Главная  Расчет источников питания 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [ 27 ] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40]

чип предварительно вывод 2 от земли). При изменении этого напряжения от - 6 до О В можно регулировать Кц от -10 до +30 дБ.

Микроисема К198УН1 (рис. 8.5. 6) представляет собой несимметричный Ду (П-КЗ) с эмиттерным повторителем (V4) на выходе. Номинальные напряжения пи-

Кснтртиий , „ По аЮ +Ч/.л( --Т-08


Рис. 8.5. Принципиальные схемы ДУ ва ИМС К198УТ1 (о) и К198УН1 (в)

" допустимыми отклонениями от номинальных значений

±10 %. Предельно допустимое входное (дифференциальное) напряжение не более ±4 В (при /вх < 2 мА). В зависимости от коэффициента усиления и коэффициента шума микросхемы серии К198УН1 делятся на группы А, Б и В.

Чг« « Л „



200 330

Рис. 8.6. Типовые схемы включения ИМС К198УТ1 (а) н К198УН1 ((JJ

Электрические параметры ИМС К198 (при /?„=1,8кОм и номинальных питающих напряжениях): 1, = {6...8) мА (при U=0,l В; / = Ю кГц и /* = = (+ 25... - 85) "С); /Суу = 4 (при t/ = 0,8 В; =10 кГц); Дуу =15 %; коэффициент шума Кш = 30 дБ (для ИМС группы А): t/ = 2 В (при / = = 10 кГц); /Сг=10%(при и=20 мВ; = 10 кГц); = J МГц; /?„ = = 3,3 кОм (прн Е/„ = 0,3 В; / = 10 кГц). В основном ИМС К198УН1 применяются в усилителях низкой частоты.

Типовые схемы включения ИМС К198УТ1 и К198УН1 приведены на рис. 8.6.

Распространенными усилительными схемами многофункционального (общего) назначения являются ИМС, относящиеся к классу операционных усилителей, обладающих большим коэффициентом усиления и используемых, главным образом, в качестве активных элементов в схемах с обратными связями. Первоначально операцнов-иыс усилители (ОУ) использовались для выполнения математических операций (суммирование, вычитание, интегрирование, дифференцирование} в аналоговых вычнсдн-

тельных устройствах. Однако высокие технические показатели этих усипттелей (высокий коэффициент усиления, широкий диапазон частот, устойчивость, низкий уровень искажений за счет введения глубокой отрицательной обратной связи и др.) позволяют на их основе строить самые разнообразные устройства; усилители постоянного и переменного тока, генераторы гармонических и импульсных сигналов, функциональные преобразователи и т. п.

Типичными представителями операадонных усилителей с использованием базовых каскадов ДУ являются ИМС серии К140.

На рис. 8. 7 приведена принципиальная схема ИМС К140УД1, представляющая собой операционный усилитель общего назначения. В зависимости от значений напря-

10 О


Рис. 8.7. Принципиальная схема усилителя на ИМС К140УД1

женнй питания и других электрических параметров ИМС этого типа делятся на группы А, Б и В. Микросхема К140УД1А имеет номинальные напряженияпитания -f6,3 В н -6,3 В, микросхемы К140УД1Б и К140УД1В питаются от источников с напряжениями -f 12,6 В к -12,6 В. Допустимые отклонения питающих напряжений от номинальных значений ± 5".

Приведенная на рис. 8.7 схема представляет собой трехкаскадный усилитель. Первый каскад выполнен по типовой схеме ДУ (транзисторы У\ и У% с генератором стабильного тока (транзистор УЪ). Поскольку входное сопротивление ДУ обратно про-псфдионально уровню его рабочего тока /ц, то этот ток должен быть небольшим (порядка десятков микроампер). Но из-за малого значения /о коэффициент усиления каскада оказывается низким. Поэтому в схеме используется второй каскад ДУ (на транзисторах И и УЪ), предназначенный для усиления иапряження. Этот каскад работает при токах эмиттера порядка миллиампера и обеспечивает усиление порядка 200...300 раз. Третий каскад (на транзисторах VI, V8 и К9) предназначен для формирования выходного сигнала. Он содержит схему сдвига уровня и выходную цепь (эмлттерпый повторитель на транзисторе К9), позволяющие получить требуемые динамический диапазон в выходное сопротивление усилителя

Электрические параметры ИМС К140УД1 (при номинальных напряжениях питания и /?н = 5 кОм): /пот = (4,5...10) мА (в зависимости от группы И.\\С, при t/вч; = = О и Г = (-45...-f 85) X); (Уем = 17 мВ; At/cM = 60 мкВ/ С; /вх = (7.9) мкА; Д/в« = 2,5 мкА; /Суу= 500 ...4500 (для ИМС группы А); 1300...12 ООО (для группы Б);

•Подроб1юе объяснении приведено В. Л. Шнло [421.

работа

греккаскадного операционного усилите



8000 для ИМС группы В (при t/x = 8 мкВ н = 1 кГц); сф = 60 дБ; t/,, = = ± (2,8...6) В при = 100 мВ; верхняя граничная частота усилителя не ниже too кГц.

В качестве примера на рис. 8,8 показаны типовые схемы включения ИМС К14вУД1 при использованни нх с предварительных каскадах усилителей низкой частоты. Если напряжение входного сигнала подается на инвертирующий вход (рис. 8.8, а), то фаза выходного сигнала сдвигается относительно входного на 180", т. е. усилитель инвертирует сигнал. Если же сигнал подается на ненквертнрующий вход (рис. 8.8, б), то выходной сигнал совпадает по фазе с входным. Для улучшения качественных показателей работы усилителя в схему вводится глубокая отрицательная обратная связь по постоянному и переменному токам через резистор R3, вклк>-

R3 .


Рис. 6.6. Типовые схемы включения ИМС типа К140УД1 при использовании в качестве предварительных каскадов усиления: а - инвертирующий усилитель; б - неинвертарующнП усилитель i

чениый между выходом усилителя (вывод 5) и инвертирующим входом (вывод 9). Цепочка RC, включенная между выводами / и 12, служит для устранения самовозбуждения усилителя и одновременно может быть использована для коррекции амплитудно-частотной характеристики.

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя с ООС равен отношению сопротивлений резисторов R3a R\ и не зависит от параметров операционного усилителя. Если резисторв схеме отсутствует, то сопротивление резистора /?2 должно быть равно выходному сопротивлению источника сигнала В этом случае коэффициент усиления усилителя равен соотношению сопротивлений резистора R3 и источника сигнала.

Для инвертирующего усилителя на ИМС типа К1404Д1А рекомендуется использовать резисторы /?1 и R2 с сопротивлениями 1-..50 kO?i, RZ с сопротивлением 5... 200 кОм Прн этом должно выполняться условие /?3 >/?1. Коэффициент усиления усилителя, ссбранного по схеме на рнс. 6.6, а, равен 50 в диапазоне частот до 2 МГц при напряжении выходного сигнала не более 100 мВ- При увеличении иапряжения выходного сигнала верхняя граничная частота усцлителя уменьшается.

Вхсднсе сспротйвление инвертирующего усилителя равно сопротивлению резистора/?1. Выходное сспротивленне определяется по формуле

вых=?вь:х.у/(» + РЛ:/). (8-11)

Д вых у - выходное сопротивление усилнтеля без отрицательной обратной свдзи; Р = Rl! {Rl + /?з) - коэффициент передачи обратной связи; Kyu - коэффициент усиления напряжения усилителя без отрицательной обратной связи.

Для неинвертнрующего усилителя (рис. 8.8, б) коэффициент усиления определяется 110 формуле

уу = I + ?з/4- (8.12)

Огор1ностьк1 принвсргирующрго \*гилнте,тя явтяется рго высокое входное сопротивление, которое можно определигь по формул г

вх= .х.уО +P/Cyu), (8.13t

где у - входное сопротивление усилителя без отрицательной обратнойсвязи.

Для неинвертирующего усилителя рекомендуются сопротивления резистора R\ а пределах (1 . 50) кОм, резистора R3 - (5...200) кОм, резистора RA ~ (1...50) кОи.

Для повышения устойчивости работы усилителей с обратной связью используются различные корректирукнцие цепи. Устойчивая работа усилителей серии К140 обычно достигается включением корректирующей цепи между выводами / и 12 (рнс. 8.8) [301.

О Коррекция о Коррекции 7

BxU.


Рис. 8.9. Принципиальная схема усилителя иа ИМС К153УД1

Вывод 4 микросхемы рекомендуется заземлять в случае работы ИМС при больших входных сигналах. Однако при этом коэффициенты ослабления синфазных входных напряжений и влияния нестабильности источников питания на напряжение смицення ухудшаются. Кроме того, при асимметрии питающих напряжений даже в предела! д<жустимык значений ±5% значительно ухудшаются такие параметры, как коэффициент усиления и напряжение смещения. Поэтому при применении ИМС с заземленным выводом 4 нельзя допускать асимметрии напряжений источников питания.

При работе ИМС с малыми сигналами вывод 4 заземлять не рекомендуется. При этом алектрическне параметры схемы не ухудшаются, а возможная асимметрия питающих напряжений не влияет на параметры усилителя.

К широко распространенным аналоговым И.ЧС общего назначения следует отнести шерационный усилитель на ИМС К153УД11. Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 8.9. Этот дешевый высококачественный усилитель применяется в самых разнообразных электронных устройствах как в качестве самостоятельного элемента, так и в составе более сложных схем. Он содержит три усилительных каскада. Первый дифференциальный каскад на транзисторах Il и 1 собран по типовой схеме ДУ с генератором тока на транзисторе V3. Второй каскад - разностная диф-фенциальная схема на составных транзисторах V6-19 - отличается тем, что сигнал в ней снимается с одного плеча. Далее включен еще один разностный каскад на транзисторах V\ 1 и V\2. Он образован транзисторами разной проводимости, и его собственный дрейф велик. Но этот каскад включен после двух каскадов с малым дрейфом.

i К153УД1 1

мг аналогичен И.ЧО типа Ц.Л709, , 167




Рис. 8.10. Типовая схема включения ИМС К153УД1

поэтому общий дрейф усилителя остается достаточно низким. Особенность rpeibero каскада состоит g том, что используемый в нем транзистор К12 гипа р~п~-р имеет малый коэффициент передачи тока (/lji, яг 2), и сам каскад служит не только для усиления, сколько для сдвига уровня сигнала по постоянному току Каскад на транзисторах VII ы V12 нагружен на каскад (на транзисторе К13). включенный по схеме с общим эмиттером, на выходе которого имеется эмнттерный повторитель с дополнительной симметрией (транзисторы К14, V15).

Эмнттерный повторитель на транзисторе Н, питая нагрузочные цепи входного каскада, обеспечивает требуемое соотношение режимов первого и второго каскадов и способствует подавлению синфазной составляющей входного сигнала. Использование

во втором каскаде усилителя составных транзисторов позволяет повысить входное сопротивление этого каскада примерно до 100 кОм, что обеспечивает хорошее согласование первого и второго каскада усилителя друг G другом.

Основные параметры УЖ, К153УДЬ fH.tii = +15 В; [/,,„2 = -15 В; допустимые отклонения питающих напряжений от номинальных значений - ±10%, /до, = = 6 мкА; = 20 • 10»; / < 1,5 мкА; tcM<=b7.5 мВ; Д/м < 0.5 мкА; шт > 10 В; /?вх > 300 кОм; Яссф = Типовая схема включения усилителя К153УД1 приведена на рис. 8.10. Ток, протекающий через резистор с большим сопротивлением R3, может изменяться в диапаэо-пе ±5 мкЛ по отношению к току коллекторной цепи транзистора V2 и обеспечивает yciaiioBKy нуля усилителя. Благодаря цепи С,/?, н конденсатору С2 формируется частотная характеристика усилителя, обеспечивающая устойчивость каскада пря вве-д.:нии отрицательной обратной свяан.

8.6. Интегральные схемы УНЧ

Несмотря на широкое использование в мнкроэлектронной аппаратуре уиивер-сгльпых усилительных схем на базе ДУ, при построении низкочастотных, высоко-чалотных и широкополосных усилителей часто применяются полупроводниковые и 1ибрндные ИМС, специально предназначенные для выполнения заданных конкрет-иых функций. К весьма распространенным ИМС, рассчитанным на использование в усилителях низкой частоты, следует отнести микросхемы серий К123УН1, К148УН1 (2). К157УН1, К167УНЗ, К174УНЗ (5, 7, 8. 9), К224УН16 (17) и др.

Микросхема К123УН1 (рас. 8.11, а) представляет собой усилитель низкой частоты, характеризующийся следующими основными параметрами; и,„ = -]-Ь,3 В ± ± 10%; t/„ = 0,5 В; = 15 мА; Куу = 300...500 (при / =1 кГц. t/.„ = = 0.5 В, /?н=0,5 кОм); ДКуу = (-20...-f 15) %; = (2...5) % (при U = 10 мВ); R = 0,2 кОм; R = 10 кОм; = 20 Гц; = 100 кГц.

Типовая схема включения усилителя на ИМС К123УН1 приведена на рнс. 8.11, б. Величина емкости корректируюшего конденсатора СЗ существенно влияет на форму амплитудно-частотной характеристики усилителя. Рекомендуемые значения этой емкости лежат в пределах (36...1000) пФ. Чем больше СЗ, тем ниже верхняя граничная частота усилителя. Для расширения полосы частот между выводами 3 и 4 микросхемы может быть включен конденсатор емкостью 1000 пФ...0,15 мкФ; если же необходимо осуществить завал частотной характеристики на высоких частотах, го между выводами 4» 5 включается конденсатор, емкость которого лежит в пределах 100 пФ...0,15 мкФ.

I Подробиое описание работы схемы уснлителя на ИМО типа К153УД1 приведено в равот»

Коэффициент усиления во всей полосе частот можно регулировать, меняя глуби-f. ву отрицательной обратной связи. Таи, при включении резистора с сопротивлением порядка 100Ом...15кОм между выводами 3 и 4 коэффициент усиления возрастает тем Сольше, чем меньше сопротивление этого резистора. Коэффициент усиления ИМС


Fbc. 8.11. Принципиальная схема усилителя на ИМС К123УН1 (о) и типовая схема его включения (б)

практически не изменяется при уменьшении сопротивления нагрузки до 500 Ом. Усилитель обладает сравнительно низким уровнем напряжения шумов (не боле* 10 мкВ).

Микросхема, включенная в соответствии с рис. 8.11, б, может быть использована не только как УНЧ, но и как широкополосный импульсный усилитель с такими орн-

а 2200 9l/u/7=3fl



" .5

Рис. 8.12. Принципиальные схемы УНЧ с высоким входным сопротивлением (а) и низкочастотного избирательного уснлителя (б) на ИМС К123УН1

ентировочными параметрами: амплитуда входных импульсов до 0,4 В; полярность входных импульсов - положительная или отрицательная; длительность импульсов не менее 10 мкс; частота повторения импульсов не более 50 кГц.

Для повышения входного сопротивления ИМС К123УН1 на ее входе включают полевые транзисторы в соответствии с типовой схемой, приведенной на рис. 8.12, а. Входной каскад выполнен по схеме вмиттерного повторителя, причем транзистор V2 фактически является нагрузкой в цепи истока транзистора VI. Входное сопротитлсние »акой схемы достигает 1,5 МОм и выше.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [ 27 ] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40]

0.0008