Главная  Электронные вольтметры 

[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] [41]

Способы устранения этих недостатков можно уяснить путем "следующих рассу>кдений.

Катодный повторитель - это усилительный каскад, который имеет коэффициент усиления Ко= \>-Як1{Н1+Як) и охвачен 100%-ной отрицательной обратной связью. Поэтому коэффициент передачи катодного повторителя может быть записан .в той же форме, что и для

всякого усилителя с об- 0 ратной связью.

где Р - коэффициент обратной связи, в данном случае равный I. Очевидно, что коэф фициент передачи будет в точности равен единице в том случае, если

= 1 и Р =


Рис. 30. Схема катодного повторителя с усилителем в цепи обратной связи.

1 +КоР Ко-1

(70)

Когда Ко достаточно велико, значение Р мало отличается от единицы и обратная связь остается практически 1007о-ной со всеми вытекающими из этого преимуществами.

Выходное сопротивление катодного повторителя может быть выражено через Ко:

Отсюда видно, что уменьшение /?вых достигается также повышением Ко.

Однако с помощью только одного каскада. нельзя добиться большого коэффициента усиления. Поэтому в цепь обратной связи вводят дополнительный каскад усиления. Подобная схема показана на рис. 30.

Левая половина лампы представляет собой катодный повторитель, правая - усилительный каскад. Сигнал с левой половины на правую передается при помощи общего резистора Rx в цепи катода, который служит и сопротивлением катодной нагрузки и сопротивлением связи. Лампу в таком включении называют обычно усилителем с катодной связью.

Входной сигнал изменяет" потенциал катода лампы Л у. Эти изменения усиливаются и через катодный повторитель на лампе Л подаются на сетку правой половины лампы Л в фазе с сигналом. Так как правая половина лампы Л\ усиливает разность между выходным напряжением и напряжением на катоде лампы то, очевидно, оба эти напряжения будут поддерживаться практически равными. В свою очередь напряжение иа катоде лампы Л приблизительно равно входному.



0,33

1 Sim f

Правая половина лампы Л! не будет уменьшать коэффициент передачи входного катодного повторителя, потому что потенциал ее сетки меняется так же, как и потенциал катода, и, грубо говоря, для входного катодного повторителя дело обстоит так, если бы входной сигнал поступал на обе сетки лампы Л, одновременно.

Подавая на сетку правой половины лампы Лу лишь часть входного напряжения в соответствии с (70), можно коэффициент передачи всего устройства сделать точно равным единице и даже несколько большим. В показанной на рис. 30 схеме при помощи резистора /?4 значение коэффициента передачи регулируется от 0,97 до 1,1. Значение коэффициента не-грудно довести до 10, мало затрагивая при этом другие параметры схемы.

Сдвиг выходного уровня устраняют подбором сопротивлений резисторов делителя R\, r2 и Rs. Регулирующим может быть любой из этих резисторов.

Выходное сопротивление устройства составляет несколько омов.

Главная петля обратной связи, замыкающаяся иа сетку правой половины лампы Л], не улучшает характеристик входного катодного повторителя - его коэффициента передачи, вход иого сопротивления, макси мальиую величину сигнала Поэтому в схему вводят ряд дополнителькых цепей и элементов, роль большинства которых была выяснена в предыдущем параграфе- С этими изменениями схема приобретает вид, показанный на ркс. 31.

Чтобы делитель напряжения, связывающий лампы Лг и Лз, не снижал коэффициента усиления в петле обратной связи, часть того делителя, заключенная между анодной цепью лампы Лг и сеткой лампы Лз (резистор r2 на рис. 30), представляет собой один или цесколько полупроводниковых диодов, включенных в обратном направлении. В области пробойных напряжений величина падения иапряжения на диоде мало зависит от протекающего через него тока, т. е. дифференциальное сопротивление диода в этой области сравнительно невелико. Если последовательно с диодом включено большое сопротивление, то диод при этом ведет себя в известной мере подобно стабиливольту.


Рис. 31. Катодный повторитель с усилением в цепи обратной связи и вспомогательными цепями.



Практически можно использовать почти любые типы диодов, более важно подобрать подходящий экземпляр. К примеру, отдельные экземпляры диодов типа Д2Ж показали дифференциальные сопротивления 75-100 ком при падении постоянного напряжения на них порядка 120 в и токах 150-300 мка. По температурной стабильности предпочтение следует отдавать кремниевым диодам. В рассматриваемой схеме падение напряжения иа этой части делителя имеет порядок 200 в.

Наличие в анодной цепи лампы Л2 резистора Rs позволяет осуществить подачу на сетку лампы несколько большего напряжения, чем на сетку лампы Л. Подбирая сопротивление этого резистора, можно коэффициент передачи от управляющей сетки входной лампы к ее аноду также сделать очень близким к единице. Однако получить этот коэффициент в точности равным единице нельзя из-за возникновения при этом неизбежной генерации.

Высокое входное сопротивление обусловливается работой входной лампы в режиме «плавающей сетки». Режим устанавливается следующим образом. В готовом устройстве обрывается цепь управляющей сетки первой лампы и изменением сопротивления резистора Якз добиваются нулевого потенциала катода лампы Лз (выходного зажима).

При наличии в схеме резистора Re вначале устанавливают его сопротивление, а уже потом регулировкой резистора Rks добиваются того, чтобы нулевой потенциал выходного зажима соответствовал «плавающему» потенциалу сетки входной лампы.

Для сложного катодного повторителя, изображенного на рис. 31, сопротивление резистора Re может лежать в пределах 40- 70 ком, а резистора Rks - в пределах 20-40 ком. Выбор сопротивления резистора 3 определяется режимом работы диодов.

Входное сопротивление такого повторителя составляет приблизительно 5-10" Ом, динамический диапазон ±250 в, выходное сопротивление - около 3 ом.

Когда является достаточным значение /?вх ~2 • 10° ом, резистор Rs становится ненужным.

Полоса пропускания подобных катодных повторителей может быть доведена до 5-7 Мгц.

Схемы с операционными усилителями

Потребности счетно-решающей техники привели к разработке и серийному выпуску унифицированных функциональных узлов электронных устройств, в первую очередь операционных усилителей.

Их применение упрощает также проектирование измерительных схем с большими входными сопротивлениями, позволяя сосредоточить внимание на принципиальной стороне дела.

Упрощенная схема одного из электрометров с использованием операционных усилителей показана на рис. 32, а. Во входном каскаде схемы применена электрометрическая лампа, которая связана с остальной частью схемы так, что изменения потенциала сетки приводят почти к таким же изменениям потенциалов других электродов лампы. Поэтому соотношения между потенциалами электродов остаются практически неизменными независимо от уровня входного сигнала, как и в схемах сложных катодных повторителей. Большой коэффициент усиления операционного усилителя обеспечивает высокую точность слежения.



[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] [41]

0.0008