Главная Операционные усилители



использовать Би-МОП операционный усилитель типа СА3140 фирмы RCA и источник питания ±22 В постоянного тока.

Рассматриваемый в этом разделе усилитель был частью разработанной автором системы электронных приборов, поэтому конструктивно он был выполнен в модульном корпусе EFP фирмы Vector. Конечно, вы можете выбрать любой другой корпус, наиболее подходящий для удовлетворения ващих нужд.

Выбор типа монтажа не играет особенно большой роли, так как наша схема имеет небольшое усиление и работает на низких частотах.

Вы убедитесь, однако, что в электронных конструкциях, в которых монтаж проводов упорядочен и выполнен аккуратно, число дефектов меньше, чем в конструкциях, где монтаж хаотичен и неаккуратен.

Схема усилителя была собрана на платах типа 3677-2DP фирмы Vector с двухрядным расположением выводов, но полноразмерная плата не оставляла бы места внутри корпуса для расположенных на передней и задней панелях органов управления, гнезд и переключателей. Для того чтобы выйти из этого затруднительного положения, пришлось отрезать часть платы размером около 40 мм со стороны краевого разъема. Для соединений с источником питания и землей был использован обычный провод для лабораторных схем (сечением 0,75 мм), а для остальных соединений был взят провод гораздо меньшего сечения. Используйте толстые провода только там, где требуется механическая прочность или способность выдерживать большие токи.

Электрическая схема усилителя показана на рис. 22.1. Вы можете сразу заметить, что в ней используется четыре операционных усилителя, хотя в некоторых случаях можно обойтись и меньшим числом. Несмотря на это, нашу схему не стоит считать плохой или неэкономичной. Дело в том, что мы хотим, чтобы любитель мог воспроизвести проект с большой вероятностью успеха, а схемы, в которых несколько функций объединяются в одном и том же каскаде, зачастую требуют предварительной регулировки или настройки, которые могут быть весьма трудоемкими. Заметьте, например, что в нашей схеме управление диапазоном, чувствительностью и смещением осуществляется с помощью отдельных операционных усилителей.

Рис 22 1. Усилитель со средним коэффициентом усиления. Перечень элементов схемы если не оговорено противное, все резисторы объемные углеродистые, тонкослойные углеродистые нли тонкослойные металлизированные с номинальной мощностью 0,25 Вт и точностью 5%, Rs, - регулировочные потенциометры, Ci и Сг -на рабочее напряжение 25 В или более, Д1 - светодиод, смонтированный на передней панели, линза красного цвета, S,, S3 - переключатели типа DPDT, миниатюрные $2 - переключатель типа SPDT, миниатюрный, J, - разъем типа AN фирмы Amphenol (MS 3102A-US 5Р) или эквивалентный, /г, /з - телефонные гнезда, У, и Уг -операци-ониые усилители типа 741 в миниатюрном корпусе с двухрядным расположением выводов. Уз - сдвоенный операционный усилитель типа U58 (или 5558) в миниатюрном корпусе, с двухрядным расположением выводов.



Для нас этот метод вполне оправдан, так как он упрощает регулировку. Профессиональный конструктор, вероятно, объединит две или большее число таких функций в одном каскаде ценой усложнения процедуры настройки. Но в условиях производства на этом можно сэкономить тысячи операционных усилителей. Для нас, однако, добавление лишнего операционного усилителя вполне уместно.

Питание усилителя можно осуществить от сети переменного тока с помощью схемы, приведенной в этой книге, от группы батарей или от любого промышленного источника питания. От источника питания требуется только хорошая стабилизация напряжения и отсутствие пульсаций 60 Гц.

Шины питания шунтируются на землю парой электролитических конденсаторов на 200 мкФ, 25 В постоянного тока. Однако вы можете применить конденсаторы емкостью порядка 25 мкФ, причем я рекомендую танталовые. Я использовал алюминиевые конденсаторы на 200 мкФ только потому, что они нашлись у меня среди запасных деталей и мне не пришлось специально покупать конденсаторы для этого проекта. В практике конструирования электронной аппаратуры полезно заимствовать детали из старых конструкций, и учиться этому нужно с первых же шагов.

Уровни постоянного напряжения равны: Vcc = -\-l5 В и Vee = -15 В. В некоторых случаях может оказаться желательным использовать вместо них напряжения ±12 В, особенно тогда, когда у вас уже имеется источник 12 В, а источника на 15 В нет. Единственная связанная с этим неприятность .состоит в том, что операционный усилитель, используемый в качестве выходного каскада, не будет обеспечивать полный динамический диапазон, возможный при питании 15 В. Если в вашем случае это не является большой потерей, не тратьте деньги на «надлежащий» источник питания.

Одной из особенностей нашего усилителя является переключатель изменения полярности Si. Он используется для того, чтобы перевести при желании усилитель У1 из режима инвертирующего усилителя в режим неинвертирующего. По «принципу» Мэфри в любой следящей системе управляющие воздействия время от времени меняются на обратные; в связи с этим переключатель изменения полярности имеет очевидные достоинства.

В верхнем положении переключателя Si выходное напряжение всего усилителя инвертировано по отношению к входному. В этом случае У1 работает в режиме неинвертирующего повторителя. В нижнем положении Si входной каскад будет инвертирующим, поэтому между входом и выходом будет происходить четное число инверсий полярности. Благодаря этому весь усилитель работает как неинвертирующий каскад.

Единственная трудность, возникающая при разработке про-



«кта и его реализации, была результатом применения переключателя изменения полярности. Вспомним, что для простого повторителя усиление по напряжению определяется величиной Ro.c/Rbx В инвертирующем режиме, и такой же величиной +1 в неинвертирующем режиме. Поскольку усиление каскада мало (ХЮ), эта разница приводит к ощибке в коэффициенте усиления, равной 10%, возникающей при переключении режимов. Эта ощибка уменьшается до приемлемого значения, порядка 1%, при использовании резистора Rz (100 Ом).

Коэффициент усиления всего усилителя определяется выражением

Л = (2/1) (Rb/Ri) (RM- (22.1)

Это выражение справедливо для диапазона усиления хЮО. В случае диапазона ХЮ вместо Rs нужно подставить R.

Два аттенюатора

Одна из проблем, часто встречающихся при испытаниях и сопряжении аппаратуры, - это чрезмерно высокие уровни сигналов. В результате сигналы от одного прибора перегружают вход следующего. Практика показывает, что целесообразно иметь под рукой несколько стандартных аттенюаторов, чтобы можно было уменьшить уровни сигналов до таких величин, которые могут воспринимать приборы, принимающие сигнал.

Предпочтительнее иметь аттенюаторы двух типов, показанные на рис. 22.2.

На рис. 22 2, а показан аттенюатор с одним выходом. Это хорошо известная схема делителя напряжения Сопротивление резистора R2 должно быть малым, так чтобы аттенюатор действительно представлял собой источник напряжения для следующего прибора или усилителя. Для схемы такого типа справедливо соотношение

£,bix = BxWi+/?2)- (22.2)

Множитель в скобках называется коэффициентом ослабления, величина его всегда меньше единицы. Он представляет ту долю входного напряжения, которая действует на выходе.

Сопротивление .2 выбирается скорее из соображений удобства, чем по каким-то строго обоснованным правилам. В большинстве случаев его можно сделать равным 100 Ом, но учтите, что оно должно быть равно входному сопротивлению следующего каскада, если желательно иметь максимальный коэффициент передачи по мощности, и должно быть меньше одной десятой части входного сопротивления следующего каскада, если от схемы требуется работа в режиме источника напряжения.



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 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 [112] 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126


0.0129