Обзор и анализ устройств аналогичного назначения

Измерительный усилитель должен иметь дифференциальный вход, высокое значение коэффициента усиления, низкий сдвиг нулевого уровня и очень большой (обычно больше 80 дБ) коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС). Большое значение КОСС необходимо потому, что напряжение, которое должно быть усилено, часто наложено на более высокое синфазное напряжение.

Дифференциальный входной сигнал часто представляет собой выходное напряжение, снимаемое с мостовой схемы. Датчик выявляет любые изменения, измерение которых предусматривается спроектированной схемой. Датчик или преобразователь представляет собой устройство, преобразующее измеряемый параметр и его изменения в электрический, например температуру или давление в изменение сопротивления или напряжения. Примеры датчиков-преобразователей: 1) фоторезисторы для преобразования уровней освещенности в величины сопротивления; 2) термисторы для преобразования изменений температуры в изменения сопротивления; 3) тензодатчики - специально закрепляемые резисторы, сопротивление которых изменяется пропорционально механической деформации материала. Применяются для измерения деформаций и давления; 4) термопары - соединения разных металлов, дающие на выходе напряжение, пропорциональное температуре спая.

Измерительный усилитель представляет собой ОУ или схему с ОУ, используемые для измерения малых разностей напряжения на фоне синфазного напряжения, которое часто бывает больше, чем измеряемое разностное напряжение. На рисунке 4, приведена схема измерительного усилителя на трех ОУ.

Схема измерительного усилителя на трех ОУ

Дифференциальный усилитель - электронный усилитель с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу. Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей. Выходной сигнал дифференциального усилителя может быть как однофазным, так и дифференциальным. Это определяется схемотехникой выходного каскада. Транзисторы дифференциального усилителя могут быть биполярными, полевыми или баллистическими. Наиболее высокочастотными (ТГц диапазон) являются дифференциальные усилители на интегральной паре баллистических транзисторов.

Дифференциальный усилитель на двух транзисторах, включенных таким образом, что каждый из них может управлять работою другого. Такое схемное решение позволяет создавать различные способы обратной связи, позволяет осуществлять плавную регулировку усиления, удобно для создания усилителей с симметричными или инвертирующими выходами. На основе Дифференциального каскада можно выполнить смесители и преобразователи частоты, модуляторы, УРЧ и многое другое. Благодаря своим способностям дифференциальный усилитель очень часто применяют и в составе различных микросхем, особенно операционных усилителей.

Упрощенная схема дифференциального усилителя на рисунке.

Схема дифференциального усилителя

Подачу сигнала на дифференциальный каскад можно осуществлять несколькими способами:

Одновременно два сигнала на два входа (как на рисунке) Тогда на выходе мы получим смешанный сигнал (простейший смеситель или модулятор).

Можно подать сигнал на один из входов, а другой вход подключить к источнику опорного напряжения. В этом случае мы получим на выходе разницу сигналов (сигнал ошибки или отклонения). Такой вариант можно использовать для измерительных схем. Подобное включение используется в пороговых устройствах - компараторах.

Можно подать сигнал на один из входов, а на второй подать сигнал обратной связи с выхода усилителя. Такой способ очень широко используется в усилителях для обеспечения стабильности. Наглядный пример усилитель кадровой развертки.

Усилителями постоянного тока (УПТ) называются усилители, работающие в диапазоне частот от fн = 0 до некоторой частоты. Другими словами, они могут усиливать постоянные и медленно меняющиеся напряжения. АЧХ УПТ приведена на рисунке.

Статья в тему

Связной передатчик 156 МГц, 10Вт, G2B, F1D
Радио- это результат работ и открытий ряда учёных и инженеров, изучающих природу электромагнитных процессов. В конце девятнадцатого века Генрих Герц, пользуясь работами Максвелла, показал возможность излучения электромагнитной энергии проводом, по которому протекает переменный т ...