Модуль аттенюатора ATT01

Часть 2 - изготовление и настройка

Разрабатываем печатную плату

Как и для других модулей нашего набора, печатная плата модуля аттенюатора ATT01 разрабатывалась в CAD-системе EAGLE 7.5.0, как односторонняя, а если некоторые цепи развести на одной стороне платы не получалось - использовались проволочные перемычки.

Результат работы EAGLE показан на рисунках внизу. Соответствующие файлы можно скачать по ссылкам в конце этой публикации.

Напоминаем, что расположение элементов на верхнем рисунке показано так, как оно будет выглядеть в собранном изделии, а печатные проводники на нижнем рисунке - в зеркальном отображении ("вид сквозь плату"), поскольку именно такое отображение нужно для подготовки фотошаблонов как для метода изготовления печатной платы с фоторезистом, так и для лазерно-утюжного метода.

Как обычно, после экспорта рисунка печатной платы из CAD-системы потребовалась его ручная доработка в графическом редакторе чтобы:

• увеличить диаметр и изменить форму некоторых контактных площадок
• изобразить в центре каждой контактной площадки отверстие в фольге, которое будет служить «зенковкой» при сверлении платы
• украсить фотошаблон различными надписями, которые также делаются в зеркальном отображении
• сделать его не цветным, а монохромным, и, если предполагается использовать метод с фоторезистом, то перевести его в негатив

В итоге этой доработки получился окончательный вид фотошаблона (для метода с пленочным фоторезистом), показанный ниже:

Этот файл также доступен для скачивания по ссылке в конце публикации.

Изготовив плату и смонтировав на ней все элементы, получим примерно такое изделие:

Включаем и настраиваем модуль

Строго говоря, какой либо специальной настройки модуль не требует, необходимо лишь проверить, что его параметры соответствуют ожидаемым. Если сопротивления резисторов в делителе и в цепи обратной связи буферного усилителя соответствуют указанным на схеме с точностью хотя бы 0,5%, а желательно, и еще точнее, то требуемые коэффициенты передачи модуля получатся именно такими, как указано в таблице в первой части этой публикации.

Для включения модуля ATT01 и измерения его параметров собираем схему, показанную ниже:

Входной сигнал напряжением 1 V (RMS) частотой 400 Гц подается от любого звукового генератора. Можно использовать модуль генератора сигналов, включенный по схеме тестового стенда, если он у вас уже собран. Для подачи логических уровней на входы A, B и C используется DIP-переключатель, а при его отсутствии - любые независимые переключатели с фиксацией. Напряжение +5 V на переключатель подается либо от отдельного источника, либо от регулятора напряжения +5 V на самой плате модуля. В этом случае верхние по схеме выводы DIP-переключателя соединяются с выводом 16 микросхемы IC1.

Питание +12V / -12V на модуль подается от внешнего двухполярного источника, а выход модуля подключается к осциллографу, милливольтметру и любым другим измерительным приборам, которые помогут понять, что именно у нас получилось в результате.

После включения модуля нужно будет, подавая различные сочетания логических уровней на входы A, B и C и переставляя перемычку SV1 в положения 1-2 и 2-3, убедиться, что аттенюатор меняет уровень выходного сигнала в соответствии с таблицей.

Полезно также проверить частотную характеристику модуля, которая зависит главным образом от быстродействия операционного усилителя IC2. Для этого на вход модуля по очереди подают сигналы синусоидальной формы напряжением 1 В с частотами 12,5 Гц, 400 Гц и 65 кГц и измеряют соответствующие выходные напряжения. Эти измерения производят сначала при установке перемычки SV1 в положение 1-2, затем - в положение 2-3. Как правило, при единичном усилении (перемычка в положении 1-2) выходные напряжения на краях диапазона снижаются не более чем на 1 дБ по отношению к частоте 400 Гц, что можно считать допустимым. А при усилении в 3,16 раза (перемычка в положении 2-3) завал частотной характеристики на высоких частотах может оказаться больше и достигать -3 дБ, что уже допустимым считать нельзя. В этом случае имеются два возможных варианта действий:

• подобрать и установить в качестве IC2 более быстродействующий операционный усилитель или
• установить параллельно резисторам R18, R19 корректирующую цепочку, состоящую из последовательно включенных резистора R_corr сопротивлением 20 кОм и конденсатора C_corr емкостью 220 пФ в соответствии со схемой, показанной справа. Указанные номиналы являются ориентировочными и, возможно, их придется подобрать в зависимости от частотных свойств установленной в модуле микросхемы операционного усилителя. При этом надо иметь в виду, что емкость конденсатора определяет частоту, начиная с которой проявляется корректирующее действие цепочки, а сопротивление резистора - величину подъема АЧХ. Чем больше емкость, тем более низкие частоты подвергаются коррекции и чем меньше сопротивление, тем больше подъем АЧХ на высоких частотах. Однако, увлекаться такой коррекцией не следует, посколько неверно выбранные величины емкости и сопротивления могут привести к самовозбуждению операционного усилителя.

Что получилось в итоге

Измерение параметров собранного модуля ATT01 должно подтвердить следующие параметры:

*1 - При R_нагр 1 кОм, с неравномерностью АЧХ на краях диапазона не более 1 dB.
*2 - При R_нагр 1 кОм, входном напряжении 1 V RMS частотой 400 Гц, перемычке SV1 в положении 1-2.
*3 - При R_нагр 16 Ом, входном напряжении 1 V RMS частотой 400 Гц, перемычке SV1 в положении 1-2.

Файлы для загрузки

Схема модуля аттенюатора ATT01 в формате .SCH для Eagle 7.5.0
Плата модуля аттенюатора ATT01 в формате .BRD для Eagle 7.5.0

Фотошаблон платы модуля ATT01 для метода изготовления с пленочным фоторезистом