Радиостанция «Бородатый Холодильник». Общая девайсология и схемотехника.

Основные определения

Девайсология (от англ. Device - Устройство) - процесс изучения внутренностей (как правило, принципиальной электрической схемы) какого-либо радиоэлектронного устройства. Различают фундаментальную и прикладную девайсологию. Фундаментальная девайсология выполняется для выяснения принципа работы устройства (нередко, хотя и совсем не обязательно, с целью его ремонта) и, как правило, не связана с демонтажом деталей. Прикладная девайсология выполняется для определения, насколько полезно может быть содержащиеся в устройстве детали или (реже) устройство в целом. Поэтому задачей прикладной девайсологии, как правило, является всего лишь выяснение набора деталей, содержащихся в устройстве, иногда даже без определения той роли, которую они в нём выполняют, а также назначения всего исследуемого устройства.
Как увлечение, фундаментальная девайсология - весьма интересное занятие, иногда напоминающее решение головоломок. После срисовывания принципиальной схемы часто возникают вопросы, почему разработчик поступил именно так. В этом смысле упомянутое занятие напоминает написание конструкторского диплома, когда дипломник перечерчивает готовые чертежи (иногда внося в них свои небольшие изменения) и выдаёт их за свои. В связи с этим ему требуется знать, по какой причине конструктор применил то или иное решение, и быть готовым к ответу на подобные вопросы. Правда, в случае с дипломным проектированием, эти вопросы (естественно, до защиты) обычно можно задать непосредственно автору чертежа, а вот в девайсологии приходится думать самому.
Иногда возникает вопрос, в чём отличие девайсологии от схемотехники, и зачем нужно было вводить в язык новый термин. Схемотехника - это область науки или искусства, изучающая принципы построения схем, а девайсология - это процесс исследования конкретного устройства. Поэтому, если человек говорит, что он занимается схемотехникой, то это, как правило, означает, что он изучает (теоретически или экспериментально) способы решения некоторой технической задачи, возможно, анализируя при этом принципиальные схемы различных устройств. Девайсология всегда связана с исследованием устройств, не имеющих заранее известной принципиальной схемы, и основная часть девайсологической работы - это именно срисовывание схем. Человек, занимающийся девайсологией, исследует определённое устройство и обязательно подробно срисовывает его принципиальную схему, даже если общие принципы работы устройства ему понятны и без неё. Результатом девайсологического процесса является принципиальная схема устройства и её описание. Часто в таком описании можно встретить много довольно спорных гипотез девайсолога, поскольку бывает трудно объяснить некоторые схемные особенности. Таким образом, можно сказать, что девайсология - это процесс исследования схемотехники устройства.
Как уже отмечалось, часто ремонт устройства бывает совсем не связан с девайсологией. Типичные примеры - замена предохранителя или ремонт устройства, на которое уже имеется принципиальная схема. Но настоящий увлечённый девайсолог никогда не упустит возможность срисовать схему устройства, даже если для его ремонта этого и не требуется. В то же время девайсология устройств, которые никогда не ломались - явление весьма редкое и, я бы даже сказал, аномальное.
В этом разделе своей страницы я буду рассказывать в основном о схемотехнике устройств, схемы которых были получены путём девайсологического исследования. [Таких устройств, о которых можно рассказать, пока не так уж много, но с чего-то начинать надо.]

Схемотехника регулируемых стабилизаторов напряжения на микросхеме КР142ЕН12

Микросхема КР142ЕН12 является аналогом распространённой микросхемы LM317 Фирмы National Semiconductor. Казалось бы, чего только на ней уже не делали, и сделать что-то новое не так просто. Однако это не так - придумано-то много, но не всё. Посмотрим вначале на стандартную схему из справочных данных, т.е. из даташита.[1]
Типовая схема включения LM117/LM317 из даташита       Нетрудно видеть (на схеме слева), что при обрыве в резисторе R2 (нарушении контакта движка с резистивным материалом) выходное напряжение увеличивается до максимума, что может привести к весьма неприятным последствиям. На первый взгляд, избежать таких неприятностей очень просто, достаточно резистор R1 сделать постоянным, а R2 - переменным. Однако производитель не рекомендует делать ток через делитель меньше 1 мА, иначе ухудшится стабилизация напряжения, ведь ток управления у микросхемы может достигать 100 мкА (и проведённые мной эксперименты показали, что этот ток действительно примерно такого порядка). Поэтому максимальное значение сопротивления резистора R1 должно быть не более 1,2 кОм. А обычно всё же рекомендуется устанавливать ток делителя порядка 5 мА, что соответствует сопротивлению резистора R1 240 Ом. В связи с этим, чтобы получить низкое минимальное выходное напряжение стабилизатора, придётся устанавливать R2 довольно малого сопротивления, а это значит, что при высоком выходном напряжении (низком R1) через делитель будет идти уже довольно большой ток, т.е. часть мощности микросхемы стабилизатора будет расходоваться впустую. Кроме того, и характеристика регулирования в этом случае будет очень нелинейной (это будет гипербола), что видно из приведённой под схемой формулы.
Безразрывный переменный резистор - двухполюсник С. Каныгина       Очень простое и удачное решение этой проблемы предложил сравнительно недавно С. Каныгин.[2] Вместо переменного резистора R2 в схему стабилизатора включают двухполюсник, показанный на схеме справа. Пока переменный резистор исправен, транзистор закрыт и в работе схемы не участвует. Как только движок отрывается от поверхности материала резистора, транзистор открывается, напряжение на его коллекторе снижается примерно до 0,7 В, и на выходе стабилизатора устанавливается напряжение 1,25+0,7=1,95 В.
      Проблема, которая может показаться надуманной (в случае применения высококачественного переменного резистора), весьма актуальна при ступенчатом регулировании выходного напряжения стабилизатора при помощи галетного переключателя. В этом случае переключение напряжений происходит не мгновенно - время разрыва подвижного контакта составляет примерно 0,2...0,8 с., и в течение этого времени напряжение на выходе стабилизатора легко успевает достичь максимального значения даже при включении параллельно резистору R2 конденсатора ёмкостью 20-100 мкФ. При изготовлении нового источника питания в этом случае можно также применить схему, подобную двухполюснику С. Каныгина.

Литература

1. LM117/LM317A/LM317 3-Terminal Adjustable Regulator. Datasheet DS009063. ©2001 National Semiconductor Corporation.
2. С. Каныгин. Регулируемый стабилизатор напряжения с защитой // Радио, 2007, №2, стр. 38.
НА СТРАНИЦУ
"БОРОДАТЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК"		 НА ГЛАВНУЮ СТРАНИЦУ