Радиоэлектронные устройства (справочник) (стр. 23 )

Рис. 4.58 Рнс. 4.59

9. УСИЛИТЕЛИ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМИ СВЯЗЯМИ

Широкополосный усилитель на микросхеме К140УД5А. Уси­литель (рис. 4.60) имеет полосу пропускания от 20 Гц до 2 МГц. Максимальный коэффициент усиления схемы равен 100, при коэффи­циенте усиления каждого каскада 10 раз. Введение в схему аттенюа­тора позволяет регулировать коэффициент усиления дискретно с ша­гом 10. Для устранения самовозбуждения ОУ должны быть включе­ны следующие корректирующие элементы: между выводами 2 и 4 — конденсатор емкостью 18 пФ и между выводами 2 и 12 — емкостью 56 пФ.

Рис. 4.60 Рис. 4.61

Широкополосный предусилитель. Сигнал на вход усилителя (рис. 4.61) поступает от датчика с большим внутренним сопротивле­нием через кабель. Емкость кабеля значительно ограничивает полосу частот передаваемого сигнала. Для компенсации емкости на экранипирующую оплетку кабеля пода­стся выходной сигнал. Для защи­ты or внешних помех кабель по­мещается в дополнительный эк­ран. Такая схемная нейтрализация емкости кабеля позволяет расши­рить полосу пропускания усили­теля до 30 кГц при выходном со­противлении датчика около 10 МОм.

Входной сигнал с централь­ной жилы кабеля поступает на за­твор истокового повторителя на VT1, нагрузкой которого является транзистор VT2. Применение ди­намической нагрузки у полевого транзистора позволяет получить входное сопротивление усилителя более 50 МОм. К выходу нстоко-вого повторителя подключается, усилитель на транзисторах VT3 и VT4, охваченных ООС. Коэффициенты усиления каскада на VT3, VT4 устанавливается резистором R6. С выхода этого усилителя сиг­нал ООС подается на внутренний экран кабеля. Степень компенса­ции зависит от коэффициента усиления на VT3, VT4. Емкость кабе­ля ослабляется в 1/(1 — K) раз, где К близок к 1. В результате можно получить эквивалентную емкость на входе кабеля не более 1 пФ. Уровень собственных шумов усилителя не превышает 200 мкВ, динамический диапазон — 1,5 В, полоса пропускания 1 Гц — 30 кГц. Повторитель с большим динамическим диапазоном. Истоковый повторитель (рис. 4.62) имеет входное сопротивление более 10Э Ом и входную емкость менее 2 иФ. Большой диапазон входных сигналов (около 240 В) достигается применением высоковольтного источника и соответствующих транзисторов. Полевой транзистор питается от дополнительного источника Ua. Поскольку один вывод источника Е подключен к выходу, то образуется следящая ОС, которая уменьша­ет емкость затвор — сток.

Истоковыи повторитель. Повторитель сигналов (рис. 4.63) имеет входное сопротивление около 1010 Ом. Коэффициент передачи равен 0,998, Входной каскад повторителя построен на полевом транзисторе, к выходу которого подключен составной эмиттерный повторитель на транзисторах VT2 и VT3. Для стабилизации работы входного кас­када на VTJ в сток включен генератор тока на транзисторе VT4, напряжение на базе которого застабилизировано диодом VD1 и введена цепочка стабилитронов VD2, VD3. Диод VD2 позволяет обеспечить постоянную разность потенциалов между затвором и стоком при изменениях входного напряжения на затворе. Диод VD3 стабилизирует напряжение на резистор R3 и, следовательно, ток стока транзистора VT1. Ток стока транзистора VT1 выбирают на порядок меньше тока, протекающего через диоды VD2 и VD3. Гальваническая связь всех элементов позволяет использовать схему для передачи сигналов низких и инфранизких частот. Входной сиг­нал не должен превышать 2 В.

Рис. 4.62 Рис. 4.63 Рис. 4.64

Рис. 4.65

Малошумящий предусилитель. На входе усилителя (рис. 4.64) применен полевой транзистор в схеме ОИ. Второй каскад выполнен на биполярном транзисторе по схеме ОЭ. В усилителе две петли ООС. С коллектора транзистора VT2 через цепочку R6, СЗ сигнал ОС подается в исток полевого транзистора, а с истока через кон­денсатор С2 и резистор R3 — на затвор VTL Наличие второй ООС позволяет увеличить входное сопротивление усилителя до десятков мегаом и существенно уменьшить входную емкость. Значение вход­ной емкости ограничивается емкостью монтажа и лежит в пределах 5 — 10 пФ. Коэффициент усиления схемы может быть выбран в ши­роких пределах — от 1 до 100, при этом сответственно меняется и верхняя граничная частота полосы пропускания. Для коэффициента усиления, равного 4, полоса пропускания составляет 100 Гц — 40 МГц. Уровень шумов, приведенный ко входу, равен 100 мкВ при входном сопротивлении 30 МОм. Максимальное выходное напряже­ние равно ±1,5 В при коэффициенте гармоник не более 5 %. Диа­пазон температур от — 60 до +60 °С.

10. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Усилитель с нейтрализацией. Усилитель на полевых транзи­сторах (рис. 4.65) работает в широком диапазоне температур от — 196 до +85 °С. Режим по постоянному току устанавливается ре­зисторами автосмещения R3, R6 и R8 таким образом, чтобы рабочая точка полевых транзисторов соответствовала минимальному температурному дрейфу тока стока Полоса пропускания усилителя равна 10 Гц — 1 МГц. Широкополосность обеспечивается малой входной емкостью. Уменьшение влияния емкости полевого транзистора до­стигается нейтрализацией, осуществляемой за счет ООС в исток и сток входного транзистора. Входная емкость лежит в пределах 1 — 2 пФ. Шумы усилителя эквивалентны сопротивлению 10 кОм для температуры 77 К и 50 кОм для температуры 293 К. Входное сопро­тивление усилителя около 8 МОм, а выходное — около 100 Ом.

Транзисторный широкополосный усилитель. Коэффициент усиле­ния усилителя (рис. 4.66) в полосе частот от 5 Гц до 15 МГц состав­ляет около 15 дБ. Усилитель охвачен глубокой ООС, что обеспечи­вает стабильность его основных характеристик. Защита от самовоз­буждения обеспечивается выбором необходимых соотношений посто­янных времени каскадов. Для уменьшения нижней граничной частоты полосы пропускания применяется полевой транзистор, обеспечиваю­щий входное сопротивление около 2 МОм. Большое входное сопро­тивление каскада позволяет уменьшить емкость конденсатора С1. Нагрузкой цепи стока полевого транзистора VT2 является генера­тор тока на транзисторе VT1. Эта динамическая нагрузка дает возможность увеличить усиление первого каскада и тем самым глу­бину ООС. Кроме того, эта же нагрузка позволяет уменьшить нелинейные искажения входного каскада и довести их до 0,2 % в полосе частот до 3 МГц. Для уменьшения выходного сопротивле­ния входного каскада применяется эмиттерный повторитель на тран­зисторе VJ3. Транзистор VT4 увеличивает общий коэффициент уси­ления и обеспечивает необходимый базовый ток транзистора VT5, который работает на низкоомную нагрузку. Усилитель работает в диапазоне температур от — 10 до +50 °С.

Усилитель с непосредственной связью. В усилителе (рис. 4.67) используется непосредственная связь между каскадами. Коллектор­ные токи транзисторов относительно невелики. В этой связи шумы усилителя сведены к минимуму и составляют приблизительно 10 мкВ в полосе частот от 2 Гц до 100 кГц. Наличие полевого транзистора в первом каскаде позволяет получить входное сопротивление около 5 МОм. В случае необходимости увеличения входного сопротивления следует изменить сопротивление резистора R1. Шумы усилителя в этом случае возрастут. Ко­эффициент усиления можно ме­нять от 100 до 4000 подстроеч-ным резистором R7. Исключе­ние из схемы конденсатора С1 позволяет использовать усили­тель для передачи сигналов по­стоянного тока. При этом дрейф составит 1,5 мВ за 8ч работы.

Рис. 4.66 Рис. 4.67

Рис. 4.68

Чувствительный усилитель. Схема (рис. 4.68) предназна­чена для усиления сигналов в диапазоне частот от 100 Гц до 1,2 МГц; коэффициент уси­ления порядка 104. Входной шум при сопротивлении гене­ратора 5 кОм равен 40 мкВ, максимальный выходной сигнал 1,5 В, входное сопротивление 2,5 МОм. Схема содержит пять каска­дов усиления. Входной каскад на полевом транзисторе VT1 выпол­нен по схеме с ОИ. Два последующих каскада собраны по идентич­ной схеме. В этой схеме для стабилизации параметров усилителя применены две цепи ООС через резисторы R3 и R6, R12 и R15.

Рис. 4.69

Последний каскад с ОС через R20 обеспечивает усиление около 20 и малое выходное сопротивление. Вместо дискретных компонентов возможно применение интегральной микросхемы К122УС1.

Широкополосный усилитель. Усилитель состоит из трех каскадов (рис. 4.69). Каждый каскад имеет коэффициент усиления около 30. Полоса пропускания усилителя от 1 кГц до 1 МГц. При использова­нии транзисторов с более высокой граничной частотой, например КТ360 и КТ324, полоса пропускания может быть расширена до 100 МГц. Несмотря на то, что общий коэффициент усиления более 2-104, усилитель устойчив. Это происходит, в частности, за счет того, что каждый каскад питается от отдельного источника питания. Принцип построения усилителя можно использовать при создании ре­зонансного усилителя с большим коэффициентом усиления.

II. КАБЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ