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]

2it Ш flu,

-SB cs a

Ifi 0,1


Рис. 8,30. Примеры применения ИМС 140УД13-. ""°1">"ящ"" для измерения биопотенциалов; б - измерительный

J-iJi; е - широкополосный операционный усилитель со стабнлнзнсуюшим МДМ ианалом

Преимущества схемы УНЧ на МДП-транзисторах осоОенпо очевидны при работе с высокоомными датчиками (гидроакустическими пьезоэлементами, датчиками инфракрасного излучения, конденсаторными микрофонами, высокоомными магнитными головками и т. п.). Схема состоит иэ трех усилительных каскадов, охваченных общей глубокой отрицательной обратной связью по постоянному току. Благодаря использованию гальванических связей между каскадами схема сравнительно просто реализу-етси в полупроводниковом интегральном исполнении. Основные параметры ИМС типа

К167УНЗ: -12 В ± 10

: 100...150 (при = i В. / = 1 кГц);

6 мА (при = +25 °С. = 0):

10 мВ. /= I кГц; Д/Суу = ±15 %; /Сг = i % (при J = ( 4...7) В; /в = 100 кГц; > 100 МОм;

= (J,6...2.5) кОм; С -= 300 пФ.

Верхняя граничная частота н входная емкость Свх определяются в ooiobhw* первым и вторым каскадами, проектирование которых подчинено выполнению оснот-ного требования - получению минимального шума. Поэтому вместо активных транзисторных нагрузок (занимающих меньшую площадь) используются диффузионные резнсторы Rl, R2, R3, обладающие лучшими шумовыми характеристиками. Спектральная плотность напряжения шума в усилителе К167УНЗ достаточно мала: = = 10 нВ/Гц на частоте I кГц. причем уровень шума минимален при сопротивления» источника сигнала 100 кОм...1 МОм.

Для повышения температурной стабильности параметров 1ШС, расширения частотной характеристики, >-меиьшения входной емкости в схему введена общая ООС по току с помощью резистора "4, температурный коэффициент которого равен температурному коэффициенту нагрузочного резистора R3. Одинаковый температурный коэициент этих резнсторов обеспечивается автоматически, так как они выполняются методом дпффузии в одном кристалле.

Полевые транзисторы с успехом используются на входе операционных усилителей общего назначения, построенных на ИМС К284УД1, К544УД1 и др. [1J. Это позволяет существенно повысить входное сопротивление усилителей. Так, в ИМС К2в4УД1 = 5 МОм, а в ИМС К544УД1 оно достигает величины 10 Ом.

Примером ИМС, полностью построенной на МДП-транзисторах, может служить микросхема 140УД13, представляющая собой интегральный УПТ типа ЛШМ. Принципиальная схема этого усилителя приведена на рис. 8.29. Микросхема выполнена по технологии совместного получения МДП-транзисторон и ионнолегированных резисторов. УПТ состоит нз балансного последовательно-параллельного модулятора {К4. V5. V7 и V8). мультивибратора {VI, V2), двухкаскадного дифференциального усилнтеля модулированного сигнала (VW..,V29) и демодулятора (V). Основные электрическпе параметры усилителя: = 15 В ± 10 %; Pj,. = 60 мВт; U,=

- 20 мкВ; AUa4 = O.i мкВЛС; / = 0,1 нА; A/x = 0.03 нА; R = 100 МОы; f/u, < 1.5 мкВ; Kyu = 15; К = 100 дБ; R = 5 кОм.

Возможности применения ИМС 140УД13 иллюстрируются рнс. 8.30 [6, 33, с. 172-1731. Малошумящий усилитель низкой частоты, используемый для измерения биопотенциалов (рнс. 8.30, а) характеризуется параметрами: /дх O.i нА; AJ. = 0.03 иА; (/ш=1.5 мкВ; = ШО МОм; /Су(; = I0 = 4 кОм; Рог = = 150 мВт. Измерительный УПТ (рис. 8,30, б) характеризуется следующими показателями; Ucu 20 мкВ; At/c„ = 0,1 мкВ/Х; /gx = 0.1 нА; Д/ву = 0,03 нА; (Ущ = = 1.5 мкВ; Rg = 100 МОм; К = ЮОдБ; Куу = I0-; = 0,1 кОм. Широкополосный операционный усилитель со стабилизирующим МДМ-каналом (рис. 8.30, я! обладает такими свойствами; t/см = 20 мкВ; AUm = 0,1 мкВ/°С; = 0,6 нА;

- 3 нкВ; R = 100 МОм; Куу=Ю; R = 0,1 кОм.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАГУРЫ К РАЗДЕЛУ (1

1. Аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / Кудрншов Б. П., На заров Ю. В., Тарабрнн Б. В, п др.- М. : Радио и связь, 1961.- 160 с. 1. 2. Апериодические усилители на полупроводниковых приборах : Проектирование в расчет/Под ред. Р. А. Валнтова, А. А. Куликовского.-М. ; Сов. радио. 1968. 299 с.



3. Баркан в. Ф,, Жданов В. К. Усилительная и импульсная техника -М. ; Машиностроение, 1981.-230 с.

4. Бочаров Л. Н.. Жебряков С. К., Колеснштв И. Ф. Расчет электронных уст-ройсгв иа транзисторах.- М. ; Энергия, 197S.- 208 с.

5. Буланов Ю. А.. Усов С. Н. Усилители и радиоприемные устройства : 3-е изд.. перераб. и доп.- М. : Высшая школа, 1980.- 415 с.

8. Галкин В. Н. Полевые транзисторы а чувствительных усилителях.- Л. : Энергия, 1974.- 144 с.

7. Гальперин М. В. Введение в схемотехнику.- М, ; Энергоиздат, 1982.- 120 с.

8. Гальперин М. В., Злобин Ю. П., Павленко В. А. Транзисторные усилители постоянного тока.-М. : Энергия, 1972.- 272 с.

V 9. Гапличук Л. С. Структурный синтез транзисторных усилителей с обратной связью/Под ред. А. В. Шереметьева.-М. : Связь, 1972.- 128 с.

iO. Гергбен А. Б. Проектирование аналоговых интегральных схем. Пер. с англ.- М. ; Энергия, 1976.- 256 с.

\\. Гершунский В. С. Основы электроники : 2-е изд., перераб. и доп. - Киев : Biiuia школа. Головное изд-во. 1982.-440 с.

<рГ2. Гершунский Б. С. Расчет основных электронных и полупроводниковых схем в примерах.- Киев : Изд-во Киев, ун-та. 1968.- 250 с.

13. Гурлее Д. С. Справочник по электронным приборам: 6-е изд., перераб. н доп.- Киев ; Техн1ка, 1979.- 464 с.

М. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах.- Л. : Энергия, 1980.- 248 с.

J5. Екимов В. Д., Павлов К. М. Проектирование радиоприемных устройств: 2-е изд.- М. : Связь, 1970.- 503 с.

16. Лавриненко В. Ю. Справочник по полупроводниковым приборам ; Э-е изд., перераб,- Киев: Техн1ка, 1980.- 464 с.

п. Ламекин В. Ф. Широкополосные интегральные усилители / Под ред. СЯ.Шацз.-М. :Сов. радио, 1980.- 224с.

\Л 18. Лурье Б. Я. Проектирование транзисторных усилителей с глубокой обратной связью.-М. .-Связь, 1965.- 151 с.

19. Масленников В. В., Сироткин А. П. Избирательные /?С-усилители.- М. : Энергия, 1980.- 216 с.

20. Милехин А. Г. Радиотехнические схемы на полевых транзисторах.- М. .-Энергия, 1976.- 144 с.

31. Музыка3. Я., Пустоеаров В. е., Синицкий £. Л Расчет высокочастотных каскадов радиоприемных устройств на транзисторах.- М. : Энергия, 1975.- 160 с.

22. Обеспечение тепловых режимов изделий электронной теяникн / Чернышев А. А., Иванов В. И., Аксенов А. И. и др.-М. : Энергия, 1980.- 216 с.

23. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов / Аннси-нов В. И.. Капитонов М. В., Прокопенко И. Н. и др.- Л. . Энергия, 1979.- 151 с.

24. Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры / Под ред. Б. Ф. Высоцкого.- М. ; Сов. радио, 1977.- 352 с.

25. Остапенко Г. С. Аналоговые полупроводниковые интегральные микросхемы.-М. :Радио и связь, 1981.-280 с.

26. Полковский И. М., СтыцькоВ.П.. Рудберг Ю. £. Схемотехника мнкроэлектронной аппаратуры - М. : Радио и связь, 1981.- 320 с.

27. Проектирование усилительных устройств на транзисторах / Под общ. р«д. Г. Я. Воншвилло.- М. : Связь, 1972.- 184 с.

cLe. Синельников А. X. Бестрансформаторные транзисторные усилители низкой чз?готы.- М. : Энергия, 1969.- 56 с.

29. Справочник по интегральным микросхемам / Под ред. Б. В. Тарабрина.- М. : Энергия, 1977.- 584 с.

30. Терещук Р. М.. Тереиук К. М., Седов С. А. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства : Справочник радиолюбителя.- Киев : Наукова думка, i98i.-67I с.

31. Транзисторы / Чернышев А. А., Иванов В. И., Галахов В. Д. и др. Под общ. ред. А. А. Чернышева: 2-е изд., перераб. и доп.- М. ; Энергия, 1980.- 144 с.

2. Транзисторы для аппаратуры широкого применения ; Справочник / Брежневе К- М., Гантман Е. И., Давыдова Т. И. и др. Под ред, Б. Л. Перельнэиа.-4 М. : Радио н связь, i98i.- 656 с.

fi 33. Усилители с полевыми траяэнсторамн / Немчинов В. М., Никитаев В. Г., Ожогвн М. А. и др. Под ред. И. П. Степаненио.- М. : Соа. радно, 1980.- 192 с. 34. Усилители с широким дннамичесиим диапазоном на микросхемах / Лукош-кинА.П.. КнревскийИ. Г., Монахов Ю. Е. н др.-М. : Радио и связь, 1981.-120 с, 35. Уточкин Г. В. Интегральные и многотранэнсторные каскады избирательных усвлитслеЙ.- М., Энергия, 1978.- 80 с.

36. Функциональные устройства на интегральных микросхемах дифференш!-алшго усилителя / Под ред. В, 3. Найдерова.-М. : Сов. радио, 1977.-128 с.

Цыкина А. В. Проектирование транзисторных усилителей низкой частоты.- mV Связь, 1967.- 184 с.

С. Цыкина А. В. Усилители.- М. :Связь, 1972.- 360 с.

39. Шапиро Д. И. Расчет каскадов транзисторных радиоприемников.-Л.; Энер-

40. Шафер Д- В. Расчет, настройка и испытания транзисторных усилителей с ikTMnaTHческой регулировкой усиления.- М. : Связь, 1974.- i05 с.

v/il. Шафер Д. В. Регулировка, испытания и проверочные расчеты транзисторных усилителей.-М. 1 Связь, I97i.-3(2 с.

42. Шило В. Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре: 2-е яэд., перераб. в доп.- М, ;Сов. радио, (979.- 368 с.



РАЗДЕЛ П) РАСЧЕТ ГЕНЕРАТОРОВ

ГЛАВА 9

ГЕНЕРАТОРЫ СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

9.1. Общие сведення

Электронный генератор представляет собой устройство, преобразующее электри ческую энергию источника постоянного тока в энергию незатухающих электрически х колебаний требуемой формы, частоты и мощности.

По принципу работы и схемному построению различают генераторы с самовозбуждением (автогенераторы) и генераторы с внешним возбуждением, которые по существу являются усилителями мощности генерируемых колебаний заданной частоты.

Электронные автогенераторы подразделяются на автоге[1ераторы синусондал!.-яых (гармонических) колебаний и автогенераторы колебании несинусоидальной формы, которые принято называть релаксационными (импульсными) автогенераторами.

В данной главе рассматриваются автогенераторы синусоидальных колебаний,

Являясь первоисточником электрических колебаний, генераторы с самовозбуждением широко используются в радиопередающих и раДиоприем1Гых (супергетеродим-ных) устройствах, в измерительной аппаратуре, а ЭВМ,в устройствах телеметрии и т. Д. Ниже приводится деление генераторов по диапазону генерируемых частот.

Тип генераторов низкочастотные высокочастотные сверхвысокочастотные

Днапазов частот

от 0,01 Гц до 100 кГц от 100 кГц до 100 МГц от 100 МГц и выше

Наиболее распространенные схемы генераторов содержат усилительный элемент я колебательную систему, связанные между собой цепью положительной обратной связи. Но в принципе любой усилитель может быть превращен в автогенератор, если ею охватить положительной обратной связью и обеспечить выполнение условия р/Су > > 1. Для построения генератора обычно используют два типа усилительных схем - резонансные усилители и усилители на резисторах. Генераторы, выполненные на основе схемы резонансного усилителя, часто называют генераторами типа LC, а генераторы, построенные на основе схемы усилнтеля на резисторах,- генераторами типа RC. Первые используются главным образом на высоких частотах, вторые - на низких.

В качестве усилительных элементов схем автогенераторов сравнительно небольшой мощности наиболее часто применяются транзисторы.

9.2. Генераторы типа LC

Известно много разновидностей схем транзисторных генераторов типа LC, но любая из них должна содержать: колебательную систему (обычно колебательный контур), в которой возбуждаются требуемые незатухающие колебания; источник электрической энергии, за счет которого в контуре поддерживаются незатухающие колебания; транзистор, G помощью которого регулируется подача энергии от источника а контур; элемент обратной связи, посредством которого осуществляется подача необ-коднмого возбуждающего переменного напряжения из выходной цепи во входную.

Простейшая схема транзисторного генератора типа LC приведена на рис. 9.1.


1я схема называется генератором с трансформаторной связью и используется обы-в диапазоне высоких частот.

Элементы Rl. R2, ИЗ» С2 предназначены (так же, как и в усилителях) для обес-1ения необходимого режима по постоянному току и его термостабилизации. С по .ью конденсатора С1, емкостное сопротивление которого на высокой частоте ве-штельно. заземляется один конец базовой обмотка. Б момент включения источни а ;ания в коллекторной цепи транзистора появляется ток/,, заряжающий конден-гор СЗ колебательного контура. Так как к конденсатору подключена катушка L\. „ после заряда он начинает разряжаться на катушку. В результате обмена энергией ::иежлу конденсатором и катушкой в контуре возникают свободные затухающие коле-Сэния, частота которых определяется параметрами контура

и=1/2пУТ;С. (9.1)

Переменный (колебательный) ток контура, проходя через катушку Z.1, создает даокруг нее переменное магнитное поле. Вследствие этого в катушке обратной сввэи L2, включенной а цепь базы транзистора, наводится переменное напряжение той же частоты, с которой происходят колебания в контуре. Это напряжение вызывает пульсацию тока коллектора, в котором появляется переменная составляющая.

Переменная составляющая коллекторного тока восполняет потери энергии в контуре, создавая на нем усиленное транзистором переменное напряжение. Это приводит к новому нарастанию напряжения на катушке связи L2. которое влечет за собой новое нарастание амплитуды тока коллектора и т. д.

Нарастание коллекторного тока наблюдается лишь Б пределах активного участка выходной характеристики транзистора (на участке насыщения, как известно, ток коллектора практически не меняется). Что же касается амплитуды колебаний в контуре, то ее рост ограничивается сопротивлением потерь контура, а также затуханием, вносимым в контур за счет протекания тока в базовой обмотке.

Незатухающие колебания в контуре автогенератора установятся лишь при вы-лолне[)ии двух основных условий, которые получили название условий самола»-буждения.

Первое из этих условий называют условием баланса фаз. Сущность его сводится к тому, что в схеме должна быть установлена именно положительная обратная связь между выходной и входной цепями транзистора. Только в этом случае создаются яе-обходимые предпосылки для восполнения потерь энергии в контуре.

Поскольку резонансное сопротивление параллельного контура носит чисто активный характер, то при воздействии на базу сигнала с частотой, равной частоте резонанса, напряжение на коллекторе будет сдвинуто по фазе на 180° (как для обычного резистивного каскада усиления). Напряжение, наводимое на базовой катушке за счет токапротекающего через контурную катушку £.1, равно

где М - коэффициент взаимоиндукции между катушками.

Очевидно, необходимо так выбрать направление намотки базовой катушки, чтобы = -;Ш(,Л1/. Только в этом случае общий фазовый сдвиг в цепи усилитель - обратная связь будет равен н>лю, т. е. в схеме будет установлена положитель[(ая oft-ратная связь. Если же = /ш.Д-!/,, то обрагная связь окажется отрицательной н колебания в контре прекратятся.

На практике выполнение условия 6avT,THca фаз достигается соответствующшм включением концов катушек L\ и L2. При отсутствии самовозбуждения необходвжо поменять MecTaNW концы катушки связи L2. При этом автогенератор должен самовозбудиться, если в схеме нет других неисправностей.

Выполнение условия баланса фаз является необходимым, но недостаточным для самовозбуждения схемы. Второе условие самовозбуждения состоит в том, что для существования автоколебательного режима ослабление сигнала, вносимое цепью сЫ

Рис. 9.1. Транзисторный автогенератор типа LC с трансформаторной связью



[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