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

дБ. Влияние емкости конденсатора С3 на амплитудную характеристику проиллюстрировано на рис. 4.73,б.

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.

12. 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 C1, 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 кОм. Падение напряжения на входном резисторе не более 1 В.

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.

Для компенсации тока покоя полевого транзистора возможно применение мостовой схемы (рис. 4.79,б). 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).

Эта симметричная мостовая схема нечувствительна к изменению питающего 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 Iкво транзисторов в VT3 и VT4 целесообразно ввести резисторы сопротивлением 3 кОм между базой и эмиттером.

В схеме рис. 4.80,б применены полевые транзисторы, которые имеют входной ток 10-9 А. Начальный ток стока равен примерно 500 мкА. Крутизна равна 0,2.

13. 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.

Усилитель на рис. 4.81,б 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 VT1, VT2 и VT5, VT6. За счет глубокой ООС осуществляется компенсация емкости затвор