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 выводами 2 и 4 — конденсатор емкостью 18 пФ и между выводами 2 и 12 — 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 защи­ты or 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 транзистор VT2. Применение ди­намической нагрузки у полевого транзистора позволяет получить входное сопротивление усилителя более 50 МОм. К выходу нстоко-вого повторителя подключается, усилитель на транзисторах VT3 и VT4, охваченных ООС. Коэффициенты усиления каскада на VT3, VT4 устанавливается резистором R6. С выхода этого усилителя сиг­нал ООС подается на внутренний экран кабеля. Степень компенса­ции зависит от коэффициента усиления на VT3, VT4. Емкость кабе­ля ослабляется в 1/(1 — K) раз, где К 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^Э Ом 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 источника U_a. Поскольку один вывод источника Е подключен к выходу, то образуется следящая ОС, которая уменьша­ет емкость затвор — сток.

Истоковыи повторитель. Повторитель сигналов (рис. 4.63) имеет входное сопротивление около 10¹⁰ Ом. Коэффициент передачи равен 0,998, Входной каскад повторителя построен на полевом транзисторе, к выходу которого подключен составной эмиттерный повторитель на транзисторах VT2 и VT3. Для стабилизации работы входного кас­када на VTJ в сток включен генератор тока на транзисторе VT4, напряжение на базе которого застабилизировано диодом VD1 и введена цепочка стабилитронов VD2, VD3. Диод VD2 позволяет обеспечить постоянную разность потенциалов между затвором и стоком при изменениях входного напряжения на затворе. Диод VD3 стабилизирует напряжение на резистор R3 и, следовательно, ток стока транзистора VT1. Ток стока транзистора VT1 выбирают на порядок меньше тока, протекающего через диоды VD2 и VD3. 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 цепочку R6, СЗ сигнал ОС подается в исток полевого транзистора, а с истока через кон­денсатор С2 и резистор R3 — на затвор VTL 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.

МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Усилитель с нейтрализацией. Усилитель на полевых транзи­сторах (рис. 4.65) работает в широком диапазоне температур от — 196 до +85 °С. Режим по постоянному току устанавливается ре­зисторами автосмещения R3, R6 и R8 таким образом, чтобы рабочая точка полевых транзисторов соответствовала минимальному температурному дрейфу тока стока Полоса пропускания усилителя равна 10 Гц — 1 МГц. Широкополосность обеспечивается малой входной емкостью. Уменьшение влияния емкости полевого транзистора до­стигается нейтрализацией, осуществляемой за счет ООС в исток и сток входного транзистора. Входная емкость лежит в пределах 1 — 2 пФ. Шумы усилителя эквивалентны сопротивлению 10 кОм для температуры 77 К и 50 кОм для температуры 293 К. Входное сопро­тивление усилителя около 8 МОм, а выходное — около 100 Ом.

Транзисторный широкополосный усилитель. Коэффициент усиле­ния усилителя (рис. 4.66) в полосе частот от 5 Гц до 15 МГц состав­ляет около 15 дБ. Усилитель охвачен глубокой ООС, что обеспечи­вает стабильность его основных характеристик. Защита от самовоз­буждения обеспечивается выбором необходимых соотношений посто­янных времени каскадов. Для уменьшения нижней граничной частоты полосы пропускания применяется полевой транзистор, обеспечиваю­щий входное сопротивление около 2 МОм. Большое входное сопро­тивление каскада позволяет уменьшить емкость конденсатора С1. Нагрузкой цепи стока полевого транзистора VT2 является генера­тор тока на транзисторе VT1. Эта динамическая нагрузка дает возможность увеличить усиление первого каскада и тем самым глу­бину ООС. Кроме того, эта же нагрузка позволяет уменьшить нелинейные искажения входного каскада и довести их до 0,2 % в полосе частот до 3 МГц. Для уменьшения выходного сопротивле­ния входного каскада применяется эмиттерный повторитель на тран­зисторе VJ3. Транзистор VT4 увеличивает общий коэффициент уси­ления и обеспечивает необходимый базовый ток транзистора VT5, который работает на низкоомную нагрузку. Усилитель работает в диапазоне температур от — 10 до +50 °С.

Усилитель с непосредственной связью. В усилителе (рис. 4.67) используется непосредственная связь между каскадами. Коллектор­ные токи транзисторов относительно невелики. В этой связи шумы усилителя сведены к минимуму и составляют приблизительно 10 мкВ в полосе частот от 2 Гц до 100 кГц. Наличие полевого транзистора в первом каскаде позволяет получить входное сопротивление около 5 МОм. В случае необходимости увеличения входного сопротивления следует изменить сопротивление резистора R1. Шумы усилителя в этом случае возрастут. Ко­эффициент усиления можно ме­нять от 100 до 4000 подстроеч-ным резистором R7. Исключе­ние из схемы конденсатора С1 позволяет использовать усили­тель для передачи сигналов по­стоянного тока. При этом дрейф составит 1,5 мВ за 8ч работы.

Рис. 4.66 Рис. 4.67

Рис. 4.68

Чувствительный усилитель. Схема (рис. 4.68) предназна­чена для усиления сигналов в диапазоне частот от 100 Гц до 1,2 МГц; коэффициент уси­ления порядка 10⁴. Входной шум при сопротивлении гене­ратора 5 кОм равен 40 мкВ, максимальный выходной сигнал 1,5 В, входное сопротивление 2,5 МОм. Схема содержит пять каска­дов усиления. Входной каскад на полевом транзисторе VT1 выпол­нен по схеме с ОИ. Два последующих каскада собраны по идентич­ной схеме. В этой схеме для стабилизации параметров усилителя применены две цепи ООС через резисторы R3 и R6, R12 и R15.

Рис. 4.69

Последний каскад с ОС через R20 обеспечивает усиление около 20 и малое выходное сопротивление. Вместо дискретных компонентов возможно применение интегральной микросхемы К122УС1.

Широкополосный усилитель. Усилитель состоит из трех каскадов (рис. 4.69). Каждый каскад имеет коэффициент усиления около 30. Полоса пропускания усилителя от 1 кГц до 1 МГц. При использова­нии транзисторов с более высокой граничной частотой, например КТ360 и КТ324, полоса пропускания может быть расширена до 100 МГц. Несмотря на то, что общий коэффициент усиления более 2-10⁴, усилитель устойчив. Это происходит, в частности, за счет того, что каждый каскад питается от отдельного источника питания. Принцип построения усилителя можно использовать при создании ре­зонансного усилителя с большим коэффициентом усиления.

II. КАБЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Усилитель с низкоомным выходом. Усилитель (рис. 4.70) предназначен для работы на кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Коэффициент усиления равен единице. Максимальная ампли­туда входного сигнала около 10 В. С помощью резистора R3 уста­навливается нулевое напряжение на выходе. Входное сопротивление каскада более 50 кОм. Полоса пропускания усилителя более 10 МГц.

Транзисторы VT1 и VT3 находятся в открытом состоянии. При достаточно близких параметрах транзисторов на входе схемы полу­чается потенциал, практически равный нулю. В то же время паде­ние напряжения на базо-эмиттерном переходе транзистора VT1 слу­жит открывающим потенциалом для транзистора VT2. Аналогичным образом связаны и транзисторы VT3 и VT4. По этой причине на выходе схемы отсутствует «ступенька» напряжения при переходе входного сигнала через нулевой уровень. Для устранения постоян­ного напряжения на выходе схемы, возникающего из-за разброса сопротивлений резисторов и параметров транзисторов, служат потен­циометр R5 и резистор R4.

Микрофонный усилитель. Усилитель (рис. 4.71) располагается в непосредственной близости от микрофона. Выходной сигнал усили­теля снимается с резистора R4. Смещение в базу транзистора VT1 и температурная стабилизация усилителя обеспечиваются делителем R2 и R3. Резистор R1 является нагрузкой первого каскада и одно временно осуществляет ООС во втором каскаде. Обратная связь снижает нелинейные искажения и обеспечивает выходное сопротив­ление около 600 Ом. Нижняя граничная частота усилителя равна 16 Гц. Общий коэффициент усиления схемы (150 — 250) зависит от коэффициента передачи применяемых транзисторов.

Рис. 4.70 Рис. 4.71

Выносные предварительные усилители. Для передачи сигналов датчиков, удаленных от измерительных устройств, применяются уси­лители (рис. 4.72), выходной сигнал которых и напряжение питания к которым проходят по одним и тем же проводам. Во всех усилите­лях нагрузка помещена на конце кабеля, а ток от источника питания проходит через нагрузочный резистор.

На рис. 4.72, а приведена простая схема усилителя со 100 %-ной ООС. Входное полное сопротивление усилителя равно R_вx= =2-10³ МОм, С_вх=2,5 пФ. Коэффициент передачи в диапазоне частот от 10 Гц до 50 МГц лежит в пределах 0,9 — 0,92. Шумы усилителя в полосе частот от 5 Гц до 300 кГц равны 10 мкВ для замкнутого входа, а при входной емкости 100 пФ — 12 мкВ. Для уменьшения внешних наводок на входные цепи необходима тщательная экрани­ровка усилителя и использование на печатной плате компенсационных дорожек.

В схеме усилителя на рис. 4.72, б для компенсации входной емко­сти полевого транзистора применена динамическая нагрузка, выпол­ненная на транзисторе VT2. Введение этого транзистора значительно увеличивает глубину ООС. Входное полное сопротивление усилителя равно Rвх>3-10³ МОм, Свх<1,1 пФ. Коэффициент усиления близок к единице.

Рис 4.72

Применение в схеме рис. 4.72, в дополнительного усилительного каскада на транзисторе VT3 в петле ОС ведет к сужению полосы пропускания, которая в данном случае составляет от 5 Гц до 7 МГц. Коэффициент передачи близок к единице. Входное сопротивление на низких частотах 8-10³ МОм, а входная емкость до частоты 1 МГц не превышает 0,09 пФ. Шум в полосе частот 5 Гц — 300 кГц равен 8 мкВ при замкнутом входе. При входной емкости 100 пФ шум не увеличивается. Однако для емкости 10 пФ шум равен 30 мкВ, при 1 пФ — 200 мкВ.

На входе усилителя, изображенного на рис. 4.72,г, отсутствует входной разделительный конденсатор. Этот усилитель имеет коэффи­циент усиления 12, входное сопротивление 500 МОм и входную емкость 2,7 пФ. Полоса пропускания ограничена частотой 1 МГц, поскольку применены низкочастотные полевые транзисторы. Уровень собственных шумов при емкости на входе 100 пФ равен 30 мкВ.

Схема усилителя рис. 4.72, д состоит из двух каскадов: истоко-вый повторитель — транзистор VT1 и усилителя на составном тран­зисторе с полной ООС. Напряжение между истоком и стоком поле­вого транзистора не превышает падения напряжения на переходе база — эмиттер транзистора VT2. Малое напряжение сток — исток полевого транзистора позволяет существенно уменьшить шумы уси­лителя в области низких частот. Основные параметры усилителя: входное сопротивление 800 МОм, входная емкость 0,5 пФ, коэффи­циент усиления 0,98 в диапазоне частот от 10 Гц до 1 МГц, напря­жение шума 35 мкВ.

Антенный усилитель.Двухтранзисторный усилитель (рис. 4.73, а) предназначен для работы в полосе частот от 100 кГц до 35 МГц. Усиление сигнала осуществляется транзистором VT1. Транзистор VT2 служит для уменьшения емкости нагрузки VT1 и стабилизации коэффициента усиления. Непо­средственная связь между тран­зисторами и с выхода усилителя на базу VT1 при R4 стабилизи­рует режим работы усилителя как по постоянному, так и по перемен­ному токам. Форма амплитудно-частотной характеристики усили­теля зависит от емкости конден­сатора СЗ. Эта зависимость пока­зана на рис. 4.73, в. Меняя ем­кость конденсатора, можно до­биться неравномерности частотной характеристики менее ±3 дБ. Влияние емкости конденсатора СЗ на амплитудную характеристику проиллюстрировано на рис. 4.73, б.

Рис. 4.73 Рис. 4.74

Согласующий каскад. При передаче импульсных сигналов через кабель уделяется большое внимание согласованию кабеля по входу и выходу. Если кабель не оканчивается согласованной нагрузкой, то одиночный импульс отражается в нем несколько раз. Чтобы изба­виться от рассогласования, необходимо применить на выходе кабеля диодные ограничители. Когда импульсный сигнал с амплитудой 5 В приходит на базу выходного транзистора, то отраженный сигнал ограничивается диодом VD1 (рис. 4.74). Уничтожение паразитных выбросов отрицательной полярности осуществляется диодом VD2. Наличие двух диодов на выходе кабеля позволяет согласовать сиг­налы, передаваемые интегральной микросхемой на вход другой мик­росхемы.

МОСТОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Гальванометр. Прибор (рис. 4 75) предназначен для изме­рения токов от 0,2 нА. Усилитель постоянного тока собран по диф­ференциальной схеме на полевых транзисторах. Измерительный при­бор включен между истоками полевых транзисторов. Для уменьше­ния наводок переменного тока к затвору транзистора VTJ подклю­чена цепочка Cl, R2. Балансировка схемы осуществляется резисто­ром R4. Компенсация влияния тока затвора VT1 реализуется пода­чей с подстроечного резистора R7 в цепь затвора VT1 через R1 на­пряжения подпитки. Для измерения токов 10 нА на вход необходи­мо подключить резистор с сопротивлением 100 МОм, для 100 нА — 10 МОм, для 1 мкА — 1 МОм, для 10 мкА — 100 кО.м. Падение напряжения на входном резисторе не более 1 В.

Рис. 4.75 Рис. 4.76

Для уменьшения температурного дрейфа в схеме целесообразно применить согласованные по параметрам полевые транзисторы, ко­торые находятся в микросхемах К504НТ1 — К504НТ4 с любым бук­венным индексом.

Милливольтметр. Прибор (рис. 4.76) переменного напряжения имеет входное сопротивление 2 МОм. Чувствительность определяется коэффициентом усиления, максимальное значения которого равно 10. В случае необходимости усиление можно увеличить за счет умень­шения сопротивления резистора R4.

Дифференциальный электрометрический усилитель. С помощью усилителя (рис. 4.77) можно измерять токи до 10-¹⁰ А. Входное сопротивление равно 1 ГОм, так что от максимального тока на нем развивается напряжение 100 мВ. Это напряжение подается на изме­рительную схему. С помощью резистора R4 устанавливается предел измерения. Нуль измерительного прибора или баланс усилителя осу­ществляется резистором R5, Верхний предел измеряемого тока можно увеличить, уменьшив включаемое на входе сопротивление. Суммарная погрешность усилителя не превышает 3 %.

Приставка для измерения малых токов. Измеритель (рис. 4.78) собран по схеме дифференциального усилителя с полевыми транзис­торами на входе. На выходе схемы стоит стрелочный прибор с пре­делом измерения 100 мкА. Большое входное сопротивление полевых транзисторов позволяет измерять токи до 10~⁸ А. Пределы измере­ния можно менять, подключая различные входные резисторы R1. В этом случае необходимо менять и резистор R8, который включен последовательно со стрелочным прибором.

Для уменьшения чувствительности усилителя к посторонним по­мехам и наводкам его входная цепь включена по параллельной ба­лансной схеме с введением в цепь истока стабилизатора тока, постро­енного на транзисторе VT5. Такое схемное решение позволило полу­чить подавление синфазных помех более 80 дБ. С целью ограничения случайных перегрузок измерительного прибора к выходу подключают два параллельно соединенных диода. Они замыкают накоротко выход-при напряжении на них любой полярности, превышающем 0,5 В. Для уменьшения ошибки измерения тока конденсатор во входной цепи должен иметь сопротивление изоляции более 10¹³ Ом. Указанные на схеме сопротивления резисторов R3, R9 и R16 соответствуют напря­жению отсечки полевых транзисторов, равному 1,5 В. В этом случае напряжение смещения на затворе, соответствующее термостабиль­ной точке, составляет примерно 0,8 В, а ток покоя стока равен 0.7 мА. Для других параметров полевых транзисторов сопротивле­ния резисторов, отмеченных звездочкой, должны быть подобраны Вольтметры на полевых транзисторах. Простои вольтметр посто­янного тока (рис. 4.79,а) позволяет измерять напряжения от — 1 до + 1 В. Входное сопротивление более 100 МОм. При нулевом напря­жении на входе через измерительный прибор протекает ток, значение которого регулируется резистором R2. С помощью этого резистора -стрелка прибора устанавливается в середине шкалы.

Рис. 4.77

Рис. 4.78

Для компенсации тока покоя полевого транзистора возможно применение мостовой схемы (рис. 4.79,6). Одно плечо моста образо­вано полевым транзистором, а другие — резисторами R2 R4__R6

С помощью резистора R5 устанавливается нулевое положение стрел­ки измерительного прибора. Положение рабочей точки транзистора задается смещением на затворе с помощью резистора R6 Полное отклонение стрелки прибора соответствует подаче на вход напряже­ния 0,3 В. Пределы измерений можно менять подбором резистора R3. Для увеличения чувствительности вольтметра в два раза можно применить схему с двумя полевыми транзисторами (рис 4 79 в)

Рис. 4.79

Эта симметричная мостовая схема нечувствительна к изменению пи-тающего напряжения.

Дифференциальный измеритель малых токов. Схема (рис. 4.80, а) позволяет измерять ток до 10^-14 А, Это достигнуто благода­ря использованию в схеме полевых транзисторов VT1 и VT2 с изо­лированным затвором. Биполярные транзисторы уменьшают выход­ное сопротивление каскада. С помощью резистора R3 балансируют­ся плечи моста. Пределы измерения можно регулировать резистором R4 При хорошо подобранных полевых транзисторах схема нечувст­вительна к изменению питающего напряжения. При значительных I_КБО транзисторов в VT3 и VT4 целесообразно ввести резисторы сопротивлением 3 кОм между базой и эмиттером.

Рис. 4.80

В схеме pud. 4.80, б применены полевые транзисторы, которые имеют входной ток 10~⁹ А. Начальный ток стока при £У_Си =1,5 В и УЗН ⁼0 равен примерно 500 мкА. Крутизна равна 0,2.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Повторители с большим входным сопротивлением. На рис. 4.81,а изображен повторитель с входным сопротивлением 220 МОм. В этом повторителе для температурной стабилизации в цепь истока включен генератор тока. Ток стока полевого транзисто­ра соответствует его термостабильной точке. Следует учесть, что протекающий через полевой транзистор ток меняется в зависимости от входного сигнала. Нагрузочная способность схемы определяется транзистором VT2. Выходное сопротивление каскада менее 10 Ом. Напряжение входного сигнала ±6 В. Частотный диапазон работы от 0 до 10⁶ Гц. Температурный дрейф нуля равен 100 мкВ/град.

Рис. 4.81

Рис. 4.82

Усилитель на рис. 4.81,6 имеет коэффициент усиления от 10 до 100 в зависимости от сопротивления резистора R9 в цепи ООС. Установка нулевого значения постоянного напряжения на выходе осуществляется резистором R2. Диапазон изменения входного сиг­нала от — 1 до +1 В. Частотный диапазон работы схемы от 0 до 1 МГц. Выходное сопротивление равно 10 Ом. Температурный дрейф нуля составляет 50 мкВ/град.

Широкополосный усилитель. Усилитель (рис. 4.82) построен на двухсоставных повторителях на транзисторах VTJ, VT2 и VT5, VT6. За счет глубокой ООС осуществляется компенсация емкости затвор — исток полевого транзистора. Эта компенсация позволяет поднять граничную частоту повторителя до 1 МГц. Дифференциаль­ный сигнал с повторителей подается на усилитель, который объеди­няет выходы. Коэффициент усиления определяется отношением ре­зисторов R₆/R₅.

Рис. 4.83 Рис. 484

Рис. 485

Пиковый вольтметр. При­бор (рис. 4.83) имеет чувстви­тельность 20 мВ при полном отклонении стрелки измери­тельного прибора. Полоса про­пускания устройства от 2 Гц до 10 кГц.

Измеритель малых сигналов. Измеритель (рис. 4.84) построен на ОУ, в цепи ОС которого включен диодный мост. Входное напря­жение на неинвертированном входе будет скомпенсировано напря­жением ОС на инвертированном входе. Ток, протекающий в цепи ОС, равен U_BX/R₁. Индикаторный прибор с пределом измерения I_mах= = 100 мкА регистрирует входные сигналы с амплитудой U_BХ=R₁I_max, т (.-. (У„х — 1 кОм-100 мкА=0,1 В. Чтобы уменьшить минимально иозможный входной сигнал, необходимо уменьшить сопротивление резистора RI. Так, для R₁ = 10 Ом U_Bx=l мВ. Амплитуда выходного сигнала ОУ равно 0,9 В. В схеме можно применить любой ОУ: К140УД1 — К140УД8, К153УД1, К284УД1.

Чувствительный измеритель.Измерительное устройство (рис. 4.85) обладает чувствительностью 10 мВ при отклонении стрелки измерительного прибора на всю шкалу. Полоса рабочих ча­стот от 10 Гц до 100 кГц. Максимальный коэффициент усиления более 100. Требуемый коэффициент усиления устанавливается с по­мощью резистора R5. Установка нуля прибора осуществляется ре­гулировкой напряжений в коллекторах транзисторов VT2 и VT3. Грубая регулировка выполняется с помощью резистора R4, который изменяет ток, протекающий через полевые транзисторы. Точная на­стройка выполняется резистором R3. Измеритель рассчитан на пара-фазный входной сигнал.

ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ УПЧ

Каскодный резонансный усилитель. В основу усилителя по­ложена интегральная микросхема К224УС1 (рис. 4.86, а). Схема УВЧ приведена на рис. 4.86,6. Потенциометр R1 позволяет изменять коэффициент усиления каскада до 100. Параметры микросхемы позво­ляют создать усилитель на частоты до 100 МГц. Входное сопротив­ление равно 150 Ом.

Усилитель промежуточной частоты звука.Усилитель (рис. 487,6) выполнен на микросхеме К224УС8 (рис. 4.87, а), специ­ально рассчитанной для работы в усилителе промежуточной частоты (УПЧ) звукового сопровождения. На вход схемы подастся сигнал с частотой 6,5 МГц. Микросхема усиливает и одновременно ограничивает сигнал. Полоса пропускания не менее 250 кГц Коэффициент усиления более 100. С помощью потенциометра R1 можо регулиро­вать усиление каскада более чем в 100 раз.

Приемник с прямым преобразованием в диапазоне 80 м.Схема приемника (рис. 4.88) построена на базе двух микросхем cepии К237. Микросхема DAI выполняет функции УВЧ с входным конту­ром L1C2C3 гетеродина, частота настройки которого определяется контуром L2T9C10, и балансного смесителя, нагрузкой которого яв­ляется контур L3, С8, настроенный на промежуточную частоту.

Сигнал промежуточной частоты проходит ФСС и поступает на вход микросхемы DA2, где он детектируется и усиливается. Нагруз­кой является телефон с сопротивлением 200 Ом.

Настройка приемника осуществляется блоком конденсаторов СЗ, С9. Коэффициент усиления по высокой частоте регулируется пе­ременным резистором R2 путем изменения напряжения на коллек­торе транзистора УВЧ. Усиление по промежуточной частоте опреде­ляется резистором R4.

Рис. 4.86

Рис. 4.87

Рис. 4.88

Рис. 4.89

Усилитель промежуточной частоты на микросхемах К224УС2. Усилитель промежуточной частоты на 465 кГц построен на трех мик­росхемах (рис. 4.89). Первые две микросхемы работают в каскадах, выполненных по апериодической схеме. Последний каскад выполнен по схеме резонансного усилителя. Резистор R6 определяет полосу пропускания усилителя. В первом каскаде на вывод 2 микросхемы подводится напряжение АРУ, которое при отсутствии сигнала долж­но быть равно 1,5 В, при этом усиление УПЧ максимально и равно 10³. При использовании в схеме детектора микросхемы К224ЖАГ можно обеспечить изменение выходного сигнала УПЧ на 1 дБ при изменении напряжения на входе более 40 дБ. Входной сигнал УПЧ может меняться в пределах от 10² до 10⁴ мкВ. Резистором R5 уста­навливается эмиттерный ток транзистора последнего каскада.

ПОЛОСОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Линейный полосовой усилитель. Усилитель построен на двух ОУ типа К140УД1Б (рис. 4.90). На DAI выполнен усилитель с пере­менным коэффициентом усиления. Для уменьшения сдвигов посто­янной составляющей на выходе DA1 изменение коэффициента усиле­ния производится одновременным изменением резисторов как в цепи ОС, так и в неинвертирующем входе (переключатель П2). Нижняя граничная частота усиления определяется положением переключате­ля П1: 0,1; 6; 16; 160; 1600; 16000 Гц. Верхняя граничная частота определяется положением переключателя П3: 10; 100 Гц; 1; 10; 100 кГц и 1 МГц.

Следует учесть, что ОУ типа К140УД1Б имеет спад АЧХ с кру­тизной 6 дБ/октава, начиная с частоты 10 кГц, так что при коэффициенте усиления 500 верхняя гра­ничная частота усилителя будет равна 5 кГц.

Рис. 4.90

Рис. 4.91

Усилитель промежуточной ча­стоты с АРУ на микросхеме К157УСЗ. Принципиальная схема К157УСЗ приведена на рис. 4.91, а, а периодический УПЧ на ней на рис. 4.91,6. В усилителе интеграль­ная микросхема выполняет не­сколько функций. В ней происхо­дит усиление сигнала с частотой 465 кГц, детектирование этого сигнала и усиление постоянной составляющей в цепи АРУ. Для входного сигнала, имеющего глубину модуляции 30% для сигналов от 50 мкВ до 3 мВ, выходной сигнал меняется не более чем на 6 дБ. Для входного сигнала 0,3 мВ коэффициент гармоник по модулирующему сигналу не более 3 %. Коэффициент усиления схемы более 10³. Напряжение сигнала АРУ должно находиться в пределах 3 — 4,5 В.

Рис. 4.92

Усилитель промежуточной частоты на микросхемах К122УС2Б. Схема УПЧ (рис. 4.92) содержит два резонансных каскада усиления, детектор и УПТ цепи АРУ. Чувствительность схемы 10 мкВ. Напря­жение шума, приведенное ко входу, 1 мкВ. Полоса пропускания 15 кГц. Схема АРУ обеспечивает изменение выходного сигнала на 6 дБ при изменении входного сигнала на 46 дБ.

Усилитель с регулируемой полосой пропускания. Усилитель по­строен на ОУ типа К140УД1Б (рис. 4.93), в цепь ООС которого включен контур. Часть выходного сигнала с делителя R2, R3 по­дается на неинвертирующий вход ОУ. На резонансной частоте кон­тура без ПОС усиление каскада будет определяться выражением K_{у u} = wL/R₁ — l/wCR₁. При введении ПОС усиление каскада увели­чивается, а полоса пропускания усилителя сужается, т. е. увеличива­ется эквивалентная добротность контура. Усилитель имеет низкое полное выходное сопротивление, что упрощает согласование его с последующими устройствами. Верхняя граничная частота использо­вания схемы определяется частотными свойствами ОУ.

Логарифмический усилитель.Усилитель (рис. 4.94) состоит из транзистора VT1, колебательного контура, настроенного на частоту 100 кГц, схемы детектирования, включающей конденсаторы С2, СЗ, диоды VD2, VD3 и УПТ на транзисторе VT2. Последний управляет базовым током транзистора VT1, что приводит к изменению коэффициента усиления каскада. При увеличении амплитуды входного сигнала, когда напряжение на конденсаторе СЗ оказывается доста­точным для открывания транзистора VT2, напряжение на его кол­лекторе будет уменьшаться, что приведет к уменьшению коэффици­ента передачи транзистора VT1. В результате амплитудная харак­теристика близка к логарифмической. Максимальный коэффициент усиления схемы около 100.

Рис. 4.93 Рис. 4.94

УСИЛИТЕЛИ С АРУ

Усилитель с гистерезисной характеристикой.В основу этой схемы (рис. 4.95) положена схема логарифмического усилителя. От­личительной особенностью схемы является дополнительный каскад на VT3, осуществляющий ПОС по постоянному току.

При отсутствии входного сигнала базовый ток транзистора VT1 определяется резисторами Rl, R6 и напряжением питания. Коэффи­циент усиления каскада около 10. Когда амплитуда входного сиг­нала достигнет 20 мВ, на выходе детектора появится постоянное напряжение, открывающее транзистор VT2. Уменьшение напряже­ния на коллекторе этого транзистора откроет транзистор VT3. В его коллекторной цепи появится постоянное напряжение, которое смес­тит рабочую точку транзистора VT1 в область с большим усилени­ем. В результате амплитуда переменного сигнала в коллекторе тран­зистора VT1 увеличится. Это в свою очередь приведет к дальнейше­му увеличению усиления транзистора VT1. Коэффициент усиления схемы увеличится до 400. Транзистор VT3 полностью откроется. При уменьшении амплитуды входного сигнала в режиме максималь­ного усиления схема вернется в исходное состояние. Переход про­изойдет при амплитуде 8 мВ.

Составной каскад. Резонансный усилитель, схема которого пред­ставлена на рис. 4.96, а, настроен на частоту 465 кГц. Полоса про­пускания контура 2,5 кГц. Коэффициент усиления на резонансной частоте определяется K_у._и = 1 + (RoefRa) = 100, где R_oe — резонансное сопротивление контура. Коэффициент усиления практически не зави­сит от сопротивления нагрузки при R_н>5 кОм (рис. 4.96,6). В уси­лителе предусмотрено управление коэффициентом передачи при изме­нении смещения транзистора VT1. Зависимость коэффициента усиле­ния от управляющего напряжения представлена на рис. 4.96, в. При включении последовательно двух каскадов необходимо введение рези­стора сопротивлением R=l кОм между этими каскадами.

Рис. 4.95

Рис. 4.96

Усилитель с управляемым коэффициентом усиления. Усилитель (рнс. 4.97, а) содержит два одинаковых резонансных каскада на составных транзисторах VT2, VT3 и VT5, VT6. На входе каждого каскада включен управляемый Т-образный аттенюатор, в качестве горизонтального плеча которого использованы полевые транзисторы VTI и VT4. Зависимость коэффициента усиления от управляющего напряжения представлена на графике (рис. 4.97,6). Общий диапа­зон регулировки около 80 дБ.

Усилитель с регулируемой полосой пропускания. Двухкаскад-ный усилитель (рис. 4.98, а) предназначен для работы на частоте 465 кГц и содержит два резонансных каскада на составных транзи­сторах VTI, VT2 и VT4, VT6. Регулировка полосы пропускания осу­ществляется подключением сопротивления полевого транзистора па­раллельно контуру. В первом каскаде роль регулирующего элемелта выполняет транзистор VT3, а во втором — VT6. Начальная полоса пропускания каждого контура составляет около 2 кГц. Зависимость общей полосы пропускания от управляющего напряжения представ­лена на графике (рис. 4.98,6).

Два усилителя на микросхемах. В основу схем усилителей (рис. 4.99) положена интегральная микросхема К122УД1, содержа­щая усилительный дифференциальный каскад на биполярных тран­зисторах, режим которых по току задан генератором стабильного тока на биполярном транзисторе. Схемы представляют собой одно каскадный резонансный усилитель с подачей входного сигнала (рис. 4.99, а) на базу транзистора дифференциальной пары и на базу токозадающего транзистора (рис. 4.99,6). В обеих схемах уп­равляющее напряжение подается на базу второго транзистора диф­ференциальной пары. За счет перераспределения токов транзисторов дифференциальной пары в зависимости от U_уПр получено изменение коэффициента усиления каскада. Ввиду использования различных выводов микросхемы для подачи входного сигнала получены раз­ные зависимости Kу.и от U_ynp, что проиллюстрировано на графиках. Частота настройки усилителей 100 кГц. Начальный коэффициент усиления (при U_упр = 0) равен примерно 20.

Рис. 4.97