Аналоговый умножитель

January 22, 2012 by admin Комментировать »

Когда мы в подразд. 8.4.2 рассматривали дифференциальный усилитель, оказалось, что дифференциальный коэффициент усиления напряжения прямо пропорционален суммарному эмиттерному току транзисторов, составляющих дифференциальную пару. Очевидно, что этим можно воспользоваться для того, чтобы с помощью управляющего электрического сигнала изменять коэффициент усиления напряжения усилителя. Суммарный эмиттерный ток в дифференциальном усилителе можно регулировать независимо, изменяя напряжение смещения у транзистора в эмиттерной цепи, который играет роль генератора стабильного тока (см. рис. 8.9). При симметричном выходе между коллекторами двух транзисторов (см. рис. 8.10) изменение суммарного эмиттерного тока не влияет на величину дифференциального выходного напряжения, а только изменяет коэффициент усиления.

Пусть напряжение сигнала на входе усилителя равно Vx, тогда

Рис. 11.51. на ИС1495.

и

Vx х 0 = 0.

Установку регуляторов смещения на входах удобно производить, подавая переменный входной сигнал. Синусоидальный сигнал с действующим значением порядка 2 В подается на вход X, и ничего не подается на вход Y. Наблюдая выходной сигнал с помощью осциллографа или милливольтметра, устанавливают потенциометр Rl0 в такое положение, при котором переменный сигнал на выходе равен нулю. Затем переменный сигнал подают на вход Упри Vx = 0 и повторяют описанную процедуру начальной установки с потенциометром R9. Теперь полезно проверить работу умножителя, подав синусоидальное колебание на оба входа сразу и наблюдая выходной сигнал. Должно произойти умножение синусоидального сигнала самого на себя, то есть возведение его в квадрат.

Так как

сигнал на выходе должен оказаться синусоидой удвоенной частоты по сравнению с частотой сигнала, поданного на входы, но смещенной по вертикали так, чтобы касаться сверху уровня, соответствующего потенциалу земли. В том, что амплитуда возводится в квадрат, можно убедиться, удвоив амплитуду входного сигнала и проверив, увеличилась ли амплитуда выходного сигнала в четыре раза.

Сигнал на выходе умножителя имеет вид VQ = kVxVy, где к — постоянная, равная в этой схеме примерно 0,1; изменяя сопротивление резистора Rn, можно подогнать значение к так, чтобы оно точно равнялось 0,1. Благодаря относительно небольшой величине к выходное напряжение остается в допустимых пределах даже при максимальных значениях Vxw Vy, равных ±5 В, не выводя ИС 741 из линейного режима работы.

Как видим, схема будет работать как с переменными сигналами, так и с сигналами постоянного тока. Резисторы Rx и R2 включены для того, чтобы осуществить привязку входов к земле на тот случай, когда применяются разделительные конденсаторы. Если же входные сигналы поступают от источников с малым сопротивлением (по постоянному току. — Примеч. перев.), то резисторы Rx и R2 можно убрать; при этом следует замкнуть накоротко резисторы R3 и R4, чтобы обеспечить малые сопротивления источников на всех входах и уменьшить обусловленное ими смещение. Полезно заметить, что выводы 9 и 12 образуют один дифференциальный вход, а выводы 4 и 8 — другой дифференциальный вход; входы умножителя можно считать входами ОУ и принять во внимание тот факт, что у каждого из них начальный входной ток относительно велик (около 3 мкА), а входное сопротивление также имеет большое значение (порядка 20 МОм).

Чтобы избежать нежелательного возбуждения на высоких частотах, полезно в качестве меры предосторожности включить между каждым из выводов 9 и 4 и землей фильтры для подавления паразитной генерации (рис. 11.52). В частности, это необходимо, когда используются длинные подводящие провода на входах; характеристика умножителя в области высоких частот падает всего лишь на 3 дБ на частоте 3 МГц, так что паразитные связи могут вызвать возбуждение. Применение последовательно включенных конденсатора и резистора уменьшит добротность Q любого паразитного резонансного контура, который может образоваться на высоких частотах, и, таким образом, предотвратит генерацию.

У аналогового умножителя есть несколько любопытных применений. Иногда требуется схема, чтобы смоделировать то или иное уравнение, скажем, вида V= k(lm + ху), где /, т, х и у — переменные, а к — фиксированная постоянная. В данном случае аналоговые умножители можно применить для нахождения произведений и ху. Затем эти два произведения нужно сложить в аналоговом сумматоре, который можно сконструировать так, чтобы иметь подходящий коэффициент усиления, соответствующий постоянной к.

Стоит отметить, что в случае, когда от умножителя типа 1495 требуется только переменный сигнал на выходе, схему, приведенную на рис. 11.51, можно упростить, отказавшись от дифференциального усилителя на выходе. Вместо этого постоянную составляющую выходного напряжения можно исключить, пропустив через разделительный конденсатор выходной сигнал непосредственно с вывода 14 или с вывода 2 ИС 1495.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

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