5. Управляемые усилители

В этой главе рассмотрены усилители, коэффициентом передачи которых можно управлять цифровыми сигналами или аналоговым напряжением. Усилители с цифровым управлением обычно применяются в системах с микропроцессорным управлением и автоматическим выбором предела измерений. Управляемые напряжением усилители (УНУ) часто применяются в системах как самостоятельные узлы, а также как составные части других функциональных блоков, например, в схемах генераторов и усилителей с автоматической регулировкой усиления (АРУ).

5.1. Некоторые способы управления коэффициентом усиления с помощью напряжения

В схеме на рис. 5.1 использован аналоговый умножитель, который сам по себе является типичным УНУ (подробнее об умножителях см. гл. 9). Положительное или отрицательное управляющее напряжение изменяет величину и знак коэффициента усиления этого УНУ. Еще один способ показан на рис. 5.2. В этом случае регулировка усиления осуществляется введенным в схему управляемым напряжением резистором. В качестве управляемого резистора используется достаточно дешевый полевой транзистор, управляющее напряжение подается на его затвор. При изменениях изменяется ширина канала полевого транзистора, при этом изменяется его сопротивление сток-исток и, следовательно, коэффициент передачи усилителя. На я-канальный полевой транзистор

Рис. 5.1. Управляемый напряжением усилитель на основе умножителя.

необходимо подавать отрицательное управляющее напряжение. Регулировочная характеристика при использовании полевого транзистора оказывается нелинейной. Усилители такого типа могут быть как инвертирующими, так и неинвертирующими.

Чтобы избежать значительных искажений, полевой транзистор должен работать на линейном участке характеристики сток-исток. Искажения вызываются тем, что при большом сигнале напряжение сток-исток повышается и происходит модуляция сопротивления канала, а, следовательно, и коэффициента усиления, самим сигналом. Помните о двух моментах: выбор полевого транзистора с большим напряжением отсечки обеспечивает широкий диапазон управления усилением; точность коэффициента усиления и стабильность ограничиваются, главным образом, стабильностью параметров применяемого полевого транзистора.

Можно уменьшить искажения, включив полевой транзистор вместо одного из сопротивлений Т-образной обратной связи усилителя (рис. 5.3). При таком способе уменьшается размах сигнала на транзисторе.

Рис. 5.2. Регулировка усиления с помощью полевого транзистора.

Рис. 5.3. Уменьшение искажений в усилителе, управляемом полевым транзистором.

Искажения дополнительно снижаются при введении резисторов R и для компенсации нелинейности характеристики полевого транзистора. В этом случае рекомендуется выбирать

В качестве УНУ можно использовать преобразователи напряжения в ток (ПНТ), так как они имеют отдельный вход для управления коэффициентом преобразования. В схеме, приведенной на рис. 5.4, ПНТ имеет вход управляющего тока, увеличение которого приводит к возрастанию коэффициента преобразования ПНТ. Выходной ток преобразуется на нагрузочном резисторе в напряжение, которое через буферный усилитель поступает на выход схемы. Важное достоинство схемы заключается в том, что коэффициент передачи линейно зависит от управляющего напряжения. В некоторых микросхемах для снижения искажений на входе установлены линеаризующие диоды. Перечень подходящих микросхем приведен на рис. 5.4.