Фазовый детектор 400 гц с гальванической развязкой

Фазовый детектор 400 гц с гальванической развязкой

Доброго времени суток! Имеется два генератора: опорный и подстраиваемый, как в синтезаторе. Оба они изначально работают на одинаковой частоте и подключены ко входам фазового детектора. Далее я начинаю каким-то образом воздействовать на опорный генератор (меняю немного его частоту) и при помощи схемы ФАПЧ, содержащей фазовый детектор и варикап, второй генератор снова подстраивается под опорный. На выходе фазового детектора предполагается получить ШИМ, которая будет зависеть от меры влияния на опорный генератор, так как подстраиваемый будет теперь генерировать новые значения частоты. Так как мне необходимо получить выходное напряжение, которое будет управлять варикапом, я предполагаю, что на выходе детектора должен стоять интегратор. Моей задачей является установление зависимости выходного напряжения этого интегратора от меры воздействия на опорный генератор.

А вопрос заключается вот в чем: как уйти от неоднозначности измерений? Ведь если фаза будет несколько раз поворачиваться на 360 градусов, то на выходе интегратора я получу треугольные импульсы. Можно как-то перевести эту характеристику в линейную, чтобы можно было однозначно определить меру воздействия на опорный сигнал?

Заранее извиняюсь, если пишу какой-то бред. Со схемотехникой до этого практически не работал. Спасибо!

Довольно непонятно, что вы, собственно, имеете в виду. Обычный фазовый детектор (некоторые его называют фазовым компаратором, в книге Хоровитца и Хилла он именуется фазовым детекторов второго вида (первый вид — это элемент исключающее ИЛИ) в состоянии, когда на оба входа подаются совпадающие по часоте и фазе сигнлаы (режим синхронизма) имеет высокоимпедансный выход. В пределе можно считать, что этот самый выход «висит в воздухе» и никак не влияет на управляемую цепь ( обычно варикап). Как только по той или иной причине синхронизм нарушается, на выходе действительно появляются короткие импульсы той или иной полярности (зависит знака разности частот на входах). Причем скважность этих импульсов будет пропорциональна разности фаз (по видимому, это вы и называете ШИМом).

В реальных системах на выходе такого фазового детектора всегда применяется интегратор (он же — ФНЧ). Его параметры влияют на быстродейтсвие петли, степень апериодичности реакции на внешнее воздействисе и общую устойчивость системы (можно такие параметры выбрать, что синхронизма не будет никогда, а управляющее напряжение будет осциллировать).. Чтобы более глубоко изучить этот в общем-то непростой вопрос на практике, можно порекомендовать поиграться с программами-симуляторами PLL-цепей (кажется, у AD есть такая — ADPLLsim или что-то в этом роде).

Ну вопросы автоматического регулирования и устойчивости никогда не были слишком простыми 🙂 а поэтому без рассчётов никогда не получится ничего путнего. Зато эти вопросы очень хорошо проработанц уже давно, и для тех, кто хочет взять готовое и собрать есть целая куча методических рекомендаций, называемых Аппликэйшн ноте, просто берёте Даташит на синтезатор и часто там же и рассчёт необходимых цепей его обвески, или отдельно придаётся Аппликэйшн_ноте, там всё уже есть. От Вас требуется знать параметры своего ГУНа, а фазовый детектор, классический для таких вещей, уже встроен как правило в микросхему синтезатора, или же опять же делается по известной схеме, что одно и то же самое.

И фазовый детектор там используется не совсем фазовый, он известен как фазо-частотный, потому что при разнице в частоте там на выходе как раз и есть какие-то биения, точнее пакеты импульсов с частотой биений, но они всегда такой полярности, чтобы вернуть ГУН куда нужно.

Собирается в простейшем варианте на двух D-триггерах и элементах 2И-НЕ в цепях обратной связи.

Видел такую схему, думал и с ней попробовать. А раз уж тут была затронута теория управления, то вот еще мне несколько непонятный момент. Имеется все те же два генератора: опорный и подстраиваемый. Они подключены к ФД. Изменили частоту опорного генератора (физическим воздействием на него), появилось напряжение на выходе ФД, варикапом автоматически подстроилась частота на втором генераторе. Это, как мне кажется, должно привести к тому, что напряжение на ФД станет равно нулю (так как генераторы теперь работают синхроно) и напряжение на управляющей ноге подстраиваемого генератора исчезнет. Таким образом его частота поползет в обратную сторону. Это снова приведет к появлению напряжения на выходе ФД и явтоподстройки к первому генератору. И так до бесконечности. Получается такой периодический процесс. Но ведь синтезаторы же работают как-то стабильно?:smile: Тут, видимо, уже идет расчет устойчивости управляющей системы какого-то порядка, исходя из каких-то критериев этой устойчивости. Я даже когда задачи на это решал в университете, но давно, поэтому не помню уже ничего. Можно объяснить мне «на пальцах», как примерно работает такая вот система с обратной связью и почему она не уходит в колебательный процесс?

. Это, как мне кажется, должно привести к тому, что напряжение на ФД станет равно нулю (так как генераторы теперь работают синхроно) и напряжение на управляющей ноге подстраиваемого генератора исчезнет. Таким образом его частота поползет в обратную сторону. Это снова приведет к появлению напряжения на выходе ФД и явтоподстройки к первому генератору. И так до бесконечности. Получается такой периодический процесс.

При синхронной работе обеих генераторов напряжение на выходе ФД не равно нулю, а пропорционально разности фаз сигналов опорного (ОГ) и подстраиваемого (ПГ) генераторов. Когда ФАПЧ уже не в состоянии поддерживать синхронизм (выходит за пределы полосы удержания) частота ПГ не будет равна частоте ОГ. В этом случае на выходе ФНЧ появится сигнал с частотой биений.

То есть правильно ли я понимаю? Генераторы работают на одной частоте и напряжение на выходе ФД равно 0 (утопичный случай). Я сдвигаю частоту ОГ на фиксированную величину, ПГ подстраивается под него и на выходе ФД имею постоянное напряжение даже при синхронной работе генераторов. А потом я еще немного сдвигаю частоту ОГ и имею уже другое напряжение на выходе и оно будет постоянным?

Добавлено через 9 минут(ы):

Про делители пока вообще речи не идет. То, что я делаю — это не совсем синтезатор, но принцип работы я брал оттуда. Моей задачей является не синтезировать новую частоту, а за счет выхода ФД измерять величину физического воздействия на опорный генератор. Вот тут и возник вопрос, а что будет выдавать ФД, когда частоты станут снова синхронными после воздействия?

Имеется все те же два генератора: опорный и подстраиваемый. Они подключены к ФД. Изменили частоту опорного генератора (физическим воздействием на него), появилось напряжение на выходе ФД, варикапом автоматически подстроилась частота на втором генераторе. Это, как мне кажется, должно привести к тому, что напряжение на ФД станет равно нулю (так как генераторы теперь работают синхроно) и напряжение на управляющей ноге подстраиваемого генератора исчезнет.

Это не совсем так. В режиме синхронизма напряжение на выходе ФД (а вернее — в цепи управления) не становится равным нулю, а эта цепь как бы «повисает в воздухе», т.е. становится практически полностью изолированой от всего). А так как в идеале сопротивление варикапа постоянному току бесконечно большое, то в пределе эта цепь за счет входящих в ее состав конеденсаторов просто держит некий потенциал (в пределе — в течение любого времени). Разумеется, ничего идеального не бывает, и за счет утечек конденсаторов, неидельности ключевых элементов на выходе ФД, внешних наводок и еще массы причин этот самый потенциал со временем так или иначе меняется, и как только это произошло, на выходе ФД появляются импульсы соотвествующей полярности, приводящие его в норму.. Собственно, то же самое происходит, если вы перестариваете опорный генератор или изменяете коэффициент деления ДПКД, стоящего между управляемым генератором и ИЧФД..

Следует отметить одно очень важное обстоятельство — сигнал получается достаточно чистым ТОЛЬКО в режиме синхронизма, ибо как только на выходе ИЧФД появились импульсы, спектр сигнала управляемого генератора обогащается побочными колебаниями, отстоящими от основного на частоты, кратные частоте сравнения. Отсюда вытекает главное требование к цепи варикапов — не иметь «утечек» на массу и провод питания (если такая утечка имеется, ИЧФД будет вынужден постоянно ее компенсировать, и качественный сигнал на выходе получить уже не удастся никаким образом). Стало быть, к монтажу и в особенности к конденсатором интегратора тут предъявляются повышенные требования, равно как к экранировке. И еще одно неочевидное правило — в любом случае напряжение на варикапе должно быть БОЛЬШЕ, чем то напряжение, которое выделяется на нем за счет детектирования генерируемых ВЧ-колебаний. Иначе обогащение спектра неизбежно.

На самом деле стало принято почти всегда и везде действительно ставить после ИЧФД (как на двух Д-триггерах) практически не ФНЧ, а настоящий интегратор, и потому можно считать, что при синхронизме действительно мы имеем почти что нулевой сдвиг фаз, почти что нулевое управляющее воздействие на интегратор, а интегратор на то и интегратор, чтобы когда на него ничего не подаётся, держать на своём выходе постоянное напряжение, которое и подаётся на ГУН даже если с выхода ИЧФД мы имеем «полный ноль». Ну тут надо понимать, что полный ноль означает нулевой ток на вход интегратора. И тогда всё становится на свои места, и в жизни оно где-то так именно и работает.

Читайте также  Открытая проводка в квартире

Вот RU3AEP тоже помогает начинающим, я полностью согласен со всем написанным, спасибо нам обоим 🙂
(точнее это я «тоже» влез и стал «помогать»)

Генераторы работают на одной частоте и напряжение на выходе ФД равно 0 (утопичный случай). Я сдвигаю частоту ОГ на фиксированную величину, ПГ подстраивается под него и на выходе ФД имею постоянное напряжение даже при синхронной работе генераторов. А потом я еще немного сдвигаю частоту ОГ и имею уже другое напряжение на выходе и оно будет постоянным?

В правильно работающей цепи ФАПЧ — именно так. За исключением того момента, что управляющее напряжение, как правило, не бывает равным нулю или около него. Почему — см. мой пост N 11.

Вот тут и возник вопрос, а что будет выдавать ФД, когда частоты станут снова синхронными после воздействия?
Правильный ответ, если речь идет о ИЧФД — НИЧЕГО (в идеале).

Кстати, вот еще несколько практических советов (без претензии на научную обоснованность и истину — увы, по образованию я далеко не радиоинженер).
1) Качественно ( в смысле не количественно) проверить изоляцию цепи управления можно следующим образом — полсе достижения системой синхронизма аккуратно разрываем кольцо ФАПЧ, отсоединяя выход ФД от ФНЧ и смотрим за частотой управляемого генератора. Обычно она начинает плавно снижаться (конденсаторы разряжаются). Чем медленнее происходит этот процесс, тем качественнее у нас кондеры в ФНЧ, варикап и сама цепь в целом. Если частота резко ползет вверх — это плохой признак, означающий, что ВЧ-напряжение на варикапах слишком велико (или управляющее мало).
2) Проверить, на какой частоте ГУНа напряжение на его варикапе примерно равно продетектированному ВЧ-сигналу, очень просто — ЗАКОРАЧИВАЕМ управляющую цепь на массу, а затем, убрав закоротку, смотрим, как частота ползет вверх и докуда доползает. Это и будет искомое значение, НИЖЕ которого в цепи ФАПЧ с этим ГУНом опускаться никак нельзя. Даже приближаться к нему «сверху» не стоит, иначе велика вероятность получить «забор» в спектре выходного сигнала.

Анализатор спектра имеется, с симуляторами буду разбираться постепенно, никогда с ними не работал. За названия микросхем тоже огромное спасибо!

Только вот появился еще один вопрос, исходя из предыдущего поста. Если напряжение держит конденсатор на выходе интегратора, то при приходе 0 (при синхронизации) оно сохраняется и поддерживает частоту ПГ. Но если изменилось внешнее воздействие? То есть частота опорного поменялась так, что напряжение на выходе ФД было 5В, а стало 4В. Получается, что мне надо ждать, пока конденсатор разрядится до 4В и мгновенно оценить эти изменения не получится?

Делаем свою USB звуковую карту с гальванической развязкой

Началось все как обычно, от нефиг делать от избытка свободного времени я решил сделать что-то эдакое. Тут я вспомнил, что друзья жалуются в дискорде на мой микрофон, слышны какие-то цифровые помехи, а если начать копировать файлы на компьютере то вообще. Купить нормальную звуковую карту? Это не про нас.

Кого заинтересовало прошу под кат.

Выбор микросхемы кодека

Вообще я не любитель делать электронику из чего попало, даже для себя, особенно из китайских компонентов с али, по этому первым делом идем на digikey и ищем что-нибудь. Первой мыслью было взять полноценную микросхему кодека и подключить его к STM32, а уж от него USB. В принципе это не сложно, но в какой-то момент я понял, что не хочу так заморачивайся и решил найти что-то «все в одном». Гугл настойчиво выдавал CM108 от C-Media Electronics, производитель в Тайване. Что ж, ну ладно, пусть будет так

Кодек требует себе EEPROM, и даже предлагает конкретную, аналог от STMicroelectronics M93C46-WMN6TP быстро нашелся на том же digikey (Integrated Circuits (ICs) > Memory). На всякий случай подключил его питание через фильтр, чтобы не привел нам ничего плохого в питание кодека.

Так же кварц, и т.к. я любитель сделать все по меньше и компактней то ставлю серию ABM3 (ABM3-12.000MHZ-B2-T) 5 на 3.2 мм (не ставить же гигантский HC-49)

Аудио коннекторы

После ищем сами коннекторы для наушников и микрофона. Я лично предпочитаю CUI для аудио и простых бытовых коннекторов питания 5.5, всегда их ставлю, конечно же поиск на digikey (Connectors, Interconnects > Barrel — Audio Connectors).

В моем случае у меня уже был готов компонент в библиотеке под SJ2-3574A-SMT т.к. раньше я его уже использовал, можно было бы выбрать разноцветные (у CUI есть), но мне не хотелось (для себя же делаю, как-нибудь разберусь).

Обычно последовательно ставят конденсаторы (0.47uF или 1uF, можно 4.7uF), это может быть тантал или керамика, но лучше всего использовать пленочные. В референс схеме в даташите предлагают 470uF, что слишком уж много, выбираем 0.47uF (если нужны очень низкие басы то можно и 1uF). Пленочные конденсаторы есть в SMD корпусах, что очень удобно, я поставил ECP-U1C474MA5 в корпусе 1206.

Гальваническая развязка по питанию

А теперь самое интересное

CM108 имеет 2 режима, 100mA и 500mA, разумеется я выбрал по жирнее, чтобы с размахом, 500mA * 5V = 2.5W, немного с запасом нам нужно найти развязку где-то на 3W, выставляем параметры (в разделе Power Supplies — Board Mount > DC DC Converters) и смотрим, что по дешевле, так же не забывая отсеивать производителей, которым вы не очень доверяете. Выбор пал на CC3-0505SF-E от TDK (хотя мне очень хотелось поставить от мураты!). Стоит он жирно, 11 баксов, но ничего не поделаешь.

После него я поставил фильтр, не забывая про конденсаторы 0.01uF и 0.001uF чтобы отсеять всякую ВЧ ересь т.к. она пролезает даже через гальванику. Ещё 100uF электролит, он точно лишним не будет.

Развязка интерфейса

Развязка питания это хорошо, но не помешает развязать и сам USB интерфейс. В разделе Digital Isolators (Isolators > Digital Isolators) можно найти подходящее, я выбрал ADUM4160 от Analog Devices.

Не забываем подтянуть DATA P на USB интерфейсе к 3.3V, т.к. это говорит хосту (ПК), что в порт воткнули девайс и надо бы начать с ним работать, по-хорошему в микросхеме эта подтяжка должна быть внутри, но её почему-то нет.

Ну и по мелочи

Сам USB конектор конечно же от Molex, ещё можно от TE или Wurth. Или поискать и у других, но я считаю что подобные конекторы лучше выбирать у этих трех, остальные хороши, но в другом.

Так же я решил, что если столько денег ушло на чистое питание, то делать надо все хорошо до конца, и развязка цифровой земли и аналоговой не исключение. Более того, вместо обычной перемычки на плате я поставил фильтр BLM15 (при разводки платы разделение земли лучше пододвинуть поближе к главной земле, т.е. к GND выводу нашего изолятора по питанию, там и должна расходится цифровая и аналоговая земля)

Заключение

Ну, на этом все, плату я развел в 4 слоя стандартного класса, после подготовки производства она будет стоить около 130р. Так же 4 слоя лучше в плане того, что полигоны питания, земли и цифровой земли лучше делать собственно полноценными полигонами, по-хорошему вообще на каждое питание свой слой, но у меня питание и цифровая земля на одном.

От идеи до полной разводки ушло где-то полтора часа. Плата вышла размером 22 на 66 мм.

Честно говоря, пока писал статью уже расхотелось заказывать плату (ну как всегда), так что пусть будет хотя бы статья.

ИС1-200-2000, преобразователь частоты с 115/200 В 400 Гц в 220 В, 50 Гц

Руководство по эксплуатации ИС1-200-2000
Декларация о соответствии

Под заказ возможна доработка изделия клеммными колодками вместо кнопок/тумблеров, для возможности дистанционного управления. Доработка осуществляется на партию от 5 штук.

  • Мощность 2000 ВА
  • Входное напряжение переменное трехфазное 115/200В 400 Гц
  • Синусоидальное выходное напряжение переменное однофазное 220 В, 50 Гц

Способы оплаты

Гарантийные обязательства

  • Описание
  • Характеристики
  • Где применить
  • Сертификат
  • Отзывы

Купи этот прибор в кредит

Инвертор ИС1-200-2000 предназначен для преобразования специфического напряжения бортовой сети в напряжение сети общего назначения на летательных аппаратах.

Инвертор ИС1-200-2000 рассчитан на нагрузку мощностью до 2000ВА.

ИС1-200-2000 предназначен для преобразования напряжения источника трехфазного переменного тока системы электроснабжения самолета или вертолета постоянной частоты 400 Гц с номинальным напряжением 115/200 В согласно ГОСТ Р54073-2017, в переменное однофазное синусоидальное напряжение 220 В, частотой 50 Гц, для подключения любых нагрузок мощностью до 2000 ВА.

ИС1-200-2000 может работать со всеми видами нагрузок – активной, индуктивной, нелинейно-емкостной, в т. ч. с трансформаторами, двигателями переменного тока, а также бытовыми электроприборами.

Таким образом, инвертор позволяет подключать стандартное электрооборудование, работающее от напряжения 220 В частотой 50Гц в условиях наличия только бортовой сети 115/220 В частотой 400Гц!

Вход и выход инвертора гальванически развязаны.

Благодаря применению многофазной схемы выпрямления, форма тока потребляемого от бортовой сети близка к синусоидальной, что положительно сказывается на работе инвертора в системах генерации с ограниченной мощностью.

Качественные характеристики выходного напряжения аналогичны характеристикам напряжения в сети общего назначения – «бытовой» сети.

Для гарантированного запуска оборудования, инвертор ИС1-200-2000 имеет повышенное время работы на максимальной мощности, а также функцию плавного пуска.

Время работы в режиме перегрузки 5 сек., пусковая мощность 3000 ВА. Это обеспечивает стабильный пуск мощных двигателей, подключение емкостных нелинейных нагрузок, таких, как аппаратура с импульсными блоками питания и т.п.

Инвертор имеет компактный, но прочный металлический корпус. Подключение входа и выхода одним кабелем через разъем типа 2РТТ28Б7Ш11В.

В инверторе ИС1-200-2000 присутствуют следующие функции защиты:

— защита от повышенного напряжения на входе;
— защита от пониженного напряжения на входе;
— защита от обрыва одной из фаз;
— тепловая защита (защита от перегрева);
— защита от короткого замыкания;
— защита от перегрузки.

Защиты обеспечивают долгую надежную работу инвертора Каждая функция защиты имеет свой отдельный индикатор на панели инвертора, что позволяет легко определить причину аварийного отключения, если она произошла (Рис. 1).

Рис. 1

Степень защиты инвертора – IP21.

Гальваническая развязка аналогового сигнала

В этой статье речь пойдет в первую очередь об оптической развязке аналогового сигнала. Будет рассматриваться бюджетный вариант. Также основное внимание уделяется быстродействию схемотехнического решения.

Способы развязки аналогового сигнала

Небольшой обзор. Существует три основных способа гальванической развязки аналогового сигнала: трансформаторный, оптический и конденсаторный. Первые два нашли наибольшее применение. На сегодняшний день существует целый класс устройств, которые называются изолирующие усилители или развязывающие усилители (Isolated Amplifier). Такие устройства передают сигнал по средствам его преобразования (в схеме присутствует модулятор и демодулятор сигнала).

Рис.1. Общая схема изолирующих усилителей.

Есть устройства как для передачи аналогового сигнала по напряжению (ADUM3190, ACPL-C87), так и специализированные, для подключения непосредственно к токовому шунту (SI8920, ACPL-C79, AMC1200). В данной статье мы не будем рассматривать дорогие устройства, однако перечислим некоторые из них: iso100, iso124, ad202..ad215 и др.

Существует также другой класс устройств – развязывающие оптические усилители с линеаризующей обратной связью (Linear Optocoupler) к этим устройствам относятся il300, loc110, hcnr201. Принцип действия этих устройств легко понять, посмотрев на их типовую схему подключения.

Рис.2. Типовая схема для развязывающих оптических усилителей.

Подробнее о развязывающих усилителях вы можете почитать: А. Дж. Пейтон, В. Волш «Аналоговая электроника на операционных усилителях» (глава 2), также будет полезен документ AN614 «A Simple Alternative To Analog Isolation Amplifiers» от silicon labs, там есть хорошая сравнительная таблица. Оба источника есть в интернете.

Специальные микросхемы оптической развязки сигнала

Теперь к делу! Для начала сравним три специализированных микросхемы: il300, loc110, hcnr201. Подключенные по одной и той же схеме:

Рис.3. Тестовая схема для il300, hcnr201 и loc110.

Разница только в номиналах для il300, hcnr201 R1,R3=30k, R2=100R, а для loc110 10k и 200R соответственно (я подбирал разные номиналы чтобы добиться максимального быстродействия, но при этом не выйти за допустимые пределы, например, по току излучающего диода). Ниже приведены осциллограммы, которые говорят сами за себя (здесь и далее: синий – входной сигнал, желтый — выходной).

Рис.4. Осциллограмма переходного процесса il300.

Рис.5. Осциллограмма переходного процесса hcnr201.

Рис.6. Осциллограмма переходного процесса loc110.

Теперь рассмотрим микросхему ACPL-C87B (диапазон входного сигнала 0..2В). Честно говоря с ней я провозился достаточно долго. У меня в наличии было две микросхемы, после того как получил неожиданный результат на первой, со второй обращался очень аккуратно, особенно при пайке. Собирал всё по схеме, указанной в документации:

Результат один и тот же. Подпаивал керамические конденсаторы непосредственно вблизи ножек питания, менял ОУ (естественно проверял его на других схемах), пересобирал схему и т.д. В чем собственно загвоздка: выходной сигнал имеет значительные флуктуации.

Несмотря на то, что производитель обещает уровень шума выходного сигнала 0.013 mVrms и для варианта «B» точность ±0.5%. В чем же дело? Возможно ошибка в документации, поскольку с трудом верится в 0.013 mVrms. Непонятно. Но посмотрим в графу Test Conditions/Notes напротив Vout Noise и на Рис.12 документации:

Рис.9. Зависимость уровня шума от величины входного сигнала и частоты выходного фильтра.

Здесь картина немного проясняется. Видимо производитель говорит нам о том, что мы можем задушить эти шумы через ФНЧ. Ну что ж, спасибо за совет (иронично). Зачем вот только всё это таким хитрым образом вывернули. Скорее всего понятно зачем. Ниже приведены графики без и с выходным RC фильтром (R=1k, C=10nF (τ=10µS))

Рис.10. Осциллограмма переходного процесса ACPLC87 без и с выходным фильтром.

Применение оптопар общего назначения для развязки сигнала

Теперь перейдем к самому интересному. Ниже приведены схемы, которые я нашел в интернете.

Рис.11. Типовая схема оптической развязки аналогового сигнала на двух оптопарах.

Рис.12. Типовая схема оптической развязки аналогового сигнала на двух оптопарах.

Рис.13. Типовая схема оптической развязки аналогового сигнала на двух оптопарах.

Такое решение имеет как преимущества, так и недостатки. К преимуществу отнесем большее напряжение изоляции, к недостаткам то, что две микросхемы могут значительно отличаться по параметрам, поэтому кстати рекомендуется использовать микросхемы из одной партии.

Я собрал эту схему на микросхеме 6n136:

Рис.14. Осциллограмма переходного процесса развязки на 6N136.

Получилось, но медленно. Пробовал собирать и на других микросхемах (типа sfh615), получается, но тоже медленно. Мне надо было быстрее. К тому же часто схема не работает из-за возникающих автоколебаний (в таких случаях говорят САР неустойчива))) Помогает увеличение номинала конденсатора С2 рис. 16.

Один знакомый посоветовал отечественную оптопару АОД130А. Результат на лицо:

Рис.15. Осциллограмма переходного процесса развязки на АОД130А.

Рис.16: Схема развязки на АОД130А.

Потенциометр нужен один (RV1 или RV2) в зависимость от того будет выходной сигнал меньше или больше входного. В принципе можно было поставить только один RV=2k последовательно с R3=4.7k, ну или вообще оставить только RV2=10k без R3. Принцип понятен: иметь возможность подстройки в районе 5k.

Микросхема трансформаторной развязки сигнала

Перейдем к трансформаторному варианту. Микросхема ADUM3190 в двух вариантах на 200 и 400 кГц (у меня на 400 — ADUM3190TRQZ), также есть микросхема на более высокое напряжение изоляции ADUM4190. Замечу, корпус самый маленький из всех – QSOP16. Выходное напряжение Eaout от 0.4 до 2.4В. В моей микросхеме выходное напряжение смещения около 100мВ (видно на осциллограмме рис. 18). В целом работает неплохо, но лично меня несовсем устраивает выходной диапазон напряжения. Собрано по схеме из документации:

Рис.17. Схема ADUM3190 из документации.

Рис.18. Осциллограмма переходного процесса ADUM3190.

Итоги

Подведем итог. На мой взгляд наилучшим вариантом является схема на отечественных АДО130А (где они их только взяли?!). Ну и напоследок небольшая сравнительная таблица:

Микросхема tr+задерж. (по осцилл.), мкс tf+задерж. (по осцилл.), мкс Диап. напряж., В Напряж. изоляции, В Шум (по осцилл.) мВп-п. Цена** за шт., р (05.2018)
IL300 10 15 0-3* 4400 20 150
HCNR201 15 15 0-3* 1414 25 150
LOC110 4 6 0-3* 3750 15 150
ACPL-C87B 15 15 0-2 1230 нд 500
6N136 10 8 0-3* 2500 15 50
АОД130А 2 3 0.01-3* 1500 10 90
ADUM3190T 2 2 0.4-2.4 2500 20 210

*- приблизительно (по собранной схеме с оптимизацией по быстродействию)

**- цена средняя по минимальным.
Ярослав Власов

Осциллограф с изолированными каналами TPS2024B 200 МГц, 4 канала

Бесплатная доставка по всей России.

  • Описание
  • Документация
  • Метрология
  • Комплект поставки
  • Оплата
  • Доставка
  • Отзывы (1)

Описание

Цифровые осциллографы TPS2024B обладают широким спектром возможностей, а также хорошо знакомыми и простыми в обращении средствами управления и меню. Осциллограф использует технологию IsolatedChannel™, обеспечивающую изоляцию от земли и между каналами, что снижает вероятность повреждения исследуемых цепей во время измерения.

  • В стандартной комплектации каждый осциллограф Tektronix TPS2024B оснащен одним аккумулятором
  • Каждый аккумулятор рассчитан на 4 часа работы
  • Дополнительные аккумуляторы — опционально

Особенности осциллографов TPS2024B

Характеристики Достоинства
Четыре изолированных канала (TPS2014B, TPS2024B) Надежное и простое измерение в режиме изоляции от цепей заземления по 4 каналам, включая измерение трехфазных источников питания.
Дискретизация в режиме реального времени Точный захват сигнала при не менее 10-кратной частоте дискретизации по всем каналам, постоянно.
Специализированные органы управления на передней панели Простые в пользовании элементы управления на передней панели позволяют тратить больше времени на выполнение задач, а не на обучение.
Порт CompactFlash™ на передней панели Быстрое сохранение и передача осциллограмм.
Замена аккумулятора без выключения системы. Непрерывная работа от аккумулятора до 8 часов.
Вес всего 6 фунтов (2,7 кг) Легкая транспортировка из лаборатории в лабораторию или на объект благодаря малому весу и компактности.
Модуль прикладных программ для измерения и анализа систем питания (приобретается дополнительно) Быстрое выполнение автоматических измерений действительной и полной мощности, фазового сдвига, гармоник и потерь переключения.
Подключение к ПК Простое подключение к персональному компьютеру с помощью интерфейсов RS-232 и кабеля USB; использование программного обеспечения NI LabVIEW SignalExpress для управления осциллографом, регистрации данных, передачи и документирования результатов.

Технология IsolatedChannel компании Tektronix упрощает выполнение измерений с гальванической развязкой от земли. В отличие от осциллографов, выполняющих измерения относительно земли, корпуса входных разъемов TPS2000B изолированы друг от друга и от шины заземления.

Технология IsolatedChannel предотвращает протекание тока между корпусами входных разъемов BNC или между корпусом BNC и землей в пределах максимального напряжения 600 Вср. кв. от земли.

Характеристики осциллографа TPS2024B

Модель Полоса Каналы Ч-та дискретизации Объем памяти
TPS2012B 100 МГц 2 1 Гвыб/с 2,5 тыс. точек
TPS2014B 100 МГц 4 1 Гвыб/с 2,5 тыс. точек
TPS2024B 200 МГц 4 2 Гвыб/с 2,5 тыс. точек

Купить осциллограф Tektronix TPS2024B или получить техническую консультацию можно у официального партнера Tektronix на территории РФ — ООО «ФЕРРИЯ Телеком».

Документация

Метрология

Комплект поставки

  1. Пробники:
    • TPP0201 200 МГц; для осциллографа TPS2024B- 4 шт.
    • TPP0101 100 МГц; для осциллографов TPS2012B и TPS2014B- 2/4 шт.
  2. Литий-ионная батарея — 1 шт.
  3. Кабель USB-RS232
  4. ПО для связи с ПК OpenChoice®
  5. ПО SignalExpress™ компании NI в редакции Tektronix
  6. Документация
  7. Кабель питания
  8. Сертификат калибровки
  9. Передняя защитная крышка

Оплата

Наша компания работает с физическими лицами, с юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями только по безналичному расчёту.

Вы оплачиваете заказ согласно выставленному счету. Физические лица могут оплатить заказ банковским переводом через Сбербанк России или любой другой банк.

Для получения счёта Вы можете :

  1. Связаться с нами по телефону +7 (499) 391-90-77 или электронной почте info@ferria.ru;
  2. Оформить запрос через сайт.

Доставка

Доступны следующие варианты доставки :

  1. Самовывоз со склада по адресу — г. Москва, бульвар Генерала Карбышева, д. 5, корп. 2
  2. Доставка до терминала ТК Деловые Линии.Список городов с терминалами ТК «Деловые линии».
  3. Доставка любой другой, удобной для Вас, транспортной компанией.

Доставка в большинство городов России* — бесплатно.

*Бесплатная доставка до терминала ТК Деловые линии. При условии, что терминал есть в Вашем городе.

Наша компания организует доставку оборудования по всей территории России.

1 отзыв на Осциллограф с изолированными каналами TPS2024B 200 МГц, 4 канала

Сергей Иноземцев ( Салют) – 7 января, 2020

Отличный осциллограф для тех, кому нужна гальваническая развязка каналов ( у нас, как раз-таки, стоит такая задача).

Но, всё-таки, дороговат даже по сравнению с Scope Rider от Rohde & Schwarz.

Модуль гальванической развязки для USB

  • Цена: $7.59 (без учета доставки)
  • Перейти в магазин

По роду занятий мне часто приходится сталкиваться с ситуациями, когда подключаемое к компьютеру по USB устройство не должно иметь непосредственной электрической связи с ним, потому как это может повлечь как просто большие помехи вплоть до потери работоспособности, так и взаимное влияние блоков питания компьютера и тестируемого устройства. Вариантов решения не так много и наиболее простой из них, применить гальваническую развязку.

Я рассказывал добавлении гальванической развязки к одной из моих электронных нагрузок, вариант по своему тоже простой, но тем не менее требующий вмешательства в конструкцию нагрузки, а также установки специального ПО. Как альтернативные варианты:
1. Гальванически развязать сам компьютер от сети, но при этом надо отвязывать и монитор и питание USB хаба и принтера, в общем не вариант.
2. Применить WiFi, Bluetooth, Ethernet. Изоляция супер, но сложность исполнения высокая и обычно каждое устройство надо дорабатывать отдельно.
3. USB изолятор. Устройство предельно простое, полностью прозрачное с точки зрения программной и аппаратной составляющей, может быть применено по мере необходимости и собственно о нем я сегодня и буду вести рассказ.

Действительно, иногда надо просто временно развязать компьютер и подключаемое устройство, как для работы, так и для проверки «кто виноват», потому я и заказал именно такой вариант, хотя как писал в самом начале, стараюсь по мере возможности делать развязку внутри самих устройств, например как я это делал в моих блоках питания.

На момент покупки стоило $7.59+1.63 за доставку, итого около 9.2 доллара, недешево, но мне их и не десяток надо было.
Через время получил такой пакетик, правда попутно заказывал пару модулей WiFi-UART, но продавец почему-то решил что мне они не нужны и не выслал, печаль, на один полезный обзор будет меньше 🙁

Фото в сравнении со стандартным спичечным коробком для понимания размеров.

И габариты со страницы товара.

Исполнение вполне аккуратное, можно конечно придраться, но я не буду так как меня все устроило.

Кроме USB разъемов на плате есть еще три светодиода и переключатель, пара светодиодов отображает режим работы (Low и Full speed), а также подачу питания на выход, при помощи переключается выбирается режим передачи, те самые Low и High speed.

Все емкие конденсаторы на плате танталовые, по входу есть самовосстанавливающийся предохранитель на ток 400мА, так что в безопасностью все нормально.

Устройство, подключаемое через развязку получает питание через изолированный преобразователь напряжения, в данном случае 5-5 Вольт, мощностью 1 Ватт, т.е. максимальный ток нагрузки 200мА, при этом от него же питается и вторичная сторона самой платы потому сильно не разгуляешься, например попытка подключить внешний SSD накопитель привела к его циклической перезагрузке.
Я себе в другом магазине купил пяток подобных преобразователей для питания вольтметров с VFD дисплеями, да и просто для разных применений, полезная вещь.

А за собственно развязку отвечает ADUM3160, рядом расположен оптрон, при помощи него от переключателя идет команда на управляющий входу ADUMа для задания скорости передачи данных.

По заявлению производителя (если считать что чип оригинальный, а не клон) обеспечивается гальваническая развязка с максимальным напряжением до 2.5кВ и скоростью передачи данных 1.5/12 Мбит.

Снизу пусто, но должен сделать замечание. В характеристиках ADUM3160 указано что он выдерживает 2.5кВ, но в данном случае напряжение пробоя будет ограничено не им, а расстоянием между контактами преобразователя напряжения. Не знаю сколько держит его изоляция, но расстояние между 2 и 3 контактами маленькое и я бы как минимум сделал там прорезь в текстолите.

Измерение емкости между сторонами изолятора я провел сначала в варианте земля/земля, прибор показал 26пФ, потом измерил емкость земля/питание, показало те же 26пФ что на мой взгляд более чем нормально.

А теперь проверим его в работе.
Здесь проверка проходила не с каким-то из моих устройств, а с обычной флешкой, собственно для изолятора все равно что там подключено так как он полностью прозрачен для системы, не требует никаких драйверов и прочего, включил и работай, чем собственно меня и заинтересовал.
На первичной стороне есть два светодиода, синий и красный, синий светит когда выбран режим высокой скорости (12 Мбит), красной — низкой скорости (1.5 Мбит).
Но почему-то нормально работал только режим Full speed, при низкой компьютер видел что что-то подключено, но не мог определить что это. Проверял как флешки, так и USB-UART конвертер, переключал как «на ходу», так и с переподключением, в Low speed ничего не заработало.

Немного тестов скорости.
1. Кардридер, включено в USB 3.0 хаб
2. Кардридер, включено в USB 2.0 компьютера
3. USB 2.0 флешка, включено в USB 2.0 компьютера.

Максимум я получил скорость около 9 Мбит, что в принципе нормально, при этом видно, что в варианте с прямым подключением к компьютеру скорость выше.

1, 2. Ток потребления в режиме Full speed ниже чем в Low speed и составляет соответственно 15 и 28мА.
3. Напряжение на выходе без нагрузки выше чем на входе, примерно на 0.1 Вольта.
4, 5. Интересно что в режиме Low speed ток потребления нагрузки падает почти до нуля (фото 5), при этом питание есть так как работает тестер, но устройства не определяются, о чем я писал выше.
6. Нагрузочная способность модуля очень маленькая, уже при токе нагрузки в 60-65мА напряжение проваливается до 4.6 Вольта. В данном тесте изолятор был подключен через USB удлинитель, но даже при прямом подключении разница была не очень большая.

И так положительное, качество изготовление нормальное, модуль работает стабильно, данные передаются, пользоваться очень удобно так как он просто включается между компьютером и целевым устройством, например той же нагрузкой, блоком питания, USB осциллографом и пр.
Отрицательное. Скорость только до 12 Мбит, потому подойдет для не очень скоростных устройств, причем почему-то работает только в одном режиме. Нагрузочная способность по выходу мала и составляет всего около 40-50мА, из-за чего целевое устройство желательно питать отдельно. Есть также нарекания к качеству изоляции между первичной и вторичной стороной, решить можно заменой DC-DC изолятора, причем если применить более мощный, то вырастет и нагрузочная способность по выходу.

Резюме, если знать о нюансах применения, то имеет право на жизнь и в некоторых ситуациях может реально облегчить жизнь. У меня не так давно был реальный случай, когда при определенной комбинации электронной нагрузки, ее блока питания, тестируемого блока питания и компьютера соединение по USB пропадало через каждые 5-10 секунд, USB изолятор решил бы эту проблему так как без подключения к компьютеру все работало стабильно.

У продавца есть купон 2/15, потому при покупке двух штук можно немного сэкономить, я этот купон использовал так как заказывал эту плату+два WiFi-UART модуля.

На этом у меня все, надеюсь что обзор был полезен.