Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №6 - Журнал «Домашняя лаборатория»

сопротивлении резистора R5, определяемом следующим выражением:

где R'5 = R1(R6 + R4α)/[R2 + R4(1 — α)]; α — коэффициент подстройки резистора R4, изменяемый от 0 до 1.

Для ОУ К153УД1 с К = 2*104 отклонение R5 от R'6 будет составлять 0,02 %. Влияние разности входного тока усилителя можно оценить выражением

поскольку выполняется условие равенства сопротивлений на входах ОУ, то

В связи с тем, что на входах схемы стоят резисторы с сопротивлением меньше 1 кОм, то при разностном токе 0,3 мкА погрешность будет менее 0,1 %. Для стабилизации работы ОУ к нему необходимо подключить следующие элементы: между выводами 5 и 6 С = 220 пФ, между 1 и 8 — последовательную цепочку К = 1,5 кОм, С = 100 пФ. Описанная схема представлена на рис. 2.6.

Неуравновешенный мост.

В уравновешенных мостах выходное напряжение при изменении сопротивлений плеч является нелинейной зависимостью. Для уравновешивания моста необходимо поддерживать постоянным ток через резисторы R3-R5. Тогда Uaб = ΔRR2/(R1 + R2) = KΔR. Стабилизация тока осуществляется посредством сигналов рассогласования ОУ. К выходу усилителя подключен эмиттерный повторитель, который обеспечивает необходимый ток моста (рис. 2.7).

2. ПОТЕНЦИОМЕТРЫ

Каскадное включение потенциометров.

При каскадном включении нескольких потенциометров приходится уделять внимание влиянию одного потенциометра на другой. Транзисторная схема включения потенциометров позволяет избавиться от этого влияния. С помощью цепочки VD1, К3 в базе транзистора (рис. 2.8) устанавливается определенный потенциал, который влияет на протекающий через транзистор ток.

Точное значение коллекторного тока устанавливается потенциометром R1. Максимальное значение этого тока определяется резистором R2. Для указанных на схеме номиналов резисторов максимальный ток равен 10 мА, а минимальный ток — 1 мА. При максимальном токе напряжение в коллекторе равно 10 В, а при минимальном токе — 1 В. В результате на потенциометре R5 напряжение меняется от 0,1 до 1 В. Выходное напряжение схемы стабилизировано и не зависит от номинала входного источника питания, если оно превышает 15 В.

Потенциометр с квадратичной характеристикой.

Выходное напряжение, которое снимается с потенциометра, изменяется по квадратичному закону в зависимости от угла поворота подвижного контакта. Напряжение меняется от 0,16 до 8,5 В. Точность установки выходного напряжения выше 1 % (рис. 2.9).

Сопротивление полевого транзистора.

Сопротивление полевого транзистора меняется в зависимости от напряжения на затворе. Вид функции fc = f(Ucn) показан на рис. 2.10,а. Эта зависимость нелинейна. Включение двух резисторов в цепь ОС выравнивает характеристики полевого транзистора (ряс. 2.10,б). Сопротивления используемых резисторов зависят от типа полевого транзистора.

Мостовой управляемый резистор.

При включении полевого транзистора в мостовую схему реализуется линейное изменение проводимости цепи от управляющего напряжения. Динамический диапазон изменения проводимости равен 20 при максимальном уровне нелинейных искажений менее 1 % (рис. 2.11).

Управляемый резистор.

Для получения линейного участка изменения сопротивления полевого транзистора применяют ОС В схеме на рис. 2.12,а цепь ОС выполнена на резисторах R1 и R2. С помощью этой связи реализуется линейная зависимость тока, протекающего через транзистор, от напряжения на стоке. Графики представлены на рис. 2.12,б. Проводимость полевого транзистора меняется в зависимости от управляющего напряжения на затворе в соответствии с графиком на рис. 2.12, г. Для уменьшения тока, протекающего по цепи управления, в схеме на рис. 2.12,в применен ОУ. С помощью ОУ можно значительно уменьшить управляющие напряжения при том же диапазоне изменения проводимости полевого транзистора.

Управляемый делитель.

В качестве переменного сопротивления в делителях напряжения можно применить полевой транзистор (рис. 2.13,а). Минимальное сопротивление транзистора определяется его крутизной Ro = 1fS. Характер изменения сопротивления полевого транзистора изображен на рис. 2.13,б. На рис. 2.13,в показаны характеристики изменения сопротивления для различных транзисторов серии КП103 в зависимости от напряжения между затвором и истоком.

Если на управляющий вход подать переменный сигнал, а на вход — постоянный, то выходной переменный сигнал пропорционален постоянному сигналу.

3. АТТЕНЮАТОРЫ

Высокочастотный аттенюатор.

Волновое сопротивление аттенюатора 75 Ом. Он построен на резисторной матрице (рис. 2.14), которая имеет постоянное выходное сопротивление независимо от положения переключателя. Аттенюатор рассчитан на максимальное ослабление сигнала 50 дБ. Максимальное затухание можно увеличить, подключая аналогичные звенья.

Комбинированный аттенюатор.

Коэффициенты передачи аттенюаторов определяются выражениями: для схемы (рис. 2.15,a) Uвых/Uвх = Rz/(R1 + Rz) (передаточные характеристики показаны на рис. 2.15,в — кривые 1, 2, 3); для схемы (рис. 2.15,б) Uвых/Uвх = R1/(R1 + R2), где

(передаточные характеристики показаны на рис. 2.15, в — кривые 4, 5,6).

В зависимости от сопротивлений резисторов для коэффициента передачи можно получить любой закон изменения. Для случая, когда R2 = R4 = 5 кОм и R1 = R3 = 10 кОм на графике рис. 2.15,в приведены сплошные кривые, а для R2 = R4 = 0, R1 = 1 кОм, R3 = 40 кОм — пунктирная кривая.

Управляемый аттенюатор.

Схема аттенюатора (рис. 2.16) построена на резисторном делителе напряжения, выходы которого подключены к аналоговому переключателю на МОП-транзисторах. Управление интегральной микросхемой осуществляется сигналами напряжением минус 15 В. Амплитуда входного сигнала до 10 В. Аттенюатор дискретно, с шагом 20 дБ, ослабляет сигнал на выходе. На рис. 2.16,б приведены кривые-изменения фазового угла выходного сигнала от частоты. Эти изменения связаны с влиянием проходных емкостей полевых транзисторов интегральной микросхемы. Максимальный вклад в изменение фазы выходного сигнала оказывают первые два ключа. Кривая 1 характеризует выходной сигнал при ослаблении 20 дБ, кривая 2 — при ослаблении 40 дБ, кривая 5 — 60 дБ, кривая 4 — 80 дБ. Если делитель построить на резисторах с сопротивлениями R1-R4 = 1,2 кОм; R5-R8 = 10 кОм, то фазовый сдвиг будет значительно уменьшен. Кривая 5 характеризует выходной сигнал при ослаблении 60 дБ для второго варианта аттенюатора.

Управляемое линейное сопротивление.

Сопротивление полевого транзистора линейно зависит от управляющего напряжения. Как видно из характеристики, существуют два линейных участка: при Uупр > 1 В и Uупр < 0,4