Широкополосные интегральные усилители

512 ñ èñïîëüçîâàíèåì èíòåðôåéñà RS232 (ñêîðîñòü ïåðåäà÷è 115 êáîä) ñèãíàë
BREAK óñòàíàâëèâàëñÿ ïðîãðàììíî óñòàíîâêîé 6 áèòà ðåãèñòðà LSR (Set
Break — address 3FDh).
Äëèòåëüíîñòü ñèãíàëà êîíòðîëèðóåòñÿ ïî ôëàãó «âûõîäíîé ðåãèñòð ïåðåäàò÷èêà ïóñò». Ò. å. ïîñëå óñòàíîâêè ñèãíàëà BREAK ïåðåäàþòñÿ äâà «ïóñòûõ»
áàéòà, è ôèêñèðóåò ìîìåíò îêîí÷àíèÿ
ïåðåäà÷è âòîðîãî áàéòà. Ôàêòè÷åñêè íà
ëèíèè â ýòî âðåìÿ ïðèñóòñòâóåò ñèãíàë
BREAK. Ïàóçà äî ïåðåäà÷è íóëåâîãî
ñòàðòîâîãî êîäà çàäàåòñÿ ïðîãðàììíî.
Àëåêñàíäð Ñàìàðèí
samara@zelex.ru
Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ
ESTA — the Entertainment Services and
Technology Association.
AMX-192 — íàèáîëåå ïîïóëÿðíàÿ â ÑØÀ
àíàëîãîâàÿ ìóëüòèïëåêñèðóþùàÿ ñõåìà.
D54 — ïðîñòîé àíàëîãîâûé ìóëüòèïëåêñîð, ðàçðàáîòàííûé ôèðìîé Strand Lighting
è ðàñïðîñòðàíåííûé â Åâðîïå.
Äèììåð — èñïîëíèòåëüíîå óñòðîéñòâî,
îáåñïå÷èâàþùåå ïðîïîðöèîíàëüíîå óïðàâëåíèå ñâåòîì. Ïåðâîíà÷àëüíî ýòî áûë îáû÷íûé
ðåîñòàò, à â êà÷åñòâå ðåãóëèðóåìîãî ïàðàìåòðà ïðåäïîëàãàëàñü ÿðêîñòü ñâå÷åíèÿ ëàìïû.
Ñ ïîÿâëåíèåì íîâîãî êëàññà ñâåòîòåõíè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ, òàêîãî êàê ñêàíåðû, îáëàñòü èñïîëüçîâàíèÿ ýòîãî òåðìèíà ðàñøèðè-
ëàñü. Ê äèììåðàì òåïåðü îòíîñÿòñÿ ëþáûå
ñâåòîðåãóëèðóþùèå óñòðîéñòâà, èìåþùèå
îòäåëüíûé êàíàë óïðàâëåíèÿ, à òàêæå äèñêîâûå èëè øòîðî÷íûå ìîäóëÿòîðû íà îñíîâå
øàãîâûõ èëè êîëëåêòîðíûõ äâèãàòåëåé.
Ñïëèòòåð èëè ðàçâåòâèòåëü — ñîãëàñóþùåå ñåòåâîå óñòðîéñòâî, ïîçâîëÿþùåå ðàñøèðèòü íàãðóçî÷íóþ ñïîñîáíîñòü êîíñîëè çà
ñ÷åò ðàñïàðàëëåëèâàíèÿ êàíàëîâ RS-485 èíòåðôåéñà.  ñïëèòåðàõ âîçìîæíî è èñïîëüçîâàíèå ãàëüâàíè÷åñêîé (îïòðîííîé) ðàçâÿçêè.
Òåðìèíàòîð — íàãðóçî÷íûé ðåçèñòîð
120 Îì, êîòîðûé äîëæåí óñòàíàâëèâàòüñÿ íà
ñàìûõ äàëüíèõ òî÷êàõ ñåãìåíòîâ ñåòè.
Êîíñîëü — ïóëüò óïðàâëåíèÿ, èñòî÷íèê
(ïåðåäàò÷èê) øèíû DMX-512.
Gobo — âðàùàþùèéñÿ äèñê ñî ñâåòîâûìè òðàôàðåòàìè (óçîðàìè). Äèñêè ìîãóò èìåòü
ñòàòè÷åñêèå è äèíàìè÷åñêèå òðàôàðåòû.
Ëèòåðàòóðà:
1. Ðóêîâîäñòâî ïî ïðèìåíåíèþ
DMX-512. Àäàì Áåííåòò (Adam
Bennette). «Recommended Practice for
DMX512» by Adam Bennette Published
by PLASA
2. «The DMX-512 Specification» Published by USITT.
4. AMX-192 Analog Multiplex Data Transmission Standard for Dimmers and Controllers * Issued in 1986, Revised in 1987.
5. DMX512/1990 Digital Data Transmission Standard for Dimmers and Controllers Issued in 1986, Revised in 1990; Revision Process started 3/98
6. The Anatomy of DMX-512.
7. Èìïåðèÿ ñâåòà. Íà ïîðîãå ðåâîëþöèè. — Âîëêîâ.
8 . h t t p : / / w w w. u s i t t . o r g / D M X /
DMX.Update.htmUpdating DMX512.
Øèðîêîïîëîñíûå èíòåãðàëüíûå óñèëèòåëè
Âûñîêî÷àñòîòíûå øèðîêîïîëîñíûå ïðèáîðû ïðèìåíÿþòñÿ â îáëàñòè òåëåêîììóíèêàöèé (ðàäèîâåùàíèå, òåëåâèäåíèå è ñâÿçü), à òàêæå â òåõ óñòðîéñòâàõ, ãäå òðåáóåòñÿ óñèëåíèå ïî ìîùíîñòè è ïåðåäà÷à ñèãíàëîâ, èçìåíÿþùèõñÿ ñ áîëüøîé ñêîðîñòüþ. Ê òàêèì óñòðîéñòâàì îòíîñÿòñÿ ôîðìèðîâàòåëè
âèäåîèçîáðàæåíèé íà îñíîâå ïðèáîðîâ ñ çàðÿäîâîé ñâÿçüþ (ÏÇÑ), àíàëîãîâûå óçëû ïðèâîäîâ êîìïàêòäèñêîâ CD è DVD, êàáåëüíûå âèäåî óñèëèòåëè, ñõåìû óïðàâëåíèÿ æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèìè äèñïëåÿìè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ, áóôåðíûå óñèëèòåëè íà âõîäå ñêîðîñòíûõ ÀÖÏ.
Â
îòëè÷èå îò îáû÷íûõ îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëåé (ÎÓ),
âàæíåéøèìè ïîêàçàòåëÿìè êà÷åñòâà êîòîðûõ ÿâëÿþòñÿ áîëüøîé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ, ìàëûå âõîäíûå
òîêè è ìàëîå íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ, îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ
ê øèðîêîïîëîñíûì óñèëèòåëÿì — áîëüøîå çíà÷åíèå âûñøåé ãðàíè÷íîé ÷àñòîòû óñèëåíèÿ è âûñîêàÿ ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Êðîìå òîãî, ñóùåñòâóþò äîïîëíèòåëüíûå îáÿçàòåëüíûå òðåáîâàíèÿ, âûòåêàþùèå èç
õàðàêòåðà íàãðóçêè øèðîêîïîëîñíûõ óñèëèòåëåé: âûñîêîå
äîïóñòèìîå çíà÷åíèå âûõîäíîãî òîêà è óñòîé÷èâàÿ ðàáîòà
íà åìêîñòíóþ íàãðóçêó. Ïîñêîëüêó øèðîêîïîëîñíûå óñèëèòåëè óñèëèâàþò ñèãíàëû â îáøèðíîé ïîëîñå ÷àñòîò, êàê ýòî
è ñëåäóåò èç èõ íàçâàíèÿ, îñîáûå òðåáîâàíèÿ ïðåäúÿâëÿþòñÿ ê íèì â îòíîøåíèè ìèíèìóìà ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè
øóìà.  ñàìîì äåëå, ðàñøèðåíèå ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ óñèëèòåëÿ â 100 ðàç ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ äåéñòâóþùåãî çíà÷åíèÿ øóìà â 10 ðàç ïðè ðàâíîìåðíîé ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè øóìà. Ïîýòîìó îáû÷íûå çíà÷åíèÿ ñïåêòðàëüíîé
ïëîòíîñòè íàïðÿæåíèÿ øóìà äëÿ øèðîêîïîëîñíûõ ÎÓ ñî-
ñòàâëÿþò åäèíèöû íÂ/Ãö0,5. Íàïðèìåð, ÎÓ LM6265 èìååò
eø=5 íÂ/Ãö0,5, à ÎÓ CLC426 — eø=1,6 íÂ/Ãö0,5.
Íàðÿäó ñ îáùèìè äëÿ âñåõ óñèëèòåëåé ïàðàìåòðàìè, äëÿ
ñõåì ñ øèðîêîïîëîñíûìè óñèëèòåëÿìè èìåþò âàæíîå çíà÷åíèå:
êîýôôèöèåíò ñòîÿ÷åé âîëíû íàïðÿæåíèÿ (ÊÑÂÍ) — îòíîøåíèå ìàêñèìàëüíîãî äåéñòâóþùåãî çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ
â ëèíèè ñâÿçè ê ìèíèìàëüíîìó.  èäåàëå ÊÑÂÍ ðàâåí åäèíèöå. Îí ïîêàçûâàåò, êàêàÿ ÷àñòü ìîùíîñòè, ïîñòóïàþùåé
îò èñòî÷íèêà ñèãíàëà, îòðàæàåòñÿ îò íàãðóçêè;
èçîëÿöèÿ âõîäà îò âûõîäà — ìàëîñèãíàëüíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïåðåìåííîãî òîêà, ïîêàçûâàþùàÿ, êàêàÿ ÷àñòü
ñèãíàëà, ïîñòóïàþùåãî íà âûõîä óñèëèòåëÿ, âåðíåòñÿ â
åãî âõîäíóþ öåïü.
Ðàáîòà òðàíçèñòîðíîãî óñèëèòåëüíîãî êàñêàäà
íà âûñîêèõ ÷àñòîòàõ
Ïðîõîæäåíèå âûñîêîñêîðîñòíûõ ñèãíàëîâ ïî ýëåêòðè÷åñêèì öåïÿì èìååò ðÿä îñîáåííîñòåé, èç êîòîðûõ âàæíåéøè-
ìè ÿâëÿþòñÿ ñèëüíîå âëèÿíèå ïàðàçèòíûõ ïàðàìåòðîâ (â
ïåðâóþ î÷åðåäü, åìêîñòåé) è ÿâëåíèÿ, ïðèñóùèå äëèííûì
ëèíèÿì, êîòîðûå èìåþò ìåñòî ïðè ñîèçìåðèìîñòè äëèí âîëíû ñèãíàëà è ëèíèè.
Êàê èçâåñòíî, èç òðåõ îñíîâíûõ ñõåì âêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà íàèáîëüøèì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ ïî ìîùíîñòè îáëàäàåò ñõåìà ñ îáùèì ýìèòòåðîì (ÎÝ), ïîêàçàííàÿ íà ðèñ. 1, à.
Îäíàêî ýòà ñõåìà èìååò íàèõóäøèå ÷àñòîòíûå ñâîéñòâà. Âñåìó âèíîé ýôôåêò Ìèëëåðà, âûçâàííûé åìêîñòíîé îòðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçüþ è ïðåâðàùàþùèé óñèëèòåëü íà âûñîêèõ
÷àñòîòàõ â ãðóáîå ïîäîáèå èíòåãðàòîðà. Ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè
ýòîé öåïè ñîãëàñíî óïðîùåííîé Â×-ìîäåëè êàñêàäà ñ ÎÝ, ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 1, á, îïðåäåëÿåòñÿ èç âûðàæåíèÿ
Ò=(1+KU)Ñêá(Rè||rá),
(1)
ãäå ÊU — êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ êàñêàäà íà ñðåäíèõ ÷àñòîòàõ.
Äëÿ óëó÷øåíèÿ ÷àñòîòíûõ ñâîéñòâ ìîæíî ðàñøèðèòü ïîëîñó ÷àñòîò êàñêàäà ñ ÎÝ, âêëþ÷èâ ïîñëåäîâàòåëüíî â öåïü
êîëëåêòîðà èíäóêòèâíîñòü â íåñêîëüêî ìèêðîãåíðè (ðèñ. 1, â),
êîòîðàÿ ñêîððåêòèðóåò ñïàä â îáëàñòè âûñîêèõ ÷àñòîò. Èìåííî òàê ñòðîÿòñÿ ÈÌÑ øèðîêîïîëîñíûõ óñèëèòåëåé ERA-xSM
ôèðìû Mini-Circuits, èìåþùèå óñèëåíèå äî 20 äÁ â ïîëîñå
0…8 ÃÃö è TSH690 ôèðìû ST Microelectronics ñ óñèëåíèåì
20 äÁ â ïîëîñå 40…900 ÌÃö.
+UП
+UП
RК
CКБ
CКБ
CБЭ
а)
LК
CКБ
RИ
CБЭ
rБ
h21ЭiБ
iБ
б)
CКБ
RК
LК
+UП
RК
T1
RК
+UП
T2
RH
а)
UCM
T2
+UП
+UП
RК
+UП
–UП
T1
T1
б)
+UП
T2
в)
T1
T2
RК
RЭ
г)
Ðèñ. 2. Ñîñòàâíûå âûñîêî÷àñòîòíûå ñõåìû âêëþ÷åíèÿ
òðàíçèñòîðîâ
Ïðèìåíåíèå îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëåé
äëÿ óñèëåíèÿ ðàäèî÷àñòîòíûõ ñèãíàëîâ
RH
Ðèñ. 1. Êàñêàä ñ îáùèì ýìèòòåðîì è åãî Â×-ìîäåëü
ïîäêëþ÷åíèåì ê âûõîäó êàñêàäà óñèëåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ñ
îáùåé áàçîé íà òðàíçèñòîðå Ò1 ýìèòòåðíîãî ïîâòîðèòåëÿ
íà òðàíçèñòîðå Ò2.
 êàñêàäíîé ñõåìå (ðèñ. 2, á) ýôôåêò Ìèëëåðà ïðàêòè÷åñêè óñòðàíåí ôèêñàöèåé ïîòåíöèàëîâ êîëëåêòîðà òðàíçèñòîðà Ò1 è áàçû òðàíçèñòîðà Ò2. Íà áàçå òàêîãî óñèëèòåëüíîãî êàñêàäà ïîñòðîåí îäíîêàñêàäíûé äèôôåðåíöèàëüíûé
óñèëèòåëü LM6361, êîòîðûé èìååò KU=3000, fò=50 ÌÃö è ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ 300 Â/ìêñ, è THS4001 (KU=10000, fò=270
ÌÃö è 400 Â/ìêñ). Ñõåìà íà ðèñ. 2, â øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ
âî âõîäíûõ êàñêàäàõ ÎÓ. Çäåñü ýôôåêò Ìèëëåðà òàêæå óñòðàíÿåòñÿ ôèêñàöèåé ïîòåíöèàëîâ êîëëåêòîðà òðàíçèñòîðà
Ò1 è áàçû òðàíçèñòîðà Ò2. Íèçêîå âûõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå
ýìèòòåðíîãî ïîâòîðèòåëÿ íà Ò1 (ðèñ. 2, ã) ïîçâîëÿåò çàìåòíî
ñíèçèòü ïîñòîÿííóþ âðåìåíè çâåíà îáðàòíîé ñâÿçè êàñêàäà
ñ ÎÝ íà òðàíçèñòîðå Ò2, êàê ýòî ñëåäóåò èç (1), è, ñëåäîâàòåëüíî, ïîâûñèòü ÷àñòîòó ñðåçà. Ýòà ñõåìà ÷àñòî ïðèìåíÿåòñÿ â êàñêàäàõ óñèëåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ÎÓ.
в)
Ñ ïîÿâëåíèåì îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëåé, ÷àñòîòà åäèíè÷íîãî óñèëåíèÿ êîòîðûõ ïðåâûøàåò 300 ÌÃö, èõ èñïîëüçîâàíèå äëÿ óñèëåíèÿ è ïðåîáðàçîâàíèÿ ðàäèî÷àñòîòíûõ ñèãíàëîâ ñòàëî î÷åíü çàìàí÷èâûì äëÿ ðàçðàáîò÷èêîâ. ÎÓ èìåþò
ðÿä ïðåèìóùåñòâ ïåðåä îáû÷íûìè Â×-óñèëèòåëÿìè. Ñðàâíåíèå óñèëèòåëåé ýòèõ êëàññîâ ïðèâåäåíî â òàáë. 1 [1].
Òèïîâûå ñõåìû âêëþ÷åíèÿ ÎÓ â êà÷åñòâå Â×-óñèëèòåëåé ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 3. Íåèíâåðòèðóþùåå âêëþ÷å-
 ñõåìå ñ îáùåé áàçîé íå íàáëþäàåòñÿ ýôôåêò Ìèëëåðà,
íî äëÿ óñèëåíèÿ ñèãíàëà ïî ìîùíîñòè îíà äîëæíà ïîëó÷àòü
åãî îò íèçêîîìíîãî èñòî÷íèêà è ðàáîòàòü íà âûñîêîîìíóþ
íàãðóçêó, ÷òî íå âñåãäà âîçìîæíî. Êàñêàä ñ îáùèì êîëëåêòîðîì (ýìèòòåðíûé Òàáëèöà 1
ïîâòîðèòåëü) òàêæå
îáåñïå÷èâàåò øèÏàðàìåòð
Â×-óñèëèòåëü
ðîêóþ ïîëîñó ïðîÓñèëåíèå
Ïî÷òè âñåãäà ôèêñèðîâàíî
ïóñêàíèÿ, íî íå óñèëèâàåò ñèãíàë ïî
Ïîëîñà
Îãðàíè÷åíà ñíèçó åìêîñòüþ
íàïðÿæåíèþ. Ïîðàçäåëèòåëüíûõ êîíäåíñàòîðîâ.
ýòîìó äëÿ ïîñòðîåÌîæåò äîñòèãàòü î÷åíü âûñîêèõ
íèÿ øèðîêîïîëîñ÷àñòîò (âûøå 100 ÃÃö). Îáû÷íî
íûõ óñèëèòåëåé
ñîñòàâëÿåò äâå äåêàäû.
÷àñòî ïðèìåíÿþò
Êîýôôèöèåíò ñòîÿ÷åé Òèïè÷íîå çíà÷åíèå ñîñòàâëÿåò
áîëåå ñëîæíûå ñîâîëíû íàïðÿæåíèÿ
1,5.
ñòàâíûå
ñõåìû
âõîäà/âûõîäà
âêëþ÷åíèÿ òðàíçèÈçîëÿöèÿ âõîäà îò
Îò 20 äî 30 äÁ ñ÷èòàåòñÿ
ñòîðîâ, ïðåäñòàââûõîäà
õîðîøèì ïîêàçàòåëåì, ìàëî
ëåííûå íà ðèñ. 2
çàâèñèò îò ÷àñòîòû.
(öåïè ñìåùåíèÿ íå
Êîýôôèöèåíò øóìà
Ìîæåò áûòü î÷åíü íèçêèì,
ïîêàçàíû). Ïåðâàÿ
òèïè÷íûå çíà÷åíèÿ — 2…5 äÁ.
èç ýòèõ ñõåì (ðèñ. 2,
à) ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà äëÿ ïîÊîýôôèöèåíò
Ñðåäíèå óðîâíè. Ìàëî çàâèñÿò
ñòðîåíèÿ ìàãèñòïîäàâëå-íèÿ
îò ÷àñòîòû.
ðàëüíûõ óñèëèòåëåé
äâóòîíàëüíûõ
(äðàéâåðîâ ëèíèé),
èíòåðìîäóëÿöèîííûõ
èìåþùèõ âõîäíîå è
èñêàæåíèé
âûõîäíîå ñîïðîòèâÀìïëèòóäíûå
Õîðîøèå óðîâíè ïðè ïèòàíèè îò
ëåíèÿ ïî 50 Îì, à
èñêàæåíèÿ
ñòàáèëüíûõ èñòî÷íèêîâ
òàêæå â ïðèåìíèêàõ
íàïðÿæåíèÿ. Ìàëî çàâèñÿò îò
óëüòðàçâóêîâûõ ñèã÷àñòîòû
íàëîâ. Äîñòàòî÷íîå
óñèëåíèå ñèãíàëà
Òîê ïèòàíèÿ
Îáû÷íî îäíîïîëÿðíîå ïèòàíèå.
Áîëüøèå òîêè ïîêîÿ.
ïî
íàïðÿæåíèþ
îáåñïå÷èâàåòñÿ
Îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü
Ëåãêî íàñòðàèâàåòñÿ â î÷åíü øèðîêîì
äèàïàçîíå
Íà÷èíàåòñÿ îò ïîñòîÿííîãî òîêà.
Óäîâëåòâîðÿåò òðåáîâàíèÿì ê ðàâíîìåðíîñòè
À×Õ, ïðèíÿòûì äëÿ Â×-óñèëèòåëåé â
äèàïàçîíå äî ñîòåí ìåãàãåðö.
Ìîæåò áûòü íàñòðîåí íàìíîãî ëó÷øå äëÿ
êîíêðåòíîé ÷àñòîòû, ÷åì ó Â×-óñèëèòåëü.
Óõóäøàåòñÿ íà âûñîêèõ ÷àñòîòàõ. Âîçìîæíà
íàìíîãî ëó÷øàÿ èçîëÿöèÿ. Ëó÷øå ïðè
íåèíâåðòèðóþùåì âêëþ÷åíèè, ÷åì ïðè
èíâåðòèðóþùåì.
Çàâèñèò îò óñèëåíèÿ. Ïðè áîëüøèõ óñèëåíèÿõ
ëó÷øå, íî íå ìåíåå 12 äÁ äëÿ òèïè÷íûõ ÎÓ.
Ñõåìîòåõíè÷åñêè ìîæåò áûòü ñíèæåí äî <5
äÁ.
Î÷åíü õîðîøåå ïîäàâëåíèå äëÿ
ñòàáèëèçèðîâàííîãî ïèòàíèÿ. Ñèëüíî
óõóäøàåòñÿ ñ ðîñòîì ÷àñòîòû. Ìîæåò áûòü
ñíèæåí íà íèçêèõ ÷àñòîòàõ.
Òðåáóþòñÿ áîëüøèå äèàïàçîíû íàïðÿæåíèé
ïèòàíèÿ äëÿ òîé æå âûõîäíîé ìîùíîñòè, ÷òî è
ó Â×-óñèëèòåëåé. Áûñòðî óâåëè÷èâàþòñÿ ñ
ðîñòîì ÷àñòîòû èç-çà îãðàíè÷åííîé ñêîðîñòè
íàðàñòàíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ
Áèïîëÿðíîå ïèòàíèå. Ïî÷òè âñåãäà âîçìîæíî
îäíîïîëÿðíîå ïèòàíèå. Ñðàâíèòåëüíî ìàëûå
òîêè ïîêîÿ.
+UП
UВХ
RС
50 Ом
–UП
R2
CK
+UП
RB = 50 Ом
UВЫХ
R2
R1
UВХ
R1
–UП
RB = 50 Ом
UВЫХ
RС
а)
б)
C
Ðèñ. 3. Òèïîâûå ñõåìû âêëþ÷åíèÿ ÎÓ â êà÷åñòâå Â×-óñèëèòåëåé
íèå (ðèñ. 3, à) îòëè÷àåòñÿ îò òðàäèöèîííîãî íàëè÷èåì ðåçèñòîðîâ Rò è Râ íà âõîäå è âûõîäå óñèëèòåëÿ. Ýòè ðåçèñòîðû
îáåñïå÷èâàþò ñîãëàñîâàíèå âõîäà è âûõîäà ñî ñòàíäàðòíûì êîàêñèàëüíûì êàáåëåì ñ âîëíîâûì ñîïðîòèâëåíèåì
50 Îì. Ïîñêîëüêó âûõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ÎÓ ðàñòåò ñ óâåëè÷åíèåì ÷àñòîòû, äëÿ êîìïåíñàöèè ýòîãî óâåëè÷åíèÿ ïàðàëëåëüíî ñëåäóåò âêëþ÷èòü êîìïåíñèðóþùèé êîíäåíñàòîð
Cê åìêîñòüþ 5…20 ïÔ. Òàêàÿ ìåðà ïîçâîëÿåò ñíèçèòü ÊÑÂÍ
â îáëàñòè âûñîêèõ ÷àñòîò (ñîòíè ìåãàãåðö) íà 30…40%.
Íà ðèñ. 3, á ïðåäñòàâëåíà ñõåìà èíâåðòèðóþùåãî âêëþ÷åíèÿ ÎÓ. Ïîñêîëüêó âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ñõåìû äîëæíî
áûòü ñîãëàñîâàíî ñ èñòî÷íèêîì ñèãíàëà, íåîáõîäèìî ÷òîáû
Rñ||R1 =50 Îì.
Åñëè ïîëîñà ÷àñòîò óñèëèâàåìûõ ñèãíàëîâ íà÷èíàåòñÿ íå
îò íóëÿ, òî ìîæíî ïðèìåíèòü ñõåìû ñ îäíîïîëÿðíûì ïèòàíèåì (ðèñ. 4). Çäåñü âõîäíîå ñîãëàñóþùåå ñîïðîòèâëåíèå
Rò íåèíâåðòèðóþùåé ñõåìû (ðèñ. 4, à) äîëæíî âû÷èñëÿòüñÿ
èç óñëîâèÿ
Rò||(R/2) =50 Îì.
+UП
+UП
R
R
RB
UВХ
RT
50 Ом
R
R1
R2
UВХ
а)
RB
UВЫХ
RC
50 Ом
R
R1
õîðîøåå ïîäàâëåíèå ñèíôàçíîãî ñèãíàëà (ÊÎÑÑ).
Õàðàêòåðíûìè ÷åðòàìè âõîäíîãî êàñêàäà óñèëèòåëÿ ÎÑÒ
ÿâëÿþòñÿ íåíóëåâîå ñìåùåíèå âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ è íåñîãëàñîâàííûå âõîäíûå òîêè.
Âõîäíîé êàñêàä òèïè÷íîãî ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé áóôåð (ïîâòîðèòåëü) íàïðÿæåíèÿ. Äëÿ òîãî, ÷òîáû íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ áûëî ðàâíî íóëþ, íåîáõîäèìî, ÷òîáû íàïðÿæåíèå ìåæäó ýìèòòåðàìè n-p-n-òðàíçèñòîðîâ áûëî áû ðàâíî
íàïðÿæåíèþ ìåæäó ýìèòòåðàìè p-n-p-òðàíçèñòîðîâ. Òàê êàê
òðàíçèñòîðû ðàçíîãî òèïà ïðîâîäèìîñòè ñîçäàþòñÿ íà ðàçëè÷íûõ ñòàäèÿõ èçãîòîâëåíèÿ ÈÌÑ, òàêîå ñîãëàñîâàíèå òðóäíî
îáåñïå÷èòü. Âõîäíûå òîêè â óñèëèòåëÿõ ÎÑÒ òàêæå ñèëüíî ðàçëè÷àþòñÿ.  òî âðåìÿ êàê òîê íåèíâåðòèðóþùåãî âõîäà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðàçíîñòü ìåæäó äâóìÿ áàçîâûìè òîêàìè, òîê
èíâåðòèðóþùåãî âõîäà — ýòî ðàçíîñòü ýìèòòåðíûõ òîêîâ, êîòîðûå â äåñÿòêè ðàç áîëüøå áàçîâûõ. Êàê ñëåäñòâèå, âõîäíûå
òîêè è âõîäíûå ñîïðîòèâëåíèÿ ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ ìîãóò ñèëüíî
ðàçëè÷àòüñÿ. Íàïðèìåð, ó 3-êàíàëüíîãî âèäåî ÎÓ ÎÑÒ AD813
òèïè÷íûå âõîäíûå òîêè ñîñòàâëÿþò 0,5 ìêÀ (íåèíâåðòèðóþùèé âõîä) è 5 ìêÀ (èíâåðòèðóþùèé âõîä). Äëÿ âûðàâíèâàíèÿ
âõîäíûõ òîêîâ ïîêîÿ â ìíîãèõ ìîäåëÿõ ÎÑÒ-óñèëèòåëåé áàçû
âõîäíûõ òðàíçèñòîðîâ íåèíâåðòèðóþùåãî âõîäà ñîåäèíÿþò ñ
èõ êîëëåêòîðàìè (ðèñ. 6). Ýòî òàêæå îáëåã÷àåò ñîãëàñîâàíèå
òðàíçèñòîðîâ ñ öåëüþ óìåíüøåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ
íóëÿ. Êàê ñëåäñòâèå, âõîäíûå òîêè ïîêîÿ ÎÓ THS3001, íàïðèìåð, ñîñòàâëÿþò 1 è 2 ìêÀ.  òî æå âðåìÿ äèíàìè÷åñêèå âõîäíûå ñîïðîòèâëåíèÿ ýòîãî óñèëèòåëÿ ðàâíû 1,5 ÌÎì ïî íåèíâåðòèðóþùåìó âõîäó è 15
Îì — ïî èíâåðòèðóþùåìó.
Îñíîâíîå ïðåèìóùåñòâî
Токовое
ÎÑÒ-óñèëèòåëåé ñîñòîèò â
зеркало
+UП
òîì, ÷òî îíè òðåáóþò ìåíüøåãî êîëè÷åñòâà êàñêàäîâ óñèëåT3 CK
íèÿ ïî íàïðÿæåíèþ, ÷åì èõ
T1
Буфер
IВХ
êîëëåãè ÎÓ ñ ÎÑÍ. ×àñòî ÎÓ
Up
Un
K=1
UВЫХ
ñ ÎÑÒ ñîñòîèò ïðîñòî èç âõîäT2
íîãî áóôåðà, îäíîãî êàñêàäà
T4
CK
óñèëåíèÿ íàïðÿæåíèÿ è áóôåðà âûõîäà. Ìåíüøåå ÷èñëî
–UП
Токовое
êàñêàäîâ óñèëåíèÿ íàïðÿæåзеркало
íèÿ îçíà÷àåò ìåíüøåå çàïàçäûâàíèå ïî ôàçå â ðàçîìêíó- Ðèñ. 6. Óïðîùåííàÿ
òîé ñèñòåìå. Áàçèñíàÿ ÎÑÒ ñõåìà ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ
òîïîëîãèÿ — îäíîêàñêàäíûé
óñèëèòåëü (ðèñ. 6). Åäèíñòâåííûé âûñîêîèìïåäàíñíûé óçåë
â ñõåìå — ýòî òî÷êà ïîäêëþ÷åíèÿ êî âõîäó âûõîäíîãî áóôåðà. Óñèëèòåëè ÎÑÍ òðåáóþò äâóõ èëè äàæå áîëüøåãî êîëè÷åñòâà êàñêàäîâ óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ. Ýòî óõóäøàåò óñòîé÷èâîñòü è âûçûâàåò íåîáõîäèìîñòü óìåíüøåíèÿ ïîëîñû
ïðîïóñêàíèÿ óñèëèòåëÿ.
Èñêàæåíèå ñèãíàëà îïåðàöèîííûì óñèëèòåëåì îïðåäåëÿåòñÿ íåëèíåéíîñòüþ åãî ïåðåõîäíîé õàðàêòåðèñòèêè è ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòüþ íàðàñòàíèÿ åãî âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ.
Âñëåäñòâèå âûñîêîé ñèììåòðèè ñõåìû ÎÑÒ-óñèëèòåëè îòëè÷àþòñÿ âûñîêîé ëèíåéíîñòüþ ïåðåõîäíîé õàðàêòåðèñòèêè. Äëÿ
ÎÑÒ-óñèëèòåëåé òàêæå õàðàêòåðíà áîëåå âûñîêàÿ ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Èç ðèñ. 6 âèäíî, ÷òî ñêîðîñòü
íàðàñòàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ òîêàìè, êîòîðûìè òðàíçèñòîðû Ò3 è
Ò4 ìîãóò çàðÿæàòü êîíäåíñàòîðû êîððåêöèè Ñê.  îòëè÷èå îò
ÎÑÍ-óñèëèòåëåé ýòîò òîê íå îãðàíè÷åí êàêèì-ëèáî ôèêñèðîâàííûì çíà÷åíèåì.  ïåðâîì ïðèáëèæåíèè ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî
â ÎÑÒ-ñõåìîòåõíèêå íåò ïðåäåëà ñêîðîñòè íàðàñòàíèÿ. Òîò æå
THS3001 îáëàäàåò ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòüþ íàðàñòàíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ 6500 Â/ìêñ. Íåêîòîðûå ÎÑÍ-óñèëèòåëè,
íàïðèìåð LM7171, èìåþò âõîäíîé êàñêàä, âûïîëíåííûé ïî
ÎÑÒ-ñõåìå, íî ñèãíàë ïîñòóïàåò íà èíâåðòèðóþùèé âõîä ÷åðåç áóôåðíûé óñèëèòåëü. Ýòî äàåò âîçìîæíîñòü ïîñòðîåíèÿ
ñõåì öåïåé îáðàòíîé ñâÿçè òàêèõ óñèëèòåëåé ñ ñîõðàíåíèåì
âûñîêèõ äèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê.
Ðàññìîòðèì õàðàêòåðèñòèêè ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ ñ ðàçîìêíóòîé îáðàòíîé ñâÿçüþ. Íà ðèñ. 7, à ïðåäñòàâëåíà ýêâèâàëåíòíàÿ ìàëîñèãíàëüíàÿ ñõåìà òàêîãî óñèëèòåëÿ â íåèíâåðòèðóþùåì âêëþ÷åíèè. Áóäåì ïîëàãàòü âõîäíûå õàðàêòåðèñòèêè
CK
UВЫХ
R2
б)
Ðèñ. 4. Ñõåìû âêëþ÷åíèÿ ÎÓ ñ îäíîïîëÿðíûì ïèòàíèåì â
êà÷åñòâå Â×-óñèëèòåëåé
Øèðîêîïîëîñíûå ÎÓ
ñ îáðàòíîé ñâÿçüþ ïî òîêó
Êàê óêàçàíî â òàáë. 1, áûñòðîäåéñòâóþùèå ÎÓ ïðîèãðûâàþò îáû÷íûì Â×-óñèëèòåëÿì ïî óðîâíþ àìïëèòóäíûõ èñêàæåíèé. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ ñðàâíèòåëüíî ìàëûìè çíà÷åíèÿìè
ïðåäåëüíîé ñêîðîñòè íàðàñòàíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ÎÓ,
÷òî îáóñëîâëåíî ìåäëåííûì ïåðåçàðÿäîì âíóòðåííèõ åìêîñòåé óñèëèòåëÿ ìàëûìè òîêàìè âõîäíûõ êàñêàäîâ. Â ïîñëåäíèå ãîäû ìíîãèå ïðîèçâîäèòåëè ïðåäëàãàþò òàê íàçûâàåìûå ÎÓ ñ îáðàòíîé ñâÿçüþ ïî òîêó (ÎÑÒ), êîòîðûå
îáåñïå÷èâàþò èñêëþ÷èòåëüíî âûñîêèå ñêîðîñòè íàðàñòàíèÿ.
Èõ îñíîâíîå îòëè÷èå îò îáû÷íûõ óñèëèòåëåé ñ îáðàòíîé ñâÿçüþ ïî íàïðÿæåíèþ (ÎÑÍ) çàêëþ÷àåòñÿ â ñõåìîòåõíèêå âõîäíîãî êàñêàäà. Íà ðèñ. 5 èçîáðàæåíû óïðîùåííûå òèïè÷íûå
ñõåìû âõîäíûõ êàñêàäîâ óñèëèòåëåé ÎÑÍ (à) è ÎÑÒ (á). Îòëè÷èÿ èõ î÷åâèäíû. Óñèëèòåëè ÎÑÍ èìåþò ëó÷øèå òî÷íîñòíûå õàðàêòåðèñòèêè, ÷åì ÎÑÒ. Áîëüøèíñòâî ÎÑÍ-óñèëèòåëåé èìååò:
+UП
íèçêîå âõîäíîå íà+UП
IВЫХ
ïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ;
ñîãëàñîâàííûå ïî
UВЫХ
–UП
âåëè÷èíå âåñüìà U
Up
Un
Un
+UП
IВХ
p
ìàëûå âõîäíûå
òîêè;
IЭ
áîëüøîå çíà÷åíèå
IВЫХ
–UП
êîýôôèöèåíòà ïî–UП б)
а)
äàâëåíèÿ íåñòàÐèñ. 5. Ñõåìû âõîäíûõ êàñêàäîâ
áèëüíîñòè ïèòà- óñèëèòåëåé ÎÑÍ (à) è ÎÑÒ (á)
íèÿ Kï.ï;
óñèëèòåëÿ èäåàëüíûìè. Äëÿ ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ ýòî îçíà÷àåò
Râõ.íåèíâ = ∞ , Râõ.èíâ = 0, Uñì = 0. Íàéäåì ïåðåäàòî÷íóþ ôóíêöèþ ýòîé ñõåìû:
Iâõ =
Uâõ − Uâûõ Uâõ
+
R
R ,
(2)
Uâûõ = Iâõ Z(s) ,
(3)
ãäå Z(s) — ïåðåäàòî÷íûé èìïåäàíñ — îñíîâíîé óñèëèòåëüíûé ïàðàìåòð ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ. Òèïè÷íûå çíà÷åíèÿ ïåðåõîäíîãî èìïåäàíñà
äëÿ
UВХ
ïîñòîÿííîãî
1
UВЫХ
òîêà ÎÑÒ-óñèZ(s)
RВХ.ИНВ.
=IВХZ(S)
ëèòåëåé ëåæàò
IВХ
â ïðåäåëàõ îò
R2
sCK
g
ñîòåí êèëîîì
Z(s)
äî ñîòåí ìåãàR1
îì. Ïîäñòàâèâ
а)
б)
(3) â (2), ïîñëå
Ðèñ. 7. Ýêâèâàëåíòíàÿ ìàëîñèãíàëüíàÿ
ïðåîáðàçîâàñõåìà ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ â íåèíâåðòèðóþùåì
íèé íàéäåì
âêëþ÷åíèè
Ïîëîæèì
R + R
Uâûõ
R
.
=
R
Uâõ
+
Z(s)
(R1+R2)/R1=K.
(5)
(6)
÷òî ñîîòâåòñòâóåò ðåàëüíûì ÷àñòîòíûì õàðàêòåðèñòèêàì
ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ. Ïîäñòàâèâ (5) è (6) â (4), ïîëó÷èì
W (s) =
Uâûõ
K
K
=
≈
.
Uâõ
+ R g + sR C + sR C
(7)
Âûðàæåíèå (7) ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âàæíûé âûâîä: ïîëîñà
ïðîïóñêàíèÿ è óñèëåíèå ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ ìîãóò áûòü óñòàíîâëåíû íåçàâèñèìî äðóã îò äðóãà.
Äåéñòâèòåëüíî, ïðè ðåãóëèðîâêå êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ
èçìåíåíèåì ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðà R1 âåðõíÿÿ ãðàíè÷íàÿ ÷àñòîòà fâ=1/2 π R2C íå ìåíÿåòñÿ. Äëÿ èíâåðòèðóþùåãî âêëþ÷åíèÿ àíàëîãè÷íûì ñïîñîáîì ìîæíî ïîëó÷èòü
W ( s) =
Uâûõ
R
R
=−
≈−
,(8)
Uâõ
R + R g + sR C
R + sR C
à ýòî îçíà÷àåò âîçìîæíîñòü íåçàâèñèìîé ðåãóëèðîâêè óñèëåíèÿ è ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ è ïðè èíâåðòèðóþùåì âêëþ÷åíèè. Äëÿ ÎÑÍ-óñèëèòåëÿ ýòî ïðèíöèïèàëüíî íåâîçìîæíî.
Ïîäâîäÿ èòîã âûøåèçëîæåííîìó, ìîæíî êîíñòàòèðîâàòü ñëåäóþùèå ïðåèìóùåñòâà óñèëèòåëåé êàæäîãî òèïà (òàáë. 2):
Àíàëèç óñòîé÷èâîñòè ÎÑÒ-óñèëèòåëåé
Ïðè ïåðâîì âçãëÿäå íà ïåðåäàòî÷íóþ ôóíêöèþ ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ ìîæåò ñîçäàñòüñÿ âïå÷àòëåíèå, ÷òî ïîñêîëüêó îíè
èìåþò ïåðâûé ïîðÿäîê, óñòîé÷èâîñòü îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðè
ëþáûõ ðåçèñòèâíûõ îáðàòíûõ ñâÿçÿõ. Íà ñàìîì äåëå ýòî íå
òàê. Âõîäíîé è âûõîäíîé áóôåðíûå êàñêàäû, õîòÿ è íå óñèëèâàþò è íå îñëàáëÿþò ñèãíàëû ïî íàïðÿæåíèþ, îäíàêî íà
î÷åíü âûñîêèõ ÷àñòîòàõ ñîçäàþò çàìåòíûå îòðèöàòåëüíûå
ôàçîâûå ñäâèãè, óìåíüøàþùèå çàïàñû óñòîé÷èâîñòè. Òèïè÷íûå ËÀ×Õ è ËÔ×Õ ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 8.
Äëÿ àíàëèçà óñòîé÷èâîñòè èñïîëüçóåì óòî÷íåííóþ ñõåìó
çàìåùåíèÿ, ïîêàçàííóþ íà ðèñ. 9. Äëÿ ýòîé ñõåìû ìîæíî
çàïèñàòü ñëåäóþùóþ ñèñòåìó óðàâíåíèé [4]:
Iâõ = I − I ,
ÎÑÍ-óñèëèòåëè
Áîëåå íèçêèé øóì
Ëó÷øåå ïðåîáðàçîâàíèå
ñèãíàëîâ ïîñòîÿííîãî òîêà
Áîëüøàÿ ñâîáîäà âûáîðà öåïåé
îáðàòíîé ñâÿçè
Iâõ =
(9)
ÎÑÒ-óñèëèòåëè
Áîëüøèå ñêîðîñòè
íàðàñòàíèÿ
Ìåíüøèå èñêàæåíèÿ
Íåçàâèñèìîñòü ïîëîñû
ïðîïóñêàíèÿ îò óñèëåíèÿ
Un Un − Uâûõ
+
,
R
R
(10)
Uâûõ = Iâõ [ α ⋅ Z(s)] − I Râûõ ,
(11)
Un = αUâõ − Iâõ Râõ .
(12)
Ïðåîáðàçîâàâ ýòó ñèñòåìó, íàéäåì ïåðåäàòî÷íóþ ôóíêöèþ
óñèëèòåëÿ,îõâà÷åííîãî îáðàòíîé ñâÿçüþ
Φ ( s) =
Uâûõ
Uâõ
(4)
Ïåðåäàòî÷íûé èìïåäàíñ ìîæåò áûòü îòîáðàæåí ñõåìîé
çàìåùåíèÿ íà ðèñ. 7, á. Òîãäà
Z(s)=1/(g+sCê),
Òàáëèöà 2


Râûõ

α ⋅ K  +
⋅
α
⋅
K
Z
(
s
)


=
.

R
R + Râõ ⋅ K + Râûõ  + âõ
R

+
α ⋅ Z(s)



.
(13)
Çäåñü K = 1+R2/R1 — êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ñõåìû. Òèïè÷íûå çíà÷åíèÿ Râõ äëÿ ÎÑÒ-óñèëèòåëåé íàõîäÿòñÿ â ïðåäåëàõ îò 8 äî 500 Îì, à Râûõ — îò 5 äî 25 Îì.
W (s) =
α ⋅ Z(s)
 R
R + Râõ ⋅ K + Râûõ  + âõ
R




.
(14)
Âûðàæåíèå (14) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïåðåäàòî÷íóþ ôóíêöèþ ðàçîìêíóòîé ïåòëè îáðàòíîé ñâÿçè, à åå çíàìåíàòåëü,
êîòîðûé ìû îáîçíà÷èì Rò, ìîæíî íàéòè ïî ôîðìóëå
 R
R ò = R + Râõ ⋅ K + Râûõ  + âõ
R


 ,

(15)
Rò ÿâëÿåòñÿ ñòàòè÷åñêèì êîýôôèöèåíòîì ïåðåäà÷è è, ñëåäîâàòåëüíî, àíàëîãîì êîýôôèöèåíòà 1/β, èñïîëüçóåìîãî äëÿ
àíàëèçà óñòîé÷èâîñòè ÎÑÍ-óñèëèòåëåé [5]. Âåëè÷èíà êîýôôèöèåíòà 1/β ÷èñëåííî ðàâíà êîýôôèöèåíòó óñèëåíèÿ íåèíâåðòèðóþùåãî îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ, îõâà÷åííîãî
îòðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçüþ ñ êîýôôèöèåíòîì ïåðåäà÷è β. Êàê âèäíî èç âûðàæåíèé (4)–(7), çíà÷åíèå Rò îïðåäåëÿåò ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ óñèëèòåëÿ.
Ïðèìåð. Ïóñòü ÎÑÒ-óñèëèòåëü AD8001 âêëþ÷åí ïî íåèíâåðòèðóþùåé ñõåìå (ðèñ. 9) ñ Ê=2. Îöåíèì åãî çàïàñû óñòîé÷èâîñòè. Ëîãàðèôìè÷åñêèå ÷àñòîòíûå õàðàêòåðèñòèêè ïåðåõîäíîãî èìïåäàíñà
ýòîãî óñèëèòåëÿ ïðèФаза, град
Z(jw), Ом
1M
0
âåäåíû íà ðèñ. 8.
Ïàðàìåòðû óñèëèòåëÿ: R âõ =50 Îì,
Z(jw)
640
Râûõ=15 Îì. Ïîëàãà- 100 к
åì ìîäóëü α2 â ðàññìàòðèâàåìîé ïî10 к
680
Фаза
W(jw)
ëîñå ÷àñòîò ðàâíûì
åäèíèöå. Âûáåðåì
R1 = R2 = 300 Îì. Ïî
1к
6120
ôîðìóëå (15) íàéäåì R ò = 417 Îì.
RT
Êàê âèäíî, âêëàä R2
100
6160
â Rò è, ñëåäîâàòåëü0,01
0,1
1
10
100
1000
íî, â øèðèíó ïîëîfCP f, МГц
ñû ïðîïóñêàíèÿ —
Ðèñ. 8. Òèïè÷íûå Ë×Õ ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ
îïðåäåëÿþùèé. Íà-
ïðîòèâ, çíà÷åíèå R1 íè íà óñòîé÷èâîñòü, íè íà ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿåò. Èç (14) ñëåäóåò, ÷òî
20lg|W(j ω )|= 20lg|α2Z(j ω )| – 20lgRò.
(16)
Èç ÷àñòîòíûõ õàðàêòåðèñòèê âèäíî, ÷òî ñõåìà îáëàäàåò
äîñòàòî÷íûì çàïàñîì óñòîé÷èâîñòè ïî ôàçå (áîëåå 60°) ïðè
ïîëîñå ïðîïóñêàíèÿ 450 ÌÃö.
Óñèëèòåëè äèôôåðåíöèàëüíûõ ëèíèé
Ëèíèè ïåðåäà÷ âûñîêî÷àñòîòíûõ ñèãíàëîâ èìåþò ñóùåñòâåííûå îòëè÷èÿ îò ëèíèé ñâÿçè, èñïîëüçóåìûõ â íèçêî÷àñòîòíûõ
ïðèáîðàõ. Ýòè îòëè÷èÿ îáóñëîâëåíû ñîèçìåðèìîñòüþ äëèíû âûñ îê î÷àñUВХ
òîòíûõ ëèíèé ñ
IH
UВЫХ
äëèíîé âîëíû
R
C
ВЫХ
K
g
RH
IВХ
ï å ð åä à â à å ì û õ
RВХ
ñèãíàëîâ è íåîáZ(s)
Un
õîäèìîñòüþ çàIВХ
I2
ùèòû îò ïðîíèêI1
R2
íîâåíèÿ ïîìåõ â
R1
î÷åíü øèðîê îé
ïîëîñå ÷àñòîò. Â
Ðèñ. 9. Óòî÷íåííàÿ ñõåìà çàìåùåíèÿ
íèçêî÷àñòîòíûõ
ÎÑÒ-óñèëèòåëÿ
óñòðîéñòâàõ, êàê
ïðàâèëî, ñòàðàþòñÿ îáåñïå÷èòü ìèíèìàëüíûé âûõîäíîé èìïåäàíñ èñòî÷íèêîâ
ñèãíàëîâ è ìàêñèìàëüíûé âõîäíîé èìïåäàíñ ïðèåìíèêîâ. Ýòî
îáåñïå÷èâàåò ìàêñèìàëüíîå óñèëåíèå ñèãíàëà ïî íàïðÿæåíèþ.
Òðåáîâàíèå ê ïåðåäà÷å ðàäèî÷àñòîòíûõ ñèãíàëîâ èíîå: ïîëíûå âûõîäíûå ñîïðîòèâëåíèÿ èñòî÷íèêîâ è ïðèåìíèêîâ ñèãíàëîâ äîëæíû áûòü ðàâíû âîëíîâîìó ñîïðîòèâëåíèþ ëèíèè
ñâÿçè — «ñîãëàñîâàííàÿ» ïåðåäà÷à. Ïðè ýòîì îòñóòñòâóþò îòðàæåíèÿ ñèãíàëîâ îò êîíöîâ ëèíèè è, ñëåäîâàòåëüíî, îáåñïå÷èâàåòñÿ ïåðåäà÷à ìàêñèìàëüíîé ìîùíîñòè ñèãíàëà â íàïðàâëåíèè îò èñòî÷íèêà ê ïðèåìíèêó.
 êà÷åñòâå ëèíèé ïåðåäà÷è âûñîêî÷àñòîòíûõ ñèãíàëîâ îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ êîàêñèàëüíûå êàáåëè è âèòûå ïàðû, ýêðàíèðîâàííûå è íåýêðàíèðîâàííûå. Êîàêñèàëüíûå êàáåëè ñ íåñèììåòðè÷íûìè ïåðåäàò÷èêîì è ïðèåìíèêîì ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé
íåñèììåòðè÷íóþ ñèñòåìó ñâÿçè, è ñèíôàçíûå ïîìåõè îêàçûâàþò íà ýêðàí è öåíòðàëüíûé ïðîâîäíèê âîçäåéñòâèå, ÷òî ñíèæàåò ïîìåõîçàùèùåííîñòü ïåðåäà÷è. Íàìíîãî áîëåå âûñîêóþ
ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü ïðè ïåðåäà÷å ñèãíàëîâ ìîæíî ïîëó÷èòü,
èñïîëüçóÿ äèôôåðåíöèàëüíûå ñèñòåìû ñâÿçè, êîòîðûå ôîðìèðóþò èç èñõîäíîãî íåñèììåòðè÷íîãî ñèãíàëà uc(t) ïàðó ïðîòèâîôàçíûõ íàïðÿæåíèé +uc(t) è –uñ(t), è ïåðåäàþò èõ ïî âèòîé
ïàðå ïðîâîäîâ, ñèììåòðè÷íîé îòíîñèòåëüíî «ìàññû».  êîíöå ëèíèè èõ ïðèíèìàåò äèôôåðåíöèàëüíûé ïðèåìíèê, êîòîðûé ïðè íåîáõîäèìîñòè âíîâü ïðåîáðàçóåò ýòó ïàðó â íåñèììåòðè÷íûé ñèãíàë.
Òàêèì îáðàçîì, îáîðóäîâàíèå äèôôåðåíöèàëüíîé ëèíèè
ñâÿçè â îáùåì ñëó÷àå âêëþ÷àåò ïîìèìî ñîáñòâåííî ëèíèé â
âèäå âèòûõ ïàð, åùå è äðàéâåðû ëèíèé (ÄË), ìàãèñòðàëüíûå
óñèëèòåëè (ÌÓ), êîìïåíñèðóþùèå çàòóõàíèå ñèãíàëà â ëèíèè,
è äèôôåðåíöèàëüíûå ïðèåìíèêè (ÄÏ) (ðèñ. 10).
Ñõåìà ïðîñòåéøåãî äðàéâåðà äèôôåðåíöèàëüíîé ëèíèè
ïðèâåäåíà íà ðèñ. 11. Çäåñü óñèëèòåëè êîíôèãóðèðîâàíû êàê
íåèíâåðòèðóþùèé (Ó1) è èíâåðòèðóþùèé (Ó2) ïîâòîðèòåëè.
Ðåçèñòîð, âêëþ÷åííûé ìåæäó âõîäàìè Ó1, ïðèäàåò åìó êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ øóìà (èíà÷å ãîâîðÿ, êîýôôèöèåíò ïåòëåâîãî óñèëåíèÿ) òàêîé æå, êàê è ó Ó2, ò. å. ðàâíûé 2, ÷òî æåëàòåëüíî ñ òî÷êè çðåíèÿ ðàâåíñòâà çàïàñîâ óñòîé÷èâîñòè
óñèëèòåëåé è êà÷åñòâà ïåðåõîäíûõ ïðîöåññîâ. Àìïëèòóäà
âûõîäíîãî äèôôåðåíöèàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ â äâà ðàçà ïðå-
–UC
UC
ДЛ
+UC
âîñõîäèò àìïëèòóäó âõîäíî+UВХ
У1
ãî íåñèììåòðè÷íîãî ñèãíàëà.
UВХ
R
Íåäîñòàòêîì ýòîé ñõåìû ÿâR
ëÿåòñÿ íèçêîå âõîäíîå ñîUВЫХ
ïðîòèâëåíèå. Êîìïàíèÿ
R
R
National Semiconductor âûïóñêàåò ÈÌÑ ñäâîåííîãî áóУ2
–UВХ
ôåðíîãî óñèëèòåëÿ CLC5612
ñî âñòðîåííûìè ðåçèñòîðàÐèñ. 11. Ñõåìà ïðîñòåéøåãî
äðàéâåðà äèôôåðåíöèàëüíîé
ìè îáðàòíîé ñâÿçè ñîïðîòèâëèíèè
ëåíèåì ïî 1 êÎì, íà îñíîâå
êîòîðîé ñõåìà íà ðèñ. 11 ìîæåò áûòü ïîñòðîåíà ïðàêòè÷åñêè áåç äîïîëíèòåëüíûõ âíåøíèõ ýëåìåíòîâ.
Äâà òèïà ïðåîáðàçîâàòåëåé íåñèììåòðè÷íîãî âõîäíîãî
ñèãíàëà â ñèììåòðè÷íûé äèôôåðåíöèàëüíûé ñèãíàë èìåþò âûñîêîå âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå. Ïåðâûé èç íèõ ïîêàçàí
íà ðèñ. 12.
Íà íåèíâåðòèðóþùèé âõîä
+5UВХ
У1
UВХ
óñèëèòåëÿ Ó 1 ïîäàåòñÿ âõîäR1
íîé ñèãíàë, â òî âðåìÿ êàê òà400
êîé æå âõîä Ó2 ñîåäèíåí ñ îáRK
UВЫХ
R2
ùåé òî÷ê îé ñõåìû. Òàêèì
100
500
îáðàçîì èíâåðòèðóþùèé âõîä
Ó2 ÿâëÿåòñÿ âèðòóàëüíîé çåìëåé. Ïîýòîìó ïðè óêàçàííûõ
У2
–5UВХ
íà ñõåìå ïàðàìåòðàõ Ó 1 óñèÐèñ. 12. Äðàéâåð ëèíèè
ëèâàåò áåç èíâåðòèðîâàíèÿ
ñ âûñîêèì âõîäíûì
âõîäíîé ñèãíàë â ïÿòü ðàç
ñîïðîòèâëåíèåì
(1+R1/R ê). Ñèãíàëû íà âõîäàõ
óñèëèòåëÿ Ó 1 ðàâíû, ïîýòîìó
íàïðÿæåíèå íà âåðõíåì âûâîäå ðåçèñòîðà R ê ðàâíî uâõ.
Óñèëèòåëü Ó2 óñèëèâàåò íàïðÿæåíèå â ïÿòü ðàç ñ èíâåðòèðîâàíèåì (–R 2/R ê). Òàêèì îáðàçîì, íàïðÿæåíèÿ äâóõ
âûõîäîâ èçìåíÿþòñÿ â ïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèÿõ
ñ îäèíàêîâîé àìïëèòóäîé è ñîçäàþò ñèììåòðè÷íûé äèôôåðåíöèàëüíûé ñèãíàë.
Ýòà ñõåìà ìîæåò ðàáîòàòü ñ ðàçëè÷íûì óñèëåíèåì ïðè íàäëåæàùåì âûáîðå ñîïðîòèâëåíèé ðåçèñòîðîâ. Íî, âîîáùå ãîâîðÿ, ÷òîáû èçìåíèòü óñèëåíèå ñõåìû, íóæíî ïîìåíÿòü ñîïðîòèâëåíèÿ âñåãî äâóõ ðåçèñòîðîâ. Êðîìå òîãî, êîýôôèöèåíòû
óñèëåíèÿ øóìà óñèëèòåëåé â ýòîé ñõåìå ðàçëè÷íû, ñëåäîâàòåëüíî, ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ
R2
óñèëèòåëåé íå áóäóò ñîãëàñîUp
âàíû.
U1
+UВХ
У1
Âòîðàÿ ñõåìà, íå èìåþùàÿ
R1
UВХ
íè îäíîãî èç ýòèõ íåäîñòàòêîâ,
Un
R3
ìîæåò áûòü âûïîëíåíà íà
ñäâîåííîì ÎÑÒ-óñèëèòåëå
UВЫХ
(ðèñ. 13). Ýòà ñõåìà, ïîñòðîR
R4
åííàÿ, íàïðèìåð, íà AD815
ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà êàê
R
ìîùíûé äèôôåðåíöèàëüíûé
У2
–UВХ
äðàéâåð, îòäàþùèé â ëèíèþ
U2
òîê äî 0,5 À ïðè äâîéíîé àìïëèòóäå âûõîäíîãî ñèãíàëà äî Ðèñ.13. Óñîâåðøåíñòâîâàííàÿ
ñõåìà äèôôåðåíöèàëüíîãî
40 Â. Äëÿ ýòîé ñõåìû ñïðàâåä- äðàéâåðà
ëèâû óðàâíåíèÿ
U R + U R
Up = âõ
,
R + R
U R + U R!
Un = 1 "
R! + R" ,
U2= –U1.
–UC
МУ
+UC
Ðèñ. 10. Äèôôåðåíöèàëüíàÿ ëèíèÿ ñâÿçè
ДП
UC
(17)
(18)
(19)
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî Up=Un, èç ñèñòåìû (17–19) íàéäåì U1, U2
ïðè óñëîâèè R3=R4
U1 =
R
Uâõ
,
R
(20)
U2 = −
R
Uâõ .
R
(20)
Êàê âèäíî, êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è äðàéâåðà ìîæåò áûòü
óñòàíîâëåí âûáîðîì ñîïðîòèâëåíèÿ îäíîãî ðåçèñòîðà. Êîýôôèöèåíòû óñèëåíèÿ ðàçîìêíóòûõ ïåòåëü îáðàòíîé ñâÿçè
îáîèõ óñèëèòåëåé ñîãëàñóþòñÿ.
Ñõåìà ìàãèñòðàëüíîãî óñèëèòåëÿ ïðèâåäåíà íà ðèñ. 14.
Îí èìååò ïî äâà ñèììåòðè÷íûõ âõîäà è âûõîäà. Êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è óñèëèòåëÿ ðàâåí
KÌÓ = +
R
.
R
Âêëþ÷åíèå òðàíñôîðìàòîðà íà âûõîäå óñèëèòåëÿ óïðîùàåò ñîãëàñîâàíèå óñèëèòåëÿ ñ ëèíèåé. Êîìïàíèÿ Ìaxim
ïðîèçâîäèò îäíîêðèñòàëüíûé ìàãèñòðàëüíûé óñèëèòåëü
ÌÀÕ4147 ñ ÊÌÓ=2.
Ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ óñèëèòåëÿ ñîRH
ñòàâëÿåò 350 ÌÃö,
У1
à ñêîðîñòü íàðàñR2
òàíèÿ — 3600 Â/
+UВХ
ìêñ. Ôèðìà Analog
R1 MAX4147
De-vices âûïóñêà–UВХ
åò àíàëîãè÷íûé
R2
RH
ó ñ è ë è ò åë ü
У2
AD8132, îïòèìèçèðîâàííûé äëÿ
ñîãëàñîâàíèÿ èñÐèñ. 14. Ñõåìà ìàãèñòðàëüíîãî óñèëèòåëÿ
òî÷íèêîâ äèôôåðåíöèàëüíûõ ñèãíàëîâ ñî ñêîðîñòíûìè ÀÖÏ, èìåþùèìè
äèôôåðåíöèàëüíûå âõîäû. Åãî ïîëîñà ñîñòàâëÿåò 350 ÌÃö,
à ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ —1200 Â/ìêñ. AD8322 è AD8323 ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ìàãèñòðàëüíûå óñèëèòåëè äëÿ âèäåî ïðè-
ëîæåíèé ñî âõîäMAX4147
íûì è âûõîäíûì +U
ВХ
R
ñîïðîòèâëåíèÿìè ïî 75 Îì è
R2
R
ïðîãðàììíî óïR1
UВЫХ
ðàâëÿåìûì ïî
R
ïîñëåäîâàòåëüR2
íîìó èíòåðôåéñó
R
óñèëåíèåì (â ÷àñ–UВХ
òíîñòè, ó AD8322
êîýôôèöèåíò
óñèëåíèÿ — îò 2 Ðèñ. 15. Ñõåìà ìàãèñòðàëüíîãî ïðèåìíèêà
äî 100).
 êà÷åñòâå äèôôåðåíöèàëüíîãî ïðèåìíèêà îáû÷íî ïðèìåíÿåòñÿ ñêîðîñòíîé äèôôåðåíöèàëüíûé óñèëèòåëü, ïîñòðîåííûé ïî òðåõóñèëèòåëüíîé ñõåìå (ðèñ. 15). Òèïè÷íûì
ïðèìåðîì ÿâëÿåòñÿ ÌÀÕ4144. Åãî êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ
ðàâåí 2, ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ —130 ÌÃö, à ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ —1000 Â/ìêñ. Åùå îäíà ìèêðîñõåìà, ñïåöèàëüíî ñïðîåêòèðîâàííàÿ êàê ïðèåìíèê äèôôåðåíöèàëüíîé ëèíèè, —
AD830. Îíà òàêæå èìååò òðåõóñèëèòåëüíóþ àðõèòåêòóðó, íî
êàæäûé èç äâóõ âõîäíûõ óñèëèòåëåé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
äèôôåðåíöèàëüíûé óñèëèòåëü, à íàïðÿæåíèå íà âûõîäå
ÈÌÑ ïðîïîðöèîíàëüíî ðàçíîñòè âûõîäíûõ òîêîâ ýòèõ óñèëèòåëåé. Áëàãîäàðÿ òàêîìó ïîñòðîåíèþ, AD830 ìîæåò áûòü
êîíôèãóðèðîâàí ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè äëÿ ìíîãèõ ïðèìåíåíèé, â ÷àñòíîñòè äëÿ ñóììèðîâàíèÿ èëè âû÷èòàíèÿ ñèãíàëîâ áåç äîïîëíèòåëüíûõ âíåøíèõ ðåçèñòîðîâ. Ïîëîñà
ïðîïóñêàíèÿ ýòîãî óñèëèòåëÿ — 85 ÌÃö, à ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ — 360 Â/ìêñ.
Íèæå â òàáë. 3 ïðèâåäåíû íåêîòîðûå ñðàâíèòåëüíûå õàðàêòåðèñòèêè øèðîêîïîëîñíûõ óñèëèòåëåé.
Ãåîðãèé Âîëîâè÷
g_volovich@mail.ru
Òàáëèöà 3
Íàèìåíîâàíèå
Íàïðÿæ.
ïèòàíèÿ
Â
Êîýôô. ÊÎÑÑ
äÁ
óñèëåíèÿ
Â/ìÂ
(Z)
Uñì
ìÂ
Âõîäí
òîêè
ìêÀ
Âõîä.
ñîïð.
êÎì
fò,
ÌÃö
Ñêîð.
íàðàñò.
Â/ìêñ
Òîê
ïîòð.
ìÀ
Ìàêñ.
âûõ.
òîê, ìÀ
Âûõ.
ñîïð.
Râûõ,
Îì
Ïðèìå÷àíèå
ÎÑÍ-óñèëèòåëè
AD8055
+5; +12
3
82
5
1,2
10000
220
1000
6,5
55
—
AD825
+5…+15
6
80
1
15 ïÀ
5*108
41
125
6,5
50
8
åñòü ñäâîåííûé è
ñ÷åòâåðåííûé
âàðèàíòû
ìàëûå âõîäíûå òîêè
AD8063
2,7…8
5
62
6
9
—
150
500
9,5
25
—
ôóíêöèÿ îòêëþ÷åíèÿ
LM6165
+2,4…+16
7,5
88
3
3
20
725
300
5
65
—
K>25
LM7171
+5…+15
20
85
1
10
3300
200
4100
8,5
100
15
ÎÑÒ ñî âõîäíûì
áóôåðîì
THS4001
THS4031
10
75
100
95
2
0,5
2,6
3
10000
2000
270
100
400
100
7,5
8,5
100
90
10
13
ÎÐÀ687
+2,5…+16
+4,5…+16
9…32
+5
—
—
1
—
—
280
900
18
60
—
ÌÀÕ4100
+5
1
90
1
3
—
500
ÎÑÒ-óñèëèòåëè
250
6
80
—
ìàëîøóìÿùèé:
åø=1,6 íÂ/Ãö0,5
ìàëîøóìÿùèé:
åø=0,95 íÂ/Ãö0,5
AD8009
+5
250 êÎì
55
2
50
110/0,008
1000
5500
14
175
8
ñâåðõñêîðîñòíîé
AD846
+5…+18
200 ÌÎì
125
0,075
3/0,1
10/0,05
80
450
6,5
65
16
ïðåöèçèîííûé
CLC449
+5
140 êÎì
50
3
45/25
400/–
1100
2500
12
80
—
ñâåðõñêîðîñòíîé
CLC5665
+5…+15
2 ÌÎì
60
1
85
3000/–
90
1800
8,5
85
—
ôóíêöèÿ îòêëþ÷åíèÿ
2,4 ÌÎì
70
3
1/2
420
6500
6,6
100
10
ñâåðõñêîðîñòíîé
500 êÎì
50
1
3,5
15000/
0,01
500/0,03
500
1200
5
80
—
2 Â/Â
—
100
—
0,5
5
9
—
1000
—
300
220
2000
2100
10
6
160
135
—
—
åñòü ñäâîåííûé
âàðèàíò
äðàéâåð ëèíèè
åñòü ñäâîåííûé è
ñòðîåííûé âàðèàíòû
THS3001
+4,5…+16
9…33
ÌÀÕ4112
+5
ÌÀÕ4147
OPA681
+5
+5; 5