Болл С.Р. Аналоговые интерфейсы микроконтроллеров (2007) (1264220), страница 38
Текст из файла (страница 38)
АО5203 выпускается в 24-выводном корпусе. Также АО5203 имеет дополнительный вход — опцию сброса (зпц(доччп): при переводе уровня на выводе БНО)ч в О, движки всех потенциометров подключаются к выводу В. При обратном переводе уровня на выводе БНО)ч( в ВЫСОКИЙ, движки устанавливаются в предыдущее положение. Обычное применение этой опции — выключение звука стереоусилителя. У цифровых потенциометров есть одна особенность, не присущая механическим — установка движка на запомненное сопротивление при включении питания.
Механический потенциометр будет оставаться в установленном ранее положении независимо от включения или выключения питания. Цифровой же потенциометр АО5203 при подаче напряжения питания устанавливает движок в среднее положение. Зто может быть нежелательной позицией движка, по крайней мере, не установленной ранее. Единственный способ привести цифровой потенциометр в предыдущее положение — использование энергонезависимой памяти, в которую записываются значения для каждого потенциометра.
При включении питания ПО должно установить из памяти заранее запомненное значение на каждый из потенциометров. В продаже имеются также цифровые потенциометры с запоминанием предыдущих значений при включении питания. Зто, например, цифровые потенциометры ЕЕРОТ фирмы Х(сот с доступными выходными интерфейсами ЯР1, 1зс и выводами приращение/понижение ((псгешеп(1оесгещепг). Потенциометры ЕЕРОТ содержат ПЗУ ЕЕРКОМ для запоминания последнего положения движка при отключении питания. 6.7.
Аналоговые ключи Аналоговый электронный ключ можно представить как электронный аналог реле, позволяющего микропроцессору замыкать и размыкать контакт между двумя точками схемы. Аналоговые ключи быстрее и компактнее реле, не имеют дребезга контактов и требуют меньший ток для включения. На Рие.
6.19а показано схематическое изображение аналогового ключа и его внутренняя структура. Обычно ключ состоит из МОП-транзисторов и- и р-типа, соединенных параллельно. Цепь управления включает б. 7. Аналоговые ключи ° 203 или выключает сразу оба транзистора. Когда транзисторы открыты, ток может течь по ним в обоих направлениях одинаково — хоть от входа аналогового ключа к выходу, хоть от выхода — к входу. Направление тока— от входа к выходу или наоборот — определяется потенциалом на управляюпгем входе.
На Рис. 6.19б показан аналоговый ключ с двуполярным питанием Ч+ н Ч вЂ”. На самом деле, некоторые ключи могут работать и с однополярным питанием (Ч вЂ” подключен к земле). В некоторых ключах требуется третий вход напряжения, эквивалентный напряжению питания логических цепей. У- Ч+ Выход Вход Вход Выход Управление ключам: Управление клочом: вкл./выкл.
вкп./выкл. б) Сигнальный вход Сигналм управления ог микропроцессора Рис. 6. 19. Аналоговый ключ: управление н применение 204 ° Глава б. Соленоиды, реле и другие иеполнимельные уеюройеюва 6.7.1. Типы аналоговых ключей Хотя аналоговый ключ и можно представить аналогом твердотельного реле, между ними существуют громадная различия. Например, контакты реле — абсолютно изолированы от обмотки реле. Это позволяет переключать напряжения в сотни вольт без серьезной опасности повредить микропроцессорные цепи, т. е.
реле работает, как гальваническая развязка, аналогично оптрону с закрытым оптическим каналом. В аналоговом ключе необходимо подавать питание на переключающие транзисторы, поэтому амплитуда напряжения сигнала не может выйти за пределы У+ и Ч вЂ”. Если напряжение входного или выходного сигнала выйдет за эти пределы, ключ может сгореть из-за значительного тока между сигнальным проводом и шиной питания.
Некоторые аналоговые ключи снабжены заигитой от перенапряжения. Однако они не могут переключать напряжения выше напряжения питания, но и не выходят из строя. Эта особенность предусмотрена для устройств, сигнал на которые может поступать даже тогда, когда напряжение питания отключается. Типичным примером являются ИС МАХ4511/ 4512 фирмы Мах!т/1)а11аз. Поскольку аналоговые ключи построены с использованием МОП- транзисторов, существует конечное сопротивление контакта в замкнутом состоянии, равное сопротивлению сток-исток транзистора.
В первых модификациях ключей это сопротивление измерялось сотнями Ом, однако в последних разработках снижено до долей Ома. Время включения и выключения аналоговых ключей обозначается как Тоы и Тоге и варьируется от наносекунд до микросекунд. 6.7.2. Применениеаналоговыхключей Аналоговые ключи могут быть использованы для управления коэффициентом усиления ОУ, как показано на Рис. 6.19в. Два резистора К1 и К2 (си.
рисунок) переключаются аналоговым ключом под управлением внешнего микроконтроллера. В данной цепи установкой сигналов управления МП (кодов 01, 1О и 11) можно выбрать один из трех коэффициентов усиления, пропорциональных величинам К1, К2 и К1, параллельной К2. Заметим, что напряжение питания аналоговых ключей должно быть выше амплитуды входных и выходных сигналов, то есть, в общем случае, напряжений питания ОУ. В действительности, если напряжение питания ОУ стабилизированное, то напряжение питания аналогового ключа должно быть лишь немного больше максимального напряжения на неинвертируюшем входе ОУ. б.
2 Аналоговые ключи ° 205 6.7.3. Мультиплексоры На Рис. 6.20 показан 4-1 (4 входа/! выход) аналоговый мультиплексор. Аналого- Х( т вый мул ынинлексор обычно состоит из двух хг или более аналоговых ключей с одним об- хз щим выходом (обозначенным г' на схеме) ". С помощью входов управления мож- Цевв но выбрать, какой из контактов будет замкнут, и, таким образом, который из Уврааваовме входов Х1...Х4 будет соединен с выходом т'. Как и аналоговый ключ, мулылиллек- мультиплексор сор характеризуется такими параметрами, как диапазон входных нанрялсений, сонротивление в открытом и закрытом состояниях, время переключения.
Типичное применение аналоговых мультиплексоров — выбор источника звукового сигнала в аудиоустройствах. Интегральная схема И4Х349 фирмы МАХ1М/)уа!!аз — это один 8-1 аналоговый мультиплексор с интерфейсом ЯР1. ИС МАХ350 представляет собой два 4-1 аналоговых мультиплексора, также управляемых по интерфейсу ЯР1. "Аналоговые мультиплексоры, хах правило, обратимы, т. е. выход У при подаче определенного иотенпиала иа управляюший вход становится входом, а входы— выходами. Тогда ои выполняет функцию аналогового демультиолехеора !-4 (1 вход/4 выхода).
(Прим. науч. ред.) глава 7 Двигатели Двигатели — ключевые компоненты многих встроенных систем, поскольку они обеспечивают управление внешними обьектами. Применение двигателей простирается от вибрирующего звонка в пейджере до манипулятора массивного промышленного робота. Работа любого двигателя основана на законах электромагнетизма, и все его функции осуществляются прн подаче питания на тот или иной электромагнит. В этой главе мы не станем тратить время на обсуждение теории магнетизма, а рассмотрим, какие основные типы двигателей применяются в микропроцессорных системах. 7.1. Шаговые двигатели Шаговые двигатели делятся на три основных типа: с постоянным магнитом (Реппапепг-Маиде[, РМ), переменным магнитным сопротивлением (хапай)е-Ве!цс!апсе, Уй) и гибридные.
На Рис. 7.1 показан срез шагового двигателя с переменным магнитным сопротивлением. Шагавый двигатель с иерем енным магнитным саяр амивлением (7Щ содержит ротор с зубцами из магнитомягкого материала и статор с катушками. Когда по двум противоположным обмоткам статора протекает ток (две катушки В на рисунке), ротор смешается в сторону линии, соединяющей зти обмотки. При подаче питания на следующую пару обмоток ротор поворачивается далее.
Шагавый двигатель с настаянным магнитом (РМ) содержит ротор в виде многополюсного цилиндра с чередующимися северными и южными магнитными полюсами (Рнс. 7.2). При подаче питания на обмотки статора, ротор начинает вращение. На рисунке показана только одна катушка, однако в реальном шаговом двигателе обмотки статора располагаются по всей его окружности. Шаговый двигатель с постоянным магнитом обладает большим вращающим моментом, чем аналогичный с переменным магнитным сопротивлением.
7.1. Шаговые двигатели ° 207 Конструкция гибридного игагового двигателя позволяет добавить зубцы в двигатель с постоянным магнитом (РМ)„чтобы обеспечить более точное позиционирование при движении. В гибридном шаговом двигателе ротор поделен на две части, верхнюю и нижнюю (Рис. 7.3). Одна половина образована северными магнитными полюсами (Хогд, Х), а другая — южными (Яоц(Ь, 8). Зубцы ротора разнесены так, что когда зубцы одной половины ротора располагаются напротив зубцов статора, зубцы другой половины ротора оказываются напротив канавок статора (Рис.7.3). В некоторых гибридных двигателях применяется даже более двух секций ротора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
