Многоканальное усилительное устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Аудиотехника

 Комментарии к статье

Усилительные устройства, число каналов которых может достигать нескольких десятков, находят применение в системах сбора информации с датчиков в биомедицинской аппаратуре, в тепловизионных сканирующих аппаратах и во многих других областях радиоэлектроники [1-4].

Я представляю на суд читателей многоканальное усилительное устройство с электронным регулированием коэффициента усиления напряжения, отличающееся от предложенных в популярной литературе [5. 6] тем, что в качестве управляемых элементов в нем использованы полупроводниковые диоды [7]. Эти простейшее полупроводниковые приборы по сравнению с более сложными биполярными или полевыми транзисторами, обычно применяемыми в регулируемых звеньях усилительных устройств [8, 9], имеют, как правило, меньший технологический разброс электрических параметров. Применение в описываемом многоканальном усилительном устройстве полупроводниковых диодов в качестве управляемых элементов позволило достичь простыми средствами относительно небольшого разброса коэффициента усиления отдельных каналов при приемлемых для многих практических применений пределах регулирования усиления и уровне нелинейных искажений.

Основные технические характеристики

• Число каналов усиления..........32
• Верхнее значение коэффициента усиления напряжения, не менее..........1000
• Пределы регулирования коэффициента усиления напряжения, дБ, не менее..........15
• Разброс коэффициента усиления напряжения отдельных каналов относительно среднего значения, °о, не более..........5
• Коэффициент   нелинейных искажений, °о, не более..........5
• Рабочий частотный интервал, Гц. не менее ..........20...150 000
• Напряжение управления, В..........0...5
• Напряжение питания, В..........9
• Суммарная   потребляемая мощность Вт не более..........1

Рис. 1

Принципиальная схема усилительного устройства представлена на рис. 1 Оно состоит из одинаковых усилительных каналов А1-А32 и общего для всех каналов блока управления АЗЗ. Регулируют коэффициент усиления каналов резистором R1 "Усиление" Каналы А1-А32 идентичны по схеме, поэтому далее описан только А1.

Канал состоит из двух ступеней усиления на ОУ 1DA1 1DA2 Конденсаторы 1С1, 1С2 и 1С4 определяют нижнюю и верхнюю границы частотной полосы пропускания канала соответственно, конденсатор 1C3 - фильтрующий в цепи питания. Резисторы 1R5, 1R9 задают ток управления операционных усилителей.

Коэффициент усиления первой ступени канала определен отношением сопротивлений резисторов 1R1 и 1R4 Резисторы 1R1 и 1R2 образуют делитель напряжения, который увеличивает допустимое значение постоянной составляющей на входе до 2,5R2/(R1+R2) В препятствуя возможной перемене полярности напряжения на оксидном конденсаторе 1С1. На коэффициент усиления резистор 1R2 практического влияния не оказывает.

Регулирование коэффициента усиления канала, которое выполняет вторая ступень на ОУ 1DA2, реализовано путем изменения проводимости диодов 1VD1, 1VD2 при изменении напряжения подаваемого на вход управления (вывод 7 канала). При повышении напряжения на этом входе проводимость диода 1VD2 увеличивается, благодаря чему уменьшается сопротивление цепи 1VD21R7, увеличивается ток через диод 1VD1. В результате проводимость диода 1VD1 возрастает, а сопротивление цепи 1VD11R3 уменьшается.

Диод 1VD1 и резистор 1R3 включены в цепь отрицательной ОС, охватывающей ОУ 1DA2, поэтому при уменьшении сопротивления цепи 1VD11R3 коэффициент усиления ступени увеличивается. При уменьшении напряжения на входе управления вышеописанные процессы происходят в обратном направлении и коэффициент усиления напряжения уменьшается.

Рис. 2

На рис. 2 показана зависимость приращения коэффициента усиления напряжения DeltaК и относительно его минимального значения, равного 175 и принятого за нуль, от напряжения управления UNnP, измеренного на среднем по схеме выводе резистора R1 "Усиление".

Блок управления АЗЗ включает в себя источник напряжения смещения, необходимый для обеспечения нормальной работы ОУ каналов в режиме однополярного питания. Источник состоит из ОУ 33DA1 и транзистора 33VT1. С эмиттера буферного транзистора 33VT2 снимается напряжение на входы управления каналов. Узлы блока управления АЗЗ и каналы А1- А32 питаются напряжением +5 В от стабилизатора напряжения 33DA2. К этому же источнику подключен переменный резистор R1 "Усиление".

в усилительном устройстве применены оксидно-полупроводниковые танталовые конденсаторы К53-56 и керамические К10-17в. рассчитанные на поверхностный монтаж. Все конденсаторы припаяны к плате со стороны печати. Резисторы - С2-29В и С2-33, резистор R1 "Усиление" - СП4-1а Транзисторы КТ503Б можно заменить любыми кремниевыми n-p-n транзисторами с аналогичными параметрами. Микросхемы 1407УДЗ и 140УД12 можно заменить на К1407УДЗ и К140УД12. 140УД1201 К140УД1201 и А776Н соответственно. Вместо КР142ЕН5А можно использовать стабилизатор 7805.

Рис. 3

Каналы А1-А32 и блок управления АЗЗ смонтированы на печатных платах из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертеж печатной платы канала представлен на рис. 3, а платы блока управления - на рис. 4.

Рис. 4

Печатные платы каналов и блока управления помещены в общий металлический корпус, снабженный входным и выходным разъемами. Для обеспечения возможности дистанционного регулирования резистор R1 "Усиление" расположен вне корпуса.

Налаживание каналов и блока управления особенностей не имеет его выполняют по известным методикам. При необходимости подборкой резистора 33R2 добиваются двустороннего симметричного ограничения максимального выходного сигнала каналов А1-А32 Подборкой конденсатора NC4 корректируют амплитудно-частотную характеристику соответствующего канала в области верхних значений частоты.

Оценку относительного разброса коэффициента кси усиления напряжения каждого канала выполняют по формуле

кси = (1 - Kg Кигс) 100 %,

где К, - коэффициент усиления напряжения канала; KL, р - среднее арифметическое значение коэффициентов усиления напряжения всех каналов. Выравнивают относительный разброс коэффициентов усиления каналов в интервале регулирования подборкой резисторов NR3, NR7 или диодов NVD1, NVD2.

Литература

1. Яричин Е. М., Шурыгин Н. А. Многоканальный усилитель - Приборы и техника эксперимента 1986, № 5. с. 123-125
2. Многоканальный развязывающий усилитель. - Электроника, 1975. № 14, с 83 84
3. Фурман И., Звонарев Е. Логарифмические, программируемые, интегрирующие и управляемые напряжением усилители фирмы Texas Instruments Burn-Brown - Электронные компоненты, 2005, с. 85-89.
4. Макаров А. С, Омелаев А. И., Филиппов В. А. Введение в технику разработки и оценки сканирующих тепловизионных систем - Казань. Унипресс, 1998, с 8-15.
5. Ерицев В., Токарев В., Федоров С. Электронная регулировка усиления. - Радио 1980. №2, с 38
6. Вълнаров Н. Предулсилвател с електронно регулиране на усилването. - Радио, телевизия, електроника. 1981, № 5, с. 28.
7. Синдинский В. Дистанционная регулировка усиления. - Радио, 1968. № 3, с. 40, 41
8. Кистерный Н. Электронный регулятор уровня сигнала - Радио, 1989, № 11, с 49-52.
9. Крейдич С. Регуляторы на полевых транзисторах - Радио, 1980, № 2, с. 35-37.

Автор: О. Ильин, г. Казань; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Аудиотехника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Твердотельные батареи Panasonic 04.10.2025 Твердотельные аккумуляторы считаются следующим шагом в эволюции энергосистем: в отличие от традиционных литиево-ионных, они не содержат жидкого электролита, что существенно снижает риск возгорания и утечки. Именно на это делает ставку Panasonic, намереваясь завершить подготовку первых образцов к марту 2027 года, то есть к концу 2027 финансового года. Как сообщил технический директор подразделения Panasonic Energy Сеичиро Ватанабе, после выпуска опытных моделей клиенты проведут тесты, которые могут занять около двух лет, прежде чем начнется полноценное серийное производство. Хотя основным направлением для компании по-прежнему остаются литиево-ионные аккумуляторы, Panasonic стремится использовать свой опыт в сфере электромобильных технологий, чтобы выйти на новые рынки - прежде всего в области роботов и промышленных систем. На этом направлении японская корпорация намерена соперничать с такими компаниями, как TDK, уже закрепившимися в сегменте твердотельных решений. Интерес к новой технологии проявляют и другие гиганты японской промышленности. Toyota и Idemitsu планируют устанавливать твердотельные батареи в электромобили уже в 2027-2028 годах, а Nissan и Honda продолжают собственные исследования и испытания. Таким образом, рынок готовится к масштабным изменениям, где энергоэффективность и надежность станут ключевыми критериями успеха. По словам Ватанабе, технические возможности для запуска массового производства уже существуют. Однако отрасль остается уязвимой из-за нестабильности цен на материалы и компонентов, поэтому Panasonic сосредоточится прежде всего на демонстрации практической эффективности своих решений. Параллельно компания почти завершила подготовку к выпуску 4680 литий-ионных аккумуляторов, разработанных по заказу Tesla Илона Маска. Сейчас Panasonic ожидает окончательного одобрения от партнеров для начала производства. Тем временем прогресс в энергетике идет рука об руку с развитием робототехники. На выставке IFA 2025 немецкая компания Neura представила новые разработки - гуманоида 4NE1 и мобильную платформу-ассистента MiPA. Хотя пока это лишь демонстрационные прототипы, инженеры уверены, что подобные машины смогут вскоре стать частью повседневной жизни, особенно в обслуживающих и корпоративных сферах. Как отметил глава инженерного отдела Neura Арне Нордманн, первые прототипы уже применяются в коммерческих проектах после своего дебюта на выставке Automatica в июне 2025 года. Следующим этапом компания видит выход на потребительский рынок, где сочетание автономности, искусственного интеллекта и надежных источников питания может открыть новые горизонты для персональной робототехники.

Другие интересные новости:

▪ MSP430 с Full-Speed USB 2.0

▪ Индийский космический зонд на орбите Марса

▪ Linux-платформу для автомобилей с гипервизором

▪ Цифровой видеомагнитофон

▪ Автобусы на топливных элементах от Toyota

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрические счетчики. Подборка статей

▪ статья Петер Хакс. Знаменитые афоризмы

▪ статья Кто завез в Англию табак и картофель? Подробный ответ

▪ статья Слесарь по ремонту паропроводов и теплоиспользующего оборудования. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Регулятор скорости вентилятора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Спичка-Феникс. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026