9. Усилители с непосредственными связями

Широкополосный усилитель на микросхеме К140УД5А.Уси­литель (рис. 4.60) имеет полосу пропускания от 20 Гц до 2 МГц. Максимальный коэффициент усиления схемы равен 100, при коэффи­циенте усиления каждого каскада 10 раз. Введение в схему аттенюа­тора позволяет регулировать коэффициент усиления дискретно с ша­гом 10. Для устранения самовозбуждения ОУ должны быть включе­ны следующие корректирующие элементы: между выводами2 и4 — конденсатор емкостью 18 пФ и между выводами2 и12— емкостью 56 пФ.

Рис. 4.60 Рис. 4.61

Широкополосный предусилитель.Сигнал на вход усилителя (рис. 4.61) поступает от датчика с большим внутренним сопротивле­нием через кабель. Емкость кабеля значительно ограничивает полосу частот передаваемого сигнала. Для компенсации емкости на экранипирующую оплетку кабеля пода­стся выходной сигнал. Для защи­тыor внешних помех кабель по­мещается в дополнительный эк­ран. Такая схемная нейтрализация емкости кабеля позволяет расши­рить полосу пропускания усили­теля до 30 кГц при выходном со­противлении датчика около 10 МОм.

Входной сигнал с централь­ной жилы кабеля поступает на за­твор истокового повторителя на VT1, нагрузкой которого является транзисторVT2. Применение ди­намической нагрузки у полевого транзистора позволяет получить входное сопротивление усилителя более 50 МОм. К выходу нстоко-вого повторителя подключается, усилитель на транзисторахVT3 иVT4, охваченных ООС. Коэффициенты усиления каскада наVT3, VT4 устанавливается резисторомR6. С выхода этого усилителя сиг­нал ООС подается на внутренний экран кабеля. Степень компенса­ции зависит от коэффициента усиления наVT3, VT4. Емкость кабе­ля ослабляется в 1/(1 —K) раз, гдеК близок к 1. В результате можно получить эквивалентную емкость на входе кабеля не более 1 пФ. Уровень собственных шумов усилителя не превышает 200 мкВ, динамический диапазон — 1,5 В, полоса пропускания 1 Гц — 30 кГц. Повторитель с большим динамическим диапазоном. Истоковый повторитель (рис. 4.62) имеет входное сопротивление более 10^ЭОм и входную емкость менее 2 иФ. Большой диапазон входных сигналов (около 240 В) достигается применением высоковольтного источника и соответствующих транзисторов. Полевой транзистор питается от дополнительного источникаU_a. Поскольку один вывод источникаЕ подключен к выходу, то образуется следящая ОС, которая уменьша­ет емкость затвор — сток.

Истоковыи повторитель. Повторитель сигналов (рис. 4.63) имеет входное сопротивление около 10¹⁰Ом. Коэффициент передачи равен 0,998, Входной каскад повторителя построен на полевом транзисторе, к выходу которого подключен составной эмиттерный повторитель на транзисторахVT2 иVT3. Для стабилизации работы входного кас­када наVTJ в сток включен генератор тока на транзистореVT4, напряжение на базе которого застабилизировано диодомVD1 и введена цепочка стабилитроновVD2, VD3. ДиодVD2 позволяет обеспечить постоянную разность потенциалов между затвором и стоком при изменениях входного напряжения на затворе. ДиодVD3 стабилизирует напряжение на резисторR3 и, следовательно, ток стока транзистораVT1. Ток стока транзистораVT1 выбирают на порядок меньше тока, протекающего через диодыVD2 иVD3. Гальваническая связь всех элементов позволяет использовать схему для передачи сигналов низких и инфранизких частот. Входной сиг­нал не должен превышать 2 В.

Рис. 4.62 Рис. 4.63 Рис. 4.64

Рис. 4.65

Малошумящий предусилитель. На входе усилителя (рис. 4.64) применен полевой транзистор в схеме ОИ. Второй каскад выполнен на биполярном транзисторе по схеме ОЭ. В усилителе две петли ООС. С коллектора транзистора VT2 через цепочкуR6, СЗ сигнал ОС подается в исток полевого транзистора, а с истока через кон­денсаторС2 и резисторR3 — на затворVTL Наличие второй ООС позволяет увеличить входное сопротивление усилителя до десятков мегаом и существенно уменьшить входную емкость. Значение вход­ной емкости ограничивается емкостью монтажа и лежит в пределах 5 — 10 пФ. Коэффициент усиления схемы может быть выбран в ши­роких пределах — от 1 до 100, при этом сответственно меняется и верхняя граничная частота полосы пропускания. Для коэффициента усиления, равного 4, полоса пропускания составляет 100 Гц — 40 МГц. Уровень шумов, приведенный ко входу, равен 100 мкВ при входном сопротивлении 30 МОм. Максимальное выходное напряже­ние равно ±1,5 В при коэффициенте гармоник не более 5 %. Диа­пазон температур от — 60 до +60 °С.