает, посмотрел формулы, посчитал на бумаге и всё встало на свои места. Выражаю огромную благодарность за советы. Но всё же, давайте быть терпеливее. Сами меня "отругали" за то, что задаю "неправильные вопросы", а ответы то получается по содержанию не намного уходят от вопросов.......

[Tanya]

Вопрос ко всем "ГУРУ": Вот откуда отдельный индивид, не знакомый с инвертирующими (или неинвертирующими не суть) сумматорами на ОУ , не знакомый с такими формулами: может сообразить "сходу" как работает схема?

Все эти азы описаны в учебниках. И изучаются в соответствующих курсах. Поэтому все предполагают, что все это знают.
А вот объясните, зачем Вы написали этот пост, украшенный чудесными картинками. И еще несжатыми.

[Sokrat]

Все эти азы описаны в учебниках. И изучаются в соответствующих курсах. Поэтому все предполагают, что все это знают.
А вот объясните, зачем Вы написали этот пост, украшенный чудесными картинками. И еще несжатыми.

Понятно всё. Надо на другой форум уходить. Где более лояльно относятся к людям...