plik

Pozdrawiamy: Stanisława Magierę, Stanisława Woźniaka z Zycin, Maria−
na Korewickiego ze Sławna, Roberta Niedzielskiego z Warszawy, Marci−
na Kartowicza z Bolechowa, Krzysztofa Żmudę z Chrzanowa, Mirosława
Gołaszewskiego z Warszawy, Mariusza Gronczewskiego z Serocka, Krzy−
sztofa Księżniaka z Kurowa, Leszka Kołodzieja z Cieszyna, Mirosława
Wójcińskiego z Gołkowic, Adriana Helwiga z Bogatynii, Krzysztofa Pół−
toraka z Łodzi, Ryszarda Gostyńskiego z Poznania, Przemka Kuchtę
z Gdyni, Roberta Żerkowskiego z Konina i Macieja Turskiego z Łodzi.

Uwagi do rubryki Errare humanum est z EdW 12/2001 przysłali ostatnio:
Marcin Dyoniziak z Brwiowa, Zbigniew Janik z Rabki, Krzysztof Mar−
kowski z Nadarzyna i Andrzej Kania z Łomianek.

Droga redakcjo!
Po otworzeniu koperty z tym numerem EdW bardzo mnie ucieszyła wiado−

mość o karcie prenumeratora EdW (Klubu AVT). Ogółem przywileje są wspa−
niałe, dotychczas zakupiłem co prawda tylko jedną rzecz, ale planuję więcej.
Odkąd jestem prenumeratorem jestem zadowolony, zupełnie nie muszę się
martwić o następny numer EdW. Miło jest człowiekowi, gdy wraca zmęczony
do domu, a tutaj leży EdW. Zwykle reszta rzeczy idzie w kąt, aż do czasu kie−
dy wygrywa sen.

Prenumerata to naprawdę fajna rzecz.

Marcin Klocek, Siedliska Sław.

Warto sprawdzić dlaczego Marcin jest tak zadowolony! Szczegóły dotyczące

Klubu AVT−elektronika i prenumeraty można znaleźć w EdW na stronach 74−76.

(...) Czy moglibyście przysłać mi schematy do kitu 2328N/O i rysunki ścieżek
(najlepiej nie w Protelu). Prosiłbym także o schemat i ścieżki modułu wyko−
nawczego do AVT−2047 z EdW 6/96.

(...) Bardzo bym prosił o przesłanie mi na skrzynkę jakchś schematów, opi−

sów dotyczących układów radiowych. Bardzo Państwa proszę o pozytywne
rozpatrzenie mojej prośby.

Z góry dziękuję.
P.S. Jeżeli możecie przesłać mi też schematy dotyczące układów sterowa−

nia silników krokowych to bym był Państwu dozgonnie wdzięczny.

Otrzymujemy wiele próśb tego typu. Przykro nam bardzo, ale niestety nie

jesteśmy w stanie ich spełnić − brak mocy przerobowych. Musielibyśmy po−
święcać wiele godzin na wyszukiwanie schematów i przerabianie ich do po−
staci nadającej się do wysyłania przez Internet. Niewątpliwie odbywałoby się
to kosztem przygotowywania nowych materiałów do kolejnych numerów
EdW. Nie wspominamy o szybkości łącz internetowych.

Zachęcamy Was do wykorzystywania wyszukiwarek internetowych z na−

szej strony WWW (dział LINKI). Warto także zaopatrzyć się w płytę EdW
CD/B, na której można znaleźć kompletne roczniki EdW z lat 1998−2000. Nie−
długo ukaże się także płyta EdW CD/A z rocznikami z lat 1996−1997.

W Skrzynce Porad z EdW 01/2002 można było znaleźć następujące pytanie:
Słyszałem, że można zmienić charakterystykę potencjometru liniowego na lo−
garytmiczny przez dodanie jednego rezystora. Jaki to ma być rezystor i jak go
włączyć?

Poniżej prezentujemy fragment e−maila, który dotyczy obliczania

10−pozycyjnego logarytmicznego dzielnika.

(...)
Widzę, że chcieliście panowie trochę sprawdzić czujność czytelników.
Na dole strony 10 (EdW 01/02) są wykresy ze schematami, na których po−

winny być chyba zamienione schematy lub wykresy na rysunkach a) i b)...

Swoją drogą − czasem też stosowałem takie sztuczki i pamiętam, że chcąc

dobrać sobie proporcje P/R pisałem szybki programik w Basicu, który wyry−
sowywał  te  charakterystyki  na  ekranie  dla  kilku  różnych  P/R.  Nawiasem
mówiąc  te  krzywe  miały,  jak  pamiętam,  troszeczkę  inny  charakter!  Ostatnio
kolega chciał sobie zbudować taki „audiofilski” skokowy dzielnik napięcia za−
miast potencjometru do wzmacniacza. Kupił na rynku jakiś ekstra pozłacany
przełącznik, ale zatrzymał się szybko na obliczeniu wartości rezystorów. Za−
dzwonił do mnie i za pół godziny dostał mailem napisany programik, który po−
zwalam  sobie  załączyć  w wersji  oryginalnej,  więc  teksty  proszę  traktować
z przymrużeniem oka ! Myślę, że to jest też pewien temat do poruszenia na Wa−
szych łamach. Większość ludzi widzi tylko taką przydatność swojego kompute−
ra jaką mają programy na dysku. Powyższy problem jest dla nich w zasadzie
nie do rozwiązania, jeśli się nie ma specjalnego programu do takiego zadania.
A przecież elektronik powinien korzystać również w taki sposób z PC−ta, żeby
czasami trochę zmusić go do rozwiązywania swoich problemów (choćby tych
prostszych). Gotowe programy są dobre dla księgowych. To jest właśnie taki
przykład. Trzeba w końcu wykorzystywać wiedzę nabytą w „podstawówce”...

Moja Ś.P. babka mawiała : „To nie uniwersytet, tu trzeba myśleć!”. Roz−

gadałem się, zdaje się, że w EdW jest jakiś dział dla takich wynurzeń.

Pozdrawiam,

Marek Klimczak

Program zamieszczamy na naszej stronie internetowej w dziale FTP, a Autor

przygotowuje artykuł na temat wykorzystania komputera do podobnych zadań.

Jako wierny czytelnik Elektroniki dla Wszystkich (od numeru 3/98) i spo−

radyczny czytelnik Elektroniki Praktycznej składam wyrazy głębokiego współ−
czucia z powodu śmierci p. Zbigniewa Raabe. Jego artykuły były mi bardzo
bliskie. To dzięki niemu „zaraziłem się” Bascom−em. Odszedł On, lecz pozo−
stały po Nim jego czyny i dzieła: słynny Pipek Dręczyciel, cały zestaw narzę−
dzi do Bascom−a oraz Jego najnowsze dziecko − PECEL. Pisał świetne artyku−
ły, przekazujące wiedzę elektroniczną w sposób humorystyczny i przystępny.
A Jego „Bascom College” był już majstersztykiem − informacje tam zawarte
wchłaniałem bez najmniejszego problemu. Fakt, że miałem Mu do zarzucenia
pewne rzeczy jeśli chodzi o Jego artykuły w EP, ale nie były to rzeczy ważne,
a o zmarłych nie mówi się źle. A Jego powiedzenie „Tylko ten się nigdy nie my−
li, kto nic nie robi” stało się moim mottem życiowym. Polski świat elektronicz−
ny stracił wspaniałego człowieka i chyba drugiego takiego nie będzie.

Adam Robaczewski

Do Redaktora Naczelnego pana Piotra Góreckiego

Sz. P. Piotrze!
W czerwcowym numerze EdW z roku 2001 opisał Pan wzmacniacz lampo−

wo−mosfetowy 2x250W. Z tego względu mam do Pana wielką prośbę: jestem
zainteresowany budową takiego wzmacniacza i prosiłbym o szczegółowy opis
wykonania, wraz ze schematami płytek drukowanych oraz opisem zasilania te−
go układu.

Za pozytywne rozpatrzenie mojej prośby z góry dziękuję.

Piotr Stefaniuk, Józefów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Poczta

W rubryce „Poczta” zamieszczamy fragmenty Waszych li−

stów oraz nasze odpowiedzi na pytania i propozycje. Elek−

tronika dla Wszystkich to nasze wspólne pismo i przez tę

rubrykę chcemy zapewnić jak najbardziej żywy kontakt re−

dakcji z Czytelnikami. Prosimy o listy z oczekiwaniami

w stosunku do nas, z propozycjami tematów do opracowa−

nia, ze swoimi problemami i pytaniami. Postaramy się

w miarę możliwości spełnić Wasze oczekiwania.

Specjalną częścią „Poczty” jest kącik tropicieli chochlika

drukarskiego „Errare humanum est”. Wśród Czytelników,

którzy nadeślą przykłady błędów, będą co miesiąc losowa−

ne nagrody w postaci kitów z serii AVT−2000. Piszcie więc

do nas, bardzo cenimy Wasze listy, choć nie na wszystkie

możemy szczegółowo odpowiedzieć. Jest to nasza wspól−

na rubryka, dlatego będziemy się do Was zwracać po imie−

niu, bez względu na wiek.

Poczta

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Trzeba przyznać, że opracowany przez Ryszarda Ronikiera „Profesjonalny

wzmacniacz lampowo−MOSFET−owy 2 x 250W” (EdW 6/2001) wywołał
ogromne zainteresowanie. Na prośbę redakcji, Autor projektu podjął inten−
sywne prace nad drugą częścią artykułu. W niedalekiej przyszłości na łamach
EdW ukaże się szerszy opis tego interesującego wzmacniacza.

Piotrek S. przysłał list, w którym opisał swoją „elektroniczną drogę”. List

prezentujemy bez skrótów i przeróbek: Droga redakcjo!!! Mam na imię Piotrek
S. i jestem od niedawna prenumeratorem waszej gazety EdW. Piszę do was po−
nieważ przyszedł mi do głowy pewien pomysł, ale zanim wam powiem jaki to
pomysł, to wyjaśnie wam jak na niego wpadłem:

Poszłem do kolegi (Tomka Jakubowskiego) pożyczyć od niego gazete

(EdW) i zauważyłem jego układ który on zrobił, ale nie chciał działać to był
„Mininadajnik FM”. Pożyczył mi go żebym zobaczył. Od razu po przyjściu do
haty włączyłem go i radio. Zacząłem patrzeć ale nic się nie działo, tylko zakłu−
cało kanały radiowe. Przestałem robić. Włączyłem dopiero go wieczorem gdy
telewizor grał i zauważyłem, że tagrze zakłóca kanały telewizyjne i to bardzo
dobrze i to z dalekiej odległości. Telewizor zaczoł buczeć i na ekranie pojawi−
ły się paski, kropki itd. Puźniej weszłem na klatke schodową i denerwowałem
sąsiada. Zaczoł telewizor nawalać i przeklinać. Tylko na każdy inny kanał

trzeba było regulować cewką. Na koniec wkurzony wyłączył telewizor. Było
świetnie ale po jakimś czasie cewka ułamała się. Prubowałem ją naprawić ale
nie chciało działać, prubowałem ale nic nie dawało żadnego skutku. Strasznie
się zasmuciłem, ale jednocześnie wkórzyłem. Moim kolegom, któży czytają
EdW spodobało się to i chciałem w moim i w ich imieniu prosić redakcje, aby
w następnym numeże EdW został by umieszczony schemat prostego „zakłuca−
cza TV”. Był by to chit z cyklu „Dręczycieli”. Byśmy byli wdzięczni z kolega−
mi, jeśli taki schemat redakcja by umieściła.

Piotrek

P.S. Sory za pismo. Wesołych świąt!!!

W EdW 8/2001 opublikowany został „TV Dręczyciel” (kit AVT−2496).

Piotrek i jego koledzy niewątpliwie chętnie przypomną sobie ten projekt. Tyl−
ko czy po zmontowaniu układu coś się znów nie ułamie... Piotrkowi i jego ko−
legom szczerze życzymy dalszych postępów w elektronice. Zachęcamy także
do popracowania nad ortografią i interpunkcją, bo prawdziwy elektronik po−
winien nie tylko odróżniać zakłucanie od zakłócania, ale też wiedzieć, po co
istnieje znak interpunkcyjny, zwany przecinkiem. A radiowego zakłócacza
RTV−TV nie mamy w planach. Wystarczy, że wiele różnych amatorskich ukła−
dów z powodzeniem pełni tę rolę...

Michał Banaś  . . . . . . . . . . . . . . .Zakopane
Roman Biadalski  . . . . . . . . . .Zielona Góra
Mariusz Chilmon  . . . . . . . . . . . .Augustów
Jarosław Chudoba  . . . . . . .Gorzów Wlkp.
Paweł Chylicki  . . . . . . . . . . . . . . . . .Opole
Piotr Dereszowski  . . . . . . . . . . .Chrzanów
Dariusz Drelicharz  . . . . . . . . . . .Przemyśl
Szymon Janek  . . . . . . . . . . . . . . . . .Lublin
Grzegorz Jarosz  . . . . . . . . . . . . . .Chwałki
Łukasz Klepacz . . . . . . . . . . . . . .Kwaczała

Karol Kumiński  . . . . . . . . . . . . .Warszawa
Dawid Lichosyt  . . . . . . . . . . . . . .Gorenice
Adam Lipiński  . . . . . . . . . . . . . . . . . .Łapy
Mateusz Łoś  . . . . . . . . . . . . . . . .Pabianice
Marcin Malich . . . . . . . . . . .Wodzisław Śl.
Zbigniew Meus  . . . . .Dąbrowa Szlachecka
Grzegorz Michaluk  . . . . . .Janów Podlaski
Kazimierz Michałowski . . . . . . . . .Kraków
Marcin Milewski  . . . . . . . . . . . . . .Poznań
Kamil Olszewski  . . . . . . . . . . . . . .Parczew

Dawid Pawlik . . . . . . . . .Kędzierzyn−Koźle
Bronisław Płotka  . . . . . . . . . . . . .Kłosowo
Mariusz Potocki  . . . . . . . . . .Ostrowieczko
Robert Rąpel  . . . . . . . . . . . . . . . . . .Tychy
Piotr Romysz  . . . . . . . . . . . . . . . .Koszalin
Rafał Stępień  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Rudy
Aneta Studzińska  . . . . . . . . . . . . .Jabłonna
Jerzy Szablewski   . . . . . . . . . . . .Katowice
Kamil Szostak . . . . . . . . . . . . . . . .Jadwisin
Paweł Szwed  . . . . . . . . . . . . . .Grodziec Śl.

Jarosław Tarnawa  . . . . . . . . . . .Godziszka
Karol Wanat  . . . . . . . . . . . . . . . .Somolice
Marcin Wiązania  . . . . . . . . . . . . . . .Gacki
Damian Wlaźlak  . . . . . . .Dylów Rządowy
Witold Wojciechowski  . .Nowy Dwór Maz.
Zofia Wojdak . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Janki
Piotr Wójtowicz  . . . .Wólka Bodzechowska
Krzysztof Żarczyński   . . . . . . . . . . . .Staw
Jacek Komasiński  . . . . . . . . . . . . .Świecie
Grzegorz Niemirowski  . . . . . . . . . . . .Ryki

EdW 3/2002 Lista osób nagrodzonych

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Proszę  o pomoc  w dopasowaniu  dzielnika  częstotliwości
do  zegara  wskazówkowego  z silnikiem  krokowym  dwu−
cewkowym. W zegarze pracował układ ZRUD 146 752 (...)
wstawiłem  polskie  podzespoły  (MC1210),  ale  są  za  małe,
i współpracują  z wyższym  kwarcem.  (...)  Proszę  o pomoc
i ewentualne wskazanie miejsca, gdzie je nabyć i z kim się,
skontaktować.

Próśb tego typu pojawia się w Redakcji sporo. Jak już pisaliśmy,

w wielu wypadkach nie można zidentyfikować typu układu scalone−
go, jeśli jest to wersja przeznaczona dla konkretnego producenta
sprzętu. Podanego oznaczenia nie znajdzie się w takim przypadku
w żadnym katalogu, ponieważ układ ten w ogóle nie trafia na szero−
ki rynek, tylko do fabryk produkujących sprzęt elektroniczny. Próba
znalezienia takiego układu jest skazana na niepowodzenie.

Z takimi sytuacjami mamy obecnie do czynienia coraz częściej.

Części serwisowe są coraz droższe, a niektóre w ogóle nie są dostęp−
ne. I nie jest to zmowa producentów. Półprzewodniki stają się coraz
tańsze, proces produkcyjny urządzeń − zautomatyzowany i ceny final−
nych  wyrobów  są  niskie,  czasem  zadziwiająco  niskie.  Jeśli  gotowe
urządzenie kosztuje kilka czy kilkanaście złotych, zupełnie nieopła−
calny staje się jego serwis. Niesprawne urządzenie na gwarancji jest
wymieniane przez sprzedawcę na nowe, a po upływie gwarancji po−
zostaje tylko wyrzucić je na śmietnik. Musimy się przyzwyczajać do
takiego stanu rzeczy, uświadamiać sobie pozorną oszczędność i wy−
zbywać  wieloletnich  przyzwyczajeń  dotyczących  naprawy  sprzętu
elektronicznego.  Ceny  gotowych  wyrobów  są  obecnie  stosunkowo
niskie i coraz mniej opłaca się handel częściami serwisowymi. Spro−
wadzenie  na  zamówienie  jednego  układu  scalonego,  kosztującego
w hurcie  kilka  centów  okazuje  się  zupełnie  nieopłacalne,  bo  koszty
manipulacyjne, opłaty za transport i pakowanie okazałyby się zdecy−
dowanie wyższe, niż cena gotowego urządzenia.

W przypadku sprzętu o dużej wartości trzeba w takich przypad−

kach szukać fabrycznego serwisu lub skierować się do firm specjali−
zujących się w handlu częściami zamiennymi. Szereg kontaktów
można znaleźć w dodatku Elektronik Market, dostępnym obecnie dla
prenumeratorów. Przy drobnych i tanich urządzeniach pozostaje tzw.
„szrot”. W omawianym przypadku można pytać u zegarmistrzów, ale
wcześniej warto przeliczyć rzeczywiste koszty i ocenić, czy
naprawdę opłaci się naprawiać uszkodzony sprzęt. Czas też kosztuje.
Może więc się okazać, że czas stracony na poszukiwanie części za−
miennej i jej koszt przekroczy wartość zakupu nowego urządzenia na

gwarancji. Oczywiście są to indywidualne kwestie, bo czas emeryta
czy rencisty liczy się inaczej, niż czas pracownika, na przykład akwi−
zytora czy pracownika akordowego. W każdym razie Czytelnik, który
nadesłał pytanie powinien poważnie rozważyć, czy koszt kilku mię−
dzymiastowych rozmów telefonicznych, a potem cena części, o ile
w ogóle uda się mu ją znaleźć, nie przekroczy kilkakrotnie wartości
nowego zegara.

Mam małe pytanko: co to jest złącze DB25? Czy to jest
Centronics?

Trzeba tu rozróżnić dwie zupełnie oddzielne sprawy. Jedna to

złącza w sensie fizycznym, czyli wtyki i gniazda. Druga to łącza lub
złącza jako standardy przesyłania sygnałów. Mamy więc standard
RS−232C, a w komputerze odpowiednie porty, często nazywane łą−
czami (złączami) szeregowymi. Mamy stary standard, nazywany
Centronics i nowe standardy określające pracę portu równoległego
(drukarkowego) komputera (EPP, ECP) − mówimy czasem o łączu
równoległym.

Postawione pytanie dotyczy jednak nie standardów, tylko gniazd

i wtyków. Na fotografii niżej można zobaczyć złącza DB9F, DB9M,
DB15M, DB25M i przejściówkę DB9/DB25.

Skrzynka
Porad

W rubryce przedstawiane są odpowiedzi na

pytania nadesłane do Redakcji. Są to sprawy,

które, naszym zdaniem, zainteresują szersze

grono Czytelników.

Jednocześnie informujemy, że Redakcja nie

jest w stanie odpowiedzieć na wszystkie nade−

słane pytania, dotyczące różnych drobnych

szczegółów.

Prezentowany  projekt  powstał  z potrzeby
chwili.  Z komputerem  mojego  syna  współ−
pracował  typowy  „multimedialny”  wzmac−
niacz z dwiema kolumienkami.

Oczywiście na pudełku było napisane, że

moc  (PMPO)  wynosi  200W.  Rzeczywista
moc  wynosiła  co  najwyżej  2x2W,  bowiem
dołączony zasilacz wtyczkowy miał moc 5W.
Ojakości  dźwięku  wydobywającego  się
z maleńkich  głośników  umieszczonych
w plastikowych  pudełkach  nie  można  rzecz
jasna powiedzieć ani jednego dobrego słowa.

Oile mój syn przez czas jakiś używał, te−

go koszmarnego zestawu do słuchania empe−
trójek ja, będąc mimowolnym świadkiem te−
go procederu, nie zdzierżyłem i zabrałem się
za  projektowanie  wzmacniacza.  Pomysł  był
tym bardziej sensowny, że w domu stały nie−
używane  od  kilku  lat  zupełnie  przyzwoite
trójdrożne 50−watowe tonsilowskie kolumny.
Wykonanie  wzmacniacza  w oparciu  o jakąś
„samochodową” kostkę, na przykład popular−
ną i tanią TDA1554 byłoby dziecinnie łatwe.
Zdecydowałem się jednak pójść zupełnie inną
drogą.  Wielu  co  bardziej  wrażliwych  użyt−
kowników skądinąd dobrych i nad wyraz po−
żytecznych  wzmacniaczy  „samochodowych”
przekonało  się,  że  ich  brzmienie  nie  jest  za−
chwycające. Porównanie z innymi wzmacnia−
czami scalonymi, jak choćby znanymi i popu−
larnymi  kostkami  LM3886  czy  TDA7294,
pokazuje  zdecydowaną  wyższość  tych  ostat−
nich, i to nie tylko jeśli chodzi o moc wyjścio−
wą, ale także o jakość dźwięku.

Wykluczyłem więc scalone wzmacniacze

samochodowe.  Pozostały  inne  wzmacniacze
scalone,  ale  i te  odrzuciłem.  Postanowiłem
wykonać wzmacniacz na słynnych tranzysto−
rach HEXFET. Nazwa HEXFET, znana wszy−
stkim  miłośnikom  techniki  audio,  dla  wielu
jest  synonimem  znakomitej  jakości  dźwięku.

Co ciekawe, wiele osób wyobraża sobie, że te
tranzystory to jakieś unikalne audiofilskie ele−
menty,  produkowane  specjalnie  do  zastoso−
wań audio. Tymczasem rzeczywistość jest du−
żo bardziej prozaiczna: HEXFET−ami nazywa
się popularne i stosowane w wielu najróżniej−
szych  urządzeniach  tranzystory  MOSFET,
produkowane  przez  firmę  IRF  (International
Recrifier).  We  wzmacniaczach  mocy  audio,
zarówno  amatorskich,  jak  i profesjonalnych,
najczęściej  stosowane  są  tranzystory  IRF540
i IRF9540, odpowiednio z kanałem N i P.

Zastanawiając się nad potrzebami dosze−

dłem do zadziwiającego swą prostotą wnio−
sku, że tak naprawdę, do współpracy z kom−
puterem w warunkach domowych potrzebuję
wzmacniacza o całkowitej mocy ciągłej nie
przekraczającej 10W (2x5W). Dobrze byłoby
przy tym, żeby dla dobrego przenoszenia im−
pulsów chwilowa moc szczytowa, a tym sa−
mym moc muzyczna, była 2...4 razy większa.

Aby uzyskać moc 5W na oporności ko−

lumny (8

Ω

), amplituda przebiegu sinusoidal−

nego powinna wynosić 9V. Dla uzyskania kil−
kakrotnie większej mocy muzycznej, maksy−
malna amplituda przebiegu wyjściowego po−
winna być większa niż, powiedzmy, 15V. Te
podstawowe informacje są potrzebne do okre−
ślenia parametrów zasilacza oraz napięć zasi−
lających. Po sprawdzeniu oferty rynkowej
ustaliłem, że układ będzie zasilany z fabrycz−
nego zasilacza o mocy 10...20W, a konkretnie
z zasilacza AC/AC 12V 1,5A firmy Tatarek.

Opis układu

Po analizie kilku różnych wariantów zdecydo−
wałem  się  na  nietypowe  rozwiązanie,
w którym  para  wyjściowych  tranzystorów
HEXFET będzie  sterowana  za  pomocą
wzmacniacza operacyjnego. Rysunek 1 poka−
zuje  w największym  uproszczeniu  przyjętą

koncepcję. Tranzystory HEXFET zapewniają
znakomite parametry wyjścia, natomiast
wzmacniacz operacyjny pozwala w prosty
sposób zrealizować część sterującą. Wzmoc−
nienie całości wyznaczone jest przez rezysto−
ry R

, R

Aby radykalnie zredukować wpływ tęt−

nień napięcia zasilania, zdecydowałem się za−
silać część sterującą układu napięciem stabili−
zowanym. Przy zasilaniu napięciem ±18V na
wyjściu  wzmacniacza  operacyjnego  można
uzyskać niezniekształcony przebieg o ampli−
tudzie ±16,5... ±17V. Rzecz jednak w tym, że
do  otwarcia  typowego  tranzystora  MOSFET
mocy  potrzebne  jest  napięcie  bramka−źródło
rzędu 5V, a nawet 6V. Oznacza to, że na wyj−
ściu można byłoby uzyskać przebieg o ampli−
tudzie co najwyżej ±10...±11V.

Ponieważ zasilanie wszystkich obwodów

sterujących  napięciem  ±18V,  dopuszczalnym
dla  typowych  wzmacniaczy  operacyjnych,
ograniczyłoby  poważnie  amplitudę  sygnału
wyjściowego, a tym samym moc, zastosowa−
łem  w układzie  dodatkowe  źródła  prądowe,
zasilane wyższym napięciem stabilizowanym.
Uproszczony schemat wzmacniacza, pokazu−
jący  kluczowe  obwody  jest  pokazany  na  ry−
sunku  2.  Prąd  (jednakowych)  źródeł  prądo−
wych  przepływając  przez  rezystory  R

, R

wywołuje na nich spadek napięcia. Jest on tak
dobrany za pomocą potencjometru, żeby

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

2625

µµ

Rys. 1 Koncepcja

część 1

przez  tranzystory  płynął  prąd  spoczynkowy
o określonej wartości. Dzięki zasilaniu źródeł
prądowych  wyższym  napięciem  (24V),  na
głośniku  można  uzyskać  niezniekształcony
przebieg  o amplitudzie  takiej,  jak  na  wyjściu
wzmacniacza operacyjnego. Aby uniknąć nie−
potrzebnych strat mocy, tranzystory są zasilane
napięciem niestabilizowanym o wartości mniej
więcej  takiej,  jak  spodziewana  amplituda
przebiegu zmiennego z wyjścia wzmacniacza.

Aby w możliwie prosty sposób uzyskać

wymagane napięcia, zdecydowałem się na
zastosowanie zasilacza napięcia zmiennego.
Z

pojedynczego

napięcia

zmiennego

12V...15V można  z powodzeniem  uzyskać
wszystkie  napięcia  potrzebne  do  zasilania
wzmacniacza. Można też wykorzystać trans−
formator  z podwójnym  uzwojeniem  dający
napięcia zmienne 2x (12...15V).

Schemat ideowy układu pokazany jest na

rysunku 3. Na rysunku pokazano jeden

z dwóch kanałów oraz wspólny zasilacz. Ele−
menty w drugim kanale mają analogiczną nu−
merację, tylko z dodatkową literą A (brak
tam tylko diod Zenera D9, D10, które są
wspólne dla obu kanałów).

Napięcie z uzwojenia transformatora jest

prostowane jednopołówkowo: dioda D1 prze−
puszcza  dodatnie  połówki,  natomiast  dioda
D3 – ujemne. Na kondensatorach C1, C2 oraz
C3, C4 uzyskuje się napięcie niestabilizowane
do  zasilania  tranzystorów  mocy.  Diody  D5,
D6 i kondensatory C5, C6 tworzą podwajacz
napięcia  dodatniego.  Analogicznie  D7,  D8,
C7,  C8  to  podwajacz  napięcia  ujemnego.  Po
testach pierwszego modelu celowe okazało się
dodanie rezystora ograniczającego R18, który
zmniejsza  napięcie  na  wejściach  stabilizato−
rów  U1,  U2  z prawie  ±45V do  około
±27...±35V i tym samym zmniejsza straty mo−
cy w stabilizatorach. Dzięki niemu stabilizato−
ry z powodzeniem mogą pracować bez radia−
torów, a kondensatory C5...C8 nie muszą mieć
napięcia nominalnego większego niż 40V.

Należy zauważyć, że układ będzie pracował

poprawnie  tylko  przy  podłączeniu  uzwojenia
wtórnego  transformatora  do  punktów  R,  S.
Punkt  T i diody  D2,  D4  są  przewidziane  na
wszelki  wypadek,  do  wersji  zasilanej  napię−
ciem podwójnym 2x(12...15VAC).

Na wyjściach stabilizatorów U1, U2 uzy−

skuje  się  napięcie  symetryczne  ±24V.
W układzie  celowo  zastosowałem  stabiliza−
tory LM317/337 zamiast 7824, 7924. Mając
do  dyspozycji  napięcie  odniesienia  (1,25V)
między  wyjściem,  a końcówką  ADJ  stabili−
zatorów  LM317/337,  zrealizowałem  dwa
źródła prądowe w najprostszy sposób, za po−
mocą tranzystorów T1, T3.

Ewentualne drobne różnice prądów obu

źródeł, wynikające z rozrzutu napięć odnie−

sienia stabilizatorów oraz tolerancji rezysto−
rów R13, R14 nie mają znaczenia, bo zosta−
ną skompensowane przez wzmacniacz opera−
cyjny, który stara się utrzymać wyjściowe na−
pięcie spoczynkowe bliskie zeru.

Prąd źródeł prądowych płynie przez rezy−

story R9, R10 i wywołuje na nich spadek na−
pięcia,  potrzebny  do  wstępnego  otwarcia
tranzystorów  T6,  T7,  by  bez  sygnału  płynął
przez  nie  prąd  spoczynkowy  o potrzebnej
wartości. Ważne jest, że część prądu ze źródeł
prądowych  płynie  też  przez  potencjometr
PR1 i przez tranzystor T2. Ten potencjometr
i tranzystor  pełnią  bardzo  ważną  rolę.  Pro−
blem w tym, że napięcie progowe tranzysto−
rów  MOSFET zmienia  się  pod  wpływem
zmian temperatury. Bez właściwej kompensa−
cji  tranzystory  podczas  pracy  nagrzewałyby
się  coraz  bardziej,  wzrastałby  prąd  spoczyn−
kowy  i po  paru  minutach  pracy  wzmacniacz
przestałby  pełnić  swą  funkcję,  a przy  znacz−
nej mocy zasilacza mógłby nawet ulec prze−
grzaniu. Wzrost temperatury MOSFET−a przy
stałym napięciu bramka−źródło powodowałby
bowiem  duży  wzrost  prądu  spoczynkowego.
Zapobiega  temu  tranzystor  T2,  który  musi
być  umieszczony  na  radiatorze,  w pobliżu
któregoś z tranzystorów mocy. Wzrost tempe−
ratury  tranzystorów  mocy  powoduje  też
wzrost  temperatury  tranzystora  T2.  Tym  sa−
mym zmniejsza się jego napięcie przewodze−
nia U

– w praktyce oznacza to wzrost prądu

płynącego  przez  T2.  Jeśli  prąd  T2  wzrasta,
przez R9, R10 płynie mniej prądu i napięcie
na tych rezystorach zmniejsza się. Zmniejsza
się  więc  napięcie  bramka−źródło  MOSFET−
ów  i ich  prąd  spoczynkowy,  niezależnie  od
temperatury, pozostaje praktycznie taki sam.

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 2 Zasada działania

Rys. 3 Schemat ideowy

Kluczem do sukcesu jest tu dobranie wła−

ściwych proporcji, co osiąga się głównie
przez ustalenie właściwej wartości R9 i R10
oraz prądu źródeł prądowych.

Prąd źródeł prądowych jest dość duży –

około  10mA.  Możliwie  duża  wartość  prądu,
a także duża wydajność wyjścia wzmacniacza
operacyjnego, są tu korzystne ze względu na
dużą pojemność wejściową tranzystorów, wy−
noszącą  w sumie  około  2nF.  Co  prawda  po−
jemności  tej  nie  trzeba  całkowicie  przełado−
wywać,  bo  tranzystory  pracują  na  liniowym
odcinku  charakterystyki,  jednak  dla  dobrego
przenoszenia  impulsów  wydajność  prądowa
całego  stopnia  sterującego  bramkami
MOSFET−ów powinna być jak największa.

Ważną funkcję pełnią też kondensatory

C15, C16 włączone równolegle do R9 i R10
– one też znacznie polepszają właściwości
impulsowe wzmacniacza.

Rezystory R15, R16 polepszają dodatko−

wo stałość prądu spoczynkowego, a wraz
z tranzystorami T4, T5 tworzą obwód zabez−
pieczenia przeciwzwarciowego. Wartość
R15, R16 wyznacza prąd zwarcia – przy war−
tości 0,1

Ω

prąd zwarcia wynosi około 5...6A.

Oporność tych rezystorów można śmiało
zwiększyć do 0,22

Ω

, bo w układzie podsta−

wowym prąd szczytowy nie przekroczy 2A.
Przy niewielkim zasilaczu obwód zabezpie−
czenia przeciwzwarciowego nie jest koniecz−
ny, bo zasilacz nie da tak dużego prądu nawet
w stanie zwarcia.

Diody Zenera D9, D10 zmniejszają napię−

cie zasilające do około ±18V, dopuszczalnego
dla większości wzmacniaczy operacyjnych.
Kondensatory C11, C12 są przewidziane tylko
po to, by zmniejszyć reaktancję obwodu zasi−
lania dla najwyższych częstotliwości, co też
poprawia parametry impulsowe wzmacniacza.

Obwód sprzężenia zwrotnego z rezystorami

R7, R8 i kondensatorem C10 jest klasyczny.
Wzmocnienie ma wartość typową dla wzmac−
niaczy mocy i wynosi 22x (26dB). Obwód
C17, R17, wyrównujący przebieg charaktery−
styki w zakresie częstotliwości ponadakustycz−
nych, został dodany po testach modelu.

Sygnał jest podawany na punkt A i przez

kondensator C9 przechodzi na wejście nieod−
wracające wzmacniacza operacyjnego. Rezy−
stor R5 dodany jest na wszelki wypadek, że−
by zwiększyć stabilność układu. Prąd polary−
zacji wejścia płynąc przez rezystor R6 wywo−
łuje na nim spadek napięcia. Spadek ten nie
powinien być większy od 0,1V – trzeba pa−
miętać, że na głośniku pojawi się takie napię−
cie stałe, jakie panuje na wejściu nieodwraca−
jącym wzmacniacza operacyjnego.

Wzmacniacz operacyjny

Podczas  projektowania  schematu  nie  zastana−
wiałem  się,  jaki  wzmacniacz  operacyjny  bę−
dzie  pracował  w układzie.  Po  zmontowaniu
modelu  i ustawieniu  prądów  spoczynkowych
przede  wszystkim  wypróbowałem  działanie

z popularnymi  wzmacniaczami  TL071.  Po
wstępnych  próbach  dodałem  kondensatory
C15,  C16  i zmodyfikowałem  nieco  obwody
zasilania (m.in. dodając rezystor R18).

Parametry okazały się zupełnie przyzwoi−

te i w zasadzie nie pozostało nic innego, jak
zamknąć wzmacniacz w obudowie i podłą−
czyć do komputera. Ze wspomnianego zasila−
cza AC 12V/1,5A uzyskałem na obciążeniu
8

Ω

moc 2x10W (sinus), pasmo sięgnęło po−

nad 40kHz, szybkość wynosiła około 4V/

Postawione zadanie zrealizowałem z po−

wodzeniem.

Wiedziony ciekawością postanowiłem

jednak zadać sobie dodatkowy (pozornie nie−
potrzebny) trud i sprawdzić działanie z inny−
mi  wzmacniaczami  operacyjnymi.  Dodałem
też na wejściu blok odwracania fazy i zbudo−
wałem  wzmacniacz  mostkowy,  by  spraw−
dzić,  jaką  moc  maksymalną  można  „wydu−
sić” z układu.

I zaczęło się!
Zgodnie z oczekiwaniami wzmacniacz mo−

stkowy pozwolił uzyskać moc rzędu kilkudzie−
sięciu watów, przy czym układ był zasilany
z transformatora toroidalnego 2x12V/200W.
Moc szczytowa wyniosła 65W na 8

Ω

, a ciągła

sinusoidalna  –  50W.  W pierwszej  chwili  nie
wydało się to osiągnięciem godnym uwagi, bo
z układu  stereofonicznego  wyszedł  wzmac−
niacz  mono,  nie  mający  żadnych  rzucających
na kolana parametrów.

Niezależnie od tego sprawdziłem działa−

nie  wzmacniacza  z układami  OP27,  OP37
oraz  z bardzo  popularną  kostką  NE5532.
Wzmacniacze OP27, OP37 nie dały radykal−
nie  lepszych  efektów.  Kostka  NE5532  na
pierwszy  rzut  oka  wydawała  się  lepsza  od
TL071,  bo  jest  przeznaczona  specjalnie  do
zastosowań  audio  i ma  większą  wydajność
prądową  wyjścia.  Specjalnie  przerobiłem
układ, przecinając ścieżki i dodając elementy
i połączenia.  Jeden  ze  wzmacniaczy  tej
podwójnej kostki pracował jako bufor, drugi
pełnił swą główną rolę w opisywanym urzą−
dzeniu. Okazało się jednak, że przy zastoso−
waniu układu NE5532 trzeba w istotny spo−
sób  modyfikować  obwód  sprzężenia  zwrot−
nego,  bo  układ  miał  silną  skłonność  do  sa−
mowzbudzenia,  a po  dodaniu  obwodu  kom−
pensacji  w charakterystyce  w zakresie  naj−
wyższych  częstotliwości  pojawiły  się  nie−
równości.  Oznaczało  to  spore  utrudnienia,
a przy tym ani pasmo, ani szybkość wyjścio−
wa nie polepszyły się w znaczącym stopniu.

Sprawdziłem też działanie wzmacniacza

z popularnymi kostkami LF356 i wersją znacz−

nie  szybszą  −  LF357.  Zwłaszcza  ten  ostatni
wzmacniacz  budził  pewne  nadzieje.  Wersja
LM257 ma bowiem dopuszczalne napięcie za−
silania  wynoszące  ±22V.  W układzie  mostko−
wym  po  drobnych  modyfikacjach  udałoby  się
więc  uzyskać  na  głośniku  napięcie  szczytowe
około  ±40V,  co  przy  obciążeniu  8

Ω

oznacza

moc ciągłą 100W, a na 4

Ω

− 200W!

Okazało się jednak, że opracowana bardzo

dawno kostka LF357 ma niesymetryczne cha−
rakterystyki  wyjścia  i niezbyt  dobrze  spraw−
dza  się  w takim  zastosowaniu.  Wprawdzie
szybkość wzmacniacza polepszyła się znacz−
nie, jednak przy sygnale prostokątnym dużej
częstotliwości dolne połówki przebiegu wyj−
ściowego  były  zniekształcone  przez  spore
przerzuty.  Górne  połówki  przebiegu  były
wzmacniane  prawidłowo.  Wobec  trudności
z korekcją  tak  zdeformowanego  sygnału,
odrzuciłem pomysł wykorzystania dość szyb−
kiej i bardzo taniej kostki LF357(LF257).

Chcąc osiągnąć jak najlepsze wyniki

w końcu sięgnąłem po kolejny wzmacniacz
operacyjny. Od dłuższego czasu leży u mnie
i czeka na publikację wzmacniacz−bufor wi−
deo ze wzmacniaczem operacyjnym AD817.
Włożyłem więc do układu kostkę AD817 i...
zamurowało mnie.

Szybkość zmian na wyjściu wzmacniacza

wzrosła do rewelacyjnej wartości 80V/

A pasmo  przy  małych  sygnałach  sięgnęło
niewyobrażalnej dla wzmacniaczy mocy czę−
stotliwości 1MHz! Dzięki starannemu dopra−
cowaniu tej nowoczesnej, a przy tym stosun−
kowo taniej kostki, nie było kłopotów z prze−
rzutami  ani  oscylacjami.  Żeby  całkowicie
wyeliminować  wpływ  pojemności  montażo−
wych i innych  subtelnych  czynników,  doda−
łem obwód korekcyjny C17, R17, dzięki cze−
mu uzyskałem wręcz rewelacyjne wyniki. Na
fotografiach 1...3 widać przebiegi prostokąt−
ne o częstotliwościach kolejno 2kHz, 20kHz
i 200kHz i amplitudzie 11,5Vpp, występują−
ce na wyjściu. Po obciążeniu wyjścia głośni−
kiem zmiana kształtu przebiegu jest niewiel−
ka, wręcz bez znaczenia.

Tak znakomity wynik zachęcił mnie do

wypróbowania układu mostkowego z kostka−
mi AD817 w obu gałęziach. Również i tu
wyniki były zachwycające, a jedynym kłopo−
tem okazało się wykonanie obwodu odwra−
cania fazy o odpowiedniej szybkości.

Eksperymenty w tym zakresie wykroczy−

ły  jednak  poza  ramy  niniejszego  projektu
i artykułu. Przyznam, że uzyskane wyniki za−
skoczyły  mnie  nad  wyraz  pozytywnie  i roz−
ważam możliwość zaprezentowania w przy−
szłości  kolejnego  wzmacniacza,  o większej

mocy, zbudowane−
go według opisanej
koncepcji.

Ciąg dalszy w EdW 4/02.

Piotr Górecki

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Fot. 1...3 Przebiegi

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Montaż i uruchomienie

Projekt  oznaczono  trzema  gwiazdkami  nie  ze
względu  na  trudności  montażowe.  Montaż
i uruchomienie nie są zbyt trudne, niemniej po−
trzebne będą mierniki do dokładnego pomiaru
rezystancji i pojemności. Trzy gwiazdki wska−
zują,  że  do  pełnego  wykorzystania  modułów
potrzebna  jest  spora  wiedza  i doświadczenie.
Zupełnie  początkujący  elektronicy  podczas
uruchamiania generatora z modułu mnożącego
mogą  napotkać  na  niespodzianki  i trudności,
których nie będą w stanie pokonać.

Moduł przesuwnika fazy można zmonto−

wać na płytce drukowanej pokazanej na ry−
sunku 12. Zazwyczaj układ będzie zasilany
pojedynczym napięciem, więc należy wyko−
nać zworę X−Z i wlutować wszystkie podane
elementy.

W dwóch modelach pokazanych na foto−

grafiach wykorzystano precyzyjne kondensa−
tory  styrofleksowe  6,81nF  0,5%.  Wcześniej
wykonano i sprawdzono także moduły prze−
suwnika  fazy  ze  zwykłymi  krajowymi  kon−
densatorami  MKSE020  6,8nF  10%  dobiera−
nymi  w ósemki  z dokładnością  lepszą  niż
0,5%.  W przypadku  stosowania  popularnych
kondensatorów MKT 6,8nF warto przeprowa−
dzić selekcję i z większej ich liczby wybrać eg−
zemplarze o jednakowej pojemności z dokład−
nością względną co najmniej 1% (lepiej 0,5%).
Żeby  zachować  pożądaną  charakterystykę  fa−
zową,  wszystkie  kondensatory  w module  po−
winny  mieć  dokładnie  taką  samą  pojemność.
Bezwzględna wartość pojemności nie jest kry−
tyczna i śmiało może wynosić 6...7,5nF − od−
chyłka od nominału 6,8nF spowoduje jedynie

niewielkie przesunięcie całej charakterystyki
z rysunku 9 w lewo lub w prawo.

Zastosowano rezystory 1−procentowe,

a gdy zabrakło potrzebnego nominału, złożo−
no dwa takie rezystory, by uzyskać potrzebną
rezystancję. W układzie należy w miarę moż−
liwości stosować rezystory o tolerancji 1% lub
lepszej. Dobieranie podanej wartości przez
złożenie kilku rezystorów 5−procentowych nie
jest zalecane ze względu na słabą stabilność
cieplną wielu rezystorów 5−procentowych.

Jeśli jednak komuś nie zależy na dokład−

ności, może zastosować zwykłe kondensato−
ry MKT 6,8nF bez dobierania i 5−procentowe
rezystory  o nominale  najbliższym  podanym
wartościom, ale wtedy uzyskany efekt będzie
trochę  gorszy.  Głos  będzie  bardziej  znie−
kształcony,  co  zresztą  w pewnych  przypad−
kach może być zaletą.

Układ przesuwnika fazy zmontowany pra−

widłowo ze sprawnych elementów nie wyma−
ga uruchamiania ani regulacji. Dokładne
sprawdzenie charakterystyki fazowej w wa−

runkach domowych jest trudne, wręcz niemoż−
liwe, więc warto dokładnie sprawdzić omo−
mierzem wartości rezystorów przed wlutowa−
niem, a po zmontowaniu przeprowadzić dodat−
kową kontrolę wzrokową. Kto chce, może za
pomocą dwukanałowego oscyloskopu spraw−
dzić przesunięcie sygnałów na wyjściach A, B.

Moduł mnożący można zmontować na

jednostronnej  płytce  drukowanej  pokazanej
na rysunku 13. Tu też montaż nie powinien
sprawić  większych  kłopotów.  Punkty  pracy
układów  mnożących  wyznaczone  są  przez
dzielnik rezystorów R1, R2, R3, R32. W za−

leżności  od  rodzaju
i napięcia  zasilania,
rezystory  te  mogą
mieć  różne  wartości.
W wersji  podstawo−
wej  rezystor  R32  na−
leży  zastąpić  zworą,
R1  powinien  mieć
wartość  715...750

Ω

R2 − 1k

Ω

, a R3 −

1,4...1,5k

Ω

Płytki drukowane były projektowane

przed  siedmiu  laty  i mają  wymiary  zgodne
z innymi  modułami  wykonanymi  w tamtym
czasie przez autora dla siostrzanej Elektroni−
ki  Praktycznej.  Stąd  marginesy  na  krótkich
krawędziach  i otwory  do  mocowania.  Wła−
śnie ze względu na ustalone wymiary modu−
łów, układy scalone w układzie mnożącym są
umieszczone i lutowane od strony ścieżek, co
wyraźnie widać na fotografiach.

Układy scalone z oczywistych względów

należy montować na samym końcu, po

###

−

Precyzyjny szerokopasmowy przesuwnik fazy
Podwójny ekonomiczny układ mnożący

Rys. 12 Schemat montażowy

ęę

śś

ćć

wlutowaniu pozostałych elementów i po sta−
rannym sprawdzeniu poprawności montażu.
Po wlutowaniu układów scalonych dostęp do
znajdujących się pod nimi pól lutowniczych
będzie niemożliwy.

Większość rezystorów w module może mieć

tolerancję 5%, bowiem potencjometry montażo−
we  PR1...PR5  umożliwią  pełną  symetryzację
obwodów  mnożących.  Inaczej  jest  z układem
generatora  z kostką  U3.  W ostatecznej  wersji
nie  przewidziano  potencjometru  (który  wystę−
pował we wcześniejszych wersjach). Aby układ
poprawnie  pracował,  należy  zastosować  rezy−
story R24...R29 o tolerancji 1%. W miarę moż−
liwości  zaleca  się  dodatkową  selekcję  rezysto−
rów  R24...R29,  by  rozrzut  ich  rezystancji  nie
przekraczał  0,3%.  Do  tego  wystarczy  jakikol−
wiek multimetr cyfrowy. Kondensatory C5, C6
mogą być 5−procentowe typu MKT, ale w mia−
rę możliwości należałoby je dobrać, by różnica
pojemności  nie  była  0,3%...1%  lub  lepsza,  do
czego  będzie  potrzebny  multimetr  z możliwo−
ścią pomiaru pojemności.

Z kondensatorami C5, C6 o pojemności

22nF (rysunek 11) częstotliwość generatora
wynosi około 50Hz. Pierwotny układ projek−
towany jako układ antywzbudzeniowy prze−
suwał częstotliwość o około 5Hz, a wartość
C5, C6 wynosiła 220nF.

Wartość C5, C6 można zmienić w szero−

kim zakresie, ale zawsze powinny to być
kondensatory o dokładnie takiej samej po−
jemności, dobrane za pomocą miernika.

W większości przypadków urządzenie bę−

dzie zasilane pojedynczym napięciem. Nale−
ży więc wykonać zworę X−Z, co połączy
punkty O, N. Nie montować C8, C9, C12,
U5, a w miejsce R32 wlutować zworę.

W wersji podstawowej przewidziano stabi−

lizator U4 typu 78L12, więc napięcie zasilają−
ce podawane na punkty O, P (punkty O, N są
zwarte) powinno wynosić 11...18V. Stabili−
zowane napięcie z U4 można też wykorzy−
stać do zasilania modułu przesuwnika fazy.

Opisany układ może przesuwać często−

tliwość zarówno w górę, jak i w dół. Do
zmiany służy przełącznik S1 pokazany na
rysunku 14.

Do uruchomienia i regulacji potrzebny

będzie oscyloskop i generator. Uruchomienie
całości należy zacząć od połączenia obu mo−
dułów według rysunku 2. W wersji podsta−

wowej końcówka O przesuwnika fazy ma zo−
stać niepodłączona.

Najpierw należy sprawdzić, czy pracuje

generator kwadraturowy, mierząc oscylosko−
pem  przebieg  na  jednym  z wyjść  kostki  U2
(nóżka  1  lub  7).  Jeśli  rezystory  R24...R29
i kondensatory C5, C6 zostały wcześniej do−
brane z duża dokładnością (0,3% lub lepiej),
układ  od  razu  będzie  generował  drgania
o ładnym, sinusoidalnym kształcie i amplitu−
dzie około 3...3,2Vpp.

Jeżeli elementy te nie zostały starannie

dobrane, być może trzeba będzie skorygować
wartość R30: jeśli generator nie pracuje, na−
leży  zwiększać  wartość  R30,  co  w końcu
spowoduje  wzbudzenie  generatora.  Jeśli  ge−
nerator  pracuje,  ale  przebieg  jest  zbyt  duży
lub  ma  obcięte  wierzchołki,  należy  zmniej−
szyć wartość R30. Do takich prób w miejsce
R30 warto włączyć potencjometr montażowy
10k

Ω

...22k

Ω

. Jeżeli nawet przy zwarciu R30

przebieg ma obcięte, spłaszczone wierzchoł−
ki lub amplituda jest większa niż 3,6Vpp, na−
leży wlutować inne egzemplarze R24...R29

Uwaga! Po dobraniu R30 i uzyskaniu ład−

nego przebiegu sinu−
soidalnego,  należy
kilkakrotnie  wyłą−
czyć  i załączyć  zasi−
lanie,  a przy  tym
sprawdzić na oscylo−
skopie  czy  zawsze
i jak  szybko  wystar−
tuje  generator.  Przy
zbyt  małej  wartości
R30  generator  może

się nie wzbudzić po włączeniu zasilania.

Następnie należy zewrzeć do masy wej−

ście modułu przesuwnika fazy (punkty C, O),
dołączyć oscyloskop wyjścia modułu mnożą−
cego (punkt D). Przy braku sygnału wejścio−
wego należy ustawić potencjometry PR1
i PR3 tak aby przy największej czułości
oscyloskopu uzyskać jak najmniejszy (najle−
piej równy zeru) sygnał 50Hz na wyjściu.

W następnej kolejności należy zatrzymać

generator  50Hz,  na  przykład  przez  zwarcie
R30, a na wejście modułu FAZA podać sygnał
np. 1kHz 1Vpp i wyregulować potencjometry
PR2 i PR4, PR5 na minimum sygnału 1kHz na
wyjściu.  Następnie  należy  uruchomić  genera−
tor  50Hz.  Na  wyjściu  powinien  pojawić  się
przesunięty o 50Hz sygnał o amplitudzie jakiej
jak  sygnał  wejściowy  1kHz.  Można  to  łatwo
sprawdzić  na  oscyloskopie  dwukanałowym.

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 13 Schemat montażowy

Rys. 14

Wykaz elementów

Przesuwnik fazy AVT−2619/1
Rezystory

R11,,R

R22,,R

R44,,R

R55,,R

R77,,R

R88,,R

R1100,,R

R1111,,R

R1133,,R

R1144,,R

R1166,,R

R1177,,R

R1199,,

R2200,,R

R2222,,R

R2233 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

11%

% ((44,,33......2244kk

Ω

11%

%))

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..220033kk

Ω

11%

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3377,,11kk

Ω

11%

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..77,,1155kk

Ω

11%

R1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..779966

Ω

11%

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..774411kk

Ω

11%

R1188 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..8844,,55kk

Ω

11%

R2211 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1166,,44kk

Ω

11%

R2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,9944kk

Ω

11%

R2255,,R

R2266 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

......110000kk

Ω

Kondensatory

C11−C

C88 .. .. ..66,,8811nnFF 00,,55%

% ((lluubb sseelleekkccjjoonnoow

waannee M

KTT 66,,88nnFF))

C99,,C

C1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C1111,,C

C1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

µµ

FF//1166V

C1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11

µµ

FF M

S lluubb M

KTT

Półprzewodniki

U11,,U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL008844 lluubb TTLL007744

Moduł mnożący AVT−2619/2
Rezystory

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..771155

Ω

lluubb 775500

Ω

11%

% ((775500

Ω

55%

%))

R22,,R

R88−R

R1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,,4477kk

Ω

11%

% ((11,,55kk

Ω

55%

%))

R44,,R

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..77,,55kk

Ω

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1188kk

Ω

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1155kk

Ω

R1144,,R

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,44kk

Ω

R1166,,R

R1188,,R

R2233 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R1177,,R

R1199 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R2200,,R

R2211 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

Ω

R2222 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33kk

Ω

R2244−R

R2299,,R

R3311 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333322kk

Ω

11%

% ppaattrrzz tteekksstt

R3300 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..55,,66kk

Ω

R3322 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..zzw

woorraa

R11−P

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222......110000kk

Ω

miinniiaattuurroow

wyy

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

((44,,77......1100kk

Ω

)) m

miinniiaattuurroow

wyy

Kondensatory

C11,,C

C22,,C

C1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

µµ

FF//1166V

C33,,C

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700nnFF

C55,,C

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

KTT 2222nnFF ddoobbiieerraannee

zz ddookkłłaaddnnoośścciiąą w

wzzggllęęddnnąą 00,,33%

C77,, .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222

µµ

FF//1166V

C1144 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100

µµ

FF//2255V

Półprzewodniki

D11,,D

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D G

G 33m

TT11,,TT22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C555588

U11,,U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

C11449966

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL008822
U

U44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7788LL1122 ((7788LL0099......7788LL1155))
C

C88,,C

C99,,C

C1122,,U

U55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..nniiee m

moonnttoow

waaćć

Komplet podzespołów z płytką jest dostępny

w sieci handlowej AVT jako kit szkolny:

Przesuwnik fazy − AVT−2619/1

Moduł mnożący − AVT−2619/2

Listy od Piotra

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Kontynuujemy omawianie filtrów gór−

noprzepustowych drugiego rzędu,

o stromości 12dB/oktawę (40dB/deka−

dę). Zajmiemy się popularnymi filtra−

mi Sallen−Keya, nazywanymi też filtra−

mi VCVS (voltage controlled voltage

source − źródło napięciowe sterowane

napięciem).

Znów na początku umieściłem go−

towe proste recepty dla niecierpli−

wych praktyków. Dalej zaprezentowa−

ne są przykłady rachunkowe. W koń−

cowej części odcinka przedstawione

są ogólne wzory, nieco bardziej skom−

plikowane, ale za to pozwalające do−

brać dodatkowe parametry.

Aby w pełni skorzystać z podanego

materiału, konieczne jest przyswoje−

nie sobie informacji ze wszystkich od−

cinków wstępnych, począwszy od

EdW 9/2001.

1. Filtr górnoprzepustowy
ze źródłem sterowanym
(Sallen−Keya)

Zamiast omawianego przed miesiącem filtru
MFB możesz wykorzystać nieco prostszy
filtr Sallen−Keya z rysunku 25. Podobnie jak
poprzednio, najpierw wybierzesz sensowną
wartość pojemności korzystając ze wzoru:
C[nF] = 10000[nFHz] / f [Hz]
i wybierzesz najbliższą wartość z szeregu E6.

Masz już wartości C1 i C2.
Teraz obliczysz reaktancję przy częstotli−

wości granicznej fg:
Xc[k

Ω

] = 160000 / fg[Hz]*C1[nF]

nie zapominając, że oporność uzyskasz w ki−
loomach, jeśli częstotliwość będzie w her−
cach, a pojemność w nanofaradach.
Mając C1=C2=C obliczasz wartości R1 i R2:
Dla Q = 0,5:
R1 = 1,55 * Xc
R2 = 1,55 * Xc
Dla Q = 0,707:
R1 = 0,707 * Xc
R2 = 1,41 * Xc
Dla Q = 1,35:
R1 = 0,275 * Xc
R2 = 1,85 * Xc

To wszystko!
Rysunek 26 pokazuje przebieg charakte−

rystyk amplitudowych filtrów o częstotliwo−
ści granicznej 1kHz obliczonych według po−
danych właśnie wzorów gdy C1=C2=10nF.
Rezystory mają wartości:
Q=0,5: R1=24,7k

Ω

, R2=24,7k

Ω

Q=0,707: R1=11,31k

Ω

, R2=22,61k

Ω

Q=1,35: R1=4,4k

Ω

, R2=29,6k

Ω

Przykład

Aby  utrwalić  uzyskane  informacje,  obliczmy
teraz elementy filtru górnoprzepustowego Sal−
len−Keya  o częstotliwości  granicznej  7kHz.
Przypuśćmy,  że  taki  filtr  potrzebny  jest  do
konstruowanego właśnie urządzenia ilumino−
fonicznego.  Tym  razem  chcemy  uzyskać  jak
największe tłumienie i dopuszczamy niewiel−
kie  podbicie  charakterystyki,  dlatego  przyj−
mujemy dobroć 1,35. Dobieramy pojemność:
C[nF] = 10000[nFHz] / 7000 [Hz]

Decydujemy się na najbliższą wartość

z szeregu E6, czyli na 1,5nF.
C=C1=C2=1,5nF
Xc[k

Ω

] = 160000 / 7000[Hz]*1,5[nF]

Xc[k

Ω

] = 15,24k

Ω

Obliczamy rezystory:
R1 = 0,275 * 15,24k

Ω

= 4,19k

Ω

R2 = 1,85 * 15,24k

Ω

= 28,19k

Ω

Stosujemy najbliższe wartości z szeregu

E24:
R1 = 3,9k

Ω

R2 = 30k

Ω

Na rysunku 27 a i b zobaczysz układ i cha−

rakterystykę  tak  obliczonego  filtru.  Do  urzą−
dzenia  iluminofonicznego  taka  stromość  wy−
starczy, ale jeśli ktoś koniecznie chciałby uzy−
skać  dwa  razy  większą  stromość,  może  połą−
czyć dwa filtry. Podobnie jak było w przypad−
ku  omawianego  wcześniej  filtru  MFB,  także
i teraz  częstotliwość  graniczna  przesunie  się
w górę. Obniżymy ją do pożądanej wartości, je−
śli zastosujemy mniej więcej 1,2 razy większe
wartości rezystorów (R1=4,7k

Ω

, R2=36k

Ω

Rysunek 28a,b pokazuje schemat i cha−

rakterystyki. Linia czerwona to charaktery−
styka wcześniej obliczonego pojedynczego

część 6

Rys. 25

Rys. 26

Rys. 27

filtru  podana  tu  dla  porównania,  a linia  nie−
bieska  pokazuje  charakterystykę  amplitudo−
wą podwójnego filtru, przy czym dla łatwiej−
szego  porównania  obniżyłem  ją  o 4dB.
W praktyce oznacza to, że podwójny filtr za−
pewni  dodatkowo  niewielkie  wzmocnienie
w pasmie przepustowym.

Dla zaawansowanych
i dociekliwych

Podane sposoby obliczania filtru drugiego rzę−
du są znów wyjątkowo proste i przyjazne, ale
też nie pozwalają w pełni wykorzystać możli−
wości danej konfiguracji. Jeśli ktoś chce, mo−
że  skorzystać  z nieco  bardziej  skomplikowa−
nej procedury projektowej. Znów znajdziemy
wartości  elementów  dla  dowolnych  wartości
częstotliwości,  dobroci  i dowolnego  wzmoc−
nienia. Do obliczeń wykorzystamy wartości:
fo − częstotliwości granicznej
Q − dobroci
G − wzmocnienia.

Tym razem, ze

względu  na  zmien−
ną wartość wzmoc−
nienia  musimy  do−
dać  dwa  rezystory
i

układ

będzie

wyglądał jak na
rysunku 29.

Obliczenia

Znów na początek dla ułatwienia przyjmuje−
my, że C1=C2 i wybieramy wartość
C[nF] = 10000[nFHz] / f [Hz]

Pojemność wychodzi w nanofaradach, je−

śli częstotliwość podamy w hercach. Wybie−
ramy najbliższą wartość z szeregu.

Mamy już C1=C2=C
Obliczamy reaktancję wybranego kon−

densatora przy częstotliwości granicznej:
Xc[k

Ω

] = 160000 / fg[Hz]*C1[nF]

podstawiając  wybraną  wartość  pojemności
z szeregu, a nie wartość obliczoną wcześniej
ze  wzoru.  Reaktancja  wychodzi  w kilo−
omach,  jeśli  częstotliwość  podamy  w her−
cach, a pojemność w nanofaradach.

Rezystory R3, R4 wyznaczają wzmocnie−

nie jak w zwykłym wzmacniaczu nieodwra−
cającym:

G = 1 +

Teraz obliczamy wartości pozostałych

elementów w zależności od dobroci filtru
i wzmocnienia.

R1 = Xc

R2 = Xc

Rysunek 29 i podane wzory przekonują,

że w przypadku konieczności realizacji filtru
o wzmocnieniu większym od jedności lepiej
jest wykorzystać filtr MFB, omawiany w po−
przednim  odcinku.  Górnoprzepustowy  filtr
Sallen−Keya  jest  natomiast  używany  bardzo
często, jeśli wzmocnienie jest równe 1. War−
to  zauważyć,  że  nie  musi  tu  być  stosowany
wzmacniacz operacyjny − wystarczy jakikol−
wiek wtórnik o wzmocnieniu 1. W mniej od−
powiedzialnych  zastosowaniach  zamiast
wzmacniacza operacyjnego wykorzystuje się
czasem tranzystor według idei pokazanej na
rysunku 30.

Tyle o filtrach górnoprzepustowych. Za

miesiąc zajmiemy się filtrami dolnoprzepu−
stowymi.

Piotr Górecki

Listy od Piotra

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 29

Rys. 30

Rys. 28

+ +8(G−1)

+ +8(H−1)

R3
R4

( (

Podzespoły

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

We  wcześniejszych  odcinkach  cyklu  pozna−
łeś  podstawowe  układy  pracy  wzmacniaczy
operacyjnych. W najbliższym czasie zajmie−
my się innymi bardzo pożytecznymi układa−
mi, które można łatwo zrealizować za pomo−
cą wzmacniaczy operacyjnych. Zrozumienie
zasady  działania  omawianych  układów  nie
jest trudne. Musisz tylko pamiętać, że w cza−
sie  normalnej  pracy  napięcie  między  oby−
dwoma wejściami jest równe zeru (z dokład−
nością  do  napięcia  niezrównoważenia).
W jednym  z poprzednich  odcinków  wspo−
mniałem Ci, że wbrew pozorom, konfigura−
cja odwracająca jest zdecydowanie bardziej
„elastyczna”  i przydatna  w praktyce,  niż
konfiguracja  nieodwracająca.  Częściowo
już mogłeś się o tym przekonać, a teraz po−
znasz dalsze przykłady, które to potwierdzą.

Omawiane dalej układy można modyfi−

kować i zmieniać wartości elementów. Trze−
ba  przy  tym  pamiętać  o ograniczeniach
omówionych  we  wcześniejszych  odcinkach,
zwłaszcza  o prądach  polaryzacji  wejść,
o szkodliwych pojemnościach montażowych
i o szybkości wzmacniacza.

Konwerter prąd−napięcie

Na rysunku 1 znajdziesz układ z jednym tyl−
ko  rezystorem.  To  konwerter  prąd−napięcie.
Jak  we  wszystkich  układach  pracy  wzmac−
niacza operacyjnego, napięcie na wejściu od−
wracającym  jest  równe  napięciu  na  drugim
wejściu, czyli w tym wypadku potencjałowi
masy.  Prąd  może  płynąć  w obu  kierunkach,

a wartość napięcia wyjściowego wyznacza
rezystor (U=I*R).

Początkującym taki układ wydaje się

dziwny, a jego przydatność − co najmniej wąt−
pliwa.  Tymczasem  ten  prosty  układ  okazuje
się niezmiernie pożyteczny do
współpracy z elementami czy
układami,  gdzie  wielkością
wyjściową  jest  prąd.  Rozwią−
zanie  ze  wzmacniaczem  ope−
racyjnym  jest  lepsze  niż  naj−
prostszy  obwód  szeregowy,
jak  na  rysunku  2,  ponieważ
pozwala uzyskać dowolne na−
pięcie  wyjściowe,  a napięcie
na  elemencie  czynnym  cały
czas  jest  jednakowe,  zwykle
równe

(dodatniemu

albo

ujemnemu)  napięciu  zasilania.  Na
rysunku 3a, 3b znajdziesz dwa pro−
ste  przykłady  wykorzystania,  a dla
ułatwienia  analizy  zaznaczyłem  kie−
runek  przepływu  prądu  i bieguno−
wość napięć.

Sumator − mikser

Dość  często  trzeba
dodać,  czyli  zsumo−
wać  kilka  sygnałów
(najczęściej  chodzi
o sygnały  audio).
Wydawałoby  się,  że
zsumowanie  kilku
sygnałów  to  bardzo
prosta sprawa. W za−
sadzie  tak,  ale  pro−
ściutkie  sposoby  su−
mowania za pomocą
dzielnika  rezystoro−
wego, jak na rysun−
ku  4,  związane  są
w praktyce  z istot−
nymi  błędami.  Jeśli

chcemy  całkowicie  wyeliminować  wady,
idealnym  rozwiązaniem  jest  zastosowanie
wzmacniacza  operacyjnego  i sumowanie...
prądów według rysunku 1. Ilustruje to  rysu−
nek  5.  Napięcie  na  wejściu  odwracającym
wzmacniacza  w czasie  normalnej  pracy  jest
tu równe zeru, a prądy poszczególnych wejść
są sumowane. W miejsce rezystora Rs można
włączyć  potencjometr  –  będzie  to  potencjo−
metr  regulujący  poziom  sumy  sygnałów.
Układ z rysunku 5 może być wykorzystywa−
ny  do  sumowania  napięć  stałych  i zmien−
nych.  Praktyczny  przykład  miksera  audio,
zasilanego  napięciem  symetrycznym,  poka−
zany  jest  na  rysunku  6.  Ponieważ  punkt
X cały  czas  ma  potencjał  masy,  regulacje

Rys. 1

śś

Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

Rys. 2

Rys. 3

Rys. 4

Rys. 5

Jesienią ubiegłego roku Hendrik Schon, Zhenan
Bao i Hong Meng z Bell Labs (słynnych labora−
toriów Bella, dziś będących zapleczem badaw−
czym i rozwojowym amerykańskiego koncernu
Lucent)  zawiadomili  o wytworzeniu  prototy−
pów  nowych  tranzystorów.  Można  stwierdzić,
że  jest  to  kolejna  odmiana  tranzystorów  polo−
wych.  Informacja  nie  byłaby  godna  większej
uwagi  gdyby  nie  fakt,  że  nowe  tranzystory  są
znikomo  małe,  mówiąc  obrazowo,  milion  razy
mniejsze od ziarnka piasku.

Nie są to tranzystory krzemowe, choć wyko−

nano je na podłożu z krzemu. Materiałem pół−
przewodnikowym  jest  związek  organiczny
(oparty na związkach węgla) z grupy merkapta−
nów  (tioli).  Co  najważniejsze,  szerokość,  czy
też  grubość  kanału  tego  ultraminiaturowego
tranzystora  jest  wielkości  molekuły  materiału
czynnego.  Kanał  taki  jest  więc  ponad  dziesię−
ciokrotnie  mniejszy  od  dotychczasowych,
otrzymanych  przy  zastosowaniu  najlepszych
metod litograficznych.

Doniesienia o różnych ultraminiaturowych

elementach  półprzewodnikowych  pojawiają  się
od  dość  dawna  (1974),  jednak  prezentowane
osiągnięcie  może  się  okazać  bardzo  ważne  dla
rozwoju elektroniki. Rzecz w tym, że miniatury−
zacja  krzemowych  układów  scalonych  zostanie
zahamowana mniej więcej w ciągu dziesięciu lat
wskutek  osiągnięcia  podstawowych  limitów  fi−
zycznych.  Różne  grupy  naukowców  poszukują
wiec przyszłościowych rozwiązań, gdzie rozmia−
ry pojedynczego elementu aktywnego będą zbli−
żone do rozmiarów wykorzystywanych molekuł.

Koncepcji jest co najmniej kilka, jednak we

wszystkich  przypadkach  do  rozwiązania  jest
szereg trudnych problemów. Jednym z nich jest
uzyskiwanie  w kontrolowany  sposób  ultrami−
niaturowych  struktur,  inną  –  sposób  doprowa−
dzenia  połączeń  elektrycznych,  jeszcze  inną  –
elektryczne oddzielenie struktur i elektrod.

W prezentowanym tranzystorze udało się

pokonać  te  trudności  poprzez  zastosowanie
techniki  samoporządkowania  się  cząsteczek
w warstwach  i dlatego  tranzystor  nazwano
SAMFET (self−assembled monolayers field−ef−
fect  transistor).  Na  podlożu  krzemowym  naj−
pierw wytwarza się warstewkę dwutlenku krze−
mu, potem cieniutką elektrodę (źródło − source).
Następnie  chemicznie  nakładana  jest  pojedyn−
cza, samoorganizująca się warstewka organicz−
nego półprzewodnika. Molekuły same odszuku−

ją złotą elektrodę i przyczepiają się do niej. Na
koniec na to przychodzi złota elektroda drenu
(drain). Budowa wewnętrzna tranzystora poka−
zana jest na rysunku 1, a charakterystyki wyj−
ściowe – na rysunku 2.

Wykonane prototypy pracowały dobrze zarów−

no jako wzmacniacze, jak i przełączniki (inwertery
logiczne). Dobre parametry i znikome wymiary
dają podstawy do oczekiwań, iż oto otwarta zosta−
ła droga do budowy mikroprocesorów i pamięci,
mieszczących tysiące razy więcej tranzystorów,
w oparciu o związki węgla, a nie krzemu.

Co prawda, pierwsze modele są niedoskona−

łe  i trzeba  jeszcze  pokonać  wiele  przeszkód,
jednak oczekiwania takie nie są bezpodstawne.
Przecież  William  Shockley,  John  Bardeen
i Walter  Brattain  wynaleźli  tranzystor  w
1947r właśnie  w Laboratoriach  Bella  i to  wła−
śnie tam zaczęła się epoka półprzewodników.

Czy jesteśmy świadkami początku nowej

ery elektroniki, opartej na organicznych związ−
kach węgla?

Więcej informacji o Laboratoriach Bella

można znaleźć na stronie: www.bell−labs.com.

Różne

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 1

Rys. 2

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły opis działania.

Model i schematy montażowe nie są wymagane, ale przysłanie działającego modelu lub jego

fotografii zwiększa szansę na nagrodę.

Ponieważ rozwiązania nadsyłają Czytelnicy o różnym stopniu zaawansowania, mile widziane

jest podanie swego wieku.

Ewentualne listy do redakcji czy spostrzeżenia do erraty powinny być umieszczone na oddzielnych

kartkach, również opatrzonych nazwiskiem i pełnym adresem. Prace należy nadsyłać w terminie

45 dni od ukazania się numeru EdW (w przypadku prenumeratorów – od otrzymania pisma pocztą).

łł

Temat bieżącego zadania zaproponował

Paweł Szwed z Grodźca Śl. Paweł chciałby,
żeby tematem zadania w Szkole stało się za−
projektowanie  systemu  łączności  świetlnej
(np.  w podczerwieni)  między  namiotami
w obozie  harcerskim  lub  na  polu  namioto−
wym.  Zadanie  na  pewno  jest  interesujące,
a tego typu system miałby także wiele innych
zastosowań.

Ponieważ jednak temat jest dość specy−

ficzny, postanowiłem rozszerzyć ramy zada−
nia. Zastanówcie się, jakie jeszcze inne urzą−
dzenia elektroniczne byłyby przydatne
w obozowisku pod namiotami.

Oto oficjalny temat:

Zaprojektować urządzenie elektro−

niczne przydatne turystom obozują−
cym pod namiotami.

Jeśli chodzi o system łączności świetlnej,

nie ograniczam możliwości. Czy urządzenie
będzie przekazywać tylko kilka komend lub
informacji? Czy ma to być raczej system
przesyłania głosu, czy może będzie służyć do

transmisji danych cyfrowych? A może jedno
nie przeczy drugiemu? Czy będzie to system
z kodowaniem lub innym utajnianiem, żeby
nikt nie podsłuchał przekazu?

Bardzo interesująca wydaje się łączność

na podczerwieni. Dobry pilot telewizyjny ze
zwykłą  diodą  IRED  dosięga  do  odbiornika
TFMS  z odległości  do  35m.  Zastosowanie
„wąskiej” diody IRED, np. LD274 i czułego
odbiornika  pozwoli  jeszcze  bardziej  zwięk−
szyć  zasięg.  Okolicznością  sprzyjającą  jest
fakt,  że  większość  takich  łączności  będzie
odbywać się po ciemku.

Choć w Szkole było już podobne zadanie,

możecie wziąć pod uwagę poważny problem
ochrony przed złodziejami. To dobra okazja,
by przeanalizować możliwość wykorzysta−
nia tu promieniowania podczerwonego.

A może po prostu zaprojektujecie prosty

i praktyczny system alarmowy, chroniący ro−
wery lub namiot gospodarczy, nie mający nic
wspólnego z podczerwienią?

Jeśli chodzi o jeszcze inne urządzenia

elektroniczne przydatne w obozie pod na−
miotem, macie bardzo szerokie pole do po−

pisu.  Na  podstawie  wcześniejszych  do−
świadczeń  przeanalizujcie,  co  byłoby  nie
tylko  interesujące,  ale  też  przydatne
w praktyce.

Jestem przekonany, że zaproponujecie

szereg  interesujących  układów.  Czekam  nie
tylko  na  dopracowane  projekty  i modele.
Część puli nagród przeznaczam na dobre po−
mysły  i ogólne  idee.  Zachęcam  więc  do
udziału  także  mniej  doświadczonych  Kole−
gów, którzy mają pomysł, ale nie potrafią go
na  razie  z powodzeniem  zrealizować.
Spróbujemy  zrealizować  takie  pomysły
wspólnie.  Być  może  staną  się  one  także
punktem wyjścia do kolejnych zadań...

Rozwiązanie tego zadania z Waszymi po−

mysłami ukaże się na początku wakacji − to
znakomita pora, by na gorąco wykonać
i przetestować jakiś przydatny układ.

Serdecznie zachęcam więc do nadsyłania

prac zarówno praktycznych, jak i teoretycz−
nych!

Jak zawsze przypominam również, że au−

tor każdej opublikowanej propozycji zadania
otrzymuje nagrodę.

Temat zadania 69 brzmiał: zaprojekto−

wać układ wyłączający multimetr np. po
jednej minucie lub sygnalizator wyczerpy−
wania się baterii zasilającej.

Zgodnie z oczekiwaniami nadesłaliście

wiele  prac,  w tym  aż  29  modeli.  Już  teraz
chciałbym  pochwalić  wszystkich  uczestni−
ków za udział. Nadesłaliście wiele interesują−
cych  propozycji,  zarówno  układów  czaso−
wych, wyłączających przyrząd, jak i sygnali−

zatorów  obniżenia  napięcia  baterii.  Nie
wszystkie  godne  uwagi  schematy  zmieściły
się  w artykule  −  można  je  ściągnąć  z naszej
strony  internetowej.  Warto  je  przeanalizo−
wać, zarówno pod katem rozwiązań wartych
naśladowania,  jak  i błędów,  których  trzeba
unikać.

Ponieważ prac, a zwłaszcza modeli, było

wyjątkowo dużo, miałem też spore trudności
ze sprawiedliwym rozdziałem nagród i upo−
minków. Chyba zrozumiecie, że nie mogłem
obdarzyć upominkami wszystkich, którzy
nadesłali poprawne propozycje. Wszyscy za−

sługujący na to otrzymują punkty (1...7). Do−
ceniam  zwłaszcza  wysiłek  i pomysłowość
najmłodszych  uczestników,  choć  siłą  rzeczy
ich prace nie są na razie wolne od mniej i bar−
dziej  poważnych  usterek.  Serdecznie  zachę−
cam do dalszej nauki i zdobywania doświad−
czenia  przez  praktykę.  Nie  tylko  ja  Was
chwalę.  Przeczytajcie  fragmenty  listu:  Je−
stem  autorem  tematu  zadania  65  w Szkole
Konstruktorów. Zafascynowany jestem inwen−
cją  i wiedzą  młodych,  niekiedy  bardzo  mło−
dych ludzi, oraz możliwością wykazania się ty−
mi  walorami  na  łamach  Pańskiego  pisma,

Rozwiązanie zadania nr 69

Zadanie nr 73

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

możliwością uzyskania fachowej oceny, porady,
oraz gdy na to zasługują, pochwały i nagrody.

Nie będę się rozpisywał na temat pożytku

płynącego z tej formy działalności, jaką pro−
wadzi  Szkoła Konstruktorów, jak również dla
początkujących  Ośla  łączka,  gdyż  są  to  ko−
rzyści  nie  do  przecenienia.  Po  cichu  muszę
przyznać, iż mimo mojego bezsprzecznie doj−
rzałego wieku (65 lat) i wyższego wykształce−
nia  bardzo  często  korzystam  z wiadomości
zawartych w Oślej łączce, wcale tego się nie
wstydząc.

Wracając do zadania Nr 65, korzystając

z uwag Pana na temat poszczególnych pro−
jektów, uwzględniając warunki pracy układu,
w jakich przyjdzie mu pracować, pozwoliłem
sobie wybrać dwa rozwiązania.

I tak:
Projekt opracowany przez młodziutkiego

elektronika Jakuba Kallasa, oparty na prze−
kaźnikach. Model wykonany przez niego jest
w pełni funkcjonalny, ale to tylko model wy−
konany jako pajączek.

Drugi projekt to rozwiązanie kolegi Arka−

diusza Antoniaka bazujący na tyrystorach.
Ten model działa również poprawnie.

Za wiedzą i zgodą Pana, nawiązałem z ty−

mi  kolegami  kontakt  (...).  Chcę  mieć  te  dwa
rozwiązania, jako alternatywę. Będą musiały
pracować w trudnych warunkach na wolnym
powietrzu,  jedynie  pod  dachem  przez  cały
„działkowy”  sezon  od  wczesnej  wiosny  do
późnej jesieni przy dużej wilgotności powie−
trza i różnych temperaturach, podczas ładnej
pogody  i burzy.  Instalacja  moja  jest  dosyć
rozbudowana.  Długość  przewodów  przekra−
cza  20m.  Zastosowane  przeze  mnie  przeka−
źniki  pracowały  prawie  bezawaryjnie  przez
dziesięć lat. Myślę, iż dokonałem właściwego
wyboru. (...)

Jeszcze raz dziękuję za podjęcie zgłoszo−

nego  przeze  mnie  tematu,  (...)  rozwiązanie
problemu,  z którego  skwapliwie  skorzystam.
Poinformuję  Pana  i kolegów  konstruktorów
o zachowaniu się ich układów po przepraco−
waniu przez nie jednego sezonu, to jest jesie−
nią roku 2002.

Lech Leśniewski

(lech_lesniewski@go2.pl)

Podbudowani takimi opiniami o Waszych

pracach weźmy się teraz za rozwiązanie bie−
żącego  zadania.  Do  wyboru  mieliście  dwa
odrębne  tematy:  układ  czasowy  odłączający
miernik  lub  inne  urządzenie  po  określonym
czasie,  albo  monitor−tester  baterii.  Przed  za−
projektowaniem  układu  należało  zastanowić
się nad praktyczną przydatnością. I tu słowa
pochwały należą się tym uczestnikom, którzy
sprawdzili,  ile  prądu  pobierają  współczesne
mierniki cyfrowe. Okazuje się, że pobór zale−
ży od typu przyrządu oraz zakresu pomiaro−
wego  i największy  bywa  w trybie  omomie−
rza.  Generalnie  pobór  prądu  nie  przekracza
5mA,  a bywa,  że  jest  mniejszy  niż  1mA.
Oczywiście  wiele  mierników  ma  wbudowa−

ny układ APO (Auto Power Off), jednak wy−
łącznik czasowy można stosować nie tylko
do multimetrów. W każdym przypadku do−
datkowy układ musi pobierać znacznie mniej
energii, niż obciążenie główne (miernik).

Przy zastosowaniu współczesnych podze−

społów można to zrealizować dość łatwo,
przy czym średni prąd zasilania 100

A wy−

daje się górną granicą, dopuszczalną dla wy−
łącznika  czasowego  czy  monitora.  Te  100
mikroamperów to i tak dość dużo i w ramach
ćwiczeń  w naszej  Szkole  warto  jeszcze  bar−
dziej  minimalizować  pobór  prądu,  choćby
tylko  po  to,  by  sprawdzić  swoje  umiejętno−
ści.  Zwróćcie  uwagę,  na  ile  poszczególnym
uczestnikom udało się zrealizować taki cel.

Rozwiązania teoretyczne

Układy czasowe. Na pierwszy ogień weźmy
propozycję bardzo młodego Marcina Dyoni−
ziaka z Brwinowa. Schemat pokazany jest na
rysunku 1. Nie jest to może układ najprost−
szy,  niemniej  młodego  kandydata  na  kon−
struktora należy szczerze pochwalić za to, że
„elektrolity”  pozostają  pod  napięciem,
a układ w spoczynku praktycznie nie pobiera
prądu. Jeśli ktoś chciałby wykonać podobny
układ, może go uprościć do postaci pokaza−
nej  na rysunku  2.  Marcin  wspomniał  też
o idei, według której miernik włączany byłby
na  określony  czas  pod  wpływem...  gwizdu,
by niepotrzebnie nie zajmować rąk.

Niewiele bardziej skomplikowany układ

z kostką 4017 zaproponował Jarosław Chudo−

ba z Gorzowa Wlkp. Jak pokazuje rysunek 3,
kolejne  naciśnięcia  przycisku  P1  zwiększają
czas włączenia tranzystora T1 i miernika. Przy−
cisk P2 umożliwia ręczne wyzerowanie liczni−
ka i wyłączenie obciążenia w dowolnej chwili.
Za tę propozycję Jarek otrzyma nagrodę. Także
i tu  warto  byłoby  w roli  T1  zastosować  MO−
SFET−a, a „elektrolity” dołączyć nie do masy,
tylko do plusa zasilania, by pozostawały w spo−
czynku pod napięciem. Można też zamiast czte−
rech  kondensatorów  C1...C4,  zastosować  je−
den, włączony równolegle do P2 − wtedy o cza−
sie  działania  decydować  będą  rezystory
R1...R4,  które  powinny  mieć  wartości  rzędu
megaomów.

Krzysztof Żmuda z Chrzanowa zapropo−

nował uniwibrator tranzystorowy według ry−

sunku 4. Koniecznie nale−
żałoby  włączyć  rezystor
w obwodzie bazy T1 i za−
stanowić się nad możliwo−
ściami dalszej redukcji po−
boru  prądu,  na  przykład
przez  zamianę  tranzysto−
rów  bipolarnych  na  MO−
SFET−y BS170 i zwiększe−
nie wartości rezystorów.

Piotr Bechcicki z So−

chaczewa zaproponował
schemat

oszczędzacza,

który oprócz baterii za−
wiera także zasilacz sie−

ciowy, co jest pomysłem nader oryginalnym
i przyznacie, niezbyt zgodnym z ideą zada−
nia. Aż cztery listy nadesłał Jacek Koniecz−

ny z Poznania. Przedsta−
wił szereg rozbudowanych
propozycji

ogólnych,

nadających się raczej do
Młodego Technika, niż do
naszej Szkoły dla prakty−
kujących

elektroników.

Wśród  rysunków  nie  zna−
lazłem  ani  jednego  kom−
pletnego  schematu,  nada−
jącego  się  do  realizacji,
a za  to  kilka  ciekawych,
ale  trudnych  do  realizacji

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 3

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

idei, choćby klepsydry z kontaktronem i pły−
wającym magnesem.

Mirosław Gołaszewski z Warszawy oraz

Michał  Masalon z Gdańska  nadesłali  dość
rozbudowane  schematy  (Golaszewski.gif,
Masalon.gif)  zawierające  kostki  555  i inne
elementy, pobierające znaczny prąd. Przydat−
ność takich układów czasowych jest ograni−
czona  właśnie  ze  względu  na  pobór  prądu
rzędu  5mA i więcej.  Nawet  wersja  CMOS
kostki 555 nie jest tu rewelacją, ponieważ po−
biera prąd rzędu 80...150

Kostkę 555 chce też wykorzystać An−

drzej  Herok z Połomii  k/Wodzisławia  Śl.
(Herok.gif) z tym, że jest ona dołączana tylko
na  czas  działania  timera,  natomiast  w spo−
czynku  cały  układ  nie  pobiera  prądu.  Układ
jest  dość  rozbudowany  (6  układów  scalo−
nych)  i należałoby  go  zmodyfikować,  nie−
mniej  warto  zapoznać  się  z pomysłem.
Podobnie  warto  przeanalizować  propozycję,
którą nadesłał Roman Gębuś z Bzianki (Ge−
bus.gif), zawierającą cztery układy scalone.

Sygnalizatory spadku napięcia. Spora

grupa uczestników zaproponowała budowę
sygnalizatorów, wykrywających obniżenie się
napięcia baterii. Generalnie układy takie zbu−
dowane są według koncepcji z rysunku 5a.
Wzmacniacz operacyjny porównuje napięcie
odniesienia z napięciem zasilania (z dzielni−

ka  rezystorowego).
Nadmierne  obniżenie
napięcia  baterii  po−
woduje włączenie sy−
gnalizatora.

Na pierwszy rzut

oka  propozycja  taka
jest  prawidłowa.  Na−
leży  jednak  dopraco−
wać

sprawdzić

szczegóły.  Po  pierw−
sze,  jaki  prąd  pobiera
układ  monitora  bate−
rii.  Popularna  kostka
TL082

potrzebuje

prawie  3mA,  LM358
−  około  1mA,  a ener−
gooszczędna  TL061  −
około 200

A, a do te−

go  dochodzi  prąd
dzielnika  i obwodu
napięcia  odniesienia.  Druga  sprawa  to  obe−
cność albo brak obwodu histerezy. Brak histe−
rezy nie musi być wadą − układ sygnalizacyj−
ny będzie się włączał stopniowo. Koniecznie
trzeba jednak sprawdzić, jak to będzie wyglą−
dać  (brzmieć)  w praktyce,  bo  efekt  jest  nie−
przewidywalny.

Układy o omawianej koncepcji zapropono−

wali m. in. Kamil Urbanowicz z Ełku, Ma−
riusz Gronczewski ze Skubianki, Rafał Ko−
bylecki z Czarnowa oraz wspomniani już An−
drzej Herok i Roman Gębuś.

Szymon Janek z Lublina przysłał intere−

sujący  schemat,  pokazany  na  rysunku  5b.
Czujnikiem spadku napięcia jest tu... tranzy−
stor MOSFET T1. Napięciem odniesienia jest
tu napięcie progowe MOSFET−a. Przy spadku
napięcia baterii tranzystor zatyka się i napię−
cie na jego drenie rośnie. Dzięki wielkim war−
tościom  rezystorów  współpracujących  pobór
prądu w spoczynku jest znikomy, nie przekra−
cza  1,8

A. Oryginalny pomysł Szymona

podoba mi się i Autor otrzyma nagrodę. War−
to byłoby jednak sprawdzić zmiany napięcia
progowego MOSFET−a pod wpływem tempe−
ratury oraz pobór prądu przez bramkę
US1A na progu zadziałania układu.

Niektórzy uczestnicy nadesłali układy uni−

wersalne, zawierające zarówno układ czasowy,
jak i monitor baterii. Koniecznie trzeba tu
wspomnieć o pracy Marcina Malicha z Wo−
dzisławia Śl. Marcin w kolejnej broszurce

(Malich.pdf)  podał  wiele  schematów.  Są  to
układy czasowe, począwszy od uniwibratorów,
przez  kostkę  555  z oszczędzaniem,  po  skom−
plikowane układy z licznikami. Są też monito−
ry  baterii,  także  impulsowe  i dwuprogowe.
Marcin otrzymuje nagrodę za całokształt pracy
oraz wnikliwą i zwięzłą analizę problemu. Na
rysunku 6 można zobaczyć jeden ze schema−
tów z nieśmiertelną kostką 4017.

Rozwiązania praktyczne

Na  fotografii  1 można  zobaczyć  model  13−
letniego Dawida  Lichosyta z Gorenic  (Li−
chosyt.gif).  Podstawą  jest  kostka  4060,  przy
czym  układ  w spoczynku  pozostaje  bez  na−
pięcia i nie pobiera prądu. Choć wątpliwości
budzi  mała  wartość  kondensatora,  z którego
układ jest zasilany w czasie pracy, doceniam
propozycję  Dawida,  a zwłaszcza  dodanie
tranzystora  pośredniczącego,  zapewniające−
go  prawidłowe  działanie  stopnia  wykonaw−
czego i przydzielam upominek.

Fotografia 2 pokazuje model Grzegorza

Michaluka z Nowego Pawłowa, zrealizowany
z licznikiem 4040 i kostką 4093 (Micha−
luk.gif). Podobne rozwiązanie z kostkami 4060
i bramkami 4001 nadesłał Marcin Kartowicz
z Bolechowa (Kartowicz.gif). Model Marcina

Rys. 4

Rys. 6

Fot. 1 Prototyp Dawida Lichosyta

Rys. 5a

Rys. 5b

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

można zobaczyć na fotografii 3. Fotografia 4
pokazuje prosty model z kilkoma tranzystora−
mi, wykonany przez Aleksandra Draba ze
Zdziechowic. Podobnie proste modele „tranzy−
storowe”, układu czasowego i monitora baterii,
pokazane na fotografiach 5 i 6, wykonał Ma−
rek Osiak ze Starogardu Gd. (Osiak.gif).

Piotr Romysz z Koszalina wykonał mo−

del pokazany na fotografii 7. Jak napisał, jest
to wersja „de luxe” i dlatego jest tak rozbu−
dowana. Choć układ rzeczywiście należy
znacznie uprościć, warto zapoznać się ze
schematem (Romysz.gif)

Fotografia 8 pokazuje jeszcze bardziej

rozbudowany  model,  wykonany  wyjątkowo
starannie,  autorstwa  Łukasza  Klepacza
z Kwaczały.  Oryginalny,  wykonany  równie
starannie schemat można zobaczyć na rysun−
ku 7. Najpierw należy przyciskiem S1 wybrać
potrzebny  czas,  potem  nacisnąć  S3  −  start.

Cykl  pracy  można  zakończyć  w dowolnej
chwili  dzięki  S2.  Informacje  o wartościach
elementów można ściągnąć ze strony interne−
towej (Klepacz.gif). Łukaszowi należy się za−
służona  pochwała  za  staranność,  niemniej
układ warto byłoby uprościć i zmniejszyć.

Fotografia 9 pokazuje model Piotra

Podczarskiego z Redecza Wlk., zawierający
kostkę  555  i tranzystor.  Niemal  identyczny
układ  wykorzystał  też  Robert  Jaworowski
z Augustowa − model widać na fotografii 10.
Kostkę  555  wykorzystał  też  12−letni  Witek
Wojciechowski z Nowego Dworu Maz. Jego
model pokazany jest na fotografii 11. Witek
otrzymuje  upominek,  ponieważ  w przeci−
wieństwie  do  wcześniej  wspomnianych  roz−
wiązań  prądożerny  układ  555  pracuje  tylko
podczas  odmierzania  czasu.  Koledzy,
u których  kostka  555  zasilana  jest  cały  czas
i ciągnie z baterii więcej niż miernik, powin−

ni  koniecznie  zaj−
rzeć na naszą stronę
internetową  i zoba−
czyć  (Wojciechow−
ski.gif),  w jak  pro−
sty  sposób  można
usunąć  tę  poważną
wadę.

Fotografia 12

przedstawia  model
Jakuba  Sobańskie−
go z Rudki.  Jest  to
zasilana z sieci przy−
stawka, a obwód za−
silania  multimetru
jest rozłączany przez
przekaźnik  sterowa−
ny transoptorem.

Ładnie wykonany model pokazany na fo−

tografii  13  to  dzieło Jarosława  Tarnawy
z Godziszki. Jest to sygnalizator spadku na−
pięcia baterii z kostkami TL062 i 4093 (Tar−
nawa.gif).  Pomysł  jest  prawidłowy,  ale  ko−
niecznie  trzeba  zmienić  sposób  włączenia
MOSFET−a N (BS170),  by  ten  tranzystor
otworzył się w pełni. Jarek zaproponował też
dwa  schematy  wyłączników  czasowych,
w tym  bardzo  prosty  z jedną  bramką  4093,
przyciskiem i tranzystorem BS170. Idea po−
kazana jest na rysunku 8.

Aż trzy modele wykonał Piotr Dereszow−

ski z Chrzanowa. Na fotografii 14 pokazany
jest  zasilacz  z wyłącznikiem  czasowym,  na
fotografii  15 −  wyłącznik  bateryjny  (Dere−
szowski.gif). Rysunek 9 i fotografia 16 poka−
zują  trzeci  układ  −  sygnalizator  wyczerpania
baterii.  Piotr  otrzyma  upominek  właśnie  za
ten  oryginalny,  choć  nieco  dyskusyjny  po−
mysł, wykorzystany w tym sygnalizatorze (za
pomysł, bo schemat zawiera poważne błędy).
Oryginalność  pomysłu  polega  na  tym,  że
w układzie w zasadzie nie ma źródła napięcia
wzorcowego. Te rolę pełni... dodatkowa bate−
ria B1 umieszczona w obudowie sygnalizato−
ra.  Jeśli  napięcie  baterii  B2  w mierniku

Fot. 2 Układ

Grzegorza Michaluka

Fot. 3 Model

Marcina Kartowicza

Fot. 4 Model

Aleksandra Draba

Fot. 5 Prototyp 1

Marka Osiaka

Rys. 7

Fot. 6 Prototyp 2

Marka Osiaka

Fot. 7 Model

Piotra Romysza

Fot. 8 Układ

Łukasza Klepacza

Fot. 9 Model

Piotra Podczarskiego

Rys. 8

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

spadnie  więcej,  niż  wynika  z ustawienia  po−
tencjometru,  zacznie  przewodzić  tranzystor
T1 i brzęczyk piezo powinien pracować w cy−
klu przerywanym, wyznaczonym przez multi−
wibrator z tranzystorami T2, T3. Warunkiem
poprawnego działania jest dobra kondycja ba−
terii B1. Układ warto zmodyfikować: usunąć
R6, R1 i potencjometr, wymienić T1 na układ
Darlingtona  i dodać  w bazie  kilka  szerego−
wych diod krzemowych. Wtedy układ w spo−
czynku  nie  będzie  pobierał  żadnego  prądu.
Trzeba też poprawić układ multiwibratora.

Fotografia 17 pokazuje model 15−letnie−

go Mariusza  Chilmona z Augustowa.  Jak
pisze  jego  twórca,  model  jest  nieco  rozwle−
kły. Rzeczywiście, nadesłany model wyłącz−
nika czasowego nie wyróżnia się pozytywnie
spośród innych, niemniej rozwiązanie zasto−
sowane  przez  młodziutkiego  konstruktora
jest godne uwagi. Schemat ideowy przedsta−
wiony jest na rysunku 10. Mariusz, jako bo−
daj jedyny, opracował układ wyłącznika cza−
sowego,  który  przed  wyłączeniem  ostrzega
użytkownika dźwiękiem brzęczyka. Realizu−
ją to bramki U2A, U2B i obwód R4C4. I wła−
śnie za ten pomysł otrzymuje nagrodę.

Dwa inne nadesłane schematy dotyczą

monitora napięcia (Chilmon.gif). W monito−
rze układ CMOS 4541 i MOSFET BS170
włączają co jakiś czas na chwilę komparator
z kostką TL082. Gdy napięcie jest za niskie,
brzęczyk wydaje co pewien czas krótki pisk.

Bardzo podobny układ monitora baterii

z timerem 4541 i komparatorem TL061 zrea−
lizował też Marcin Wiązania z Gacek. Mo−
del pokazany jest na fotografii 18. Fotogra−
fia 19 prezentuje prostszy model komparato−
ra i generatora z bramek 4011. Natomiast na

fotografii 20 i na rysunku 11
pokazany jest wyłącznik cza−
sowy z kostką 4541.

Na fotografii 21 widać mo−

del  Rafała  Stępnia  z Rud.
Schemat,  pokazany  na rysun−
ku 12 świadczy, że Rafał wpadł
na interesujący pomysł, pozwa−
lający za pomocą dwóch popu−
larnych  kostek  uzyskać  różne
czasy włączenia. Naśladowcom
proponuję  modyfikację  obwo−
du wyjściowego, bo przy zasto−
sowanym sposobie napięcie na
mierniku  jest  znacznie  niższe
od napięcia baterii. Rafał zrea−
lizował  też  prosty  komparator
napięcia  na  kostce  TL082,  po−
kazany na fotografii 22.

Dariusz Drelicharz z Prze−

myśla  wykonał  układ  dwu−
funkcyjny,  pokazany  na foto−
grafii  23.  Oprócz  dwóch  ko−
stek 4541 wykorzystał podwój−
ny  komparator  LM393,  które−
go połówka pracuje jako... ele−

ment wykonawczy, włączający miernik. Po−
mysł jest dobry, jednak pobór prądu do naj−
mniejszych nie należy (kostka LM393 pobie−
ra prawie 1mA).

Piotr Wójtowicz z Wólki Bodzechow−

skiej wykonał dwa modele. Jeden z nich, po−
kazany na fotografii 24, jest niecodziennym
monitorem baterii, włączającym się pod
wpływem... światła (Wojtowicz.gif). Choć nie
do końca przekonuje mnie to uzależnienie od
światła stwierdzam, że układ jest zrealizowa−
ny dość ciekawie i warto przeanalizować

Fot. 10 Model

Roberta Jaworowskiego

Rys. 9

Fot. 11 Układ Witka

Wojciechowskiego

Fot. 12 Zasilacz

Jakuba Sobańskiego

Fot. 13 Model

Jarosława Tarnawy

Rys. 10

Rys. 11

Fot. 14 Układ 1

Piotra Dereszowskiego

Fot. 15 Układ 2

Piotra Dereszowskiego

Fot. 16 Układ 3

Piotra Dereszowskiego

Fot. 17 Prototyp

Mariusza Chilmona

jego  działanie.  Przeko−
nuje mnie natomiast pro−
sty  wyłącznik  czasowy
z rysunku 13 i fotogra−
fii  25.  Tu  Piotr  sprytnie
wykorzystał  dwa  uniwi−
bratory  kostki  4538
i uzyskał dwa czasy włą−
czenia − dłuższy po dłuż−
szym  naciskaniu  przyci−
sku  S1.  I za  ten  pomysł
otrzymuje nagrodę.

Nagrodę

otrzyma

także  Roman  Biadalski
z Zielonej  Góry,  który
wykonał  cztery  modele,
pokazane  na  fotogra−
fiach

26...29.

Dwa

pierwsze wykonane są z wykorzystaniem
elementów SMD. Trzeci sygnalizuje stan ba−
terii za pomocą dwukolorowej diody LED.

Schematy tych trzech układów można

znaleźć  na  stronie  internetowej  (Biadal−
ski.1.gif...Biadalski3.gif).  Schemat  monitora
baterii  z fotografii  29 pokazany  jest  na  ry−
sunku 14. Czujnikami napięcia są tu zwykłe
tranzystory, współpracujące z bramkami ko−
stki 4093. Miganie diody LED wskazuje, że
trzeba rozglądać się za nową baterią, a dodat−
kowy dźwięk − na konieczność jej wymiany.

Uwagi końcowe

Gratuluję wszystkim Kolegom, wymienionym
w artykule z nazwiska. Jak już wspomniałem,
napłynęło wiele poprawnych rozwiązań. Po−
nieważ konkurencja była tym razem wyjątko−
wo duża, nagrody otrzymali ci Koledzy,
którzy wyróżnili się oryginalnymi pomysłami.

Marcin Wiązania Gacki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Mariusz Chilmon Augustów. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Krzysztof Kraska Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Dariusz Drelicharz Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Marcin Malich Wodzisław Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Roman Biadalski Zielona Góra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Rafał Stępień Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Dariusz Knull Zabrze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Piotr Romysz Koszalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Mariusz Ciołek Kownaciska. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Jakub Kallas Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Filip Rus Zawiercie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Jacek Konieczny Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Michał Pasiecznik Zawiszów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Radosław Koppel Gliwice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Łukasz Cyga Chełmek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Jarosław Tarnawa Godziszka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Radosław Ciosk Trzebnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Piotr Dereszowski Chrzanów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Szymon Janek Lublin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Maciej Jurzak Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Ryszard Milewicz Wrocław . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Emil Ulanowski Skierniewice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Artur Filip Legionowo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Aleksander Drab Zdziechowice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Arkadiusz Zieliński Częstochowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Wojciech Macek Nowy Sącz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Sebastian Mankiewicz Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Maciej Ciechowski Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Mariusz Ciszewski Polanica Zdrój.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Filip Karbowski Warszawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Witold Krzak Żywiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Piotr Kuśmierczuk Gościno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Michał Waśkiewicz Białystok. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Piotr Wilk Suchedniów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Punktacja Szkoły Konstruktorów

Fot. 18 Model 1

Marcina Wiązani

Fot. 19 Model 2

Marcina Wiązani

Fot. 20 Model 3

Marcina Wiązani

Fot. 21 Timer

Rafała Stępnia

Rys. 12

Rys. 13

Fot. 22 Prototyp

Rafała Stępnia

Fot. 23 Model

Dariusza Drelicharza

Fot. 24 Układ 1

Piotra Wójtowicza

Fot. 25 Układ 2

Piotra Wójtowicza

Doceniłem też wzmianki o kłopotach i nie−
spodziankach − właśnie przezwyciężanie

„oporu  materii”  jest  jednym
z najciekawszych  i najbardziej
satysfakcjonujących  aspektów
uprawiania  elektroniki.  Oprócz
poprawności  i staranności  za−
wsze  najwyżej  oceniam  właśnie
tę  iskierkę  inwencji,  błysk  idei.
Dlatego  upominki  i nagrody  do−
stali  nawet  ci,  których  schematy
zawierały  błędy  i niedoróbki,
a nie  „kompilatorzy”,  którzy  ze−
stawili  swoje  poprawne  układy
z powszechnie  znanych  bloków,
żywcem  wziętych  z EdW.  Przy
okazji  serdecznie  zachęcam  do
wszelkich eksperymentów z wła−

snymi pomysłami układowymi, a jednocze−
śnie do upraszczania, a nie komplikowania

układów. Wśród nadesłanych i omówionych
propozycji znajdziecie wiele lepszych i gor−
szych przykładów − przeanalizujcie schematy
ze strony internetowej, które nie zmieściły
się w czasopiśmie. Zachęcam serdecznie do
udziału w bieżącym i następnych zadaniach.

Nagrody otrzymują: Mariusz Chilmon,

Piotr Wójtowicz,  Roman  Biadalski,  Rafał
Stępień,  Marcin  Malich,  Szymon  Janek
i Jarosław  Chudoba.  Upominki  dostaną:
Piotr Dereszowski,  Dariusz  Drelicharz,
Dawid  Lichosyt,  Łukasz  Klepacz,  Grze−
gorz  Michaluk,  Piotr Romysz,  Jarosław
Tarnawa, Marcin Wiązania i Witold Woj−
ciechowski. Aktualna  punktacja  podana  jest
w tabeli.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

− S

Szzkkoołłaa K

Koonnssttrruukkttoorróów

w kkllaassaa IIII

Fot. 26 Model 1

Romana Biadalskiego

Rys. 14

Fot. 27 Model 2

Romana Biadalskiego

Fot. 28 Model 3

Romana Biadalskiego

Fot. 29 Model 4

Romana Biadalskiego

Rozwiązanie zadania 69

W EdW 11/2001 zamieszczony był schemat
zamka  szyfrowego.  Można  go  zobaczyć  na
rysunku  A.  Propozycja  nadesłana  przez
młodziutkiego  i niedoświadczonego  Czytel−
nika zawiera wiele błędów i niedoróbek. Nie−
zbyt stosowne byłoby jednak wyśmianie błę−
dów, ponieważ większość odpowiedzi...
nie  zawierała  żadnej  wzmianki  o kluczowej
wadzie układu!

Analizując odpowiedzi zwracałem szcze−

gólną uwagę na to, jak podeszliście do anali−
zy układu. Zdecydowana większość skupiła
się na szczegółach.

Prawie wszyscy jak najbardziej słusznie

zauważyli  brak  rezystorów  między  wejścia−
mi  CMOS,  a masą  (przy  kluczach  S3,  S4,
S5).  Rzeczywiście,  wejścia  CMOS  w żad−
nym wypadku nie powinny „wisieć w powie−
trzu”.  Zwróciliście  uwagę,  że  niepotrzebny

jest rezystor R3 włączony w szereg z przyci−
skiem S5. Układ należałoby więc zmodyfi−
kować według rysunku B.

Prawie trzy czwarte uczestników doszło

do wniosku, że zamiast bramek NAND
w układzie powinny być zastosowane bram−
ki AND. Tylko wtedy układ będzie działał
zgodnie z opisem.

Ponadto zwróciliście uwagę na fakt, że

„elektrolity” w spoczynku pozostają bez na−

pięcia, co na pewno nie jest zaletą.

Wiele osób miało za złe, że układ

4017  został  nazwany  przerzutnikiem.
Nie  nazwałbym  jednak  tego  grubym
błędem,  tylko  niedoróbką,  ponieważ
licznik 4017 można zamienić w prze−
rzutnik T przez skrócenie długości cy−
klu  z 10  do  2  −  załóżmy,  że  jest  to
skrót i autor po prostu nie dorysował
obwodu

skracania

wejścia

zezwalającego.  Wtedy  wyjścia  Q0,
Q1  licznika  byłyby  wyjściami  Q,  Q\
przerzutnika  −  patrz  rysunek  C.

Rys. B

Rys. A

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

A przy odrobinie spry−
tu można wykorzystać
też  wejście  zerujące
(które  dla  skrócenia
cyklu  połączone  jest
wtedy z wyjściem Q2).
Jedną  z możliwości
pokazuje rysunek D.

Obiekcje dotyczące

takiego przerzutnika są
jednak  w gruncie  rze−
czy  słuszne,  ponieważ
opis  wskazuje,  że  po−
winien to być przerzut−
nik  D z zerowaniem,
a nie przerzutnik T.

Wiele osób słu−

sznie zwróciło uwagę,
że równolegle do
przekaźnika

trzeba

dodać diodę, żeby
przepięcia powstające podczas wyłączania
nie uszkodziły tranzystora.

I w podanych kwestiach opinie były zgod−

ne. Prawie wszyscy zauważyli wspomniane
mankamenty.

Niewiele osób zakwestionowało nato−

miast sposób włączenia obwodu R2C2. We−
dług zamierzeń pomysłodawcy ma on zapa−
miętać  stan  wysoki,  który  pojawi  się  na
wyjściu bramki U2A po naciśnięciu przyci−
sków  S1,  S3.  Tak  przynajmniej  zdaje  się
wynikać  z opisu.  Niestety,  obwód  ten  zu−
pełnie nie spełni swojej roli. Owszem, kon−
densator o pojemności 150

F opóźni poja−

wienie się stanu niskiego po zwolnieniu
przycisku S3, ale opóźnienie to będzie rzę−
du 15ms (150

F x 100

Ω

), czyli absolutnie

niewystarczające. W takim układzie rezy−
stor R2 jest zbędny, bo i tak kluczową rolę
będzie odgrywać rezystancja wyjściowa
bramki U2A (ok. 100

Ω

). Aby układ działał

zgodnie z opisem, należałoby dodać diodę
według rysunku E.

Tylko kilka osób zwróciło uwagę, że nie−

odkłócony  styk  S4  może  powodować  poja−
wienie się na wejściu CL nie jednego, ale se−
rii  impulsów,  związanych  z draniami  styku.
Wtedy  po  naciśnięciu  S4  stan  licznika  U1
pracującego  jako  przerzutnik  T byłby  przy−
padkowy.  Aby  to  usunąć,  należałoby  dodać
obwód  całkujący  RC  na  wejściu  CL kostki
4017,  według  rysunku  F,  bo  wiadomo,  że
jest to wejście z histere−
zą.  Nie  byłoby  nato−
miast  dobrym  pomy−
słem  dodanie  takiego
obwodu  w obwodzie
przycisku  S4,  ponieważ
bramka AND raczej nie
będzie  mieć  wejść  z hi−
sterezą,  chyba  że  po−
wstanie  z połączenia
dwóch  bramek  kostki
4093.

Dodawanie obwodów likwidujących

drgania styku S2 jest niecelowe, ponieważ
ewentualne zakłócenia zostaną uśrednione
w obwodzie R2C2.

Czy jednak zmodyfikowany układ według

rysunku G będzie działał poprawnie?

I tu stwierdzam, że na palcach jednej ręki

można policzyć osoby, które zakwestionowa−
ły  ogólną  koncepcję.  To  przecież  miał  być
zamek  szyfrowy,  utrudniający  dostęp.  Tym−
czasem  wcale  nie  trzeba  wiele  sprytu,  żeby
taki zamek „złamać”. Wystarczy na przykład
kolejno  naciskać
klawisze  w przy−
padkowej  kolejno−
ści,  by  szybko  tra−
fić  na  prawidłową
sekwencję.  Mało
tego:  naciśnięcie
wszystkich  klawi−
szy S1...S4 włączy
przekaźnik, co jest
niedopuszczalnym błędem.

Czy można poprawić tę wadę?

Może nie do końca skutecznym, ale bar−

dzo  prostym  sposobem  jest  wykorzystanie
niepodłączonego przycisku S2, a lepiej kilku
innych,  połączonych  równolegle.  Układ
zmodyfikowany według takiej koncepcji po−
kazany jest na rysunku H. Naciśnięcie jakie−
gokolwiek  nieprawidłowego  przycisku  (S2,
S5, S6, S7) zablokuje działanie na czas wy−
znaczony  prze  R3C3  (kilkanaście...  kilka−
dziesiąt  sekund),  co  znakomicie  utrudni  za−
danie  ewentualnemu  włamywaczowi,  tym
bardziej, że nie będzie to niczym sygnalizo−
wane.  Natomiast  otwarcie  zamka  nastąpi  po
naciśnięciu  najpierw  przycisków  S1,  S3,
a potem S4.

Tym razem nagrody za najbardziej trafne

odpowiedzi otrzymują:
Zbigniew Meus Dąbrowa Szlachecka,
Jarosław Szanowicki Suchowola,
Krzysztof Maszek Szczecin.

Zadanie 73

Na rysunku J pokazany jest schemat wykry−
wacza burzy. Układ ma dwa tory: akustyczny
z mikrofonem (membraną piezo) oraz drugi
z czujnikiem deszczu.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Wyjaśnienia nie powinny być obszerne −

jeśli znajdziecie więcej niż jeden błąd, podaj−
cie  je  najlepiej  w punktach.  Bardzo  proszę
o takie krótkie odpowiedzi, bo znacznie uła−
twi  mi  to  analizę  nadesłanych  prac.  Odpo−
wiedzi  opatrzcie  dopiskiem  NieGra73
i nadeślijcie  w terminie  45  dni  od  ukazania
się tego numeru EdW. Nagrodami będą drob−
ne kity AVT.

Piotr Górecki

Rys. H

Rys. E

Rys. F

Rys. J

Rys. C

Rys. D

Rys. G

Czy masz świadomość, że Protel 99 SE to ist−
ny Rolls Royce w dziedzinie elektronicznych
pakietów projektowych? Czy chcesz nauczyć
się jeździć takim luksusowym autem?

W ramach cyklu spotkań, który właśnie

zaczynamy, masz niepowtarzalną szansę
opanowania tego Rolls Royce’a.

Serdecznie zapraszam Cię do udziału

w kursie,  podczas  którego  krok  po  kroczku
zaprzyjaźnisz  się  z Protelem  99  SE,  potęż−
nym narzędziem do projektowania urządzeń
elektronicznych.  Obiecuję,  że  zajęcia  będą
prowadzone  w sposób  jak  najbardziej  przy−
stępny  i praktyczny.  W ramach  kursu  przej−
dziemy  przez  najważniejsze  etapy  projekto−
wania: będziemy rysować schematy, projek−
tować  płytki,  przeprowadzać  symulacje,
a także  zmodyfikujemy  biblioteki.  Kurs  jest
przewidziany  dla  typowych  użytkowników,
więc  nie  będziemy  wykorzystywać  wszyst−
kich możliwości pakietu.

Wszystkie dostępne możliwości, nieco−

dzienna  koncepcja  pracy,  mnogość  najróż−
niejszych  opcji  z jednej  strony  otwierają
wspaniałe perspektywy, ale z drugiej, nie da
się  ukryć,  stawiają  projektantowi  spore  wy−
magania, a na początku mogą wręcz przera−
żać.  Poznanie  wszystkich  ważnych  „zaka−
marków” potężnego pakietu wymaga nie tyl−
ko czasu.

Protel 99 SE to zestaw wielu oddzielnych

programów−narzędzi, które są doskonale zin−
tegrowane w jedną całość i wspólnie pracują
tak, iż nie dostrzegamy poszczególnych pro−
gramów. Dla nas Protel to jeden wielki pro−
gram o fantastycznych możliwościach.

Potęga Protela polega w dużym stopniu

na możliwości automatycznego rozmieszcza−
na setek elementów na projektowanej wielo−
warstwowej płytce (autoplacement), później−
szego automatycznego projektowania tysięcy
połączeń−ścieżek  (autorouting),  optymaliza−
cji przebiegu długości połączeń, uwzględnia−
jąc przy tym rezystancje, pojemności, induk−
cyjności  ścieżek,  przesłuchy,  właściwości
dielektryka płytki, tak istotne przy przesyła−
niu  sygnałów  we  współczesnych  bardzo
szybkich układach analogowych i cyfrowych

(signal integrity). Wystarczy raz popatrzeć na
płytę główną komputera PC, by nabrać prze−
konania, iż taką płytkę nie sposób zaprojek−
tować na kartce papieru.

A właśnie Protel dobrze radzi sobie nie

tylko z zaprojektowanie prawidłowych połą−
czeń  między  elementami,  ale  też  z wnikli−
wym  sprawdzeniem  skomplikowanego  pro−
jektu na drodze precyzyjnej symulacji. Protel
to nie tylko narzędzie do narysowania sche−
matu  (Schematic)  i zaprojektowania  płytki
drukowanej (PCB – Printed Circuit Board).

Pakiet zawiera zintegrowane narzędzie do

symulacji  mieszanej  analogowo−cyfrowej
bezpośrednio  ze  schematu  (mixed  signal  si−
mulation). Wśród licznych narzędzi jest moż−
liwość  sprawdzania  zwartości  sygnałowej
(signal  integrity),  tak  istotnej  we  współcze−
snych bardzo szybkich systemach. Zaprojek−
towaną płytkę można obejrzeć „z lotu ptaka”
pod dowolnym kątem (3D view – trójwymia−
rowa  wizualizacja)  –  patrz  rysunek  1.  Od−
dzielne  moduły  umożliwiają  zaprojektowa−
nie  programowalnych  układów  logicznych
(PLD).  Programy  pomocnicze  pozwalają
sprawdzić  gęstość  upakowania  elementów
i ścieżek.    Inne  programy  dają  możliwość
wykonania  różnorodnej  dokumentacji  pro−
dukcyjnej, w tym plików bezpośrednio steru−
jących automatami. Otwarta architektura pa−
kietu  umożliwia  współpracę  z różnymi  „ob−
cymi” programami (np. ze słynnym autorou−
terem Specctra).

Na wszystkich etapach pracy można do−

strzec liczne istotne ułatwienia i procedury
kontrolne, pozwalające uniknąć błędów i uła−
twiające pracę.

Krótko mówiąc, Protel jest potężnym i ko−

sztownym  narzędziem,  skrojonym  na  miarę
potrzeb zaawansowanych konstruktorów, pro−
jektujących  wielowarstwowe  płytki  zawiera−
jące setki elementów SMD − wielce wymow−
ny przykład masz w kompozycji tytułowej. Na
pewno nikt nie kupi pakietu, kosztującego ty−
le  co  nowy  samochód  niższej  klasy  tylko  po
to, żeby z jego pomocą zaprojektować jedno−
stronną płytkę, zawierającą kilkanaście „zwy−
kłych”, przewlekanych elementów.

Niewiele jest też osób, które swą karierę

projektanta  zaczynają  od  sześciowarstwo−
wych  płytek  z zagrzebanymi  przelotkami
(buried vias), oblepionych z obu stron setka−
mi elementów SMD. Prawie wszyscy zaczy−
nają  od  prostych  projektów  z kilkunastoma
klasycznymi elementami.

I tu pojawia się zarys problemu.
Czy naukę jazdy powinno się rozpoczy−

nać na kosztownym, luksusowym i bogato
wyposażonym samochodzie? Albo czy moż−
na szybko i bezboleśnie wskoczyć do pędzą−
cego Rolls Royce’a?

Być może wydaje Ci się, że luksusowy sa−

mochód z licznymi bajerami i potężnym sil−
nikiem, mający na dachu niebieską blachę
z literą L to świetny pomysł.

Tylko czy ucząc się jazdy takim cackiem

po  dziurawych,  krętych  drogach,  po  wybo−
jach,  bezdrożach  i wertepach  nie  nabierzesz
złych  przyzwyczajeń,  które  potem  w co−

dziennej szarej rzeczywistości odbiją się nie−
przyjemną czkawką?

Nie widzisz problemu?
A ilu uczestników kursu będzie projekto−

wać skomplikowane moduły i urządzenia?
Ilu zechce natomiast wykorzystać Protela do
prostych projektów, zawierających 5...30
elementów?

Choć pewnie tego nie czujesz, wierz mi,

że problem istnieje. Inaczej podchodzimy do
projektu modułu gęsto upakowanego setka−
mi elementów SMD, a zupełnie inaczej do

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 1

Spotkanie 1

prostego układu na jednostronnej płytce. Nie
do  pominięcia  jest  tu  sprawa  bibliotek  ele−
mentów.  Wszystko  jest  dobrze,  jeśli  wyko−
rzystujemy standardowe biblioteki przy pro−
jektowaniu  płytki  co  najmniej  dwustronnej
z metalizowanymi  otworami.  Gorzej  gdy  te
standardowe  elementy  z malutkimi  polami
lutowniczymi  i cieniutkie  ścieżki  zostaną
wykorzystane na płytce jednostronnej – ama−
tor  lutujący  na  niej  elementy  „transformato−
rówką”  na  „dzień  dobry”  odpali  połowę
punktów  lutowniczych  i tym  samym  bez−
powrotnie zniszczy płytkę.

To naprawdę jest istotny problem. Jeśli

chcemy  projektować  płytki  jednostronne,
a zbyt  daleko  zaszlibyśmy  „standardową”
drogą  optymalną  dla  zaawansowanych  pro−
jektów  z SMD,  z czasem  po  bolesnych  do−
świadczeniach  dojdziemy  do  wniosku,  że
wszystko trzeba zaczynać od nowa.

Dlatego serdecznie zachęcam Cię do roz−

wagi. Najpierw zapoznaj się ogólnie z pakie−
tem, z jego filozofią i możliwościami. Nie
spiesz się od razu do rysowania schematu
i projektowania płytki.

Dobry początek to klucz do sukcesu. Jeśli

zaczniesz działać „po partyzancku”, niewiele
osiągniesz. Co gorsza, nabierzesz fatalnych
przyzwyczajeń. Znam osoby, które na własną
rękę próbowały poznać Protela metodą prób
i błędów. Niewiele z tego wyszło, zazwyczaj
opanowały tylko rysowanie schematów ideo−
wych, a i to bardzo powierzchownie.

Podkreślam jeszcze raz, że w naszym kur−

sie w niewielkim stopniu wykorzystamy po−
tęgę pakietu, natomiast dużo uwagi poświę−
cimy płytkom jednostronnym i dwustronnym
z klasycznymi elementami przewlekanymi.

Taki kierunek jest w pewnym stopniu

przeciwny  wysiłkom  twórców  Protela.  Je−
stem jednak przekonany, że jeśli nauczysz się
powoli  jeździć  naszym  Rolls  Royce’em  po
wyboistych, krętych drogach, uliczkach i za−
kamarkach, nie sprawi Ci potem trudności ja−
zda  po  autostradach.  Porządne  opanowanie
Protela będzie nie tylko powodem do osobi−
stej  satysfakcji,  ale  także  ogromnym  sukce−
sem, otwarciem drogi do współczesnych zło−
żonych, profesjonalnych projektów.

Co i dla kogo?

Nasz cykl spotkań pozwoli poznać Protela od
strony praktycznej, a do tego potrzebny jest
komputer z procesorem co najmniej Pentium II
300MHz, 32MB RAM i 300MB wolnego
miejsca na dysku. Ekran na monitorze powi−
nien mieć rozdzielczość 1152x864, absolutne
minimum 1024x768.

Na pewno niniejszy kurs Protela nie jest

przeznaczony  dla  zupełnie  początkujących,
którzy  nie  potrafią  obsługiwać  komputera.
Oprócz umiejętności instalowania programów
i obsługi programów w środowisku Windows
niezbędna jest choćby elementarna znajomość
angielskiego.  Trzeba  nie  tylko  rozumieć  an−

gielskie  polecenia  w menu  i pojawiające  się
komunikaty,  ale  dobrze  byłoby  samodzielnie
rozwiać  ewentualne  wątpliwości  korzystając
z obszernej pomocy (Help). Ponieważ jednak
przetłumaczenie  specjalistycznych  angiel−
skich  słów  za  pomocą  słownika  najczęściej
nie do końca wyjaśnia problem, potrzebna jest
też pewna miara umiejętności kojarzenia oraz
intuicji. Właśnie umiejętność kojarzenia, intu−
icja oraz gotowość do prób pomogą w oparciu
o angielskojęzyczne  podręczniki  i obszerny
Help zgłębić  szczegóły  –  do  czego  tak  na−
prawdę służy dana funkcja, albo jakie znacze−
nie ma taki czy inny parametr.

Jestem przekonany, iż większość uczestni−

ków kursu ma na tyle otwarty umysł, żeby nie
stać się jedynie rzemieślnikami, rutynowo
chodzącymi wydeptanymi ścieżkami, ale arty−
stami, tworzącymi dzieła sztuki projektowej.

Jak już pewnie wiesz, kurs oparty jest na

30−dniowej  wersji  (trial),  którą  można  uzy−
skać  z kilku  źródeł.  Zbyszek  Raabe  podał
w artykule  wstępnym  (EdW 2/2002)  dwa
sposoby zaopatrzenia się z tę wersję testową
z pomocą Internetu: przez zamówienie płyty
na stronie producenta (www.altium.com albo
www.protel.com) albo bezpośrednie ściągnię−
cie pakietu z tych stron (razem kilkadziesiąt
megabajtów).  Program  można  też  ściągnąć
ze strony krajowego dystrybutora Protela:
(http://www.evatronix.com.pl/oferta/de−
mo.htm)

Proponuję czwartą możliwość: zakup

w AVT broszurki  Poznajemy  Protel  99  SE
w języku  polskim,  do  której  dołączona  bę−
dzie  oryginalna  płyta  z 30−dniową  wersją
Protela – patrz fotografia 2.

Ta niewielka 36−stronicowa broszurka sa−

ma w sobie jest godnym uwagi, bardzo zwię−
złym, wprowadzeniem do Protela.

Czy ta broszurka nie wystarczy?
Na pewno warto się z nią zapoznać. Jest

cenna, jako jedna z nielicznych publikacji po

polsku, która w bardzo szybki sposób poka−
zuje  drogę  od  pomysłu  przez  schemat,  do
płytki i symulacji. Broszurkę tę potraktujemy
jako  wartościowy  materiał  pomocniczy;  po−
żyteczny,  ale  nie  konieczny  do  niniejszego
kursu.  W naszych  rozważaniach  pojawi  się
bowiem  szerszy  obraz  zagadnienia.  My
w trakcie  kursu  zwrócimy  baczną  uwagę  na
najważniejsze problemy i wątpliwości, które
przeszkadzają początkującym oraz na liczne
istotne szczegóły, związane ze specyfiką pro−
jektów  na  jednostronnych  i dwustronnych
płytkach  drukowanych  z klasycznymi  ele−
mentami  przewlekanymi.  Co  bardzo  ważne,
we właściwym czasie zmodyfikujemy biblio−
teki  i dostosujemy  je  do  własnych  potrzeb.
Wbrew pozorom, są to ważne sprawy, a nie−
uwzględnienie ich jest główną przyczyną fia−
ska prób samodzielnego poznania Protela.

30 dni?

Zapewne chcesz nauczyć się jeździć naszym
Rolls Royce’em i zastanawiasz się, czy jest
to możliwe w ciągu 30 dni działania wersji
testowej.

Pamiętaj, że odinstalowanie i próba po−

nownej  instalacji  jest  skazana  na  niepowo−
dzenie. I nie kombinuj nic z przestawianiem
zegara systemowego, próbą ponownej insta−
lacji w innym katalogu, bo to też nic nie da.
Ostrzegam  przed  grzebaniem  w Rejestrze  −
tylko  doświadczeni  komputerowcy  mogliby
sobie ewentualnie pozwolić na sprawdzenie,
co po instalacji zmieniło się w Rejestrze sy−
stemu  i w innych  miejscach,  by  potem  usu−
nąć  wszystkie  wpisy  dokonane  podczas  in−
stalacji Protela.

Mam pełną świadomość, że te 30 dni to

mało,  żeby  dobrze  poznać  Protela,  nie
mówiąc  już  o jakimkolwiek  wykorzystaniu
praktycznym.  Tym  bardziej,  że  artykuły
w EdW będą ukazywać się w znacznie dłuż−
szym odcinku czasu. Absolutnie nie będę Cię
jednak  zachęcał  do  szukania  w Internecie
cracka,  przedłużającego  działanie  pakietu
w nieskończoność. Zbyszek Raabe podał kil−
ka  legalnych  możliwości  korzystania  przez
dłuższy  czas:  instalowanie  kolejno  na  kilku
komputerach u kolegów lub w szkolnej pra−
cowni.  Wspomniał  też  o stosowanym  przez
kogoś  sposobie  z dodatkowym  małym  dys−
kiem, formatowanym co miesiąc, zawierają−
cym tylko Windows i Protela – ten pomysł na
granicy  legalności  jest  sprytny  i atrakcyjny,
jednak bądź ostrożny! Do tego trzeba spore−
go doświadczenia, bo nieumiejętne zainstalo−
wanie  Windows  na  takim  dodatkowym  ma−
łym  dysku  może  nieodwracalnie  uszkodzić
system na dysku głównym.

Jeśli masz cierpliwość, poczekaj do końca

cyklu artykułów i wtedy zainstalujesz Protela
na te 30 dni. Można jednak przypuszczać, że
wśród Czytelników znajdzie się spora grupa,
która nie do końca zgodnie z warunkami li−
cencji gotowa będzie co miesiąc formatować

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Fot. 2

„twardziela” i instalować od nowa wszystkie
programy, byle tylko cieszyć się Protelem
przez czas dłuższy.

Instalacja

Pakiet Protel 99 SE instaluje się podobnie,
jak wszystkie typowe programy Windowso−
we. Jeśli nie potrafisz samodzielnie zainsta−
lować Protela, masz marne szanse na opano−
wanie go!

Pamiętaj, że oprócz pakietu głównego

trzeba  od  razu  zainstalować  łatkę  –  Service
Pack.  Na  płycie  znajdziesz  Service  Pack
w wersji  4,  a z Internetu  możesz  ściągnąć
najnowszy  SP −  w chwili  pisania  artykułu
w wersji  6  (niestety,  o objętości  ponad
12MB). „Krakersi” przed pierwszym urucho−
mieniem  przeprowadzają  swoje  podejrzane
machlojki.

I jeszcze drobne przypomnienia od produ−

centa:  jeśli  przypadkiem  podczas  instalacji
wystąpi jakiś problem, nie próbuj odinstalo−
wać  programu.  Po  prostu  zacznij  instalacje
od nowa w tym samym katalogu. Producent
ostrzega też, że przy korzystaniu z nortonow−
skiego  SpeedDiska  pliki  z rozszerzeniami
*.ENT,  *.KEY i *.RST trzeba  zablokować,
by nie zostały przeniesione.

Ja swoim stałym zwyczajem podczas in−

stalacji wybrałem opcję Custom i nie zainsta−
lowałem składników dotyczących PLD, bo
programowaniem układów logicznych nie
będziemy się zajmować w ramach tego cyklu
spotkań.

Domyślnie Protel zostanie zainstalowany

na dysku C w folderze Program Files\Design
Explorer 99 SE. U mnie (bez PLD) zajął na
dysku około 250MB.

I oto wiekopomna chwila: pierwsze

„odpalenie” Protela: uruchom program
Client99SE.exe (dla wygody warto umieścić
skróty do Client99SE.exe na pulpicie i w pasku
zadań). Pokaże się okno z przypomnieniem, ile
jeszcze pozostało dni działania programu.

Przy pierwszym kontakcie Protel zapew−

ne wyda Ci się dziwny. Nie stresuj się!

W górnym pasku znajdziesz typowe: File,

View,  Help,  ale  przed  nimi  jest  jakaś  gruba
strzałka w dół. Kliknij na strzałkę – pod nią
coś jest. Możesz tam zajrzeć, ale na razie nic
nie zmieniaj. Kliknij natomiast w pasku me−
nu  File,  a potem  Open.  W otwartym  oknie
zobaczysz  pliki  z rozszerzeniem  *.DDB
z folderu Design Explorer 99 SE\Samples.

Dobre wyobrażenie o możliwościach Pro−

tela daje plik Photoplotter.Ddb, który zoba−
czysz u góry okna. Otwórz go!

Kliknij na krzyżyk obok napisu Photo−

plotter.Ddb w lewym wąskim oknie, przez co
rozwiniesz projekt. Nie zwracaj uwagi na po−
zycje opisane Active design Stations (dotyczy
pracy w sieci), Design Team (dotyczy pracy
zespołowej) czy Recycle bin (kosz).

Przekonaj się, że projekt fotoplotera to nie

tylko schemat i płytka drukowana, nasz Protel

to potężny pakiet narzędzi, pozwalający zre−
alizować projekt od wstępnej idei do szcze−
gółowej dokumentacji. Rozwijaj kolejno fol−
dery Cabling, Electronics, Enclosure, Project
Menagement. Zasada nawigacji jest iden−
tyczna, jak w Eksploratorze Windows.

Czy już widzisz, że w jednym pliku Pho−

toplotter.ddb zapakowana  jest  obszerna  do−
kumentacja zawierająca mnóstwo rysunków,
schematów  ideowych,  montażowych,  płytek
drukowanych  i innych  dokumentów?  Kon−
cepcja  umieszczenia  wszystkich  takich  pli−
ków  w jednej  bazie  danych  (*.ddb  −  design
database) okazuje się znakomitym pomysłem
zwłaszcza  w przypadku  projektów  bardziej
skomplikowanych.

Oczywiście za pomocą Protela możesz

„wydłubać” z bazy danych .ddb poszczegól−
ne pliki i zapisać oddzielnie (wystarczy klik−
nąć prawym klawiszem na pliku i wybrać
Export).

Kliknięcie w lewym panelu na pliku z roz−

szerzeniem .sch bądź .pcb otworzy w pra−
wym panelu odpowiednio schemat bądź płyt−
kę drukowaną. Jeśli otworzysz wiele plików,
możesz je kolejno zamykać klikając prawym
klawiszem myszy i wybierając Close bądź
Close All Documents albo na pliku w lewym
panelu, albo na zakładce w prawym panelu.

Rysunek 3

pokazuje  górną
część ekranu po
otwarciu  kilku
plików.  Jedno
z okienek wska−
zuje, że możesz
ustawić

okna

obok

siebie,

w y b i e r a j ą c
opcję  Tile  All.
Rysunek 4  po−
kazuje  ekran,
gdy w ten spo−
sób  otwarte  są
w trzech oknach
pliki:  schemat,
płytka  i wykaz
e l e m e n t ó w
( P h o t o p l o t −
ter.ddb\Electro−
nics\Main  Elec−
tronics  Box\Ra−
te  Controller).
Zrobiłem  zrzut
z ekranu  przy
rozdzielczości
1280x1024, i tu
po  części  wyja−
śnia się, dlacze−
go do pracy za−
lecana jest  roz−
dzielczość  co
n a j m n i e j
1024x786  i jak
największy mo−

nitor – można wtedy otworzyć kilka okien,
co znacznie zwiększa komfort pracy.

Wiem, że drżysz z niecierpliwości, żeby

zacząć  samodzielną  pracę.  Na  razie  nie
próbuj jednak rysować nowego schematu czy
płytki,  tylko  zapoznaj  się  bliżej  z możliwo−
ściami  Protela  i przyzwyczaj  się  do  specy−
ficznego sposobu pracy.

Czy potrafisz u siebie na komputerze uzy−

skać układ okien dokładnie taki sam, jak na
rysunku 4? Spróbuj!

Oprócz pliku Photoplotter.ddb, koniecz−

nie otwórz i przejrzyj także inne pliki *.ddb
z katalogu  C:\Program  Files\Design  Explo−
rer  99  SE\Examples.  Poświęć  na  to  jak  naj−
więcej czasu. Tytułowy obrazek naszego kur−
su to fragment płytki z projektu PCB Bench−
mark  94.ddb.  Choć  zapewne  na  razie  nie
wszystko  zrozumiesz,  obowiązkowo  zainte−
resuj  się  też  plikami  z podfolderu  Exam−
ples\Circuit  Simulation,  gdzie  znajdziesz
liczne  przykłady  wykorzystania  Protela  do
symulacji.

Jeśli się nie przerazisz i nie zwątpisz,

masz szansę pomału ujarzmić Protela.

Miej świadomość, że oglądane schematy,

płytki i rysunki to finalne efekty pracy kon−
struktorów, a nie widać tam żadnych etapów
pośrednich.

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 3

Rys. 4

Zanim narysujemy schemat i zaprojektu−

jemy  płytkę,  muszę  Cię  poinformować  lub
przypomnieć  o zasadniczych  kwestiach.  Za−
równo  rysując  schemat,  jak  i projektując
płytkę,  korzystamy  z gotowych  elementów
bibliotecznych.  Z Protelem  dostarczony  jest
obszerny zestaw bibliotek, a z czasem stwo−
rzymy swoje własne.
Pamiętaj, że mamy tu dwa odrębne światy:
− biblioteki z elementami do rysowania sche−
matów, zawierające symbole elementów oraz
−  biblioteki  do  projektowania  płytek,  zawie−
rające  rysunki  odpowiadające  rzeczywistym
obudowom.
Aby osiągnąć końcowy efekt, zwykle trzeba
przejść przez szereg etapów pośrednich:
− założenie nowego projektu (pliku *.ddb)
− założenie nowego schematu ideowego (pli−
ku *.sch)
−  konfigurowanie  i obsługa  bibliotek  „sche−
matowych”
− rysowanie schematu
− sprawdzanie błędów
−  przygotowanie  płytki  (pliku  *.pcb  z zary−
sem płytki)
− konfigurowanie i obsługa bibliotek „płytko−
wych”
− przygotowanie do załadowania elementów
− załadowanie elementów na płytkę (synchro−
nizacja)
− rozmieszczenie elementów na płytce
− poprowadzenie ścieżek
− sprawdzenie płytki z pomocą DRC
− końcowa korekta
−  utworzenie  ostatecznego  wykazu  elemen−
tów (BOM)

Często dochodzi do tego dodawanie i mo−

dyfikacja elementów bibliotecznych, liczne
zmiany na płytce i schemacie, symulacja oraz
różne inne kroki.

Najprościej biorąc, zadaniem jest naryso−

wanie schematu, a potem „przeniesienie” ele−
mentów  na  płytkę  oraz  rozmieszczenie  ele−
mentów  i ścieżek  na  płytce.  Efektem  pracy
będą  dwa  główne  pliki:  schemat.sch i płyt−
ka.pcb.  Schemat  możemy  wydrukować  na
drukarce, a projekt płytki (*.pcb) w zastoso−
waniach  profesjonalnych  przekazuje  się  do
wytwórcy. W warunkach domowych nie ko−
rzystamy z pełnego pliku *.pcb, tylko druku−
jemy  poszczególne  warstwy,  zwłaszcza
ścieżki  (Bottom  Layer,  ewentualnie  też  Top
Layer) oraz otwory (Drill Drawing).

Aby Cię nie przestraszyć, na początek po−

każę w ogólnym zarysie sposób pracy z Pro−
telem. Narysujemy prosty schemat i zapro−
jektujemy płytkę. Celowo pominiemy przy
tym mnóstwo szczegółów, a skoncentrujemy
na najważniejszych etapach projektowania.

Później, gdy skończymy ten pierwszy

projekt, weźmiemy się za następny i po−
wrócimy do pominiętych zagadnień. I dopie−
ro wtedy skonfigurujemy Protela według na−
szych potrzeb i upodobań oraz, co bardzo
ważne, zmodyfikujemy biblioteki.

W ramach pierwszego ćwiczenia we−

źmiemy na warsztat prosty wyłącznik
zmierzchowy.

Od początku zadbaj o porządek. I tu od ra−

zu ostrzeżenie: nie pomyl nowego projektu
z nowym schematem.

Nowy projekt

Uruchom Protela (Client99SE.exe). Otworzy
się ostatnio oglądany projekt. Zamknij go, na
przykład wybierając z menu głównego File –
Close Design. Nie zacznij przypadkiem pra−
cy w jakimś istniejącym projekcie! Koniecz−
nie  utwórz  nowy  projekt.  Przyzwyczajaj  się
od razu do skrótów klawiaturowych (nieste−
ty,  innych  niż  w popularnym  Autotraxie).
Przy  zamykaniu  zamiast  wybierać  myszą
w menu File, a potem Close Design, naciśnij
F, D albo Alt+F, D. Przy tworzeniu nowego
projektu musisz wybrać File – New albo le−
piej nacisnąć Alt+F, N. Pojawi się okno po−
kazane  na  rysunku  5.  Zamiast  MyDe−
sign.ddb wpisz bliższą sercu nazwę, na przy−
kład PierwszyProjekt.Ddb. Zmień też ścieżkę
–  nie  zapisuj  nowego  projektu  w katalogu
Samples, tylko gdzieś indziej, najlepiej na in−
nym dysku. Jak widzisz, ja zapisałem go na
dysku D we wcześniej utworzonym folderze
Protel.

Po kliknięciu OK, na dysku w wybranym

katalogu pojawi się PierwszyProjekt.Ddb,
a w lewym oknie Protela pokaże się żółty cy−
linder z napisem PierwszyProjekt.Ddb. Klik−
nij mały krzyżyk koło tego cylindra – nasz
nowy projekt to pusta na razie, ale obszerna
(192kB) teczka na dokumenty. Kliknij na fol−
der Documents − jest na razie pusty.

I dopiero teraz w naszym projekcie, a ści−

ślej w folderze Documents, zaczynamy zbie−
rać dokumenty.

Nowy schemat

Mając  podświetlony  folder  Documents wy−
bierz z menu File – New. Od początku przy−
zwyczajaj  się  do  skrótów:  zamiast  wybierać
myszą  w menu  File,  a potem  New,  zrób  to
szybciej,  naciskając  klawisze  F,  N.  Zwróć
uwagę,  że  „wewnątrz”  Protela  klawisz  Alt
jest zbędny −  nie musisz naciskać Alt+F, N,
tylko od razu F, N. To istotna i wygodna wła−
ściwość, pamiętaj o niej.

W oknie, które się pojawiło, kliknij pozy−

cję Schematic Document, jak pokazuje rysu−
nek  6. Od razu zmień nazwę z Sheet1.sch na
np.:  Schemat1.sch.  Kliknij  w lewym  panelu
mały krzyżyk obok folderu Documents i klik−
nij raz, a jeśli trzeba, dwa razy na pokazanym
tam  naszym  nowym  schemacie.  W prawym
panelu ukaże się pusty arkusz, gotowy do ry−
sowania  schematu  oraz  dwie  małe  (pływają−
ce) palety z narzędziami: DrawingTools i Wi−
ringTools.  Na  razie  ich  nie  wykorzystuj,  bo
najpierw  trzeba  umieścić  na  schemacie  ele−
menty biblioteczne.

Zapisz natomiast nasz pusty na razie sche−

mat (File – Save, czyli klawisze F, S, ale nie
typowym dla innych programów Ctrl+S).

Nadszedł ważny moment – trzeba skorzy−

stać z bibliotek.

Biblioteki

Zauważ  że  w lewym  panelu  pojawiła  się
u góry nowa zakładka Browse.sch, co widać
na rysunku 7. Kliknij ją i ewentualnie prze−
staw  pływające  palety  narzędzi.  W prawym
panelu  pojawi  się  obraz,  jak  na  rysunku  8.
Pod  zakładką  Browse.sch masz  od  razu
otwartą  bibliotekę  Miscellaneous  Devi−
ces.lib,  zawierającą  grubo  ponad  200  ele−
mentów, gotowych do umieszczenia na sche−
macie. Górne okno pokazuje otwarte biblio−
teki – w tym wypadku jedną. Środkowe okno
pokazuje  elementy  zawarte  w wybranej  bi−
bliotece.  Z kolei
w dolnym  oknie
na  żółtym  tle  od
razu  możesz  zo−
baczyć,  jak  wy−
gląda

element,

wybrany w środ−
kowym oknie.

Uwaga! Po−

równaj, czy u Cie−
bie na ekranie dół
panelu  wygląda
tak samo? Czy na
dole  ekranu  wi−
dzisz  cały  ele−
ment

(4HEA−

DER), a poniżej
jeszcze

słowo

Part, dwa klawi−
sze i napis 1/1?

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 5

Rys. 6

Rys. 7

Nie widzisz?
To znaczy, że powinieneś zwiększyć

rozdzielczość  ekranu  do  co  najmniej
1152x864 lub jeszcze więcej. Jeśli przy roz−
dzielczości  1152x864  nadal  nie  widzisz
dolnej  części  lewego  panelu,  włącz  Autou−
krywanie paska  zadań  Windows.  Możesz
też  bez  żadnej  szkody  wyłączyć  w górnej
części  ekranu  ikony  narzędzi  (View−Tool−
bars−MainTools, albo lepiej naciskając kla−
wisze  V,  B,  M).  Tu  wyjaśnia  się  ostatecz−
nie,  dlaczego  rozdzielczość  1024x768  nie
wystarczy – dolne okienko z widokiem ele−
mentu zostałoby obcięte, a zawiera ono po−
żyteczne informacje.

Mając skonfigurowany wstępnie program

odszukajmy  potrzebne  elementy.  Zrealizuje−
my układ wyłącznika zmierzchowego, które−
go  ręcznie  rysowany  schemat  znajdziesz  na
rysunku 9 (pochodzi  z drugiej  wyprawy  na
Oślą łączkę – EdW 1/2001 str. 40).

Zacznijmy

rezysto−

rów.

Mniej

więcej

środku lewe−
go panelu ma−
my napis Fil−
ter

obok

okienko

te−

kstowe,

za−

w i e r a j ą c e
gwiazdkę  (*).
Wpisz  przed
gwiazdką  lite−
rę  R (uzysku−
jąc: R*) i naci−
śnij

Enter.

środko−

wym

oknie

zostaną  wy−
ś w i e t l o n e
wszystkie  ele−
menty  o na−
zwach  zaczy−
nających  się
od  litery  R
(gwiazdka  za−
stępuje

do−

wolne znaki).

Kliknij  myszą  (tylko  jeden
raz)  na  element  oznaczony
RES1. W dolnym oknie poka−
że  się  symbol  rezystora;  nie−
stety, my nie stosujemy takie−
go symbolu z zygzakiem. My−
szką  albo  strzałkami  wybierz
następny,  czyli  RES2  –  teraz
masz  prawidłowy  symbol.
Dla  ciekawości  przejrzyj  ko−
lejne  elementy.  Nie  naciskaj
klawisza Find, który służy do
wyszukiwania  elementów  we
wszystkich  istniejących  bi−
bliotekach  (których  są  dzie−
siątki), ani klawisza  Edit, bo
otworzysz  edytor  bibliotek
i zgubisz się.

Umieszczanie elementów
na schemacie

Mógłbyś nacisnąć klawisz Place, ale zrób to
prościej: zaznacz myszą element RES2 klika−
jąc jeden raz, a potem kliknij nań dwa razy.
Porusz myszą – biblioteczny rezystor jest te−
raz  przyklejony  do  wskaźnika  myszy  i mo−
żesz  go  przesuwać  „nad”  arkuszem  robo−
czym. Naciśnij klawisz spacji – każde naci−
śnięcie klawisza spacji obraca element o 90
stopni,  natomiast  każde  kliknięcie  myszką
umieszcza jeden element na arkuszu. Zabawę
można przerwać w dowolnej chwili naciska−
jąc prawy przycisk myszy lub  klawisz Esc.
Proste?

Zapamiętaj raz na zawsze zasadę: jedno

lub w razie potrzeby dwa kliknięcia myszką
(lub  klawisz  Enter)  to  działania  zaczepne  –
niejako  w przód,  natomiast  kliknięcie  pra−
wym  przyciskiem  myszy  (lub  klawiszem
Esc) to działania obronne – wycofywanie się.

Patrząc na rysunek 9 ustaw z grubsza

sześć rezystorów RES2. Nie sil się na dokład−
ność, zresztą przy takiej skali byłoby to nie−
możliwe.  Po  zupełnie  wstępnym  rozmie−
szczeniu  rezystorów  naucz  się  powiększać
i zmniejszać obraz na ekranie. Służą do tego
polecenia z menu View. Możesz powiększać
lub  pomniejszać  obraz  naciskając  klawisze
odpowiednio  V,  I lub  V,  O albo  korzystać
z klawiszy PageUp, PageDown. Ja, od daw−

na  przyzwyczajony  do  Autotraxa,  naciskam
klawisz  Z (Zoom)  zamiast  V.  Naciśnij
Z i obejrzyj  tabelkę,  która  się  pojawi.  Naj−
częściej  używane  polecenia  to  Z,  A (pokaż
wszystko),  Z,  I (powiększ)  oraz  Z,  O (po−
mniejsz). Naciśnij Z, A, żeby w obszarze ro−
boczym pokazały się wszystkie umieszczone
elementy.  Ja  wstępnie  ustawiłem  rezystory
w sposób pokazany na rysunku 10.

Dodajmy kondensatory. W lewym panelu

w małe okienko Filter wpisz C* i naciśnij En−
ter. W oknie pojawią się nazwy elementów za−
czynajace się od litery C. Obejrzyj kondensa−
tory. Oczywiście wykorzystamy element bi−
bioteczny CAP – zwyczajny kondensator.
Umieść dwa takie kondensatory na schemacie.

Gorzej z „elektrolitem”. Element oznaczo−

ny CAPACITOR POL nie nadaje się. Poszukaj−
my  czegoś  innego.  W małym  okienku  Filter
wpisz tylko gwiazdkę * (lub wyczyść okienko)
i naciśnij Enter, by pokazały się wszystkie ele−
menty  biblioteki.  Znajdź  elementy  oznaczone
ELECTRO.  Na  schemacie  umieść  jeden  ele−
ment  ELECTRO2.  Potem  kolejno  poszukaj
i umieść  na  schemacie:  dwie  diody  świecące
(LED),  małe  tranzystory  (NPN1),  tranzystor
mocy (MOSFET N), żarówkę (LAMP) i baterię
(BATTERY). Pewien kłopot będzie z fotorezy−
storem. Możesz wykorzystać symbol zwykłe−
go  rezystora,  ewentualnie  element  oznaczony
VARISTOR.  Po  wstępnym  wrzuceniu  wszyst−
kich  elementów  bibliotecznych  mój  schemat
wyglądał jak na rysunku 11.

Teraz ustawimy elementy i wykonamy

połączenia.  Przesuwanie  elementów  jest
dziecinnie proste – klikasz jeden raz na dany
element  –  zostaje  on  otoczony  przerywaną
obwódką.  Przyciskając  lewy  klawisz  myszy
przeciągasz  element  w potrzebne  miejsce,
przy czym element zawsze umieszczony jest
w rastrze. Dziecinna zabawa, o ile tylko pod−
czas  kliknięcia  trafisz  kursorem  w rysunek
elementu, a nie w żaden napis. Jeśli klikniesz
napis, przesuniesz tylko ten napis i...
narobisz sobie kłopotu.

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 9

Rys. 8

Rys. 10

Nie ma kłopotu z kasowaniem niepotrzeb−

nych elementów – kliknięciem zaznaczamy
element i naciskamy klawisz Del (na klawia−
turze są dwa – ten w klawiaturze numerycz−
nej działa tylko wtedy, gdy nie świeci lamp−
ka NumLock). Można też kasować seryjnie
naciskając najpierw E, D i potem klikając raz
na niepotrzebne elementy.

Może więc poćwicz najpierw trochę prze−

suwanie i usuwanie elementów. Jeśli coś pój−
dzie źle możesz naprawić nawet wiele błęd−
nych kroków, ale nie klawiszem Esc, nie
kombinacją Ctrl+Z, tylko poleceniem Edit –
Undo, lub lepiej naciskając kolejno klawisze
E, U bądź jednocześnie Alt+BkSp (BkSp –
Backspace – klawisz cofania ze strzałką skie−
rowaną w lewo, umieszczony nad klawiszem
Enter).

Serdecznie zachęcam Cię do opanowania

podawanych najważniejszych skrótów. Może
warto zacząć robić na kartce małą prywatną
ściągawkę ze skrótami?

Patrząc na rysunek 9 uporządkuj elemen−

ty.  Ja  w końcu  skasowałem  element  VARI−
STOR  –  fotorezystor  zrobimy  za  chwilę  ze
zwykłego  rezystora.  Ostatecznie  uporządko−
wałem elementy układu w sposób pokazany
na rysunku 12.

Chyba jest dla Ciebie jasne, że jeśli dwa

elementy mają być ze sobą bezpośrednio po−
łączone, to końcowe punkty ich wyprowa−
dzeń na schemacie muszą się ze sobą stykać.
Nie mogą być dla oszczędności miejsca połą−
czone na zakładkę, jak ilustruje rysunek 13.
Rzecz w tym, że te końcowe punkty wypro−
wadzeń mają szczególne właściwości, zwią−
zane z tworzeniem tak zwanej netlisty, czyli
sieci połączeń.

Teraz pora na poprowadzenie połączeń.

Połączenia

Możesz  skorzystać  z palety  WiringTools –
patrz  rysunek  14  lub  kliknąć  „prawą  my−
szą”  i wybrać  Place  Wire.  Proponuję  jed−
nak,  żebyś  od  początku  przyzwyczajał  się
do  skrótów  klawiaturowych  –  rysowanie
zaczynasz  po  naciśnięciu  klawiszy  P,
W (Place − Wire). Jeśli chcesz „zagiąć” po−
łączenie,  kliknij  raz  myszką  i rysuj  dalej.
Gdy chcesz skończyć odcinek, kliknij jeden
raz  prawym  przyciskiem  myszki.  Po  naci−
śnięciu lewego zaczniesz rysować następne
połączenie.  Dwukrotne  kliknięcie  prawym
przyciskiem  myszki  definitywnie  kończy
rysowanie.

Uwaga! Połączenia masz wykonać „dru−

tem”, żeby mógł tam płynąć prąd – stąd po−
lecenie Place Wire. Nie pomyl tych ciemno−
granatowych połączeń „drutem” z jaśniejszy−
mi niebieskimi liniami, które rysujesz podob−
nie,  korzystając  z palety  DrawingTools lub
poleceniem  P,  D,  L –  patrz  rysunek  15.
Wiem, co mówię – do Redakcji  nadsyłanych
jest  sporo  schematów  narysowanych  takimi
jasnymi  „zwykłymi”  liniami  rysunkowymi,
a nie ciemnym „drutem”.

„Drut” ma szczególne właściwości. Zau−

waż, że przy połączeniach „drutem” program

sam wstawia kropki w punktach
połączenia  końcówek  elemen−
tów i „drutu”, co jest znakomi−
tym  ułatwieniem.  Wstawienie
takich  kropek  (poleceniem
P,J – Place Junction) na jasnych
niebieskich liniach jest bez sen−
su,  bo  takie  linie  nie  są  trakto−
wane jako połączenia elektrycz−
ne i nie można zautomatyzować
dalszych  etapów  procesu  pro−
jektowania.  Poza  tym  przy  ry−
sowaniu  „drutem”  przy  dojściu

do  końcówki  elementu  pojawia  się  czarna
kropka, co też znakomicie ułatwia rysowanie
i zmniejsza ryzyko błędów. Jeśli tylko ryso−
wane  „drutem”  połączenie  przechodzi  przez
„gorący punkt” końcówki elementu, automa−
tycznie  wykonywane  jest  połączenie,  nawet
gdy „drut” jest za długi i przechodzi dalej –
zobacz rysunek 16. Wierz mi, że to kolejna
ważna zaleta Protela, minimalizująca szansę
pomyłki.

Dobrym zwyczajem przy rysowaniu sche−

matu  jest  wykorzystanie  symbolu  masy
(GND)  oraz  ewentualnie  symboli  napięć
(szyn) zasilania, np. VCC, VEE, VDD, VSS,
+5V, +12V, itd., bo dzięki temu schemat jest
bardziej  przejrzysty,  a są  też  inne  ważne
powody.

Na naszym prostym

schemacie nie musieli−
byśmy  ich  stosować,
ale  chcemy  się  uczyć
i nabywać  zdrowych
przyzwyczajeń.

Dla wygody z me−

nu  View wybieramy
Toolbar i potem  Po−
wer Objects (klawisze V, B, P). Pokazuje się
pływająca  paleta  z potrzebnymi  symbolami
– rysunek 17. W lewym dolnym rogu masz
jedyną ikonę z napisem GND. Choć symbol
(ze strzałką) niezbyt nam odpowiada, wyko−
rzystajmy go.

Symbole z tej palety przenosimy na sche−

mat analogicznie jak elementy – po jednokrot−
nym kliknięciu symbolu „przykleja się” on do
kursora i możesz go umieścić na arkuszu ko−
lejnym pojedynczym kliknięciem. Jeśli chcesz
obrócić symbol o 90

, przed umieszczeniem

go na schemacie naciśniesz klawisz spacji.

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 11

Rys. 12

Rys. 13

Rys. 17

Rys. 14

Rys. 15

Rys. 16

Umieść w ten sposób

siedem symboli masy.

Choć obwód dodatniej

szyny  zasilania  jest  goto−
wy  i nie  wymaga  zmian,
dodajmy  doń  stosowny
symbol.  Niech  będzie  to
środkowa strzałka w górę
z lewego rzędu (po umie−
szczeniu  na  rysunku  uka−
że się napis VCC).

Fragment schematu po

dodaniu symboli zasila−
nia pokazany jest na
rysunku 18.

Kosmetyka

Możesz zmienić wygląd
fotorezystora. Ponieważ
teraz pokazuję Ci najpro−

stsze sposoby i zapoznaję
z najprostszymi funkcja−
mi programu, zmodyfiku−

jemy  wygląd  fotorezystora  metodą  „party−
zancką”.  Nie  będziemy  edytować  elementu
bibliotecznego,  tylko  dorysujemy  potrzebne
obiekty  na  schemacie.  Przy  okazji  poznasz
elementy z palety DrawingObjects.

Powiększ więc fragment arkusza, gdzie

ma być fotorezystor (Z, W, zaznacz myszką
obszar,  który  chcesz  widzieć  w powiększe−
niu). Dorysuj na symbolu rezystora dwa „pta−
szki”, a obok dwie strzałki. Najpierw narzę−
dziem Line (PlaceLine z palety albo lepiej P,
D, L) narysuj wstępnie linie: dwie krótkie do
strzałek  i dwie  zawierające  dwa  odcinki  dla
„ptaszków”. Ma to być „zwykła linia z pale−
ty  DrawingTools,  a nie  wcześniej  używany
„drut”.  Umieszczone  linie  mogą  wyglądać,
jak  na  rysunku  19a.  Następnie  kliknij
podwójną  linię  „ptaszka”  –  ukażą  się  trzy
szare  punkty  w wierzchołkach.  Trzymając
naciśnięty  klawisz  Ctrl przeciągnij  kurso−
rem  każdy  wierzchołek,  żeby  powstał  sym−
bol fotorezystora. Efekt pokazany jest na ry−
sunku 19b.

Zwróć też uwagę, że przy przeciąganiu

obiektu za pomocą myszki, skacze on w ra−
strze.  W przypadku  przesuwania  komplet−
nych  elementów  bibliotecznych  jest  to  do−
brodziejstwem.  W przypadku  innych  ele−
mentów i napisów – nie zawsze. Zapamiętaj
więc i ewentualnie zapisz, jak przesuwać co−
kolwiek ze skokiem mniejszym, niż zadany
raster.

Uwaga! Aby przesuwać obiekt z małym

skokiem (1/10 rastra) trzeba podczas prze−
ciągania nacisnąć klawisz Ctrl.

Teraz dorysuj strzałki − trójkąty za pomo−

cą narzędzia Polygon – wielokąt (PlacePoly−
gon lub szybciej P, D, P) – kliknij raz, prze−
suń kursor, kliknij drugi raz, przesuń kursor,
kliknij  trzeci  raz,  przesuń  i zobacz,  co  się
dzieje, ale nie klikaj lewym przyciskiem, tyl−
ko skończ rysowanie klikając prawym przy−
ciskiem. Dwa trójkąty narysuj jakkolwiek, na
przykład,  jak  na  rysunku  19c.  Następnie
kliknij  na  trójkąt  –  pokażą  się  szare  punkty
we  wierzchołkach.  Żeby  stworzyć  dwie
strzałki, jak na rysunku 19d, przesuń kolej−
no wierzchołki, przeciągając je myszką, przy
czym  klawisz  Ctrl  naciśnij  dopiero  podczas
przeciągania (działanie klawisza Ctrl jest nie−
kiedy trochę dziwne, dlatego naciskamy kla−
wisz dopiero po rozpoczęciu przeciągania).

Pora teraz uporządkować nazwy i warto−

ści elementów.

Porządkowanie

Podwójne  kliknięcie  (ale
nie  dwa  pojedyncze  klik−
nięcia)  na  dowolnym  ele−
mencie  otworzy  tabelkę
z kilkoma okienkami.

Zacznij od tranzystora

MOSFET. Po podwójnym
kliknięciu zmień Designa−
tor z Q? na T3, a Part Ty−
pe z MOSFET N na
BUZ10 i wciśnij OK. lub
Enter.  Nie  zmieniaj  za−
wartości  górnego  okienka
Lib Ref – nazwy elementu
bibliotecznego. Na rysun−
ku  20 widzisz  tabelkę  po
zmianach.

Możesz też pójść inny−

mi  drogami.  Podwójne
kliknięcie  nie  na  „ciele”
elementu, tylko na dowol−
nym  napisie,  również
otworzy  małą  tabelkę
z właściwościami  tego
napisu.

Przykładowo

podwójne  kliknięcie  na
numerze  żarówki  (DS?)
otworzy  okno,  w którym
możesz zmienić górne po−
le  oznaczone  Text z DS.?
na  LA1 i nacisnąć  OK.

lub Enter. Na rysunku 21 widzisz tę tabelkę
po zmianach.

Można jeszcze inaczej: kliknij na danym

napisie raz, chwilę zaczekaj i kliknij drugi
raz. Wpisz lub zmodyfikuj tekst w małym
okienku.

Którąś z tych metod zmodyfikuj zawar−

tość  pól  Designator (numer  elementu)  oraz
Part Type (typ elementu/wartość) wszystkich
elementów  stosownie  do  rysunku  9.  Nie
przejmuj  się,  że  nie  masz  symbolu  ohma  –
dużej greckiej litery omega (

Ω

Uaktualnione napisy trzeba jeszcze po−

przesuwać,  by  nie  wchodziły  na  elementy
i inne napisy. Zapewne już się zorientowałeś,
jak  to  zrobić  –  pojedyncze  kliknięcie  nie  na
element, tylko na napis spowoduje otoczenie
go  przerywaną  obwódką  i umożliwi  jego
przeciągnięcie z pomocą myszki. Zauważ, ze
twórcy  programu  pomyśleli  o tym,  żeby  ta
przerywana  obwódka  była  połączona  z ma−
cierzystym  elementem,  co  pozwala  uniknąć
błędów.  Podczas  przeciągania  możesz  naci−
snąć klawisz Ctrl, co pozwoli przesuwać na−

pisy z małym skokiem.

Uporządkuj

więc

oznaczenia.  U mnie  po
wszystkich  modyfika−
cjach  schemat  wygląda
jak na rysunku 22.

Drukowanie

Schemat możesz wydru−
kować na drukarce pole−
ceniem F, P (File – Print).
Jeśli przypadkiem zamiast
jednego arkusza drukarka
„wypluje” cztery kawałki,
trzeba zmienić ustawienia
drukowania.

Z drukowaniem nie

powinno być kłopotu,
jednak proponuję, żebyś

od początku przyzwycza−
jał się do używania naj−
pierw polecenia F, R (Fi−

le –  Setup  Printer)  za−
miast  F,  P.  Otworzy  się
wtedy  okno  z opcjami
drukowania  i

przyci−

skiem Print na dole okna.
W razie potrzeby w polu
Select Printer wybierzesz
drukarkę, pod klawiszem
Properties masz właści−
wości

drukowania.

W polu Margins ustawisz
wymagane  przez  drukar−
kę  marginesy.  Choć
w polu  Scale możesz
wpisywać  skalę  zmniej−
szenia lub powiększenia,
na  początek  radzę  pozo−
stawić  zaznaczoną  opcję
Scale to fit page (zmieść

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 19

Rys. 18

Rys. 20

Rys. 21

wszystko  na  kartce).  Na−
ciskając  przycisk  Refresh
zobaczysz,  jak  ułożony
będzie dokument na kart−
ce  przy  różnych  ustawie−
niach  w polach  Margins
i Scale (innych  pól  nie
modyfikuj).

Czy, dumny i blady,

masz już w ręku wydru−
kowany schemat?

Wspaniale! Szczerze

gratuluję sukcesu!

Powiększ swą radość

i już teraz utwórz wykaz
elementów.

BOM – wykaz
elementów

Mając  otwarty  schemat
wykonaj  polecenie  R,
B (Reports  –  Bill  of  Ma−
terial). Otworzy się okno
kreatora (BOM Wizard) –
rysunek 23. Kliknij Next,
w następnym oknie znów
Next.  W trzecim  oknie
zmień  napisy,  jak  na  ry−
sunku  24.  Kliknij  Next,
jeszcze  raz  Next i wre−
szcie  Finish.  Zostanie
utworzony  i pokazany
najprawdziwszy  arkusz
kalkulacyjny  w popular−
nym  formacie  Excel  –
patrz  rysunek  25.  Mo−
żesz go od razu wydruko−
wać  (tym  razem  Alt+F,
P, ewentualnie wcześniej
też Alt+F, G, G, Enter).
Jeśli  chcesz,  możesz  go
też zmodyfikować.

Możesz też

wyeksportować
wykaz  i obro−
bić  w Excelu,
ale  nie  wydaje
się  to  potrzeb−
ne  (w menu
File nie  ma
polecenia  eks−
portu,  trzeba
to  zrobić  z le−
wego  panelu
(Explorer)  kli−
kając  „prawą
myszą” na plik
Schemat1.xls
i

wybierając

Export).

ERC
– sprawdzanie
poprawności

Nasze szczęście nie zna
granic, czy jednak czegoś
nie przegapiliśmy?

W wykazie elementów

jest tylko jeden tranzystor
BC548, a na schemacie są
dwa...

Jeśli zauważyłeś tę

usterkę  już  wcześniej,  gra−
tuluję! Celowo wprowadzi−
łem ten błąd, żeby pokazać,
że nasz Protel potrafi wiele,
tylko  trzeba  go  właściwie
wykorzystać.  A my  wyge−
nerowaliśmy  wykaz  ele−
mentów  nie  sprawdziwszy
wcześniej schematu za po−
mocą  rutynowego  polece−
nia ERC – Electrical Rule
Check.  Mając  w oknie
schemat wykonaj polecenie
T, E (Tools, ERC). Gdy po−
jawi się tabelka, kliknij OK
lub naciśnij Enter. Po chwi−
li  zostanie  wygenerowany
i pokazany w oknie raport.
Na naszym schemacie pro−
gram  znalazł  jeden  błąd  −
właśnie  dwukrotne  ozna−
czenie T1 – patrz rysunek
26. Powróć teraz do sche−
matu – błędy są zasygnali−
zowane  przez  czerwone
znaczki  obok  tranzysto−
rów – patrz rysunek 27.

Usuń błąd, zmieniając numer drugiego

tranzystora  na  T2.  Powtórnie  sprawdź  sche−
mat – T, E, Enter. Tym razem błędów nie ma
i czerwone  znaczki  zniknęły  ze  schematu.
Wygeneruj  nowy  wykaz  elementów:  R,  B,
cztery razy Enter i Finish.

Teraz wszystko wygląda dobrze. Oczywi−

ście Protel nie sprawdzi na tym etapie, czy
układ taki będzie działał, na razie sprawdzili−
śmy tylko zgodność rysunku z podstawowy−
mi regułami rysowania schematów.

Mamy oto przygotowany schemat i za−

pewne chcesz już zacząć projektować płytkę.
W porządku. Bierzmy się za płytkę.

Tworzenie płytki
drukowanej

Najpierw  musimy  mieć  wyobrażenie,  jakiej
wielkości będzie nasza płytka. Wymiary płyt−
ki  nie  odgrywają  tu  większej  roli,  bo  jest  to
jedynie wstępne ćwiczenie, a układ jest pro−
sty.  Zapewne  płytka  o wymiarach  5x3,5cm
nie będzie za mała.

Aby utworzyć projekt płytki z menu File

wybierz New (F, N). Pojawi się okno z ikona−
mi. Stop! Zapewne świerzbi Cię ręka, żeby
wybrać PCB Document. Nie!

Wykorzystamy dużo lepszy sposób. Pro−

tel oferuje nam odpowiedniego kreatora. Za−
uważ, że okno ma dwie zakładki: Documents
i Wizards – patrz rysunek 28. Kliknij zakład−
kę Wizards, a potem podwójnym kliknięciem
wybierz: Printed Circuit Board Wizard.

W oknie powitalnym kliknij Next, w na−

stępnym też Next – tym samym wybierasz
jednostki miary cale (Imperial) oraz płytkę
niestandardową (Custom Made Board).

W następnym oknie ustalasz wymiary

płytki, ale nie w milach morskich, tylko
w milsach. Mils to tysięczna część cala (1cal
= 1000mil = 2,54cm). Nasze 5x3,5 centyme−
tra to 1968x1378 milsów. Nie zależy nam na
dokładnych wymiarach, wpisz w górne
okienka 2000 i 1400, nie musisz przy tym pi−
sać mil.

Odznacz też wszystkie małe okienka na

dole okna. Tym samym rezygnujesz z wy−
świetlania na rysunku tabelki, skali i pew−
nych elementów opisu – nie będą potrzebne.

Nasza  płytka  jest
prostokątna,  nie
ma  żadnych  wy−
cięć zewnętrznych
i wewnętrznych,
więc  spokojnie

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 27

Rys. 23

Rys. 24

Rys. 25

Rys. 26

Rys. 22

odznaczyliśmy pozycje Corner Cutoff i Inner
CutOff. W środkowych oknach nic nie zmie−
niaj. Wygląd zmodyfikowanego okna poka−
zuje rysunek 29.

Kliknij Next, popatrz, Next i znów Next.

Zmień opcję na Trough−hole components, bo
będziemy  używać  klasycznych,  przewleka−
nych  elementów.  Zmieni  się  wtedy  dolna
część  okna, ale nie zmienimy tu nic. Kliknij
Next, Next, Next i Finish.

Na ekranie pojawi się obrys płytki. Więk−

szy szarozielony obrys określa właściwy roz−
miar płytki, fioletowy prostokąt wewnątrz
ogranicza obszar, gdzie będziemy umie−
szczać elementy i ścieżki.

Zauważ, że pojawiły się dwie nowe pły−

wające palety: ComponentPlacement i Place−
mentTools, a w lewym oknie zakładka Brow−
sePCB. Kliknij ją. W górnym okienku Brow−
se zmień Nets na Libraries. Poniżej pojawi
się nazwa automatycznie skonfigurowanej
biblioteki PCB Footprints.lib, a jeszcze niżej
lista zawartych w niej elementów.

Pobaw się! Przejrzyj zawartość biblioteki.

Gdy raz klikniesz nazwę elementu, w dol−
nym okienku zobaczysz jego wygląd. Zwróć
uwagę na następujące elementy biblioteczne:

AXIAL0.5, DIODE0.4, DIP14, RAD0.1,
RAD0.2, RAD0.4, RB.2/.4, TO−3, TO−5, TO−18,
TO−92A, TO−92B, TO−126, TO−220.

Jak słusznie się domyślasz, zasada umie−

szczania elementów na projektowanej płytce
jest analogiczna, jak w przypadku rysowania
schematu.  Dwukrotne  kliknięcie  nazwy  ele−
mentu  bibliotecznego  przenosi  kursor
z „przyklejonym”  elementem  na  płytkę,
gdzie  możesz  go  zostawić  jednym  kliknię−
ciem. Masz już rozeznanie, co jest w biblio−

tece, ale nie umieszczaj elementów w ten
sposób.

Zamiast takiej żmudnej pracy „na piecho−

tę”,  wykonamy  to  automatycznie,  jednak
w tym celu musimy dodać do naszego sche−
matu informacje o obudowach, jakie będą
użyte  na  płytce  elementy.  Jeśli  w ramach
ćwiczeń umieściłeś na płytce jakieś elementy,
skasuj je wybierając E, D (Edit, Delete) i kli−
kając niepotrzebne elementy. Kasowanie ele−
mentów przebiega inaczej, niż na schemacie.
Analogicznie  działają  natomiast  polecenia
Zoom (Z,O,  Z,I, Z,A lub lepiej Z,B).

Wybór obudów

Projektując  płytkę,  planujemy
miejsca  i punkty  lutownicze  do
wmontowania  rzeczywistych  ele−
mentów.  Wykorzystujemy  pozna−
ne  właśnie  gotowe  elementy  bi−
blioteczne.  Znaleźliśmy  element
biblioteczny  dla  tranzystorów
BC548  w obudowie  TO−92  oraz
dla MOSFET−a mocy – w obudo−
wie TO−220.

A co z innymi elementami?
Niech nasze rezystory ładnie

leżą  na  płytce  –  wykorzystamy
element  biblioteczny  AXIAL0.5.
Dla  kondensatorów  C1,  C2  wy−
bieramy  RAD0.2,  Dla  „elektroli−

ta” C3 – RB.2./.4. Jest kłopot z diodami i fo−
torezystorem.  Dla  LED−ów  wykorzystamy
DIODE0.4, dla fotoelementu RAD0.2. Sche−
matowej  żarówce  LA1  niech  odpowiadają
dwa  punkty  lutownicze  elementu  RAD0.3,
a baterii − RAD0.4.

Dawniej, aby zautomatyzować proces

projektowania, ze schematu ideowego trzeba
było  wygenerować  tzw.  netlistę,  czyli  listę
połączeń,  przypisać  obudowy,  zwane  foot−
prints i dopiero próbować umieścić i rozmie−
ścić  elementy  oraz  poprowadzić  ścieżki.
W naszym Protelu wszystko może odbywać
się  automatycznie,  trzeba  tylko  dodać  infor−
macje  o obudowach.  Można  to
zrobić  na  kilka  sposobów;  my
wykorzystamy najprostszy.

Powróć do schematu. Podwój−

ne  kliknięcie
na  elemencie
pozwoli  wpro−
wadzić  infor−
mację  o tym,
jaki element bi−
blioteki  PCB
ma  odpowia−
dać  elemento−
wi  schematu.
Już  to  robili−
śmy, by zmody−
fikować  numer
elementu  i na−
zwę. Teraz trze−
ba

wypełnić

pole oznaczone Footprint. Dla wszystkich
elementów schematu wpisz odpowiednie na−
zwy elementów bibliotecznych według ta−
belki 1.

Zapisz schemat (F, S). Jesteśmy gotowi

do dalszych etapów, jednak na wszelki wypa−
dek wygeneruj jeszcze raz wykaz elementów
BOM (R, B). Porównaj otrzymany arkusz
z tabelką na okoliczność, czy czegoś nie bra−
kuje. Generowanie ze schematu wykazu
BOM przed przeniesieniem projektu na płyt−
kę to bardzo dobry zwyczaj – pamiętaj o tym.

A teraz kolejny bardzo ważny krok.

Synchronizator wakcji

Na  razie  mamy  kompletny  schemat  z infor−
macjami  o elementach  bibliotecznych  PCB.
I teraz  możemy  błyskawicznie  „wrzucić”
wszystkie  elementy  na  płytkę,  ściślej  obok
płytki.

Mając w aktywnym oknie schemat wyko−

naj  polecenie  D,  P (Design  −  Update  PCB).
Pojawi się spora tabelka, pokazana na rysun−
ku 30, a program przeanalizuje dane ze sche−
matu  i przygotuje  elementy  do  umieszczenia
na płytce. Teraz działaj powoli. Odznacz oba
okienka  w ramce  Classes.  I to  w zasadzie
wszystko. Zwróć jednak uwagę na górę otwar−
tego okna. Jeśli nie popełniłeś błędów, nie ma
zakładki  Warnings i możesz  kliknąć  klawisz
Execute –  wykonaj.  Jeśli  jednak  pojawiła  się
zakładka  Warnings,  coś  jest  nie  w porządku.
Kliknij tę zakładkę i zobaczysz, w czym pro−
blem.  W dużym  polu  zobaczysz  angielski
tekst  z informacją  o błędzie.  Żeby  zapoznać
się  ze  szczegółami,  kliknij  przycisk  Preview
Changes.  Pojawi  się  nowa  zakładka  z wyka−
zem  wszystkich  czynności  przygotowaw−
czych  wykonanych  poprawnie  i niepopraw−
nie. Ja celowo wprowadziłem dwa błędy: „za−
pomniałem” wypełnić pole Footprint elemen−
tu R5, a dla elementu C2 „pomyliłem” jedną
literkę  i zamiast  RAD0.2  wpisałem  RSD0.2.

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 28

Rys. 29

Rys. 30

Tab. 1

Co ciekawe, z pierwszym moim błędem Pro−
tel poradził sobie sam: wiedząc, że chodzi
o rezystor 1k

Ω

, zaproponował domyślną obu−

dowę (AXIAL0.4) – dlatego nie potraktował
tego jako błąd (error), tylko jako ostrzeżenie
(warning) – patrz rysunek 31. Z drugim błę−
dem sobie nie poradził, ale go zasygnalizował.
Wiem już, o co chodzi i aby usunąć problem,

zamykam  okno  synchroni−
zatora  klikając  Cancel.  Na
schemacie  poprawiam  obie
usterki i znów uruchamiam
synchronizator  poleceniem
D, P.

Tym razem nie ma za−

kładki  Warnings.  Mimo
wszystko  można  i warto
nacisnąć  przycisk  Preview
Changes,  by  zobaczyć,  ja−
kie  przygotowania  wyko−
nał  nasz  program.  Po  za−
spokojeniu  ciekawości  kli−
kamy  wreszcie  Execute
i przechodzimy do projektu
płytki.

W projekcie płytki wydajemy polecenie

Z, A − pokaż wszystko. Obok naszej płytki
pojawiły się potrzebne elementy!

Poszło świetnie!
Nie podoba nam się jednak duży tranzy−

stor w leżącej obudowie TO−220. Dwukrotne
kliknięcie nań otworzy tabelkę, w której
zmieniamy pole Footprint z TO−220 na TO−
126, jak pokazuje rysunek 32. Po kliknięciu
OK, nastąpi automatyczna zamiana.

Obszar roboczy będzie wyglądać mniej

więcej, jak na rysunku 33.

Zwróć uwagę, że oprócz elementów wi−

dać także cienkie linie, które określają połą−
czenia między elementami. Teraz możemy
ustawić elementy ręcznie, przeciągając je na
zaznaczony obszar płytki.

Rozmieszczanie
elementów

Możemy  też  do  rozmieszczenia
elementów użyć automatu. W tym
celu  przy  otwartym  projekcie
płytki  wykonujemy  polecenie  T,
L,  A (Tools  −  Auto  Placement  –
Auto Placer). Pojawi się okienko,
jakby nieco za małe. Masz tu kil−
ka  możliwości,  ale  najpierw  wy−
bierz domyślną i kliknij OK. Pro−
gram przez jakiś czas będzie „my−
ślał” i po kilku sekundach ustawi
elementy na płytce. U mnie usta−
wił,  jak  widać  na  rysunku  34.
U ciebie może być inaczej.

Dobrze idzie, ale coś nam się tu nie

podoba.

Po pierwsze na płytce nie są potrzebne na−

pisy  informujące  o wartości  czy  typie  ele−
mentu  −  wystarczą  numery  elementów.
Ukryjmy  wszystkie  te  napisy.  Dwukrotne
kliknięcie  na  dowolnym  elemencie  otworzy
tabelkę  z jego  właściwościami.  W tabelce
wybierz  zakładkę  Comment.  Tym  razem
chcemy zmienić właściwości wszystkich ele−
mentów,  więc  kliknij  też  przycisk  Global.
Zaznacz opcję Hide czyli ukryj, z lewej stro−
ny  tabeli  (zostanie  też  zaznaczone  podobne
pole  z prawej  strony).  Ja  kliknąłem  na  R3,

więc  rozwinięta  tabelka  wygląda  jak  na  ry−
sunku  35.  Kliknij  OK lub  naciśnij  Enter.
Program  poinformuje,  że  znalazł  jeszcze  16
innych  elementów.  Po  zatwierdzeniu  niepo−
trzebne napisy znikną.

Nie podoba nam się też zbytnio rozmie−

szczenie  elementów.  Moglibyśmy  próbować
autorozmieszczania z innymi opcjami po po−
leceniu  T,  L,  A.  Moglibyśmy  też  ustawić
ręcznie niektóre elementy, a resztę ustawiłby
Protel.  Autorozmieszczanie  ma  jak  najbar−
dziej  sens,  gdy  projekt  płytki  zawiera  wiele
elementów.  Nie  będziemy  wgłębiać  się
w szczegóły,  zmodyfikujemy  ustawienie
wszystkich elementów ręcznie.

Przede wszystkim chcemy ustawić fotore−

zystor mniej więcej w lewym górnym rogu,
a tranzystor T3 gdzieś na brzegu płytki, żeby
w razie potrzeby przykręcić doń radiator.
Punkty podłączenia zasilania i żarówki też po−
winny leżeć w miarę możliwości przy brzegu

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 32

Rys. 33

Rys. 31

Rys. 34

Rys. 35

Rys. 36

płytki. Przestawiamy więc elementy, obraca−
my je, by sieć szarych „nitek” łączących punk−
ty była jak najmniej skomplikowana – łatwiej
będzie poprowadzić ścieżki. Ja ustawiłem ele−
menty tak, jak pokazuje rysunek 36.

Teraz poprowadzimy ścieżki, oczywiście

automatycznie.

Prowadzenie ścieżek

Wykonaj polecenie A, A (Auto Route – All).
Pojawi się tabelka, w której nic nie zmieniaj.
Ponieważ  wywołałeś  polecenie  ustawienia
autoroutera,  tym  razem  nie  klikaj  OK  (ani
Enter), tylko naciśnij klawisz R (Route All).
Gdyby program poprosił o potwierdzenie ja−
kichś  zmian,  zatwierdź  je  wybierając  Tak.
Autorouter szybko zakończy zadanie i popro−
wadzi  ścieżki.  U mnie  płytka  wyglądała  jak
na  rysunku  37,  a tabelka  wskazuje,  że  pro−
gram wykonał zadanie w 100 procentach. Po
kliknięciu  OK  w tabelce  możemy  obejrzeć
wyniki.

Szybko poszło, prawda?
Szybciej, niż się spodziewałeś?
Okazuje się, że przy odrobinie wprawy

zaprojektowanie płytki potrwa dużo krócej,
niż czytanie niniejszego opisu. Przekonałeś
się, że Protel do świetne narzędzie, jednak po
dokładnym obejrzeniu płytki...

włosy jeżą się na głowie.
Płytka jest dwustronna. Do takiego pro−

stego układu dwustronna płytka?

Gruba przesada!
Inny problem to wąskie ścieżki. To ma

być  wyłącznik  zmierzchowy  sterujący  ża−
rówką  12−woltową.  Typowa  samochodowa
żarówka  21W będzie  pobierać  prawie
2A prądu. I taki prąd ma płynąć przez te cie−
niutkie ścieżki?

I trzecia sprawa – najgorsza. Coś się nie

zgadza  z tranzystorami  T1,  T2.  Baza  jest
przecież w środku, a tu wychodzi, że baza to
elektroda  skrajna.  Krótko  mówiąc,  element
biblioteki „schematowej” o nazwie NPN1 nie
zgadza się z elementem TO−92A z biblioteki
„płytkowej”.  Tu  masz  jeden  z dowodów,  że
kluczem do sukcesu są dobre biblioteki. Pro−
tel ma dobre narzędzia do modyfikacji i two−
rzenia elementów i bibliotek, ale na razie po−
miniemy  ten  temat.  Załatwimy  problem  jak
najprościej.

Poprawki

Ale najpierw usuńmy zaprojektowane ścieżki
poleceniem T, U, A (Tools − UnRoute – All).
Zamiast ścieżek znów pojawią się cienkie,
szare „nitki” połączeń. Powiększ kilkakrotnie
okolice tranzystorów T1, T2 (Z, I) na płytce.

Teraz uważaj: w bibliotecznym elemencie

schematowym NPN1 elektrodom tranzystora
przyporządkowano następujące numery koń−
cówek: B − 1, C − 2, E − 3.

I tak musi być też w elemencie z bibliote−

ki  PCB.  Na  razie  jest  inaczej  –  znajdź  nu−
merki  1,  2,  3  w tranzystorze  T1  –  są  takie,
jak  z lewej  strony  rysunku  38.  Trzeba  to
zmienić  na  płytce.  Podwójne  kliknięcie  na
środku punktu lutowniczego otworzy okien−
ko  edycji  tego  punktu  (Pad –  punkt).
W okienku pokazanym na rysunku 39 trze−
ba tylko zmienić liczbę w polu Designator: 1
na 3;  2 na 1; 3 na 2.

Zmień numery

sześciu  punktów
w obu  tranzysto−
rach.  Po  zmianie
numeracja  powin−
na  wyglądać  jak
z prawej strony ry−
sunku 38. Nie zwra−
caj uwagi na napisy
Net...,  na  ra−
zie  to  nie
ważne. Zmie−
niłeś  numery
punktów,  ale
szare  „nitki”
nie  zmieniły
p o ł o ż e n i a .
Musimy „po−
informować
płytkę” o no−
wej sytuacji. Zrobimy to... z poziomu schematu.

Powróć do schematu. Przy okazji warto

zmienić zawartość pola Footprint tranzystora
T3 z TO−220 na TO−126. Mając w aktywnym
oknie schemat wykonaj znane już Ci polece−
nie D, P (Design – Update PCB). Znów po−
jawi się tabelka. Tym razem nie powinno być
problemów, naciśnij Execute. Przejdź do pro−
jektu

płytki

i przekonaj się,
że szare „nitki”
zmieniły prze−
bieg.

Rozwiązali−

śmy  jeden  pro−
blem.  A teraz
jeszcze  raz  za−
projektujemy
ścieżki.  Wcze−
śniej jednak tro−
chę  pomajstru−
jemy  w usta−
wieniach,  żeby
były  takie,  jak
my chcemy.

Rules, czyli reguły

Przy aktywnym oknie projektu płytki wyko−
naj polecenie D, R (Design, Rules). Zmieni−
my te rules – zasady, inaczej reguły projekto−
wania. Otwarte właśnie okno i jego zawar−
tość może przerażać. Spokojnie!

Masz tu możliwość poinformowania Pro−

tela, jak ma on zaprojektować płytkę. Jak wi−
dzisz,  jest  tu  wiele  zakładek,  a na  każdej
z nich  w lewym  okienku  masz  co  najmniej
kilka tych rules – reguł. My zmienimy tylko
kilka. Przede wszystkim chcemy, żeby ścież−
ki były szersze. W zakładce Routing w lewym
oknie na samym dole masz regułę Width Con−
straint (trzeba przewinąć w oknie).  Przewiń,
kilknij  raz  –  odczytasz,  że  reguła  (co  nieco
bezsensowna)  nakazuje  prowadzić  ścieżki
o grubości  8,  czy  10  milsów,  czyli  około
0,2...0,25mm. Kliknij z prawej strony klawisz
Properties i bezzwłocznie zmień:

Minimum Width na 25
Maximum Width na 40
Preferred Width na 30.
Kliknij OK. Wróciłeś do poprzedniego

okna. 30 milsów to 3/4 milimetra – większość
ścieżek  będzie  tak  szeroka.  Ale  my  chcemy,
żeby ścieżki zasilania i masy były grubsze. Do−
dajmy  więc  nową  regułę.  W tym  celu  kliknij
Add. pojawi się znane już Ci okienko. W oknie
Rule  Name w prawym  górnym  rogu  zamiast
Width_1 wpisz np. Masa. poniżej wpisz

Minimum Width na 60
Maximum Width na 100
Preferred Width na 70.
I teraz ważna sprawa – ta reguła ma doty−

czyć tylko obwodu masy. Rozwiń więc okien−
ko Filter kind z lewej strony klikając strzałkę.
Zamiast  Whole  Board (cała  płytka)  wybierz
Net.  od  razu  w nowym  okienku  pojawi  się
GND, czyli właśnie masy – kliknij OK. Masz
już  dwie  reguły.  Dodaj  trzecią:  znów  kliknij
Add.  zmień  nazwę  reguły  na  np.  Zasilanie
i wpisz  szerokości  ścieżek  jak  poprzednio.
Kliknij strzałkę przy Filter kind, zmień na Net
i kliknij  strzałkę  okienka,  gdzie  widzisz
GND.  Przewiń  i na  dole  znajdziesz  VCC

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 37

Rys. 40

Rys. 38

Rys. 39

– wybierz, kliknij OK. Masz już trzy reguły
dotyczące szerokości ścieżek, a okno wyglą−
da jak na rysunku 40. Nie zamykaj okna De−
sign  Rules.  Rozwiązaliśmy  drugi  problem.
Trzeci  dotyczy  warstw.  Chcemy  zaprojekto−
wać płytkę jednostronną. W otwartym nadal
oknie Design Rules na tej samej zakładce Ro−
uting odszukaj  w prawym oknie regułę Rou−
ting Layers. Kliknij raz, a potem naciśnij kla−
wisz  Properties.  Po  prawej  stronie  w oknie
Rule Attributes przy warstwie Top Layer roz−
wiń listę strzałką i zmień z Horizontal na Not
Used.    Jedyną  czynną  warstwą  pozostanie
Bottom Layer, czyli warstwa ścieżek od stro−
ny  lutowania  (przekonasz  się,  jeśłi  przewi−
niesz listę w dół). Kliknij OK. Zamknij okno
Design Rules klikając Close.

Modyfikacje

Teraz już projektujemy druk według nowych
reguł: A, A, potem R (+ ewentualne Tak na
pytanie).  U mnie  przy  pierwszym  podejściu
program nie poradził sobie i dwie ścieżki się
przecinają – patrz rysunek 41. Miejsce kon−
fliktu  zaznaczone  jest  kolorem  zielonym  (tu
mała dygresja – jasnozielony oraz intensyw−
ny  czerwony  kolor  na  płytce  sygnalizują
ostrzeżenia i błędy). Możemy próbować wie−
lokrotnie − usunąć wszystkie ścieżki polece−
niem T, U, A (Tools, UnRoute – All), i znów
wydać polecenie A, A, potem R. U mnie na−
wet  po  kilkukrotnych  próbach  nie  udało  się
uniknąć konfliktu. Zawsze problem występo−
wał po prawej stronie płytki.

Jeszcze raz usunąłem wszystkie ścieżki polece−
niem T, U, A, przesunąłem i obróciłem tranzy−
stor T3, ustawiając go obok punktów podłącze−
nia  LA1.  Przesunąłem  też  inne  elementy.  Po
którymś kolejnym poleceniu A, A, R autorou−
ter  zaproponował  płytkę  jak  na  rysunku  42.
Rewelacja  to  to  może  nie  jest,  ale  wystarczą
drobne korekty i będziemy mieć gotową płytkę.
Wypadałoby  jeszcze  pogrubić  ścieżkę  między
drenem tranzystora T3, a „żarówką” LA1.

Zrobimy to ręcznie. Podwójne kliknięcie

na odcinku ścieżki otwiera okno z właściwo−

ściami.  Od  razu  wpisujemy  70,  przez  co
w górnym okienku zmieniamy szerokość z 30
na  70  milsów  i klikamy  Enter  lub  OK.  Po
zmodyfikowaniu  szerokości  trzech  odcinków
ścieżki,  poczynając  od  najkrótszej,  program
podświetlił część obrazu na czerwono, co sy−
gnalizuje  błąd  –  patrz  rysunek  43.  Od  razu
widać, że ścieżka przebiega za blisko punktu
lutowniczego.  Odsuwany  ścieżkę  za  pomocą
polecenia  M,  D (Move  –  Drag)  klikając
w punkcie załamania i przesuwając ten punkt
w prawo.

Finał

Pozostaje jeszcze końcowa kosmetyka – trzeba
równo ustawić numery elementów − żółte napi−
sy. Gdy raz klikniesz taki napis, obok niego po−
jawi się małe kółeczko. Jednocześnie „macie−
rzysty” element zmieni kolor na bardziej biały.
Dzięki temu trudniej jest się pomylić.

Gotowa płytka pokazana jest na rysunku 44.
I to wreszcie koniec naszego pierwszego

projektu.  Mam  nadzieję,  że  podoba  Ci  się
sposób  pracy  z Protelem.  Zapewne  podczas
opisanego  ćwiczenia  zauważyłeś  szereg  do−
datkowych  możliwości.  Poza  tym  niektóre
z opisanych  czynności  można  wykonać  ina−
czej.  Celowo  przemilczałem  te  sprawy,  żeby
jak  najszybciej  pokazać  całość  zagadnienia.
Jeśli się nie boisz, możesz samodzielnie zgłę−
biać  przebogate  możliwości  Protela,  żeby
stopniowo wypracować sobie własny styl pra−
cy.  Miej  jednak  świadomość,  że  domyślne

ustawienia  programu  są  nakierowane
na  bardzo  skomplikowane  projekty,
gdzie płytki realizowane są za pomocą
bardzo nowoczesnych maszyn i metod.
Jeśli jednak potężnego Protela chcemy
używać  do  projektów  mniej  skompli−
kowanych, trzeba nie tylko zmodyfiko−
wać biblioteki, ale też znacznie zmody−
fikować reguły projektowe (rules).

Tymi i wieloma innymi ważnymi

sprawami zajmiemy się w następnych
odcinkach.

Piotr Górecki

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Rys. 41

Rys. 43

Rys. 44

Rys. 42

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Do czego to służy?

W praktyce  elektronika  („radiowca”)  często
spotkamy  się  z koniecznością  podniesienia
poziomu  wejściowego  sygnału  wielkiej  czę−
stotliwości.  Z takimi  przypadkami  mamy  do
czynienia zarówno podczas eksploatacji urzą−
dzeń  telewizji  kablowej,  odbiorników  RTV,
jak również w aparaturze pomiarowej i trans−
ceiverach.  We  wszystkich  wyżej  wymienio−
nych urządzeniach występuje z reguły impe−
dancja wejściowa/wyjściowa rzędu 50

Ω

, na−

rzucona znormalizowaną impedancją linii
przesyłowej (kabla koncentrycznego).

Wykonanie dobrego przedwzmacniacza

pracującego  w szerokim  zakresie  w.cz.  nie
jest łatwym zadaniem, a na trudności w wy−
konaniu wzmacniaczy o bardzo szerokim pa−
smie  składa  się  szereg  czynników.  Najczę−
ściej  występujące  w tradycyjnym  układzie
liczne  pojemności  i indukcyjności  rozpro−
szone  tworzą  rezonanse  zniekształcające
kształt pasma przenoszenia. Mogą one two−
rzyć z pojemnościami filtry dolnoprzepusto−
we,  czasami  drastycznie  ograniczające  pa−
smo.  Często,  w źle  zaprojektowanym
wzmacniaczu szerokopasmowym, sumarycz−
ne  przesunięcie  fazowe  wynosi  360

(jedno

z kryteriów wzbudzania się oscylacji)i do−
chodzi do wzbudzenia.

Od kiedy pojawiły się, również na krajo−

wym  rynku,  specjalne  wzmacniacze  MMIC
(Monolitic  Microwave  Integrated  Circuits),
pierwotnie przewidziane do sieci kablowych,
wykonanie dobrego wzmacniacza nie nastrę−
cza  już  większych  trudności.  Układy  serii
MAR−x są  wewnętrznie  dopasowane  do  ob−
ciążenia  50

Ω

i nie wymagają zewnętrznych

układów dopasowujących.

Układy te do niedawna nie były szerzej

znane wśród konstrukcji amatorskich. Jed−
nak zachęcające parametry, prostota układo−
wa MMIC oraz coraz większa ich dostępność
(m.in. MAR−6 w sieci handlowej AVT) spra−
wiają, że coraz więcej konstruktorów po nie
sięga.

Prezentujemy przykładowy wzmacniacz

na tranzystorze MAR−6, który pomimo pro−

stoty  może  pracować  w szerokim  zakresie
w.cz., praktycznie od zera aż do GHz. Będzie
on dobrze pracował zarówno w całym zakre−
sie  fal  krótkich,  jak  również  VHF  i UHF.
Dzięki temu układ może być użyty z dobrym
rezultatem  zarówno  przez  użytkownika  CB
Radio,  jak  i licencjonowanego  krótkofalow−
ca, szczególnie w pasmach 2m i 70cm. Gór−
na  granica  jest  narzucona  głównie  częstotli−
wością  graniczną  zastosowanego  układu
i wynosi około 2GHz.

Jak to działa?

Na początek nieco wiadomości na temat
układów MMIC.

Dostępne układy MAR−6 wyglądem

zewnętrznym przypominają tranzystory
MOSFET dwubramkowe, z tym, że są o po−
łowę mniejsze.

Wymiary układu są bardzo małe, co utru−

dnia  manipulowanie  palcami,  dlatego  przy
montażu  na  płytce  drukowanej  warto  posłu−
żyć się pincetą. Niezależnie od jakości wzro−
ku przyda się szkło powiększające albo lupa
zegarmistrzowska.  Wyprowadzenie  1  jest
oznaczone kolorową kropką i jest skośnie za−
kończone. Patrząc z góry, wyprowadzenia są
numerowane w kierunku przeciwnym do ru−
chu wskazówek zegara, poczynając od ozna−
czonego.

MAR−6 mają dwie elektrody połączone

z emiterem, ustawione naprzeciwko siebie,
oraz wejście (z kolorową kropką) i wyjście.

Na rysunku 1 przedstawiono schemat

wewnętrzny  układu.  W celu  uzyskania  bar−
dzo  dużego  wzmocnienia  prądowego
w strukturze układu zastosowano dwa mono−
lityczne  tranzystory  połączone  w układzie
wzmacniacza  Darlingtona,  które  dają  całko−
wite  wzmocnienie  w zakresie  13−33dB  (za−
leżnie  od  typu  i częstotliwości  −  patrz  tabli−
ca). Tranzystory te są już wewnętrznie spola−
ryzowane  oraz  dopasowane  do  impedancji
wejściowej i wyjściowej 50

Ω

, dzięki czemu

dodatkowo konieczny jest jedynie zewnętrz−
ny rezystor kolektorowy połączony z zasila−
niem, co upraszcza konstrukcję do minimum.

Dopasowane do znormalizowanego obciąże−
nia 50

Ω

eliminuje zewnętrzne układy dopa−

sowujące, które w tradycyjnych układach są
mało wygodne podczas uruchamiania.

Schemat elektryczny proponowanego sze−

rokopasmowego wzmacniacza jest przedsta−
wiony na rysunku 3. Wejście i wyjście w.cz.
są odseparowane kondensatorami sprzęgają−
cymi  C1  i C2  (dyskowe  kondensatory  cera−
miczne).  W zakresach  średnich  częstotliwo−
ści używa się dyskowych kondensatorów ce−
ramicznych 10nF, a w zakresie od wysokich
(HF) do początku bardzo wysokich (VHF) −
dyskowych  kondensatorów  ceramicznych
1nF.

Ciąg dalszy na stronie 54.

Rys. 1

Rys. 2

Ciąg dalszy ze strony 51.

W zakresie bardzo wysokich częstotliwo−

ści UHF najlepiej użyć kondensatorów do
montażu powierzchniowego typu SMD 1nF.

Kondensator C3 zapobiega przedostawa−

niu się sygnału ze wzmacniacza zasilacza
i stamtąd do innych układów, a także mini−
malizuje przedostawanie się do wzmacniacza
wyższych częstotliwości i szumów ze źródeł
zewnętrznych.

Równolegle do kondensatora C3 można

włączyć dodatkowy elektrolityczny konden−
sator o pojemności rzędu 10

F, który posłu−

ży do odsprzęgania niskich częstotliwości
i wygładzania krótkotrwałych fluktuacji na−
pięcia zasilającego.

Rezystor ograniczający R1 służy do do−

prowadzenia zasilania oraz zamknięcia wyj−
ścia w.cz. Jego wartość oblicza się w zależ−

ności od typu wzmacniacza oraz optymalnej
wartości  napięcia  zasilającego,  najczęściej
przyjmując  natężenie  prądu  około  15mA.
Dla  napięcia  zasilania  12V wartość  tego  re−
zystora  wynosi  560

Ω

. Szeregowa indukcyj−

ność z rezystorem poprawia odsprzężenie sy−
gnałów  w.cz.  wyjścia  od  zasilania  oraz
zwiększa wzmocnienie w zakresie wysokich
częstotliwości  pasma  przenoszenia.  Dzieje
się  tak  dzięki  dodawaniu  się  reaktancji  in−
dukcyjnej  (XL)  do  oporności  R1,  co  powo−
duje  wzrost  impedancji  obciążenia  wraz
z częstotliwością.

Montaż i uruchomienie

Układ  modelowy  został  zmontowany  na
przypadkowym złączu gold−pin, ale równie
dobrze  można  użyć  małej  płytki  drukowa−
nej  czy  po  prostu  zmontować  układ  prze−
strzennie.  Istotne  są  jednak  jak  najkrótsze
połączenia.

Jeżeli napięcie zasilania nie przekracza

dopuszczalnego, np. 3,5V dla MAR−6, przyj−
muje się dla R1 wartości od 47

Ω

do 100

Ω

Można tu wykorzystać bezindukcyjne rezy−
story o obciążalności 0,25W lub 0,5W, np.
masowe węglowe lub metalizowane.

Jeżeli napięcie zasilania będzie wyższe, to

rezystor  bezindukcyjny  R1  musi  mieć  wy−
ższą  oporność  określną  z prawa  Ohma  na
podstawie  znajomości  płynącego  prądu

(optymalne natężenie
prądu przyjmuje się
około 15mA).

W układzie mode−

lowym końcówki re−
zystora zostały zwi−
nięte trzy razy w spi−
ralę

średnicy

1mm, tworząc dodat−
kowe  cewki  (dławiki
w.cz.) służące do po−
prawia  odsprzężenia
sygnałów  w.cz.  na

wyjściu układu oraz zwiększenia wzmocnie−
nia w zakresie górnych częstotliwości pasma
przenoszenia.

Jeżeli jedynym obciążeniem jest induk−

cyjność, to wtedy pomiędzy L i R1 należy
włączyć kondensator odsprzęgający 1nF.

Testowany układ, pokazany na fotografii,

był skonstruowany specjalnie do podniesie−
nia czułości odbiornika nasłuchowego na pa−

smo 2m. Były także pozytywne próby z bez−
pośrednim  włączeniem  przedwzmacniacza
na  wejściu  antenowym  radiotelefonu  CB
oraz  dwupasmowego  radiotelefonu  FM−
2m/70cm  (pomiędzy  antenę  typu  helical
a gniazdo  BNC),  oczywiście  tylko  podczas
odbioru!  W przypadku  wykorzystywania
przedwzmacniacza  do  pracy  dwukierunko−
wej  (nadawanie/odbiór)  należy  układ  nieco
zmodernizować  i wyposażyć  w dodatkowy
przekaźnik przełączający antenę z chwilą po−
jawienia się sygnału w.cz. z nadajnika, stero−
wany przełącznikiem PTT lub lepiej automa−
tycznie,  czyli  poprzez  tak  zwany  VOX  −
w.cz. W przeciwnym razie pojawienie się sy−
gnału nadajnika spowoduje zniszczenie ukła−
du scalonego.

Oczywiście dodatkowo na wejściu

wzmacniacza można włączyć filtr dolnoprze−
pustowy, składający się z cewki oraz dobra−
nego kondensatora, zaś na wyjściu filtr gór−
noprzepustowy, także w postaci cewki i kon−
densatora. Takie ograniczenie od strony dol−
nych oraz górnych zakresów daje wyrówna−
ną wypadkową charakterystykę w szerokim
pasmie częstotliwości (w zależności od po−
trzeb).

Warto pamiętać, że stosowanie cewek in−

dukcyjnych we wzmacniaczach o bardzo sze−
rokim  pasmie  nie  jest  łatwe,  ponieważ  roz−
proszone  pojemności  pomiędzy  zwojami
cewki  tworzą  niepożądane  rezonanse  z in−
dukcyjnością.

Rezonanse te zniekształcają charaktery−

stykę częstotliwościową wzmacniacza i mo−
gą  powodować  oscylacje.  Popularnym  spo−
sobem  przeciwdziałania  tym  efektom  jest
stosowanie  koralikowych  rdzeni  ferryto−
wych. Nałożony na wyprowadzenie rezysto−
ra koralik działa jak dławik w.cz. o małej in−
dukcyjności.

Na zakończenie należy wspomnieć, że

układy MMIC mogą być łączone szeregowo,
równolegle albo przeciwsobnie. Połączenie
szeregowe zwiększa całkowite wzmocnienie
wzmacniacza, natomiast konfiguracja rów−
noległa czy przeciwsobna zwiększa jego moc
wyjściową.

Więcej wiadomości na temat wzmacnia−

czy MMIC zawiera lutowy Świat Radio
(SR2/2002).

Andrzej Janeczek

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Podstawowe parametry najczęściej spotykanych układów MAR−x

Typ

wzmocnienie [dB]

napięcie zasilania [V]

fmax [GHz]

kolor kropki

MAR−1

17,5

brązowy

MAR−2

12,8

czerwony

MAR−3

12,8

pomarańczowy

MAR−4

8,2

żółty

MAR−6

3,5

biały

MAR−7

13,1

fioletowy

MAR−8

7,5

niebieski

Rys. 3

Rys. 4

Wykaz elementów

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

R66

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..556600

Ω

C11,, C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000ppFF......11nnFF

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF......3333nnFF

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Do czego to służy?

W artykule jest przedstawiony prosty moduł,
umożliwiający realizację filtrów dolno− i gór−
noprzepustowych  o dużej  stromości  zboczy
na  zakres  częstotliwości  akustycznych.  Mo−
duł  zawiera  dwa  stopnie  drugiego  rzędu,
a więc pozwala na realizację filtru czwartego
rzędu,  czyli  o stromości  zbocza  wynoszącej
aż  80dB/dekadę  (24dB/oktawę).  Układ
umożliwia  budowę  bardzo  popularnych  fil−
trów  Sallen−Keya  (ze  źródłem  napięciowym
sterowanym  napięciowo).  Za  miesiąc  zapre−
zentowany  zostanie  drugi  podobny  moduł,
pozwalający  na  realizację  filtrów  z wielo−
krotnym sprzężeniem zwrotnym (MFB).

Obszerniejsze wskazówki dotyczące pro−

jektowania  podstawowych  filtrów  prezento−
wane  są  w kolejnych  Listach  od  Piotra,  po−
cząwszy od EdW 9/2001. W niniejszym arty−
kule  podane  są  wyjątkowo  proste  recepty,
dzięki  czemu  nawet  początkujący  nie  będą
mieć żadnych problemów z wykonaniem fil−
tru  o potrzebnej  częstotliwości  granicznej.
Wartości rezystorów podane są na rysunkach,
a pojemność  kondensatorów  dla  potrzebnej
częstotliwości  granicznej  odczytuje  się  z ta−
beli albo oblicza z bardzo prostego wzoru.

Jak to działa?

Podstawowy schemat modułu pokazany jest
na rysunku 1. Kondensatory C11...C14 i re−
zystory R11, R12 tworzą obwód zasilania,
dzięki któremu moduł może być zasilany za−
równo napięciem symetrycznym ±4V...±18V,
jak i pojedynczym 8...25V. W każdym przy−
padku masą sygnałową jest obwód połączony
z punktem O.

Dwa wzmacniacze operacyjne z kostki U1

pracują w dwóch stopniach filtru. Ponieważ
moduł pozwala na realizację zarówno filtru dol−
noprzepustowego, jak i górnoprzepustowego,
elementy bierne filtru opisano na schemacie li−

terą Z (oznaczającą impedancję). Montowane
tu będą rezystory i kondensatory o wartościach
podanych w tabeli i na rysunkach 2 i 3.

Uwaga! w przypadku filtru dolnoprzepu−

stowego pasmo obejmuje także częstotliwość
0Hz, czyli napięcia stałe. W wersji z poje−
dynczym zasilaniem masą modułu jest punkt
O, a nie punkt N. W razie potrzeby, aby od−

ciąć składową stałą i częstotliwości poniżej
1Hz trzeba dodać na wejściu dodatkowy ob−
wód RC, zaznaczony na rysunku 2 kolorem
zielonym.

Aby ułatwić dobór elementów przyjęto

prostą zasadę, że częstotliwość graniczna
filtru będzie ustalona przez dobór pojemno−
ści kondensatorów, natomiast rezystory będą

Rys. 1 Schemat ideowy modułu

Rys. 2 Filtr dolnoprzepustowy

łł

−

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

mieć ustaloną wartość, podaną na rysunkach
i w wykazie  elementów.  W proponowanym
układzie  do  realizacji  filtrów  na  zakres  czę−
stotliwości  akustycznych  wykorzystywane
będą kondensatory o pojemnościach z zakre−
su 330pF...1

Układy zostały tak obliczone, że kluczo−

we pojemności (C4 w filtrze dolnoprzepusto−

wym i C1, C3 w filtrze górnoprzepustowym)
mają mieć wartości podane w tabelach. Kon−
densator  C2  w filtrze  dolnoprzepustowym
ma  mieć  wartość  dziesięciokrotnie  większą,
niż podana w tabeli. Jeśli ktoś chciałby uzy−
skać  pośrednie  wartości  częstotliwości,  po−
między  podanymi  w tabeli,  może  połączyć
dwa  kondensatory  równolegle.  Nie  warto
przy tym dążyć do dużej precyzji, ponieważ
po pierwsze nie jest to wcale potrzebne (od−
chyłka o kilka procent nie ma znaczenia w re−
alnych układach), a ponadto przy 5−procento−
wych  rezystorach  i 5−  lub  10−procentowych
kondensatorach  uzyskanie  idealnej  precyzji
jest wręcz niemożliwe.

Filtr o potrzebnej charakterystyce można

zrealizować  na  co  najmniej  dwa  sposoby.
Można zastosować albo wartości zaznaczone
kolorem niebieskim albo czerwonym. Jak po−
kazuje Tabela 1, dla całego zakresu akustycz−
nego można śmiało wykorzystać wartości za−
znaczone kolorem niebieskim. Takie „niebie−
skie” wartości należy stosować, jeśli filtr ma
mieć  częstotliwość  graniczną  większą  niż
2kHz.  Jeśli  jednak  częstotliwość  graniczna
ma być mniejsza niż 2kHz, warto zastosować
wartości  zaznaczone  na  rysunku,  w wykazie
i w Tabeli 2 kolorem czerwonym. Wtedy re−
zystory  mają  większe  nominały  i oporność
wejściowa filtru jest jeszcze większa.

Aby filtr miał dobre parametry, koniecz−

nie należy w nim zastosować kondensatory
foliowe. W żadnym wypadku nie należy wy−
korzystywać kondensatorów ceramicznych

ferroelektrycznych (o pojemności powyżej
1nF). Jedynie kondensatory o pojemnościach
330pF...1nF mogą być ceramiczne. General−
nie należy stosować rezystory metalizowane,
w praktyce wystarczą typowe rezystory o to−
lerancji 5% (z paskiem złotym).

Oporność wejściowa (impedancja) wersji

„czerwonej” jest bardzo duża, rzędu dziesią−

tek kiloomów i nie trzeba się martwić, że filtr
obciąży poprzedni stopień. W przypadku we−
rsji  „niebieskiej”  impedancja  wejściowa  fil−
tru  dolnoprzepustowego  nie  jest  zbyt  duża
(rzędu pojedynczych kiloomów) i poprzedni
stopień  musi  mieć  niewielką  oporność  wyj−
ściową. W razie wątpliwości, na wejściu ta−
kiego  filtru  można  zastosować  wtórnik  na
wzmacniaczu  operacyjnym  lub  tranzystor
w układzie wspólnego kolektora.

Oczywiście jeden z filtrów modułu może

być filtrem dolnoprzepustowym, a drugi gór−
noprzepustowym, co pozwoli zrealizować
filtr pasmowoprzepustowy. W takich przy−
padkach nie należy wykorzystywać recept po−
danych w artykule, tylko przeprowadzić obli−
czenia poszczególnych filtrów wykorzystując
wzory ze wspomnianych Listów od Piotra.

Montaż i uruchomienie

Filtr  Sallen−Keya  z rysunków  2,  3  można
zmontować na płytce drukowanej, pokazanej
na rysunku 4. Montaż nie powinien nikomu
sprawić kłopotów. Warto zacząć od wlutowa−
nia  elementów  najmniejszych,  a konkretnie
od zaznaczonych na płytce zwór. Przy zasila−
niu  napięciem  symetrycznym  można  nie
montować  R11,  R12,  a „dolne  nóżki”  kon−
densatorów  C11,  C13  trzeba  wlutować  do
otworów  oznaczonych  Y.  Przy  zasilaniu  na−
pięciem pojedynczym R11, R12 są niezbęd−
ne,  a „dolne  nóżki”  C11,  C13  trzeba  wluto−
wać do otworów oznaczonych X.

Ciąg dalszy na stronie 67.

Rys. 3 Filtr górnoprzepustowy

Rys. 4 Schemat montażowy

Rys. 5

f[Hz]

100

150

210

300

450

670

1,5k

2,1k

3,0k

4,5k

6,7k

10k

15k

21k

30k

C[nF]

680

470

330

220

150

100

6,8

4,7

3,3

2,2

1,5

0,68

0,47

0,33

wartości nie zalecane – raczej zastosuj wartości „czerwone”

wartości zalecane

f[Hz]

1,5

2,1

4,5

6,7

100

150

210

300

450

670

1000

1500

2100

3000

C[nF]

680

470

330

220

150

100

6,8

4,7

3,3

2,2

1,5

0,68

0,47

0,33

Tabela 1

Tabela 2

Wykaz elementów

R1111,, R

R1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

((1100kk

Ω

......222200kk

Ω

))

C1111,, C

C1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

µµ

FF//2255V

Filtr dolnoprzepustowy

Dllaa cczzęęssttoottlliiw

woośśccii 1100H

Hzz ...... 22,,22kkH

Hzz

R11A

A,,R

R11B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1122kk

Ω

R33A

A,,R

R33B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..118800kk

Ω

C44A

A,,C

C44B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..w

weeddłłuugg ttaabbeellii 22

C22A

A,,C

C22B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100**C

C44

Dllaa cczzęęssttoottlliiw

woośśccii 11kkH

Hzz ...... 3333kkH

Hzz

R11A

A,,R

R11B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,,22kk

Ω

R33A

A,,R

R33B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1188kk

Ω

C44A

A,,C

C44B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..w

weeddłłuugg ttaabbeellii 11

C22A

A,,C

C22B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100**C

C44

Filtr górnoprzepustowy

Dllaa cczzęęssttoottlliiw

woośśccii 11H

Hzz ...... 22,,22kkH

Hzz

R22A

A,,R

R22B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..112200kk

Ω

R44A

A,,R

R44B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..227700kk

Ω

C11A

A,,C

C33A

A,,C

C11B

B,,C

C33B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..w

weeddłłuugg ttaabbeellii 22

Dllaa cczzęęssttoottlliiw

woośśccii 11kkH

Hzz ...... 3333kkH

Hzz

R22A

A,,R

R22B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1122kk

Ω

R44A

A,,R

R44B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2277kk

Ω

C11A

A,,C

C33A

A,,C

C11B

B,,C

C33B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..w

weeddłłuugg ttaabbeellii 11

Płytka dostępna jest

w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2629/A

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Zalety:

• Współpraca z lutownicami Elwik lub
podobnymi
• Płynna regulacja temperatury grota od
240

Cdo 420

• Wbudowany termometr elektroniczny
• Przycisk czuwania

Lutowanie
i rodzaje lutownic

Lutowanie to proces łączenia jedno− lub róż−
noimiennych  materiałów  metalicznych  za
pomocą  roztopionego  metalu  zwanego  lu−
tem.  Połączenie  uzyskiwane  jest  dzięki  zja−
wisku  włoskowatości  i zwilżania.  Zależnie
od  temperatury  topnienia  lutu  wyróżniamy
lutowanie miękkie i twarde. Nas − elektroni−
ków − interesuje głównie lutowanie miękkie,
którego  górną  temperaturę  przyjmuje  się  na
450

C. Do lutowania amatorskiego używane

jest  obecnie  najczęściej  spoiwo  typu  LC−60
w postaci drutu o różnych średnicach z topni−
kiem wewnątrz. Warto więc wiedzieć o nim
więcej.  Otóż  zawiera  ono  około  60%  cyny
i 40% ołowiu (czasem zawiera dodatki mie−
dzi  ok.2%  lub  srebra  ok.4%,  polepszające
przewodnictwo i zwiększające trwałość gro−
ta).  Temperatura  topnienia  wynosi  od
183

Cdo 190

C. Ze względu na obecność

szkodliwych substancji warto stosować wy−
ciągi spalin, nawet prowizoryczne.

Lutownica stanowi najbardziej niezbędne

narzędzie  w pracowni  elektronika.  Bez  lu−
townicy  trudno  wyobrazić  sobie  wykonanie
nawet najprostszego układu elektronicznego.
Od  jej  jakości  zależy  trwałość  i niezawod−
ność  wykonanego  układu.  Wielu  elektroni−
ków hobbistycznie budujących układy wyko−
rzystuje ciężkie lutownice transformatorowe,
bądź  marnej  jakości  lutownice  grzałkowe

z dalekiego wschodu. Ich używanie prowadzi
często do zwarć ścieżek i powstawania zim−
nych lutów, dlatego układy amatorskie czasa−
mi nie działają. Dobra lutownica zapewni
prawidłowy montaż układów zarówno tech−
niką przewlekaną jak i SMD.

Istnieje kilka rodzajów lutownic wyko−

rzystywanych do różnych celów:
• Transformatorowe
•  Grzałkowe  (oporowe)  bez  stabilizacji
temperatury
•  Grzałkowe  z magnetyczną  stabilizacją
temperatury
•  Grzałkowe  z elektroniczną  regulacją  tem−
peratury
•  Inne,  np.  ultradźwiękowe,  stosowane  do
specjalnych celów

Lutownicę oporową wraz z układem elek−

tronicznej regulacji temperatury nazywamy
stacją lutowniczą.

Właśnie takie urządzenie opisuje poniż−

szy artykuł. Głównym założeniem przy pro−
jektowaniu była prostota i użyteczność. Prze−
glądając katalogi urządzeń lutowniczych wy−
brałem najbardziej praktyczne cechy. Po−
wstały projekt, o walorach profesjonalnego
urządzenia, zapewni komfortową pracę pod−
czas budowania własnych konstrukcji.

Lutownica LES−24−1
(60W 24V)

Po  wykonaniu  ogólnego  planu  stacji  przy−
szedł  czas  na  zakup  lutownicy.  Wybór  padł
na  wyrób  polskiej  firmy  Elwik  znanej  z re−
klam w prasie elektronicznej. Oprócz stosun−
kowo  niskiej  ceny,  lutownica  LES−24−1  ma
kilka  zalet.  Posiada  ona  dużą  moc,  zasilana
jest bezpiecznym napięciem 24VAC. Tempe−
raturę  grota  mierzy  wbudowana  termopara
typu K (40,7

C). Grot mocowany jest za

pomocą sprężyny dociągającej, co ułatwia je−

go  wymianę  (może  nie  wygląda  to  solidnie,
lecz  okazuje  się  całkowicie  wystarczające).
Dostępny  jest  szeroki  asortyment  grotów
(w tym  do  SMD  i wylutowywania  układów
scalonych).  W razie  uszkodzenia  grzałki
możliwe jest jej nabycie. Lutownica ma dłu−
gość (bez grota i „giętki” kabla) równą 18cm
i dobrze  leży  w dłoni,  umożliwiając  precy−
zyjne ruchy. Lutownicę dołącza się do zasila−
cza  za  pomocą  120−cm  elastycznego  kabla
wyposażonego  w typową  dla  lutownic,  sze−
ściostykową wtyczkę WM−660 (w firmie El−
wik  można  zakupić  odpowiednie  gniazdko
GM−660).  Powyższe  informacje  podaję  dla−
tego, że producent nie podaje w swych kata−
logach danych o samych lutownicach.

Opis układu

Po wiadomościach wstępnych przyszedł czas
na poznanie działania układu. Rysunki 1 i 2
przedstawiają schemat ideowy stacji lutowni−
czej.  Termopara  wbudowana  w grzałkę  lu−
townicy  wytwarza  napięcie  wprost  propor−
cjonalne  do  różnicy  temperatur  między  złą−
czem a wolnymi końcami w uchwycie lutow−
nicy. Uważny czytelnik spostrzeże, że termo−
para  włączona  jest  plusem  do  masy  układu.
Takie  rozwiązanie  jest  konieczne,  ponieważ
faza sygnału odwracana jest przez układ nie−
jako  trzy  razy,  czyli  nieparzystą  krotność.
Napięcie  z termopary  podlega  wstępnemu
przefiltrowaniu  w obwodzie  R2,R2A,C1.
R2  i R2A kompensują  prądy  polaryzacji
wejść U1. Oczyszczony z szumów sygnał zo−
staje  wzmocniony  we  wzmacniaczu  U1.
Warto zwrócić uwagę, że napięcie z termopa−
ry  typu  K przy  temperaturze  grota  równej
300

Cwynosi tylko około 11,4mV. Przy tak

małych  wartościach  napięć  konieczne  jest
użycie  precyzyjnego  wzmacniacza  OP07,
który  nie  wprowadzi  znaczącego  błędu  po−

miaru.  Wzmocnienie  stopnia  z U1  wynosi
52V/V, co pozwala dobrze wykorzystać pre−
cyzję zastosowanego wzmacniacza. Konden−
sator  C2  dodatkowo  oczyszcza  napięcie
zmniejszając  wzmocnienie  dla  sygnałów
zmiennych.  Następnie  napięcie  zostaje
wzmocnione w stopniu z U2A. Jego wzmoc−
nienie  jest  regulowane  przy  pomocy  PR1
w granicach  od  4,25  do  5,1V/V,  co  umożli−
wia  zniwelowanie  niedokładności  elemen−
tów.  Kondensator  C3  ostatecznie  zmniejsza
poziom przydźwięku, który na wyjściu, pod−
czas  pracy  grzałki,  osiąga  wartość  2mVpp.
U2A to  wzmacniacz  sumujący,  który  jedno−
cześnie  dodaje  do  sygnału  napięcie  204mV
(20,4

C), dzięki obecności R6. Zabieg ten

jest konieczny, gdyż pomiar napięcia termo−
pary  wykazałby  temperaturę  pomniejszoną
o wartość  aktualnej  temperatury  otoczenia.
Po wzmocnieniu w wyżej wymienionych ob−
wodach (teoretycznie 245,7 razy), na wyjściu
U2A otrzymujemy  napięcie  wprost  propor−
cjonalne  do  temperatury  grota  przy  współ−
czynniku  przetwarzania  10mV/

C. Na przy−

kład napięcie dla temperatury grota równej
300

Cbędzie wynosić 3,00V. Napięcie to tra−

fia  na  wejście  termometru  zbudowanego  na
układzie U4 (LM3914). W interesujący spo−
sób wykorzystane zostało wewnętrzne źródło
napięcia odniesienia tej kostki. Dzięki bufo−
rowaniu napięcia referencyjnego przez wtór−
nik napięciowy U3, możliwe stało się zasile−
nie wielu dzielników rezystorowych. Dostar−
czają one napięć wyznaczających zakres po−
miarowy termometru oraz napięć dla kompa−
ratora U2B. Rozwiązanie to znakomicie uła−
twia wykonanie skali (rysunek we wkładce)
dla potencjometru P1, gdyż pierwsza i ostat−
nia LED wyświetlacza termometru pokrywa
się  z krańcowymi  położeniami  P1  (ponadto
LM3914 ma skalę liniową i P1 ma charakte−
rystykę  liniową).  Jasność  świecenia  diod
LED  wyświetlacza  wyznacza  rezystor  R20.
Układ  U4  pracuje  w trybie  punktowym,  co
zapobiega jego nagrzewaniu i zarazem zmia−

nie napięcia odniesienia. Napięcie z wyjścia
U2A trafia  jednocześnie  na  jedno  z wejść
komparatora U2B, do którego R8 i R9 wpro−
wadzają  histerezę  szerokości  ok.  8mV.  Na−
pięcie  na  drugim  wejściu  komparatora
U2B może  pochodzić  z suwaka  P1  (zakres
zmiany napięć 2,40V do 4,20V), lub z dziel−
nika,  na  wyjściu  którego  panuje  napięcie
1,83V.  Wyboru  dokonujemy  przełącznikiem
S1,  którego  druga  sekcja  załącza  kontrolkę
D1.  Z wyjścia  komparatora  sterowany  jest
stopień  wyjściowy  z tranzystorem T1. Załą−
cza  on  element  wykonawczy.  W naszym
przypadku  jest  to  zespół  triak−optotriak.  Za−
pewnia on bezgłośną, niezawodną pracę. Po−
nieważ przez grzałkę i element wykonawczy
płynie prąd 2,5A konieczne jest zastosowanie
niewielkiego radiatora chłodzącego triak. Za−
łączenie  grzałki  sygnalizuje  świecenie  D12.
Grot lutownicy zgodnie z zasadami ochrony
ESD  uziemiony  jest  poprzez  rezystor  1M

Ω

Odpowiednich napięć do poprawnej pracy
układu dostarcza symetryczny zasilacz stabi−
lizowany złożony z mostka Graetza, konden−

satorów filtrujących i stabilizatorów U6, U7.
Stacja lutownicza zasilana jest poprzez trans−
formator  toroidalny  o mocy  minimum
70W z dzielonym  uzwojeniem  2x12VAC.
Niewielką  nadwyżkę  mocy  transformatora
można wykorzystać do zasilania wentylatora
wyciągu spalin.

Montaż i uruchomienie

Stacja lutownicza składa się z dwóch płytek
jednostronnie  miedziowanych,  które  trzeba
wykonać we własnym zakresie. Płytka prze−
dnia mocowana jest pionowo za pomocą od−
powiednich tulejek, co pozwala na upakowa−
nie urządzenia w niewielkiej obudowie meta−
lowej T−43. Montaż płytek przeprowadzamy
w typowy  sposób  zaczynając  od  elementów
najmniejszych, a kończąc na kondensatorach
elektrolitycznych  i triaku  z radiatorem.  Pod
układy  scalone  warto  wlutować  podstawki.
Połączenia w obwodzie grzałki należy wyko−
nać przewodem o odpowiednio dużym prze−
kroju  poprzecznym.  Połączenia  zacisków
termopary wykonujemy cienkim przewodem
ekranowanym  lub  skrętką  przewodów.

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Forum Czytelników

Rys. 1

Rys. 2

Rysunek  3 opisuje  rozkład  wyprowadzeń
gniazdka  GM660  dla  lutownicy  LES−24−1.
W przypadku  zastosowania  lutownicy  o in−
nym  złączu  możemy  łatwo  zidentyfikować
położenie  wyprowadzeń  przy  użyciu  omo−
mierza.  Między  wyprowadzeniami  grzałki
występuje  rezystancja  ok.  10

Ω

, a termopara

ma opór rzędu 1

Ω

. Polaryzację wyprowa−

dzeń termopary można zbadać podgrzewając
czubek grota zapalniczką i obserwując znak
napięcia pokazywanego przez dołączony mi−
liwoltomierz. Uwaga! Gniazdko podłączenia
lutownicy należy odizolować od metalowej,
uziemionej obudowy (w przypadku obudowy
plastykowej problem ten nie występuje).

Po zmontowaniu obu płytek przystępuje−

my do połączenia sześcioma przewodami od−
powiadających  sobie  punktów.  Po  upewnie−
niu się, czy nie ma błędów, możemy włączyć
zasilanie  urządzenia.  Jeżeli  nie  stwierdzimy
dymu i ognia, możemy sprawdzić napięcia na
wyjściach stabilizatorów i przystąpić do pro−
cesu kalibracji. Jest on konieczny głównie ze
względu  na  znaczny  rozrzut  parametrów
między  egzemplarzami  kostki  LM3914.
Przebieg kalibracji opiszę w punktach:
1. Kręcąc PR2 ustawiamy napięcie 4,20V na
nóżce 6 U3
2.  Nóżkę  5  U4  (odlutowujemy  przewód  łą−
czący ją z drugą płytką) podpinamy do punk−
tu połączenia R17 i R18
3.  Ustawiamy  PR3  tak,  by  zaświeciła  się
tylko D2
4.  Przykładamy  sondę  termometru  cyfrowe−
go do czubka grota. Przy pomocy PR1 nasta−
wiamy  na  nóżce  7  U2A napięcie  liczbowo
odpowiadające  temperaturze  po  podzieleniu
przez 10mV
5.  Kontrolujemy  zakres  zmian  napięcia  na
suwaku  P1  (powinno  być  2,40V

4,20V ±0,05V)

Od dokładności kalibracji i stabilności re−

zystorów w kluczowych punktach układu
(dzielniki, stopnie wzmacniaczy) zależy wia−
rygodność wskazań termometru i precyzja
wykonanego urządzenia.

Omówienia wymagają elementy oznaczo−

ne na schemacie gwiazdką. Gdy po przekro−
czeniu temperatury 240°C, stwierdzimy słabe
świecenie D2, należy wlutować rezystor
R26. Natomiast, jeżeli zaobserwujemy nieco
dziwne zachowanie LED−ów pokazujących

temperaturę  (np.  krótki  błysk  którejś  z diod
podczas zmiany wskazań), wlutowujemy ele−
menty  R25,  C17  stanowiące  prosty  filtr.  W
wersji  podstawowej  R25  zastąpiony  będzie
zworą.

Użytkowanie

Główną  zaletą  stacji  lutowniczej,  jest  możli−
wość dostosowania temperatury lutowania do
danego  celu.  Dla  przykładu,  wrażliwe  na
przegrzanie  elementy  SMD  lutowane  są
głównie  w temperaturach  ok.  250

Cdo

300

C. Układy montowane techniką przewle−

kaną − w 300

Cdo 420

C, zależnie od wpra−

wy operatora i wielkości elementu. Lutowa−
nie przy temperaturach grota niższych od
240

Cniesie ryzyko powstania zimnych lu−

tów, które są zmorą początkujących. Z kolei
używanie temperatur większych niż 440

spowoduje  szybkie  przegrzanie  lutu.  Widać
więc,  że  istniejący  zakres  temperatur  stacji
jest idealny dla potrzeb hobbysty (i nie tylko).
Kiedy  grot  naszej  lutownicy  ulegnie  zabru−
dzeniu,  należy  przy  użyciu  wilgotnej  gąbki
czyszczącej przywrócić go do stanu używal−
ności. Z grota nie wolno zeskrobywać zanie−
czyszczeń, bo razem z nimi zostanie usunięta
specjalna  warstwa  ochronna  grota,  znacznie
obniżając  jego  trwałość.  Żywotność  grota
można  zwiększyć  poprzez  jego  cynowanie.
Omówienia  wymaga  jeszcze  sprawa  prze−
łącznika S1. Służy on mianowicie do przełą−
czenia  urządzenia  w stan  czuwania.  Swoim
świeceniem  D1  potwierdza  stan  czuwania,
w którym  temperatura  grota  spada  do  ok.
183°C.  Takie  rozwiązanie  posiadają  niektóre
stacje  profesjonalne.  Pozwala  ono  znacznie
wydłużyć trwałość grota i grzałki. Podam je−
szcze przykład z życia: czas nagrzewania lu−
townicy do 420

Cod temperatury pokojowej

wynosi ok. 60 sekund, podczas gdy ze stanu
czuwania nagrzewanie do tej samej tempera−
tury zajmuje ok. 20s. Widać więc użyteczność
tej  funkcji.  Prezentowana  stacja  lutownicza
utrzymuje zadaną temperaturę grota z dokład−
nością  4%,  co  jest  wartością  całkowicie  do
przyjęcia.  Wynika  to  głównie  z dużej  bez−
władności cieplnej grota i grzałki. Na zakoń−
czenie  pozostaje  mi  życzyć  przyjemnego
użytkowania stacji lutowniczej.

Bartłomiej Radzik

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Forum Czytelników

Rys. 3

Wykaz elementów

Rezystory

R11,,R

R1144 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R22,,R

R33,,R

R1155,,R

R2233,,R

R2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

((R

R22,,R

R33,,R

R2233==11%

%))

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33M

Ω

11%

R22A

A,,R

R44,,R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..5511kk

Ω

11%

R88,,R

R1177,,R

R1199,,R

R2211 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22kk

Ω

11%

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..55,,11M

Ω

R1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

R1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..55,,66kk

Ω

R1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..775500

Ω

R1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

Ω

R55,,R

R1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

((R

R55==11%

%))

R1188 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..662200

Ω

11%

R2200 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33kk

Ω

R2222 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

11%

R2255** .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

((ppaattrrzz tteekksstt))

R2266** .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

((ppaattrrzz tteekksstt))

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

A ddłłuuggaa oośś

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22kk

Ω

hheelliittrriim

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22kk

Ω

Kondensatory

C11,,C

C22,,C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700nnFF

C44,,C

C66,,C

C1122,,C

C1166,,C

C1100,,C

C1144 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477nnFF

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF

C88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477

µµ

FF//1166V

C99,,C

C1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11000000

µµ

FF//2255V

C1111,,C

C1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

µµ

FF//1166V

C1177** .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11

µµ

FF ssttaałłyy ((ppaattrrzz tteekksstt))

Półprzewodniki

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

moosstteekk 22A

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D żżóółłttaa 55m

D22,,D

D33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D żżóółłttaa 33m

D44−D

D88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D zziieelloonnaa 33m

D99−D

D1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D cczzeerrw

woonnaa 33m

D1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D cczzeerrw

woonnaa 55m

D1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D zziieelloonnaa 55m

TT11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C555588

Q11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

BTT113366

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..O

P0077

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL008822

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL008811

U44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M33991144

U55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

C33002211

U66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M77881122

U77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M77991122

Inne

TTR

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTS

STT110000//000044

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzeełłąącczznniikk 22 ppoozzyyccyyjjnnyy,, 22 oobbw

wooddoow

wyy

S22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..w

wyyłłąącczznniikk ssiieecciioow

wyy 1100A

A//225500V

Beezzppiieecczznniikk 11A

A ++ oopprraaw

wkkaa

Raaddiiaattoorr ddllaa ttrriiaakkaa

Gnniiaazzddoo G

M666600

Pookkrręęttłłoo ppootteennccjjoom

meettrruu

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Po ukazaniu się w poprzednich numerach
EdW mojego  artykułu  otrzymałem  od
Czytelników  dużą  porcję  e−maili.  Cieszę
się,  że  temat  ten  spotkał  się  z tak  żywym
zainteresowaniem,  tym  bardziej,  że  pra−
wie  każdy  list  zaczynał  się  od  wyrażenia
zachwytu,  że  w końcu  ktoś  poruszył  ten
temat,  raz  określono  go  nawet  tematem
tabu.

Niektórzy proponowali od razu pewne

pomysły na rozbudowanie sterownika,
programu, używając ATMEL−i, łącza sze−
regowego, kontroli położenia itp.

Panowie, powoli, temat i tak jest dość

zawiły, na początek proponuję powyłączać
wszelkie „komplikatory” i zrobić pierw−
szy, podstawowy krok, czyli uzyskać efekt
polegający na pokonaniu przez narzędzie
założonej trasy. Później przyjdzie czas na
fajerwerki...

W niniejszym artykule będzie raczej

mowa o całkiem nie elektronicznych spra−
wach. Jest to jednak uzupełnienie poprze−
dnich dwóch części i odpowiedzi na zapy−
tania i wątpliwości Czytelników.

Duża część listów wyrażała niepewność, czy
ich  autorzy  dadzą  sobie  radę  z mechaniką
urządzenia. Niektórzy już przystąpili do roz−
bierania drukarki, aby wyrwać z niej silniki,
prowadnice  i paski,  inni  pytali  gdzie  kupić
silniki, jakie one mają być, gdzie kupić śruby
pociągowe  i prowadnice  bezluzowe.  Sądzę,
że  pobuszowanie  w Internecie  może  przy−
nieść potrzebne informacje.

Wiadomo powszechnie, że tak naprawdę

to elektronik ma wrodzony wstręt do mecha−
niki. A tu się okazuje, że bez mechaniki dale−
ko  nie  zajedziemy.  Nie  wiadomo  gdzie  i co
kupić,  żeby  działało  jak  należy,  nie  ma  pod
ręką  odpowiednich  obrabiarek,  narzędzi
i w ogóle ciężko się do tego zabrać.

Chciałbym zaproponować Wam zatem

wykonanie maszyny, która... nie zawiera
mechaniki!

Niemożliwe? Tylko tak się wydaje.
Taką maszynerię złożyłem jakiś czas te−

mu, ponieważ trafiło do mnie „zamówienie”
na wycięcie mnóstwa liter ze styropianu. Zo−
stał z nich potem wykonany metodą odlewu
w betonie napis na wielkiej tablicy czy wręcz
całym murze, ku czci poległych. To „urządze−
nie” dedykuję tym, którzy chcieliby coś zro−
bić już, nie czekając aż urodzi się im prawdzi−
wa mechaniczna konstrukcja maszyny.

Całą maszynę po skończonej pracy...

można zwinąć na szpulkę i schować do szu−
flady − do następnej sesji.

Do opisanej w poprzednich odcinkach

metody powinna być zastosowana taka kon−
strukcja mechaniczna, która pozwala na prze−
suwanie narzędzia jednym silnikiem w osi X,
a drugim w osi Y. Oczywiście oś Z napędza−
na  musi  być  trzecim  silnikiem,  ale  w przy−
padku wycinania w styropianie osi Z po pro−
stu  nie  ma.  Są  zresztą  czasami  jeszcze  inne
wymagania,  gdzie  zamiast  np.  ruchu  w osi
X potrzebny jest obrót materiału
lub  narzędzia.  Ale  zajmijmy  się
ruchem  w płaszczyźnie  X−Y po
to,  aby  poprowadzić  narzędzie
(tu − rozgrzany drut) po zadanej
trasie.

A teraz, Panie i Panowie, pro−

szę o uwagę:

Wielka
tajemnica

Bierzemy  dwa  silniki  krokowe,
przykręcamy je do stołu, nawija−
my  na  ich  osie  końcówki  linki
stalowej  a jej  środek  (choć  nie−
koniecznie dokładnie środek) łą−
czymy z pionowo zawieszonym

drutem oporowym. I tu opis w zasadzie się
kończy...

Ten właśnie punkt będzie prowadził nasze

gorące „narzędzie” poprzez bezmiar białego
szaleństwa, czyli płyty styropianu.

Byłbym zapomniał − przecież linka nie

może pchać, może tylko ciągnąć!

Tenże punkt wspólny A jest odciągany

stale  w stronę  przeciwną  do  ciągnących  go
cięgien przez gumową linkę żeglarską. poka−
zuje to w uproszczeniu rysunek 1. Linkę tę
zamocowałem w narożniku swojej pracowni,
na wysokości blatu stołu. Wtedy − przy dużej
długości tej linki − siła naciągu jest w miarę
niezmienna, mimo ruchu punktu A. Poza tym
kierunek  tej  linki  tworzy  wtedy  z cięgnami
zawsze  kąt  niewiele  odbiegający  od  135
stopni, czyli w cięgnach składowe „odciąga−
jące”  siły  naciągu  linki  rozkładają  się  mniej
więcej równomiernie na oba cięgna.

Ta karkołomna konstrukcja ma − wbrew

pozorom − nawet jedną zaletę. Nie występuje

Rys. 1 Widok z góry stołu do wycina−

nia obiektów w styropianie.

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

tu problem luzów! Luzy kasują się zawsze
w jedną stronę − w stronę rogu pokoju.

Błąd?

Co  bardziej  wnikliwi  już  chyba  zauważyli
kardynalny  błąd  powyższego  rozumowania:
przecież jeśli obracać się będzie tylko silnik
X,  to  punkt  A zatoczy  jakiś  szalony  okrąg,
podczas  gdy  powinien  poruszać  się  po  pro−
stej równoległej do osi O−X!

Rzeczywiście tak mogłoby się zdarzyć,

gdybyśmy  nie  mieli  pod  ręką...  komputera.
Dla naszego PC−ta, jaki stary by on nie był,
nie  stanowi  najmniejszego  problemu  wyli−
czanie  przed  każdym  krokiem  poprawek  na
niedoskonałości  naszej  zwariowanej  kon−
strukcji.  Twierdzenie  Pitagorasa  i definicja
sinusa  powinny  tu  załatwić  sprawę.  Nie  po−
dam  gotowej  recepty,  bo  dlaczego  miałbym
pozbawiać Was tej przyjemności.

W każdym razie w programie muszą zna−

leźć się długości spoczynkowe cięgien silni−
ków X i Y, aby blaszak wiedział z jaką „geo−
metrią” układu przyszło mu współpracować.
Warunkiem prawidłowej pracy jest takie usta−
wienie wyjściowej pozycji punktu A, żeby cię−
gna obu silników były do siebie prostopadłe.

Oczywiście też nie musi wcale tak być,

ale można by się wtedy pogubić w tych pro−
gramowych poprawkach. Cięgna również nie
muszą być równej długości.

Praktyka

Podczas wspomnianego wycinania liter zro−
biłem tak:

Drut oporowy przymocowany był do sufi−

tu i napięty ciężarkiem o masie ok. 5kg. Prąd
płynął w nim tylko w odcinku przechodzą−
cym przez styropian plus po około 5cm
z każdej strony.

Cięgna silników poprowadzone były na

wysokości blatu stołu. Na stole − na listewkach
dystansowych o wymiarach ok. 10 x 40mm le−
żała  płyta  styropianu  przyciśnięta  obciążoną
deską tak, że część płyty wystawała poza stół.
Jedno cięgno miało możliwość ruchu pod pły−
tą − bez ograniczeń w zakresie wyznaczonym
przez  kształt  i wielkość  litery.  Drugie  cięgno
poruszało się na wysokości blatu, ale już poza
stołem  (również  pod  styropianem).  Punkt  A
znajdował się przy samej krawędzi płyty. Te−
raz  uruchamiałem  program,  który  załączał
prąd w drucie oporowym i po ok. 5 sekundach
uruchamiał silniki. Po wycięciu całego obiek−
tu, prąd się wyłączał a punkt A znów znajdo−
wał się w pozycji wyjściowej.

Na cięgna użyłem linek splecionych z kil−

ku cienkich, miedziowanych drucików stalo−
wych. Taka linka łatwo się daje lutować, co
znakomicie ułatwia jej zamocowanie. Podpo−
wiem, że takich linek używa się między inny−
mi do modeli latających na uwięzi.

Oczywiście linkę odciągającą można na−

piąć dopiero po załączeniu prądu w silnikach
krokowych. W przeciwnym razie końce linki

odwiną się z wałków i trzeba będzie od po−
czątku wszystko ustawić.

To wszystko wygląda na wielką prowizor−

kę i rzeczywiście nią jest. No cóż, nie zawsze
mieszka się w eleganckim domu, czasem
trzeba rozstawić namiot...

Cały czas miejcie na względzie, że jest to

rozwiązanie  raczej  dydaktyczne  (niektórzy
będą  je  może  uważać  nawet  za  antydydak−
tyczne),  chociaż  można  z jego  pomocą  wy−
produkować całkiem ciekawe rzeczy.

Jeśli decydujemy się na tak desperacki

krok, róbmy to głównie po to, aby sprawdzić
działanie  programu  sterującego  narzędziem.
Potem  zawsze  można  go  nieco  zmodyfiko−
wać  i zastosować  do  „normalnego”  układu
mechanicznego ze śrubami, paskami itp.

Ja używałem większych silników (średni−

ca ok. 90 mm) i na ich wałki
założyłem tuleje w kształcie
szpulek, o średnicy 12,5
mm, co daje (po uwzglę−
dnieniu grubości cięgna) po−
suw 40 mm na 1 obrót wał−
ka, a zatem 1 półkrok = 0,1
mm.

Ktoś na pewno teraz zau−

waży, że litery cięte były
jakby tworzącą „stożka”
a nie „walca”.

No cóż, jest takie powie−

dzenie, coś o biczu... nie pa−
miętam dokładnie.

Trzeba powiedzieć, że te

literki nawet „miały coś w sobie”. Na zwy−
kłym ploterze do cięcia styropianu takich się
nie zrobi − czy to jest więc wada czy zaleta?

Poza tym − czy coś stoi na przeszkodzie,

aby nad płytą styropianu umieścić drugi taki
układ do prowadzenia górnego końca drutu
oporowego, jeśli już komuś na tym tak zależy?

Warstwy?

Pozostaje  jeszcze  kwestia  przygotowania  pli−
ków roboczych. Należy tak ustawić kolejność
i kierunek  wycinania  poszczególnych  krzy−
wych, aby np. w literze A wyciąć najpierw śro−
dek,  a potem  dopiero  całą  literę,  przeprowa−
dzając drut dwukrotnie przez tę samą szczelinę
przecinającą literę (aby można było dostać się
do środkowego trójkąta). Takie operacje umoż−
liwia Corel przy wykorzystaniu warstw.

Nie chciałbym zniechęcić tych, którzy ze−

chcą  coś  takiego  wypróbować,  ale  uczciwie
nadmienię, że również w technologii wycina−
nia w styropianie jest parę niuansów. Ja spo−
tkałem  się  z jednym  zjawiskiem,  z którym
dałem sobie w końcu radę. Mianowicie przy
cięciu  po  łagodnej  krzywej  lub  po  prostej
drut się nieco spóźnia za prawidłowym swo−
im położeniem. Nie ma z tym problemu, do−
póki  nie  napotka  na  nagły  zwrot,  zwłaszcza
pod ostrym kątem. Wtedy należałoby na koń−
cu poprzedniego odcinka chwilę zaczekać aż
drut  „dogoni”  położenie  punktu  A i dopiero

potem rozpocząć ruch do kolejnego punktu.
W programie zatem należałoby umiejętnie
wykrywać takie miejsca. Jak to zrobić? − oto
zajęcie na długie zimowe wieczory...

Bardzo ciekawe efekty przynosi wycina−

nie obiektów najpierw w jednej płaszczyźnie
(X−Y) a potem również w X−Z lub Y−Z. Są−
dzą,  że  to  jest  prosta  i bardzo  niedoceniana
metoda  uzyskiwania  efektownych  elemen−
tów dekoracyjnych, czy informacyjnych. Na
przykład  napis  wycięty  z liter  o wymiarach
powiedzmy  50  x 80mm  i grubości  100mm,
odpowiednio  ciekawie  przycięty  w trzecim
wymiarze robi duże wrażenie.

Podobnej metody użyłem do wykonania

urządzenia  do  wycinania  styropianowych
skrzydeł  do  modeli  –  pokazuje  to  w upro−
szczeniu  rysunek  2

(patrz również

http://www.modelarstwo.org.pl/technika/in−
ne/wycinarka_styro/index.html ).

Ciąg dalszy w EdW 4/02

Marek Klimczak

matik1@poczta.onet.pl

Forum Czytelników

Rys. 2 Rysunek poglądowy wycinarki

do skrzydeł styropianowych.

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Sterownik

Na rysunku przestawiłem swój schemat odbiornika
zdalnego sterowania. Nadajnikiem jest dowolny pi−
lot do telewizora lub video. Niektórzy (np. ja) lubią
oglądać  filmy  przy  zgaszonym  świetle.  Kiedy  roz−
siądą  się  w fotelu  mogą  zapomnieć  o zgaszeniu
światła.  W takim  przypadku  wystarczy,  że  nacisną
dowolny  przycisk  pilota.  Światło  jest  wyłączone.
Aby światło zostało ponownie zapalone, trzeba na−
cisnąć przycisk w odbiorniku (mikroswitch). Urzą−
dzenie  można  umieścić  w obudowie  i postawić  je
(przekaźnik  w obudowie  światła  lub  sam  TFMS)
koło telewizora. Jest zasilane napięciem zmiennym
220V.  W środku  zastosowałem  beztransformatoro−
wy zasilacz (tańsze urządzenie).

Czytelnik z Zamościa

Od Redakcji. Na rysunku pokazano częściowo po−
prawiony  schemat.  Oryginalny  schemat  zawiera
liczne błędy i niedoróbki. Groźne dla życia i zdro−
wia jest też zastosowanie zasilacza beztransforma−
torowego oraz słabo izolowanego przycisku S. Re−
dakcja  w żadnym  wypadku  nie  poleca  realizacji
takiego  układu.  Interesująca  jest  natomiast  sama
idea, dlatego schemat trafił do tej rubryki.

czyli co by było, gdyby...

W tej  rubryce  prezentujemy  schematy
nadesłane  przez  Czytelników.  Są  to  za−
równo  własne  (genialne)  rozwiązania
układowe, jak i ciekawsze schematy z li−
teratury, godne Waszym zdaniem publicz−
nej  prezentacji  bądź  przypomnienia.  Są
to tylko schematy ideowe, niekoniecznie
sprawdzone  w praktyce,  stąd  podtytuł

„co by było, gdyby...” Redakcja EdW nie
gwarantuje,  że  schematy  są  bezbłędne
i należy  je  traktować  przede  wszystkim
jako źródło inspiracji przy tworzeniu wła−
snych układów.
Przysyłajcie  do  tej  rubryki  przede  wszy−
stkim  schematy,  które  powstały  jedynie
na  papierze,  natomiast  układy,  które

zrealizowaliście  w praktyce,  nadsyłajcie
wraz z modelami do Forum Czytelników
i do  działu  E−2000.  Nadsyłając  godne
zainteresowania  schematy  z literatury,
podawajcie źródło. Osoby, które nadeślą
najciekawsze schematy oprócz satysfak−
cji z ujrzenia swego nazwiska na łamach
EdW, otrzymają drobne upominki.

Elektroniczny dzwonek

Układ ten zmontowałem sam, ponieważ „kanarek” był przestarzały, więc
się go pozbyłem. Tyle z tego co było dobre, to obudowa i głośniczek 0,2W;
8

Ω

. Postanowiłem wtedy coś tam włożyć. Miałem kilka modułów pozyty−

wki z kartki świątecznej, kondensator 4700

F/16V i pełno tranzystorów

BC238. Złożyłem ten układ i od paru miesięcy działa bez zarzutu.
Oczywiście wykorzystałem stary transformator dzwonkowy i dwie diody
krzemowe.

U1 − moduł pozytywki z kartki świątecznej (należy zdjąć blaszkę
dociskającą baterię a zarazem styk sprężysty)
C1 − 4700

F/16V

R1 − 10k

Ω

T1 − dowolny NPN, np. BC238
Gł − 0,2...0,25W, 8

Ω

S1 − przycisk dzwonkowy

Nadesłał Marek Osiak, Starogard Gd.

Nagrywarki DVD i płyty do nich są na
razie  bardzo  drogie.  Na  podstawie  do−
świadczeń  z płytami  CD−R i CD−RW
można  jednak  przypuszczać,  że  ceny
gwałtownie  spadną  i wkrótce  zacznie−
my  wyposażać  swoje  komputery  w na−
grywarki  DVD.  Zresztą  ceny  już  rady−
kalnie  spadły  i niektórzy  już  teraz  za−
stanawiają się nad kupnem nagrywarki
DVD.  Jeszcze  inni  z zaciekawieniem
śledzą  rozwój  w tej  dziedzinie  z czystej
ciekawości.

Trzy ostatnie lata udowodniły, że technologia
DVD stała się największym w historii przeło−
mem w dziedzinie domowej rozrywki i multi−
mediów. Płyty DVD z filmami stają się coraz
bardziej popularne. W naszych domach coraz
częściej pojawiają się odtwarzacze DVD. No−
we  odtwarzacze,  czytające  bez  trudu  także
płyty CD, CD−R i CD−RW, wraz z amplitune−
rem i pięcioma kolumnami, tworzą współcze−
sne  centrum  domowej  rozrywki  i wypierają
królujące przez wiele lat wieże. Wraz z upo−
wszechnianiem  się  domowych  odtwarzaczy

DVD i komputerowych czytników DVD, co−
raz więcej mówi się też o zapisywalnych pły−
tach DVD oraz nagrywarkach DVD.

Perspektywy są rzeczywiście obiecujące.

Dobra  komputerowa  nagrywarka  DVD  po−
zwoli nie tylko zarchiwizować na jednej pły−
cie  prawie  5  gigabajtów  danych,  ale  też
umożliwi nagranie na płytę znakomitej jako−
ści własnego filmu, nagranego za pomocą ka−
mery cyfrowej i zmontowanego profesjonal−
nie  na  komputerze.  Zarówno  taki  film  wła−
snej produkcji, jak i film przekopiowany z in−

nego źródła będą odtwarzane w każdym do−
mowym systemie DVD. Płytę DVD−ROM
z nagrywarki będzie można odtworzyć
w każdym komputerowym czytniku DVD.

Będzie można, czy już można?
Artykuły, notatki w prasie i w materiałach

reklamowych różnych firm przedstawiają tego
rodzaju niesamowite perspektywy i wydaje się,
że nagrywarki DVD są w zasięgu ręki. Warto
jednak mieć świadomość, że albo celowo, albo
z braku rozeznania autorów, w takich materia−
łach z reguły przemilcza się istotne kwestie.

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

dodatek

miesięcznika

O tym się mówi

a g a z y n

l e k t r o n i k i

ż y t k o w e j

żż

łł

czyli

Marzec 2002

O ile z dziedzinie klasycznych już dziś

płyt DVD−Video, a nawet DVD−Audio, wszy−
stko jest ustalone i jasne, o tyle w dziedzinie
zapisywalnych  płyt  DVD  panuje,  póki  co,
duże  zamieszanie.  Do  klienta  to  nie  dociera,
bo reklamy i informacje poszczególnych firm
są  tak  sformułowane,  że  wskazują  na  zalety
produktu,  nie  wspominając  o jego  słabszych
stronach  i o niekompatybilności  nie  tylko
z wyrobami  konkurencji,  ale  też
z

istniejącymi odtwarzaczami

DVD.

Przyzwyczajeni jesteśmy do

„zwykłych” płyt CD, do nagrywal−
nych jednorazowo płyt CD−R oraz
do płyt wielokrotnego zapisu CD−
RW.  Rozumiemy,  że  z płyty  CD−
ROM nie można skorzystać za po−
mocą  domowego  odtwarzacza
kompaktowego,  bo  zapisane  są
tam dane w różnorodnych formatach. Z kolei
na komputerze przy odrobinie sprytu potrafi−
my skorzystać zarówno z płyt CD−Audio jak
i CD−ROM.  Płyty  CD−ROM  mogą  być  tło−
czone,  ale  mogą  być  też  nagrywane  na  pły−
tach CD−R bądź CD−RW.

W sposób naturalny narzuca się

więc analogia, że z płytami DVD
jest tak samo.

Niestety, tak dobrze nie jest!
Można przeczytać i usłyszeć

o płytach DVD−Video, DVD−Audio,
DVD−ROM, DVD−RAM, DVD−R,
DVD+R, DVD−RW, DVD+RW,
DVD−WO, ...

Łatwo przeoczyć lub potrakto−

wać  jako  przypadkowy  błąd,  na
przykład jakiś tam drobny znaczek
plus,  tymczasem  okazuje  się,  że
płyty  DVD−RW oraz  DVD+RW
wcale nie są kompatybilne. Trzeba
się zdecydować: czy wybierzemy nagrywar−
kę DVD−RW czy też DVD+RW. Wykosztuje−
my się na nagrywarkę, nagramy, ...
a czy  potem  nasz  kolega,  mający  „zwykły”
odtwarzacz  czy  komputerowy  czytnik  DVD
będzie  mógł  skorzystać  z naszej  płyty?
A może, o zgrozo, płytę odczyta tylko nagry−
warka, która ją „wypaliła”? Obecna sytuacja
w dziedzinie zapisywalnych płyt DVD wska−
zuje,  że  kolega  najprawdopodobniej  będzie
miał kłopoty, i to duże kłopoty.

Zacznijmy od przypomnienia podstaw.

DVD  to  skrót  digital  versatile  disc,  czy  jak
chcą  inni  digital  video  disc.  Można  śmiało
stwierdzić,  że  jest  to  nowoczesna,  „zagę−
szczona”  płyta  CD.  Choć  w zasadzie  skrót
DVD określa sam dysk, czyli krążek, odnosi
się też do urządzeń odtwarzających i zapisu−
jących  takie  dyski.  Typowy  krążek  DVD
z nagranym  filmem,  który  możemy  obecnie
kupić w sklepie, ma wymiary takie same, jak
popularna  płyta  CD  i także  jest  dyskiem
optycznym,  gdzie  zapis  cyfrowych  danych

ma postać wgłębień w warstwie czynnej − tak
zwanych pitów. Pojemność dysku DVD, wy−
nosząca typowo 4,7GB (4700MB) jest kilka−
krotnie  większa  od  pojemności  płyty  CD,
która  wynosi  650...750MB.  Uzyskuje  się  to
dzięki  zmniejszeniu  i zagęszczeniu  ścieżek
i pitów oraz dzięki zastosowaniu czerwonego
lasera  o mniejszej  długości  fali  (650nm  lub
635nm zamiast 780nm).

Zasady zapisu, odczytu, kodowania i de−

kodowania „klasycznych” płyt DVD−Video,
zostały w wielkiej zgodzie ustalone kilka lat
temu (15 września 1995) przez wielkie kon−
cerny elektroniczne przy udziale i wsparciu
gigantów szołbiznesu.

Odczyt dysku optycznego polega na po−

miarze odbitego światła wiązki laserowej,
zogniskowanej i prowadzonej po ścieżkach,
umieszczonych w odległości 0,74

m od sie−

bie. „Zwykłe” płyty DVD−Video oraz DVD−
ROM  są  tłoczone,  podobnie  jak  płyty  CD.
Nośnikiem  informacji  są  wgłębienia  (pity)
dające  przy  odczycie  różnice  jasności  pro−
mienia  laserowego  odbijanego  od  płyty.
Standard DVD−Video, określa więc głównie
sposoby kodowania danych, kody korekcyj−
ne oraz sposoby kompresji wideo (MPEG2)
i audio (Dolby Digital, DTS). Podobnie jest
z tłoczonymi  płytami  DVD−ROM  −  zasady
są ustalone. Każdy odtwarzacz DVD, a tym
bardziej  komputerowy  czytnik  DVD,  bez
trudu  odczyta  tłoczone  fabrycznie  płyty
DVD−Video i DVD−ROM.

Problem pojawia się, jeśli chcemy sami

nagrać na płytę DVD film (DVD−Video) albo
dane  (DVD−ROM).  Musimy  wykorzystać
płytę  zapisywalną.  Tu  sytuacja  jest  bardziej
skomplikowana. Aby dokonać zapisu, trzeba
zmienić  albo  jasność,  albo  przezroczystość,
albo  jakieś  inne  właściwości  nośnika,  by
nadal  była  to  płyta  optyczna,  o parametrach
zbliżonych do tłoczonej płyty DVD.

Zapis musi być dokonany świa−

tłem  lasera.  Trzeba  wiec  dobrać
materiał  czynny,  który  np.  silne
światło lasera w jakiś sposób zmie−
ni, a słabsze światło jedynie odczy−
ta.  To  wystarczy  do  stworzenia
„jednorazowej” płyty DVD−R. Jeśli
to ma być płyta wielokrotnego za−
pisu,  trzeba  dobrać  materiał,  który
dodatkowo  da  się  skasować,  czyli
który wróci do stanu pierwotnego.

Jak?  Oczywiście  znów  przy  pomocy  światła
lasera.  Przykładowo  w przypadku  płyt  wielo−
krotnego  zapisu  DVD+RW materiałem  czyn−
nym jest stop srebra, indu, antymonu i telluru.
Powiększony  wycinek  takiej  płyty  pokazany

jest na rysunku 1. Czysta płyta ma
przygotowane  ścieżki,  a materiał
czynny  jest  polikrystaliczny.  Pod−
czas zapisu promień lasera rozgrze−
wa wybrane punkty ścieżki powy−
żej  temperatury  topnienia  stopu
(500...700

C) i atomy szybko prze−

chodzą w stan ciekły. Jeśli teraz na−
stąpi  błyskawiczne  ochłodzenie,
atomy zostają niejako „zamrożone”
w stanie  nazywanym  fachowo
amorficznym. Stany polikrystalicz−
ny i amorficzny materiału czynne−
go różnią się współczynnikiem re−
frakcji. Odbijają światło w odmien−
ny  sposób  (amorficzny  słabiej),

i występująca drobna różnica wystarczy do
rozróżnienia zer i jedynek podczas odczytu,
podobnie jak w zwykłej, tłoczonej płycie.

Aby skasować zapis, wystarczy na nieco

dłuższy czas podgrzać (amorficzny) materiał
czynny powyżej punktu krystalizacji, ale po−
niżej punktu topnienia (200

C). Materiał

znów powróci do struktury polikrystalicznej.
Co ciekawe, w systemie DVD+RW kasowa−
nie, a następnie zapis następują tuż po sobie
w jednym przejściu promienia laserowego.

Jak się łatwo domyślić, zapis i kasowanie

wymaga rozwiązania szeregu istotnych trudno−
ści, między innymi odpowiedniego dobrania
zależności cieplnych kluczowych komponentów
płyty oraz systemu laserowego. Poszczególne fir−
my i grupy firm rozwiązały te problemy na różne
sposoby, tworząc kilka konkurencyjnych propo−
zycji, z których każda ma swoje wady i zalety.

Znów pieniądze

Standard DVD−Video i zasady zapisu DVD−
ROM zostały zgodnie ustalone przez wszyst−
kich zainteresowanych tematem. Zupełnie

O tym się mówi

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Fot. 1 Domowa nagrywarka DVD+RW

Philips DVDR1000

Rys. 1 Wycinek wielokrotnie zapisy−

walnej płyty DVD+RW

z obozów  DVD−RAM  oraz  DVD−R,  DVD−
RW.  Ostatnie  zalecenia,  na  przykład  format
nazwany  DVD  Multi,  są  spełnione  zarówno
przez  najnowsze  płyty  DVD−RAM,  jak  też
DVD−R i DVD−RW.  Właściwie  odwrotnie  −
format  DVD  Multi  jest  stworzony  tak,  by
najnowsze płyty tych rodzajów zmieściły się
w jego ramach.

Może się wydawać, że DVD Forum, po−

wstałe  z pierwotnego,  zgodnego  DVD  Con−
sortium, które ustaliło standard DVD−Video,
wspierane przez kilkaset większych i mniej−
szych firm jest wprawdzie nieoficjalnym, ale
ostatecznym  autorytetem,  decydującym
o dalszym  rozwoju  DVD.  Tak  nie  jest  za
sprawą  konkurencyjnej  organizacji  zrzesza−
jącej  zwolenników  systemu  DVD+RW.
Alians DVD+RW również obejmuje kilkaset
firm,  w tym  takie  potęgi  jak  Philips,  Sony,
Hewlett−Packard, Thomson, Ricoh, Verbatim
czy Yamaha. Wspierają one rozwiązania nie−
zgodne z zaleceniami DVD Forum, ale ich si−
ła na rynku jest na tyle duża, że wynik zma−
gań  między  dwoma  obozami  i formatami
wcale nie jest przesądzony.

Pikanterii tej walce dodaje fakt, że nie−

którzy potentaci niejako zabezpieczają sobie
tyły  i są  zaangażowani  w obu  konkurencyj−
nych stowarzyszeniach. Przykładowo japoń−
ski  gigant  Matsushita  jest  zaangażowany
w aliansie DVD+RW, a jednocześnie Panaso−
nic,  który  wchodzi  w skład  Matsushity,  jest
głównym  orędownikiem  systemu  DVD−
RAM i działa w ramach DVD Forum. Z ko−
lei firma Sony, zwolennik DVD+RW, w swo−
ich  przeznaczonych  na  amerykański  rynek
notebookach zastosowała konkurencyjne na−
grywarki DVD−RW.

Już teraz daje się jednak zauważyć pewne

zbliżenie stanowisk i wprowadzanie kolej−
nych „standardów”.

Przykładowo Panasonic wprowadza

na rynek komputerową nagrywarkę LF−

D311  zapisującą  zarówno  płyty  DVD−
RAM,  jak  i DVD−R.  Jako  czytnik  stacja
obsługuje  płyty  DVD−ROM,  DVD−Video,
DVD−R,  Audio−CD,  Video−CD,  CD−ROM  i
CD−R/RW.  Przy  odczycie  CD−ROMów  pra−
cuje z prędkością x24.

Pomimo zbliżenia dokonywanego w ra−

mach  DVD  Forum  zjednoczenie  obu  głów−
nych  obozów  nie  wydaje  się  możliwe  ze
względu na znaczne różnice techniczne pro−
ponowanych systemów. Właśnie ze względu
na  inne  materiały  czynne  i znacząco  różne
sposoby  zapisu,  mało  prawdopodobne  jest,
by przyszłe nagrywarki DVD+RW mogły za−
pisywać płyty DVD−RW czy DVD−R i na od−
wrót.  Natomiast  możliwe,  a nawet  pewne
jest, że rozwój pójdzie w takim kierunku, by
odpowiednio  nagrane  płyty  DVD  jedno−
i wielokrotnego zapisu, zarówno −RW, +RW,
−R,  +R,  mogły  być  bez  kłopotu  odtwarzane
w każdej  komputerowej  stacji  DVD  jako
DVD−ROM,  lub  w domowym  odtwarzaczu
jako DVD−Video. Droga do tego jest jeszcze
dość  daleka,  ale  wyraźnie  rysują  się  takie
perspektywy.  Można  się  spodziewać,  że  nie
będzie  to  typowe  dążenie  do  kompatybilno−
ści w dół. Pełną zgodność, podobnie jak było
z płytami  CD−RW,  zapewnią  najprawdopo−
dobniej nie tylko nowe nagrywarki, ale i no−
we odtwarzacze DVD, które zostaną przysto−
sowane  do  odtwarzania  wszelkich  płyt  na−
grywanych.  Płyt,  które  z natury  mają  nie−
które parametry gorsze niż klasyczne, tłoczo−
ne  płyty  DVD.  Bardzo  prawdopodobne,  że
zarówno DVD Forum, jak i alians DVD+RW
tak  zmodyfikują  i dostosują  swe  standardy,
by zapewnić wygodę użytkowania i jak naj−
szerszy zakres zastosowań swych produktów,
co zwiększy szanse rynkowe. Z drugiej stro−
ny  producenci  odtwarzaczy  DVD  i „zwy−
kłych”  komputerowych  czytników  DVD
podejmą  dalsze  kroki,  by  ich  stacje  czytały
wszelkie płyty, także zapisywalne. Proces ten
jest zresztą w toku. Po zgodnym wprowadze−
niu  podstawowego  standardu  DVD  w roku
1995,  już  dwa  lata  później  zaczęto  mówić
o drugiej generacji napędów (second genera−
tion). W roku 2000 pojawiły się napędy trze−
ciej generacji. Czekamy na kolejne.

A czas pokaże, jak potoczą się dalsze losy

opisanej walki konkurencyjnej i jak zostanie
podzielony smakowity kawałek tortu, jakim
jest zapisywalne DVD.

Piotr Górecki

O tym się mówi

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Marzec 2002

Fot. 6 Komputerowa nagrywarka DVD+RW Philips

Fot. 7 Płyty DVD+RW o pojemnościach 4,7GB i 9,4GB

Fot. 8 Płyty DVD−R, DVD−RW, DVD−RAM

Document Outline