Широкополосный линейный усилитель

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок

Этот узел предназначен в основном для усиления импульсных сигналов. Усилитель для подобных целей должен иметь весьма широкую полосу пропускания, чтобы без искажений усиливать импульсы с крутыми фронтами. Для работы в большом динамическом диапазоне выходных амплитуд и обеспечения высокой линейности на нагрузке с сопротивлением 100 Ом такой усилитель должен обладать достаточно мощным выходом. Кроме того, выход усилителя должен быть защищен от случайных коротких замыканий.

Рис. 26. Принципиальная схема широкополосного линейного усилителя

Недорогие и доступные ОУ широкого применения в типовом включении вышеперечисленным требованием не удовлетворяют. Так, ОУ КР140УД1 имеет максимальную скорость нарастания выходного напряжения 5 — 10 В/мкс. что явно не достаточно для шноокополосксго усилителя, скорость нарастания UВЫ1 которого должка быть 100 — 300 В/мкс. Сравнительно низкое быстродействие ОУ КР140УД1 определяется в основном последними каскадами, тогда как первые Два его дифференциальных каскада, определяющие коэффициент усиления ОУ, имеют значительно более широкую полосу пропускания и небольшие фазовые искажения.

Рис. 27. Печатная плата широкополосного линейного уснлителя

К данной микросхеме можно подключиться после первых двух каскадов, если воспользоваться выводом 14 (для микросхемы К140УД1 выводом 12). Чтобы завершить в этом случае полную схему ОУ и приблизить выходное напряженке к нулевому потенциалу, к выходу микросхемы необходимо подключить транзистор р-n-р структуры, включенный по схеу.е с общим з.митгером. Следует учесть, что такое включение выход:;ого каскада меняет знаки входов ОУ.

Для уменьшения выходного сопротивления и работы на низкоомную нагрузку на выходе усилителя включен эмиттерный повторитель.

Технические характеристики:

  • Коэффициент усиления................1...100
  • Верхняя граница полосы пропускания, МГц:
    • для амплитуды выходного сигнала ±2 В........ 20
    • для амплитуды выходного сигнала ±5 В........ 10
  • Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс ..... 300
  • Диапазон изменения выходных напряжений, В ....... 10
  • Коэффициент нелинейных искажений, % ........ 0,5
  • Температурный дрейф нулевого уровня, мкВ/°С ....... 15

Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 26. Широкополосный усилитель выполнен на микросхеме А2 типа КР140УД1Б. Сигнал на вход усилителя подается с резистора R29. К выходу микросхемы А2 подключен транзистор р-n-р структуры.

Выходной эмиттерный повторитель составлен на комплементарных парах транзисторов V5 — V8. В их коллекторные цепи включены защитные резисторы R17, R18, R22, R25, а в базовые цепи — антипаразитные резисторы R14, R15, R20, R21. Резисторы R23 и R24 защищают схему от короткого замыкания по выходу. Диоды V3 и V4, V9 и V10 снижают напряжение для питания микросхем A1 и А2 и уменьшают влияние импульсных помех данного узла на другие узлы по шинам питания.

Общий коэффициент усиления усилителя определяется отношением сопротивлений (R11 + R12)IR8 и рассчитан исходя из непосредственного усиления треугольного напряжения ±(1,6 — 1,7) В, снимаемого с Выхода Б узла У10. Выходные напряжения прямоугольной и ступенчатой формы узла У12 предварительно ослабляются, а синусоидальной формы узла У10 — усиливаются до этого напряжения.

Изменение амплитуды выходного сигнала производится ступенчато (путем снятия сигнала с соответствующего гнезда Выхода А) и плавно (с помощью десятиоборотного резистора R29 «Амплитуда»), что обеспечивает возможность работы в широком диапазоне выходных амплитуд. С помощью переменного резистора R30 «Уровень» производится установка среднего уровня сигнала на выходе усилителя, что позволяет получить выходной сигнал как положительной, так и отрицательной полярности по отношению к нулевому уровню.

Детали. Резистор R29 типа СП5-39В, R30 — СП, подстроечные резисторы типа СПЗ-16, остальные — МЛТ. Чертеж печатной платы усилителя приведен на рис. 27.

Настройка усилителя производится с помощью осциллографа. На Вход А подают напряжение любой формы (ступенчатое, треугольное или синусоидальное) с частотой порядка 10 кГц. Подключают осциллограф к Выходу А — ослабление 0 дБ. Проверяют диапазон изменения выходных напряжений, который должен быть не менее ±10 В. Подав на вход усилителя напряжение ±1,65 В с помощью резистора R12, устанавливают на его выходе сигнал ±10 В.

Каскад, выполненный на ОУ А1, предназначен для предварительного усиления синусоидального сигнала, поступающего с преобразователя треугольного напряжения в синусоидальное. Балансировку этого усилителя производят резистором R6, а коэффициент усиления регулируют резистором R4, устанавливая на Выходе Б переменное напряжение 1,65 В. При напряжении на Входе Б 0,3 В коэффициент усиления К — 55.