|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы перемещением положения движка потенциометра R7 можно изменить коэффициент усиления схемы на частотах более 1 кГц, причем максимальное изменение • Ки на частоте 20 кГц составляет ±20 дБ. В приведенной схеме регулировка коэффициента усиления в области низких частот (менее 1 кГц) не оказывает влияния на величину Ки на высоких частотах (более 1 кГц) и наоборот. В связи с тем, что максимальная амплитуда входного сигнала схемы обычно не превышает 1 В (регулятор тембра, как правило, включается на выходе рассмотренных ранее предварительных усилителей) и максимальный коэффициент усиления регулятора невелик (не более 10), усилитель используется без внешней цепи компенсации напряжения смещения, которое появляется на входе ОУ при протекании тока смещения инвертирующего входа через резисторы RI-R4. При этом нелинейные искажения на выходе схемы не более 0,01%. Следует иметь в виду, что линейные потенциометры, обычно используемые в регуляторах тембра для изменения коэффициента усиления на высоких и низких частотах, практически не влияют на величину Ки при изменении угла поворота у центрального положения и эффективны лишь вблизи крайних положений движка. Благодаря массовости применения в электронной аппаратуре были созданы микросхемы специализированных малошумящих усилителей на базе ОУ. К таким микросхемам относятся К548УН1, К538УН1, К1407УД1 и др. Наибольшей универсальностью применения обладает микросхема К548УН1, которая представляет собой сдвоенный малошумящий предусилитель. Среднее квадратическое значение приведенного ко входу шума в полосе частот 10 Гц ... 10 кГц при сопротивлении источника сигналов /?г = 600 Ом равно 0,5 мкВ. Оба предусилителя в схеме абсолютно идентичны, имеют внутренний прецизионный стабилизатор в цепи питания, умень шающий влияние нестабильности источника питания на 120 дБ и обеспечивающий разделение между каналами, равное 60 дБ. Микробхема К548УН1 работает от однополярного источника питания напряжением от 9 до 40 В, имеет внутренние цепи коррекции и защиту от короткого замыкания. Микросхема К548УН1 может использоваться в двух режимах с дифференциаль ным входом и с одним заземленным входом. В первом случае режим входного каскада по постоянному току задается отрицательной ОС в виде резисторного де лителя R1R2 (рис. 4.14), средняя точка которого подключается к неинвертирующему входу предусилителя (вывод 2 или 13). Для обеспечения стабильности напряжения ток через резистор R2 должен не менее чем в 10 раз превышать собственный входной ток микросхемы /вх, который приблизительно равен 0,5 мкВ. Если при этом учесть, что напряжение на входе определяется падением напряжения на двух р-п переходах g, то максимальные сопротивления резисторов R1 и R2 в режиме с дифференциальным входом можно найти из выражений /?2 = 2иэ.Б/10/ех=1,2В/5.10-А = 240 кОм; =({/„/2,4-1) 2, (4 1), (4.2) где {/п - напряжение источника питания схемы в вольтах. При использовании предусилителя с одним заземленным входом инвертирующий вход заземляется (вывод 2 или 13), а ООС подается на эмиттер входного транзистора (вывод 3 или 12). Для обеспечения, стабильности напряжения смещения в данном случае ток через резисторный делитель должен по крайней мере в пять раз превышать ток из средней точки делителя в эмиттер входного транзисто- pa /ос (ток в цепи ОС), который в наихудшем случае не превышает 100 мкА. Поэтому при одном заземленном входе для определения максимальных сопротивлений резисторов R1 и R2 справедливы следующие соотношения: /?2=э.б/5о.с = 0.6/5.10- = 1,2 кОм; R,=(W„/l,2-~\)R2- (4.3); (4.4) Сравнивая между собой два способа включения предусилителя, можно отметить, что при использовании последнего с одним заземленным входом значение шума, приведенного ко входу предусилителя, в -\/2 раз меньше, так как в этом случае работает только один входной транзистор из двух. Крэффициент усиления по постоянному току схемы, показанной на рис. 4.14, определяется отношением сопротивлений резисторов в цепи ОС, т. е. R1/R2. Коэффициент усиления по переменному току равен отношению сопротивления резистора R1 к сопротивлению конденсатора С/. Это справедливо до некоторого значения входной частоты /в, при котором выполняется условие 2nfcCiR\ = Кцо. где Kuq - коэффициент усиления предусилителя с разомкнутой цепью отрицательной ОС; на более-высоких частотах коэффициент усиления равен Ки- На риС- 4-14 представлена схема предусилителя для магнитофона, коэффициент усиления которой в некоторой области звуковых частот от /„ до не зависит от частоты и определяется выражением Kt/=H-/?i ?3- - (4-5) Конденсатор С/ устанавливает нижнюю граничную частоту АЧХ предусилителя на уровне 3 дБ: 5, = 1/2я/о/?з- (4.6) Полоса усиления ОУ типа К548УН1 для низкоуровневых сигналов равна 15 МГц, что делает его удобным для использования в качестве широкополосного инструментального усилителя. Однако в ряде случаев целесообразно ограничить полосу усиления сверху, чтобы избежать высокочастотных шумов. Для этого между выводами 5 и 6 (или 10 и ) следует включить конденсатор СЗ (рис. 4.14), величина которого выбирается в зависимости от требуемой верхней граничной частоты АЧХ (на уровне 3 дБ): Сз=4 • 10-/2я/вг, • lOt", где Гэ = 2,6 кОм - эмиттерное сопротивление транзистора во входном каскаде для малого сигнала; Кц - коэффициент усиления схемы, определяемый выражением (4.5), в децибелах. Если усилитель применяется для воспроизведения магнитофонных записей, как на рис. 4.15, а, то его АЧХ должна соответствовать стандарту NAB (рис. 4.15, б, штриховая линия). На рис. 4.15, а показан один из вариантов схемы, удовлетворяющей этому условию. В этой схеме резисторы RJ и R2 задают напряжение смещения по постоянному току и выбираются в соответствии с выражениями (4.1) и (4.2) при использовании усилителя в режиме с дифференциальным входом и выражениями (4-3) и (4.4) с одним заземленным входом. Значение коэффициента усиления предусилителя, принимаемое равным О дБ на частотах, превышающих верхнюю угловую частоту {2 (рис. 4.15, б), определяется следующим соотношением: KuiR + RyRi. . • . (4-7) Рис. 4.14. Схема усилителя воспроизведения для магнитофона на базе К548УН1 с плоской АЧХ К548УН1 Н Рис. 4.15. Схема усилителя воспроизведения магнитофона (а) с нелинейной АЧХ (б)  г., =50 кГц, V =-19 и 58 ом/с v=4,75 и 3,5см/с L XJSO мк 62к 1500  Г = 3180 Гц Р,кГц Частота /г находится из условия равенства сопротивлений конденсатора СЗ в резисторе R4, т. е. U=\l2nCi,Rn. Аналогично нижняя угловая частота /1 = 1/2я СъК\- Величина С1 определяет ний?нюю граничную частоту предусилителя, т. е. частоту, ниже которой происходит спад коэффициента усиления. С учетом выражения (4.6) получим /о=1/2я С\Яъ. Амплитудно-частотные характеристики реального усилителя воспроизведения для магнитофона (относительно коэффициента усиления, равного О дБ) для различных значений скорости v движения ленты представлены на рис. 4.15, б непрерывными линиями. На базе К548УН1 можно построить предварительный усилитель для электропроигрывающего устройства с электромагнитным преобразованием (рис. 4.16, а). При проектировании таких усилителей следует учитывать, что напряжение на выходе электромагнитного преобразователя для электропроигрывающего устройства пропорционально относительной скорости перемещения преобразователя [21] Например, если напряжение на выходе преобразователя при скорости 5 см/с равно 3,5 мВ, то при скорости перемещения 1 см/с напряжение будет равно 0,7 мВ, следовательно, чувствительность такого электромагнитного преобразователя 0,7 мВ/ (см-с). Типовые преобразователи при скорости 5 см/с имеют выходное напряжение от 3,5 до 8 мВ. Обычно высококачественные стереофонические записи .выполняются при скорости от 3 до 5 см/с. Максимальная скорость записи по стандарту RIAA не должна превышать 25 см/с. Как и в предыдущих схемах, резисторы R1 и R2 задают режим работы по постоянному току и их сопротивления определяются из выражений (4.1) и (4.2) или (4.3) и (4.4). Коэффициент усиления, приведенный к О дБ, устанавливается отношением (4.7). Угловая частота \\ (см. рис. 4.15, б) определяется из условия равен- 0 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 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 |