|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы казанном на схеме включении ЦАП равен Kv=- 2 . Коэф- фициент передачи будет максимален (/С(у = 1), если все а/=1, т. е. когда на входы ЦАП поданы напряжения, соответствующие лог. 1. Если же aio=l, а все остальные а, = 0, то коэффициент передачи Lbx будет минимален и равен Ку ~ 10~. В обеих схемах на рис. 10.1 значение Kv неопределено при а, = 0, т. е. когда на все входы ЦАП поданы напряжения соответствующие лог. 0. В этом случае в первой схеме 10 а во второй /С,/<С 10~. Обычно не возникает проблем с применением ЦАП в качестве аттенюатора. Вместе о тем если в схеме усилителя применен высокочастотный ОУ (например, К154УДЗ или К154УД4), то возможно возникновение самовозбуждения, т. е. усилитель начинает генерировать произвольные сигналы при некоторых цифровых кодах на входе ЦАП. Объясняется это значительной (30 ... 120 пФ) паразитной емкостью ЦАП, действующей по цепи вывода /. Для исключения влияния этой емкости обычно бывает достаточно включения между выходом и инвертирующим входом ОУ корректирующего конденсатора емкостью около 100 пФ. Чтобы уменьшить влияние входного тока ОУ на коэффициент передачи, неинвертирующий вход следует заземлить через резистор сопротивлением 10 кОм для ЦАП К572ПА1 и К572ПВI и 30 кОм для К572ПА2. В рассмотренных выше схемах обычно проявляется прямо пропорциональная зависимость времени установления выходного напряжения от требуемого коэффициента передачи аттенюатора. Этот недостаток можно устранить двумя способами: введением положительной ОС [58] или с помощью программного управления коэффициентом передачи второго усилителя, включаемого в цепь общей ОС с аттенюатором [59]. Обычно чем большее усиление требуется в усилителе с программируемым коэффициентом передачи, тем хуже динамические характеристики схемы. Чтобы минимизировать влияние коэффициента усиления на время установления выходного напряжения ОУ в схеме на рис. 10.2, одновременно с изменением общего коэффициента передачи меняется соответствующим образом коэффициент передачи вспомогательного каскада усилителя. Если АЧХ всего усилителя однополюсная и отсутствует ограничение на скорость нарастания выходных напряжений обоих усилителей, то время установления (7вых определяется частотой среза двухкаскадного усилителя, охваченного цепью общей отрицательной ОС с помощью ЦАП1- Частота среза /ер=/п(1+p/Co), где /Со - это коэффициент усиления схемы при разомкнутой цепи общей ОС. Коэффициент передачи усилителя на базе А2 определяет ЦАП2. Коэффициент передачи всей схемы усилителя /Сп=1/р. Время установления будет оставаться неизменным при всех значениях коэффициента передачи схемы, если изменять Ко пропор- ционально изменениям /(„ так, чтобы значение р/Со оставалось постоянным. Для достижения этого в схему и введен усилитель А2 с местной ОС, коэффициент передачи которого изменяется с помощью ЦАП2. В [59] приведена схема, где в качестве ЦАП использованы резисторные сборки с ключами, выполненными на основе К590КН6. Было получено время установления напряжения 10 В с точностью 0,1%, равное 7 мкс, при изменении коэффициента передачи в диапазоне 1 ...128. Управляемый с помощью ЦАП усилитель напряжения можно выполнить на базе перемножителя. Если на вход X перемножителя подать аналоговый сигнал, а ко входу Y подключить ЦАП, то изменение напряжения на выходе перемножителя будет определяться выражением Иьих = КyVх, где Ky = KnlJу, К„ - коэффициент передачи перемножителя. Регулирование безразмерного коэффициента Ку осуществляется с помощью напряжения Uу. По сравнению с регулируемыми усилителями на ОУ в усилителе на перемножителях серии 525 значительно шире полоса пропускания. При нелинейности передаточной характеристики менее 1 % можно, например, с помощью К525ПС1 получить полосу пропускания до 1 МГц. Для этого необходимо воспользоваться либо низкоомным и сопротивлениями в нагрузке К525ПС1 (порядка 100 Ом), либо схемой нагрузки, показанной на рис. 3.10. При использовании схемы на перемножителе в качестве аттенюатора ослабление в ней равно О дБ при максимальном управляющем напряжении. При уменьшении управляющего сигнала ослабление возрастает со скоростью 20 дБ на декаду. Однако такая скорость приращения коэффициента ослабления сохраняется только в небольшом диапазоне изменения управляющего сигнала, примерно равном 40 дБ. Более того, при уменьшении усиления возрастает коэффициент нелинейных искажений, который может достигать 5%. Такая величина нелинейных искажений не позволяет использовать перемножитель, например, для управления усилением в аппаратуре высококачественного  1-йр2-йр10-йр Рис. 10.2. Схема программируемого усилителя с постоянным временем установления Рис. 10.3. Схема программируемого усилителя на перемножителе  1-йр 10-й р , 2-йр воспроизведения и записи звуковых сигналов. Причина увеличения нелинейных искажений при расширении динамического диапазона управляющего напряжения лежит в оснОве самого метода нормировки токов, используемого в К525ПС1 [14]. Если необходимо сохранить на выходе с высокой точностью форму входного сигнала в широком динамическом диапазоне, можно воспользоваться схемой, в которой ЦАП введен в цепьуправления током перемножителя К525ПС1 (рис. 10.3). На входе А2 включен, ЦАП К572ПА1, на который подается отрицательное опорное напряжение. При смене цифрового кода на входе ЦАП изменяется напряжение на выходе А2. На базе А2 построен преобразователь напряжения в ток, обеспечиваюший нормальный режим работы пере-мн&жителя. Чтобы устранить действие Uck усилителя. А2, можно ввести обычную для К525ПС1 цепь регулировки (см. рис. 3.9) по входу Y (вывод 9). В схеме на рис. 10.3, включив вместо источника Uan второй ЦАП К572ПА1, можно расширить ее динамический диапазон до 100 дБ и получить нелинейные искажения меньше 1 %. Здесь К525ПС1 используется в нестандартном режиме работы - двух-квадрантного (а не четырехквадрантного) перемножителя за счет того, что отключен генератор тока в узле умножения . (вывод 15) и заземлены выводы и 12. Напряжение [/вх может изменяться в диапазоне - 10 ... -flO В. Следует иметь в виду, что точность работы преобразователя напряжения в ток на базе ЦАП существенно влияет на динамический диапазон ослабления, сигналов. На основе БИС К572ПА1 можно построить импульсный программируемый усилитель для рентгеноспектрометрического усилительно-преобразовательного тракта [60]. Схема чрезвычайно проста, поскольку состоит из трех последовательно включенных каскадов: буферного предусилителя на ОУ К,574УД1 в инвертирующем включении, линейного аттенюатора на К572ПА1 и оконечного усилителя на ОУ К574УД1 в инвертирующем включении. Первый и третий каскады в основном введены для согласования с источником сигнала и нагрузкой самого аттенюатора на ЦАП. Импульсный сигнал с предусилителя подается на вход опорного напряжения ЦАП. БИС К572ПА1 включена по базовой схеме (см. гл. 9) с ОУ К574УД1 на выходе. Таким образом, ЦАП здесь используется непосредственно в канале передачи импульсного сигнала, а не в цепи ОС ОУ. Несмотря на это БИС К572ПА1 не оказывает существенного влияния на динамические характеристики схемы, если достаточна точность, соответствующая 8 разрядам при передаче импульсов длительностью от 0,5 до 10 мкс. В схеме была получена интегральная нелинейность характеристики регулирования 0,5%, а время нарастания импульса амплитудой 10 В на выходе такого импульсного усилителя не превышало 0,2 мкс. В диапазоне регулирования коэффициента передачи от 16 до 255 обеспечивалась передача входных сигналов амплитудой 0,5 ... 500 мВ. . , . 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 |