Программа Сервисный Центр
0

Искусство схемотехники. Часть 7 - Измерительные схемы


Избранные главы из книги С. А. Гаврилова «Искусство схемотехники. Просто о сложном». Продолжение Начало читайте здесь: Часть 1 – Транзисторы и их модели Часть 2 – Стабилизация режима Часть 3 – Вопросы из практики Часть 4 – Что влияет на стабильность Часть 5 – Самостабилизирующиеся схемы Часть 6 - Стабилизация сигнальных параметров Заказать книгу можно в интернет-магазине издательства
Искусство схемотехники. Часть 7 - Измерительные схемы
7.3. Измерительные схемы Обходимся без операционного усилителя Термином «измерительные схемы» мы объединим функциональные узлы, к которым предъявляются требования предельно достижимой точности того или иного электрического параметра, в том числе и для постоянных составляющих сигналов. Причем диапазон входного (выходного) сигнала может быть сопоставим с уровнями питающих напряжений. Разработчик оказывается порой в ситуации, когда применять готовую интегральную схему ОУ для построения прецизионного устройства нецелесообразно или затруднительно. Во-первых, имеющиеся напряжения питания могут не соответствовать требующимся для универсального усилителя. Во-вторых, рабочий диапазон уровней сигналов может превышать тот, на который рассчитаны стандартные ОУ. В-третьих, быстродействие, ограниченное еще и элементами частотной коррекции (нужной для обеспечения устойчивости усилителя с коэффициентом усиления в десятки тысяч, охваченного глубокой обратной связью), иногда оказывается недостаточным. В-четвертых, речь, возможно, вообще идет о реализации узла разрабатываемой интегральной схемы. Проработка вариантов может склонить нас к отказу от универсального (и, в сущности, в каждом частном случае «избыточного») операционного усилителя в пользу применения несложной специализированной прецизионной схемы. На этот случай существует и подход к разработке. Напряжение ошибки В рассмотренных нами выше схемах с ООС входное напряжение первого каскада представляет собой ту «ошибку», которая и отражает несоответствие действительных передаточных свойств схемы простой расчетной модели.   Радиолюбитель: Нельзя ли разобрать какой-нибудь пример? Давайте рассмотрим элементарную схему повторителя напряжения (рис. 7.17).
Искусство схемотехники. Часть 7 - Измерительные схемы
  Рис. 7.17. В некомпенсированном повторителе выходной потенциал отстает от потенциала входа Входное (для первого транзистора) напряжение UБЭ1 прямо является абсолютной погрешностью: ведь вместо требуемого для повторителя UВЫХ = UВХ здесь мы имеем:   UВЫХ = UВХ + UБЭ1    Добавочное слагаемое не будет, конечно, постоянной величиной. Дело не только в его температурной зависимости, хотя и она неприятна. Обратитесь к схеме: потенциал коллектора VT1 равен UВЫХ + UБЭ2, а значит, для тока первого транзистора (если не учитывать IБ2) справедливо:   IК1 ≈ IR2 = ( E – UВЫХ – UБЭ1 ) / R2   С ростом входного (и выходного) напряжения ток коллектора VT1 уменьшается! Следовательно, снижается и величина UБЭ1: выходной потенциал отстает в своем увеличении от потенциала входа.   Радиолюбитель: Короче, KU < 1. Именно так. Компенсирующий транзистор В измерительных схемах напряжение база-эмиттер входного транзистора нейтрализуют путем встречного включения второго перехода. Но чтобы добиться действительной компенсации, недостаточно еще идентичности транзисторов и единого их температурного режима (это достигается использованием согласованных транзисторных пар в общем кристалле). Предельная точность схемы реализуется, когда обеспечен одинаковый электрический режим обоих транзисторов пары: то есть – одинаковые значения коллекторных токов и потенциалов, независимо от сигнала на входе. Преобразованные транзисторные кольца того же повторителя, но уже с добавленной компенсацией, изображены на рис. 7.18, однако следует предпочесть вариант с включением компенсирующего транзистора внутрь кольца обратной связи.
Искусство схемотехники. Часть 7 - Измерительные схемы
  Рис. 7.18. Напряжения база-эмиттер VT1 и VT3 должны взаимно компенсироваться (а); вывод компенсирующего транзистора из кольца нежелателен (б)   Радиолюбитель: Почему? Следите за мной: в точном повторителе схема должна быть построена таким образом, чтобы при любом входном напряжении соблюдалось UБЭ3 = UБЭ1. Значит, с увеличением UВХ ток коллектора компенсирующего транзистора VT3, так же, как и у VT1, обязан снижаться.   Радиолюбитель: Да; ну так что? То, что пропорционально уменьшающийся ток базы входного транзистора на рис. 7.18, б соответствовал бы отрицательному входному сопротивлению структуры; реализация компенсированной схемы потребует введения положительной обратной связи!   Радиолюбитель: Получается, так. А это небезопасно; скажем, в случае, если выходное сопротивление источника сигнала превысит |RВХ|, неизбежна потеря устойчивости. Согласование режима пары Итак, остановившись на первом варианте, мы должны дополнить ее теперь цепями, обеспечивающими согласованный режим для транзистора VT3. Начинают всегда с включения коллекторного резистора такой же величины, что и у другого транзистора пары: теперь остается уравнять лишь потенциалы коллекторов. Для VТ1 (см. рис. 7.19, а):   UК1 = UВЫХ + UБЭ2,     UБ1 = UВЫХ + UБЭ3,     UКБ1 ≈ 0.    
Искусство схемотехники. Часть 7 - Измерительные схемы
  Рис. 7.19. При R2 = R3 равенство коллекторных потенциалов означает и равенство токов (а); компенсированный повторитель готов (б) Обеспечить такой же режим для компенсирующего транзистора (UКБ3 = 0) не представляет трудностей: см. рис. 7.19, б. На последнем рисунке повторитель, вдобавок, несколько улучшен. Устранен очевидный недостаток – довольно большой входной ток (ток эмиттера VТ1); соотношение для него выведите самостоятельно. Снижению этого тока посредством увеличения сопротивлений коллекторных резисторов препятствует возможный разбаланс согласованной пары базовым током VT2. Уменьшить его и помогает составной транзистор.   Радиолюбитель: И неужели эта примитивная схема эффективна? Она дает точность передачи напряжения, не меньшую, чем схема со сложным операционным усилителем – можете проверить. Конечно, мы не переберем здесь множества возможных схемных решений: на простейшем примере мы разобрали лишь метод, подход. Из книги С. А. Гаврилов. «Искусство схемотехники. Просто о сложном» Продолжение следует

По материалам сайта www.rlocman.ru

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Май 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Май 2017 (38)
Апрель 2017 (47)
Март 2017 (53)
Февраль 2017 (50)
Январь 2017 (42)
Декабрь 2016 (45)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"