В этой статье пойдёт речь об одном из типов инверторов – инвертор с насыщающимся трансформатором.
Основная схема такого инвертора на биполярных транзисторах представлена ниже:

В этой схеме транзисторы подключены по схеме с общим эмиттером. Другие варианты включения также возможны. Здесь есть один недостаток – эта схема без смовозбуждения. Она работать не будет :) При отсутствии большого обратного тока ни один из транзисторов не будет открыт. Поэтому для работы схемы необходимо задать смещение хотя бы на один из транзисторов, а лучше сразу на два. Прежде чем модифицировать схему, давайте всё-таки разберёмся, как она работает.

Т.к. мы имеем дело с насыщающимся трансформатором, его магнитопровод должен иметь прямоугольную петлю гистерезиса. Допустим, транзистор VT1 открыт, тогда питающее напряжение приложено к верхней половине первичной обмотки, а ток увеличивается по линейному закону, т.к. магнитный поток в магнитопроводе трансформатора увеличивается от соответствующего насыщению отрицательного значения -Ф до +Ф. Линейно возрастающий магнитный поток индуцирует напряжение в базовых обмотках, в результате чего появляется постоянный ток в базе транзистора VT1, а транзистор VT2 подаётся обратное смещение. Он закрыт.
Когда трансформатор приближается к состоянию насыщения, скорость увеличения магнитного потока снижается, напряжение на базовой обмотке транзистора VT1 уменьшается => уменьшается и ток в базе VT1. Аналогично уменьшается обратное смещение транзистора VT2. Как только произойдёт насыщение магнитопровода, ток коллектора резко возрастёт, выводя его из состояния насыщения, транзистор VT1 закроется, после чего сразу откроется транзистор VT2.

Ниже представлены графики, показывающие зависимость вышеописанных величин от времени:

Как уже было сказано, эта схема несовершенна. Ниже представлен вариант схемы, полученный в результате двух дней экспериментов с макетной платой:

Для того, чтобы избавиться от насыщения биполярных транзисторов, они были заменены на полевые. В результате мы “улучшаем форму” импульсов, избавимся от лишних потерь мощности на выходе. Резисторы R1 и R2 отвечают за самовозбуждение: они задают смещение на транзисторы VT1 и VT2. Конденсатор C1 – для стабилизации входного питания, С2 убирает пульсации в обмотках затворов.

И напоследок, я, пожалуй, приложу фото своей убитой многострадальной макетки:

Описание.

COM-порт (последовательный порт) – двунаправленный интерфейс, передающий данные в последовательном виде (бит за битом) по протоколу RS-232. Это довольно-таки распространённый протокол, применяемый для связи одного устройства (например, компьютера) с другими посредством проводов длиной до 30м. Уровни логических сигналов здесь отличаются от стандартных: уровень логической единицы – от +5 до +15В, уровень логического нуля – от -5 до -15В, что требует дополнительных преобразований схемы, но обеспечивает хорошую помехоустойчивость.

Рассмотрим 9-пинововый разъём (DB-9M). Ниже представлена его распиновка:

Больше всего нас будут интересовать пины 2 (передача данных),3 (приём данных) и 5 (земля). Это минимальный набор для возможности двухстороннего общения приборов.

Подробно останавливаться на описании протокола не буду. Для этого есть ГОСТ’ы и т.п. Поэтому мы пойдём дальше и поговорим о том, как же управлять этим зверем.

Применение

Как уже говорилось, уровни ЛС RS-232 отличаются от стандартных уровней ТТЛ. Следовательно, нам необходимо как-то преобразовывать величины напряжений. Т.е. сделать 5В из +15В и 0В из -15В (и наоборот). Один из способов (и, наверное, самый простой) – использование специальной микросхемы MAX232. Она проста в понимании и одновременно может преобразовывать два логических сигнала.

Ниже приведена схема её включения:

Думаю, трудностей быть не должно. Это один из вариантов использования этой микросхемы: передача данных с микроконтроллера на ЭВМ и наоборот. Передаваемый сигнал поступает на ножки TxIN с одной стороны и на RxIN с другой. Входные сигналы снимаются с TxOUT и RxOUT соответсвтенно.

Программирование.

Для начала поговорим о программировании портов на низком уровне. Так будет более правильно. Я очень много нервов потратил, разбираясь с этим интерфейсом, пока не начал вникать в принцип его работы на более низком уровне, нежели простая передача символов. Если будет понятно это, значит и с языками высокого уровня проблем не будет.

Ниже представлены адреса COM-портов, с которыми нам придётся работать:

Первая колонка – адрес регистра относительно базового. Например, для COM1: адрес регистра LCR будет 3F8h+3=3FB. Вторая колонка – DLAB (Divisor Latch Access Bit) бит, определяющий разное назначение для одного и того же регистра.. Т.е. он позволяет оперировать 12-ю регистрами, используя всего 8 адресов. Например, если DLAB=1, то, обращаясь по адресу 3F8h, мы будем устанавливать значение младшего байта делителя частоты тактового генератора. Если же DLAB=0, то, обращаясь по тому же адресу, в этот регистр будет записан передаваемый или принятый байт.

“Нулевой” регистр

Ему соответствуют регистры приёма/передачи данных и установки коэффициента делителя частоты генератора. Как уже было сказано выше, если DLAB=0, то регистр используется для записи принимаемых/передаваемых данных, если же он равен 1, то устанавливается значение младшего байта делителя частоты тактового генератора. От значения этой частоты зависит скорость передачи данных. Старший байт делителя записывается в следующую ячейку памяти (т.е. для порта COM1 это будет 3F9h). Ниже приведена зависимость скорости передачи данных от коэффициента делителя:

Interrupt Enable Register (IER)

Если DLAB=0, то он используется как регистр управления прерываниями от асинхронного адаптера, если DLAB=1, то в нём задаётся старший байт делителя частоты тактового генератора.

Interrupt Identification Register (IIR)

Прерывание – это событие, при котором останавливается выполнение основной программы и начинается выполнение процедуры прерываний. Этот регистр определяет тип произошедшего прерывания.

Line Control Register (LCR)

Это управляющий регистр.

Проверка чётности подразумевает под собой передачу ещё одного бита – бита чётности. Его значение устанавливается таким образом, чтобы в пакете битов общее количество единиц (или нулей) было четно или нечетно, в зависимости от установки регистров порта. Этот бит служит для обнаружения ошибок, которые могут возникнуть при передаче данных из-за помех на линии. Приемное устройство заново вычисляет четность данных и сравнивает результат с принятым битом четности. Если четность не совпала, то считается, что данные переданы с ошибкой.

Стоп-бит означает окончание передачи данных.

Modem Control Register (MCR)

Регистр управления модемом.

Line Status Register (LSR)

Регистр, определяющий состояние линии.

Modem Status Register (MSR)

Регистр состояния модема.

Ну вот и всё. Оперируя этими регистрами, можно напрямую общаться с COM-портом, управлять передачей и приёмом данных. Если вам не хочется возиться с памятью, можно воспользоваться уже готовыми компонентами для различных сред программирования: C++, VB, Delphi, Pascal и т.д. Они интуитивно понятны, поэтому, думаю, здесь не стоит заострять на них внимание.

Неожиданно? :) Да, это первый пост, имеющий отношение к электронике в этом блоге. Может быть, и не последний.