|
| |
|
Слаботочка Книги ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ПРИМЕНЕИЯ Рис. 12. Схема ИОН, работающего от одно-полярного источника напряжения 9...40В  Рис. 13. Схема ион, работающего от расщепленного источника напряжения + 15В О- -15В О- Рис. 14. Схема положительного ИОН с питанием нагревательного элемента от отрицательного напряжения + 15В О-1 -9...-ЗЗВ О  Рис. 15. Схема ИОН прямоугольных импульсов 7.5 к 50 к 1N457 iJ2N4193 Вход прямо- угольных г 1 импульсов! i 0...10В HL. СИ-НИИ-! 10.0 i +Выход 03 i Рис. 16. Схема буферизованного ИОН + 15В О-  Рис. 17. Прецизионная фиксирующая схема  Рис. 18. Схема ИОН на 14 В Выход 1 14В + 15В О- Рис. 19. Схема источника тока с питанием от положительного напряжения J50. 2N2219 20 к 0.1% о Выход ЮмА  20 к 0.1% 4.3 к Рис. 20. Схема портативного калибратора г-О о- 12...18В  Подстройка 8г04ААОа Время прогрева 10 с, многократные включения и выключения не ухудшает долговременной стабильности Выход 8.8 к 1% 19к 1% Рис. 21. Схема замены стандартного элемента (Химического источника образцового напряжения) 15...20 в О- (1% пульсаций) Регулировка ] 00 к выходного напряжения 2М  25...40 В Рис. 22. Схема мощного ИОН на выходное напряжение0...20 В LM195K н1 1 20 к лавсановый 7 Юк  20 к 8 ЗЗк Выход 0...20В 0...1 А -О 5В Рис. 23. Схема источника тока с питанием от отрицательного напряжения  2N4193 Юк Выход ° Ю...20мА Рис. 24. Схема ИОН с биполярным выходом 50 к -15В О-  резистор) СУПЕРВИЗОРЫ  Схемы супервизоров для микропроцессорных систем включают в себя различные аналоговые и цифровые функции, что позволяет заметно сэкономить время и усилия при конструировании различных устройств. Эти схемы могут показаться незначительными, но тем не менее они исполняют большинство различных служебных функций, требуемых микропроцессорам. Такие функции жизненно необходимы микропроцессорным системам, потому что они гарантируют устойчивость от отказов, связанных со сбоями по цепям питания. Некоторые из ЭТИХ функций включаются в новейшие микропроцессоры, но эти микропроцессоры не всегда могут диагностировать свои собственные сбои. Чтобы система была эффективной и надежной, схема монитора питания должна находиться во внешней микросхеме супервизора. Функции микропроцессорных супервизоров включают в себя: * Генерацию сигнала сброса при включении питания; * Генерацию сигнала сброса при понижении питания и во время выбросов и провалов напряжения сети; * Защиту памяти от записи недостоверных данных; * Выдачу предупреждения о возможной аварии питания; * Переключение на питание от резервной батареи; * Сторожевой таймер. Эти функции не трудно осуществить индивидуально. Но объединение их в одно целое, заметно упрощает отладку - особенно в критических случаях. Нижеследующий обзор этих супервизорных функций показывает место занимаемое ими в микропроцессорной системе. Генерация сигнала сброса при включении питания При подаче питания на микропроцессор, внутренние регистры находятся в произвольных состояниях, т.е. содержат случайные данные. Применение сигнала сброса при включении питания устраняет этот хаос, устанавливая к моменту старта все внутренние схемы в определенное состояние. Как правило, для обеспечения нормального запуска, необходимо удерживать вход RESET в состоянии НИЗКОГО логического уровня в течение 20... 120 миллисекунд, в зависимости от конкретного микропроцессора. Являясь относительно простой, внешняя схема монитора питания (Рис. 1) должна удерживать сигнал RES в состоянии НИЗКОГО логического уровня пока напряжение питания (Vcc) находится ниже минимального уровня, разрешенного для работы. В момент запуска, например, схема начинает отсчет интервала задержки выдачи сигнала сброса только тогда, когда напряжение питания (Vcc) достигает своего минимально-допустимого уровня. Если временной интервал сигнала сброса начинается рано (при слишком низком напряжении) или же оканчивается раньше, чем напряжение питания достигает минимально-допустимого рабочего уровня, то в момент старта регистры цифровой схемы могут иметь произвольные состояния. Поэтому схема монитора питания включает в себя таймер, компаратор, источник опорного напряжения, и буфер, необходимый для формирования сигнала сброса на входе RESET микропроцессора. Генерация сигнала сброса при понижении питания и во время выбросов и провалов напряжения рети Однажды включившись, микропроцессор должен работать до тех пор, пока напряжение питания (Vcc) остается в пределах, оговоренных спецификациями. Но для гарантии надежной работы система должна также контролировать Vcc на предмет понижения напряжения - как на короткое, так и на длительное время. Эти понижения напряжения редко обладают разрушительными последствиями, но они могут вызывать непредсказуемые действия микропроцессора, ведущие к сбою программы. Во время такой аварии компьютер теряет разум и в этот момент никакой гений программирования не может это исправить. Таким образом, микропроцессору нельзя доверить управление собственным сбросом и поэтому большинство надежных средств сброса должны сбрасывать его сигналом, автоматически генерируемым внешним устройством, те. монитором питания. Защита памяти от записи недостоверных данных Аварии питания плохи, но они могут привести к потенциально худшей проблеме - во время аварии в энергонезависимую память может быть записан мусор . Это вызывает потерю данных и программ, которые не могут быть восстановлены последующим сбросом. Чтобы предотвратить эти потери, система должна перехватить и подавить сигнал разрешения работы памяти (СЕ) во время выбросов и провалов напряжения сети. Вы могли бы подать сигнал (СЕ) и сигнал с выхода компаратора, определяющего провалы в напряжении питания, на логический элемент, выход которого формирует сигнал для входа СЕ памяти. Но никакие обычные логические элементы не смогут этого сделать, так как они должны надежно работать с напряжением питания на 2 В ниже номинального Vcc- Схема супервизора обычно содержит специальный низковольтный логический элемент, служащий для получения сигнала СЕ. Рис. 2. Структурная схема защиты памяти и переключения на резервное питание СЕ Р МОНИТОР VgAT X ± низковольтный ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ Выдача предупреждения о возможной аварии питания Надежная защита может потребовать большего, чем обнаружение пониженного напряжения и генерация сигнала сброса; при организованном выключении могут потребоваться другие действия до генерации сигнала сброса. Процессору, например, может потребоваться сохранить содержимое какого-нибудь регистра в энергонезависимой памяти типа КМОП ОЗУ, питаемого от батарей. Может показаться невозможным совершить профилактическое действие прежде, чем произойдет обнаружение пониженного напряжения, но стабилизаторы источника питания работают таким образом, что это становится возможным. Стабилизаторы имеют входные фильтры с конденсаторами большой емкости, которые при типовом выходном напряжении 5 В, заряжаются до напряжения 8...10 В. Этот заряд позволяет стабилизатору продолжать работать после того, как пропадет входное напряжение питания и до разряда конденсаторов до напряжения приблизительно 6.5 В (или меньше, для стабилизаторов с малым падением напряжения) в течении 50...100 мс. Таким образом возможно получить сигнал раннего предупреждения, контролируя напряжение на конденсаторе фильтра. Когда стабилизируемое напряжение падает, скажем, до 7.5 В, внутренний компаратор супервизора выдает сигнал раннего предупреждения, который дает микропроцессору время, достаточное для подготовки к состоянию аварии прежде, чем произойдет генерация сигнала сброса. Переключение на питание от резервной батареи Микросхемы КМОП ОЗУ обычно питаются от того же самого источника питания 5 В, что и микропроцессор. В момент выключения микропроцессорной системы или перехода на резервное питание, ОЗУ подключается к 3 В батарее и сохраняет свое содержимое, потребляя от зтого источника питания очень небольшой ток. Резервные батареи могут быть очень маленькими, потому что ток потребления памяти, который при нормальной работе составляет несколько миллиампер, при питании от резервного источника, т.е. в дежурном режиме, понижается до нескольких микроампер. Схема, которая переключает ОЗУ с главного питания на резервное, должна постоянно находиться в активном состоянии, чтобы выполнить обратное переключение. Вместе с ОЗУ, эта схема питается от батареи и поэтому должна работать при токе потребления в несколько микроампер. Кроме низкого потребления, схема должна надежно работать при низком напряжении питания, те. от сильно разряженной батареи. Тот же самое справедливо и для схемы сброса и схемы защиты памяти от записи недостоверных данных, которые остаются активными в дежурном режиме (См. Рис. 2). Сторожевой таймер Программное обеспечение обычно пишется как последовательность программных модулей, связанных в непрерывное кольцо. Непредвиденная последовательность событий во время выполнения может иногда заставить программу остановиться в пределах одного модуля, бесконечно выполняя некоторую бесполезную (или возможно вредную) функцию. Сторожевой таймер - это схема, которая контролирует выполнение программы и запускает команду сброса, когда появляется необходимость остановки программы. Чтобы использовать сторожевой таймер, надо подключить одну из линий порта микропроцессора ко входу схемы сторожевого таймера и создать такое программное обеспечение, которое Рис. 3. Циклограмма работы сторожевого таймера Норшлы>оа вшш№ т про(рфш установка линии в/в установка линии в/в Рис. 4. Структурная схема сторожевого таймера записывало бы данные в этот порт несколько раз в секунду. Отсутствие изменений на своем входе в течение некоторого определенного времени сторожевой таймер интерпретирует как аварию программного обеспечения и выдает сигнал сброса системы. Оптимальный промежуток времени зависит как от аппаратных средств микропроцессорной системы, так и от программного обеспечения. В некоторых системах сторожевой таймер активизируется только во время выполнения некоторых операций, т.к. (к примеру) нет возможности запустить его при включении системы из-за того, что микропроцессору необходимо дополнительное время для инициализации системы перед стартом главной последовательности программного обеспечения.
интегральные 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 [73] 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 |
||||||||||||||||||||