Тестер ОУ
Часть 2. Схемы и конструкции функциональных узлов
U4. Плата испытуемого ОУ
На этой плате располагаются разъемы с нулевым усилием подключения (ZIF - Zero Insertion Force), куда вставляется испытуемый ОУ. Общепринятому англоязычному названию такой платы - "socket board" - довольно трудно подобрать русский эквивалент. Назвать "плата гнезд"? Или "плата соединителей"? Звучит не очень осмысленно. В общем, не придумав ничего хорошего, автор будет называть ее "плата испытуемого ОУ" поскольку именно в разъемы, находящиеся на этой плате, он и будет вставляться. На плате также находится светодиод, обозначающий подачу напряжения питания на испытуемый ОУ.
Принципиальная схема платы показана на рисунке ниже.
На плате установлены два ZIF-разъема - один на 24 контакта ("узкий"), другой - на 14 контактов. В них устанавливаются испытуемые микросхемы ОУ со стандартным расположением выводов. Коммутация выполнена таким образом, что в 24-х контактный разъем можно устанавливать одиночные (SNGL) и сдвоенные (DBL) микросхемы ОУ в корпусах DIP-8, а в 14-контактный - счетверенные (QUAD), в корпусах DIP-14. При этом сдвоенные ОУ можно вставлять в две позиции - DBL_1 и DBL_2, в одной из которых измеряются параметры 1-й половины микросхемы (выводы 1-2-3), а в другой - 2-й половины (выводы 5-6-7). Для счетверенных микросхем испытанию подвергается только один из четырех ОУ, входящих в ее состав.
Неиспользуемые ОУ в составе сдвоенных и счетверенных микросхем включены по схеме повторителя - их инвертирующий вход соединен с выходом, а неинвертирующий вход - с общим проводом. Именно такое включение неиспользуемых ОУ рекомендуется всеми изготовителями, поскольку оно гарантирует, что ОУ будет находиться в линейном режиме с напряжением на выходе близком к нулю. В других возможных вариантах включения (соединить оба входа с общим проводом или никуда их не подключать) очень вероятно, что выходной каскад неиспользуемого ОУ войдет в режим насыщения, что повлияет на потребляемый микросхемой ток, а также может привести к изменению параметров испытуемого ОУ, находящегося на том же кристалле.
Стандартным считается расположение выводов ОУ, показанное на рисунке ниже:
В интернете можно найти различные мнения, почему именно такая нумерация выводов прижилась в качестве неписанного стандарта, но факт остается фактом - подавляющее большинство ОУ, выпускаемых в корпусах DIP-8 и DIP-14, этому стандарту соответствуют. Для нас такая добровольная стандартизация очень облегчает задачу подключения испытуемых ОУ к описываемому прибору. Трудно себе представить, насколько усложнилась бы плата испытуемого ОУ, если бы каждый тип микросхем имел свое собственное расположение выводов.
Появившиеся значительно позже ОУ в корпусах SOIC-8 и SOIC-14, предназначенные для поверхностного монтажа и имеющие шаг выводов 1,27 мм, унаследовали у своих старших братьев такое же расположение выводов. Это позволяет нам тестировать и их, воспользовавшись советом под спойлером ниже.
И, раз уж мы заговорили о расположении выводов ОУ, необходимо упомянуть, что у разных типов одиночных (SINGLE) ОУ выводы 1, 5 и 8 могут быть никуда не подключены, а могут использоваться для различных целей, например, для компенсации напряжения смещения (установки нуля) или для частотной коррекции, но в тестере ОУ эти выводы никак не задействованы.
Для измерения параметров ОУ в корпусах SOIC с шагом выводов 1,27 мм используются переходники, показанные на фото справа. Тестируемая микросхема закрепляется в переходнике, а переходник своими выводами вставляется в ZIF-панельку на плате испытуемого ОУ. При наличии двух таких переходников - на 8 и на 14 выводов, вы сможете измерять параметры одиночных, сдвоенных или счетверенных микросхем ОУ, предназначенных для поверхностного монтажа.
Надеемся, что все уже поняли - в любой момент времени в ZIF-разъемы должна быть вставлена только одна микросхема ОУ. Попытка измерить параметры сразу двух или более микросхем, вставленных в разъемы одновременно, может привести к трагическим последствиям как для испытуемых ОУ, так и для самого прибора. К таким же последствиям может привести и неправильная установка микросхем, например, установка сдвоенного ОУ на место одиночного или их установка с поворотом на 180°, поэтому, вставляя микросхемы в разъем для тестирования, будьте внимательны!
ZIF разъемы должны выступать из корпуса прибора на растояние, достаточное для свободного поворота рычажка фиксации, поэтому плата устанавливается почти вплотную к лицевой панели корпуса и никакие другие элементы кроме самих разъемов и светодиода, индицирующего подачу питания на испытуемый ОУ, на верхней стороне платы находиться не могут. В связи с этим, используются четыре SMD конденсатора и один SMD резистор формата 1206, которые монтируются на соответствующие контактные площадки со стороны печатных проводников. Расположение элементов на плате показано на рисунках ниже.
Разводка платы выполнена в CAD-системе EAGLE верс. 7.5.0. Плата имеет одностороннее расположение печатных проводников, а там, где на одной стороне их развести не удалось, используются проволочные перемычки. На рисунках 15 и 16 показан результат работы CAD-системы.
Рис.15. Плата испытуемого ОУ. Расположение элементов.
Рис.16. Плата испытуемого ОУ Вид снизу.
Далее экспортированная из EAGLE конфигурация проводников дорабатывалась вручную в графическом редакторе и в результате получился фотошаблон для изготовления печатной платы методом пленочного фоторезиста, показанный на рис.17.
Рис.17. Фотошаблон печатной платы испытуемого ОУ.
Рис.18. Плата испытуемого ОУ. Общий вид.
После монтажа и отмывки флюса плата должна выглядеть примерно так, как показано на рис. 18. Все файлы, необходимые для ее изготовления, можно скачать по ссылке ниже.
