Операционный усилитель постоянного тока

May 17, 2010 by admin Комментировать »

А. Межлумян

Известно, что амплитуда выходного сигнала серийно выпускаемых операционных усилителей сравнительно не­велика. Так, для операционных усилителей К153УД1 (К1УТ531А) и К153УД2 она составляет +10 В, а для других серий еще меньше. Во многих же случаях требу­ется значительно большая амцлитуда выходного сигна­ла, обеспечиваемая применением усилителей постоянного тока.

Описываемые здесь усилители можно использовать в качестве выходного или предоконечного каскада интеграль­ного операционного усилителя, а также как самостоятель­ный операционный усилитель.

Вниманию читателей предлагаются два варианта уси­лителя. Первый вариант приведен на рис. 1.

clip_image001

Рис. 1. Схема усилителя

Входное сопротивление усилителя не менее 15 кОм. Выходное со­противление сравнительно невелико, однако неискаженная передача сиг­нала обеспечивается только при сопротивлении нагрузки не менее 10 кОм. Полоса пропускания усилителя без обратной связи по уровню 0,9 около 250 Гц. При введении отрицательной обратной связи (на схе­ме — резистор R11) полоса пропускания расширяется до 1000 Гц. Для расширения полосы пропускания можно ввести дополнительные кон­денсаторы С1 и С2, показанные на схеме штриховыми линиями. Коэф­фициент усиления не менее 50. Линейность характеристики не ху­же 0,5%.

Усилитель собран на двух последовательно соединен­ных транзисторах VI и V2 разной структуры. Транзисторы включены по схеме с общим эмиттером, что позволило по­лучить коэффициент передачи по напряжению больше еди­ницы. Выходной сигнал снимается с точки соединения кол­лекторов транзисторов.

Напряжения смещения на базах транзисторов создают­ся цепочкой резисторов Rl, R2, R3. Ток покоя каскада уста­навливают исходя из минимальной мощности, потребляе­мой каскадом, и обеспечения стабильности его работы.

Входом усилителя является средняя точка цепочки ре­зисторов смещения. Резисторы R9 и R10, включенные между эмиттерами транзисторов VI, V2 и проводниками це­пи двуполярного источника питания, создают местную отрицатедьную обратную связь, что способствует некоторому повышению стабильности. Работа усилителя возможна и без этих резисторов.

Резисторы R4 и R8 являются токоотводящими элемен­тами и служат для уменьшения влияния изменения пара­метра Iкво транзисторов, под действием температуры на стабильность выходного нуля усилителя. Чтобы уменьшить дрейф нуля на выходе усилителя, вызываемый изменением тока Iкбо из-за неравномерного прогрева транзисторов, их для выравнивания температур целесообразно установить на общий теплоотвод возможно ближе друг к другу.

Подбором резистора R7 регулируют начальное смеще­ние выходного нуля усилителя, что необходимо для его балансировки. Подстроечным резистором R6 обеспечивают начальный ток транзистора VI, добиваясь нуля на выходе усилителя. Нулевое напряжение на входе усилителя уста­навливают подстроечным резистором R2.

clip_image002

Рис. 2. Схема усилителя постоянного тока с ис­пользованием серийного операционного усилителя

clip_image004

Рис. 3. Схема стабилиза­тора напряжения

Амплитуда выходного напряжения усилителя огра­ничивается предельно допустимыми для транзисторов зна­чениями напряжения Uкэ макс. Применяемые транзисторы должны иметь Uкэ макс>2UПИТ. Для рекомендуемого усили­теля амплитуда напряжения ограничивается транзистором КТ815В, U кэ макс которого 60 В. Поэтому напряжение дву-полярного источника питания выбрано +30 В, а амплиту­да выходного напряжения с некоторым запасом принята равной + 27 В.

Для повышения выходной мощности усилителя он мо­жет быть дополнен каскадом усиления мощности, пред­ставляющим собой эмиттерный повторитель, собранный на транзисторах разной структуры.

На рис. 2 приведена схема второго варианта усилителя постоянного тока, в котором используется серийный опера­ционный усилитель К153УД1А. Отрицательная обратная связь может быть местной, то есть охватывающей каждый операционный усилитель, или общей (как на схеме). Этот вариант усилителя позволяет получить лучшие параметры, в частности, по линейности выходной характеристики, ко­торая у рекомендуемого усилителя не хуже 0,1%. Рабочая полоса частот усилителя не менее 1,5 кГц. Коэффициент передачи, определяемый цепью обратной связи (резисторы Rl, R5, R16, R17), должен выбираться исходя из конкрет­ных требований, предъявляемых к усилителю.

Транзистор КТ814В можно заменить на П306А, а КТ815В — на П701А.

В усилителе использованы четыре стабилизатора на­пряжения.

Схема стабилизатора напряжения -ЬЗО В показана на рис. 3, Стабилизатор напряжения +15 В отличается от него только типом стабилитрона V2 — он должен бытт Д814Г,

По такой же схеме собирают и стабилизаторы напря. жений -«-30 В и — 15 В. Но в первом из них транзистор VI должен быть КТ814В, V3 — КТ815В, стабилитрон V2 — КС518А, а во втором стабилизаторе соответственно КТ316В, КТ815В и Д814Г с учетом, разумеется, полярно-сти их включения.

Резисторы R5 подбирают из условия обеспечения на­дежного запуска стабилизаторов напряжений.

Настраивают усилитель, предварительно отклю-чив цепочки обратной связи. Сначала резистором R7 уста­навливают нуль на входе, резистором R1J — нуль на выхо­де усилителя, затем восстанавливают цепь обратной связи.

Во время работы усилителя установку нуля осуществля­ют резистором R4, а коэффициент передачи регулируют резистором R5.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты