3. Усилитель – фазоинвертор

На DA1 собран фазоинвертор с усилением, позволяющий переключать полярность синхронизации с помощью SА3 и усиливать входной сигнал до амплитуд, необходимых для надежного срабатывании триггера компараиора. Схема представлена на рисунке 8.

Для усилителя-фазоинвертора выбираем ту же микросхему К544УД2А и задаемся коэффициентом усиления К = 20, при котором при минимальном входном сигнале 1В напряжение на выходе будет 15 В – напряжение питания. По заданному коэффициенту усиления рассчитываем сопротивления цепи ООС R1, R4. С одной стороны, сопротивление резистора R1 следует выбирать по возможности малым, чтобы снизить статические ошибки усилителя. С другой стороны, цепь ООС не должна перегружать выход усилителя по выходному току. При малых значениях R4 резистор R3, нагружающий выход повторителя, будет также низкоомным, что может привести к превышению допустимого выходного тока эмиттерного повторителя. По паспортным данным ОУ минимальное значение нагрузки Rн min = 2 кОм, поэтому выбираем R3 = R1 = R_{н min} = 2кОм. Определим сопротивление в цепи ООС:

кОм. (5.8)

Для обеспечения равенства коэффициентов усиления по обоим входам усилителя, подключен резистор R2. Найдем его из условия:

_{, (5.9)}

или . (5.10)

Получим значение R2 = 200 Ом, причем для более точной настройки равенства коэффициентов усиления по обоим входам в качестве R2 следует выбирать резистор переменного сопротивления.

4. Компаратор напряжения и дифференцирующая цепь

Выходные импульсы компаратора должны иметь достаточно крутые фронты и формироваться с малой погрешностью сравнения. В соответствии с этими требованиями была выбрана схема компаратора К554СА3А, для которой чувствительность мВ, , t_зад=300 нс, схема имеет выходы с открытым коллектором и эмиттером. Для формирования опорного уровня используем потенциометр и источник питания ОУ Е= 15 В. Зададимся током через R1, равным 1 мА, тогда

(5.11)

На выходе компаратора формируются прямоугольные импульсы, длительность которых будет зависеть от длительности входных сигналов и значения выбранного уровня синхронизации.

Зная время задержки срабатывания, минимальную длительность выходного импульса компаратора можно оценить как

(5.12)

В качестве нагрузки к выходу с открытым коллектором подключаем резистор R2= 1 кОм. Для коллекторного питания выходного транзистора микросхемы используем питание ОУ Е= 15 В, а неиспользуемый выход с открытым эмиттером заземляем. При этом постоянный ток через нагрузку

мА, что не превышает допустимый выходной ток микросхемы, равный 50 мА.

Чтобы исключить влияние нагрузки на параметры дифференцирующей цепи R3, С1, выбираем R3=10кОм с учетом неравенства R3<<R_Н. Зададимся из условия, что постоянная дифференцирующей цепи должна быть много меньше минимальной длительности импульса, тогда

, (5.13)

Для выделения после дифференцирования только положительных импульсов используем фиксатор нулевого уровня на VD1, в качестве которого используем импульсный диод с большим значением допустимого импульсного тока. Выбираем диод КД102А, параметры которого перечислены в приложении. Следует отметить, что в этом случае отрицательный импульс будет ограничен по амплитуде на уровне приблизительно -0,7 В.

Для исключения постоянной составляющей нагрузку к выходу блока подключаем через разделительный конденсатор, величину которого рассчитаем из условия неискаженной передачи импульса , где - постоянная времени разделительной цепи. Для того чтобы эта емкость и одно из сопротивлений делителя на входе триггера не образовывали еще одну дифференцирующую цепь, надо С2>>C1.

(5.14)

Выбираем С2=1 нФ