Dispositivo de amplificação multicanal. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Dispositivos de amplificação, cujo número de canais pode chegar a várias dezenas, são utilizados em sistemas de coleta de informações de sensores em equipamentos biomédicos, em dispositivos de varredura de imagens térmicas e em muitas outras áreas da radioeletrônica [1-4].

Apresento aos leitores um dispositivo amplificador multicanal com controle eletrônico de ganho de tensão, que difere dos propostos na literatura popular [5. 6] pelo fato de utilizar diodos semicondutores como elementos controlados [7]. Esses dispositivos semicondutores simples, em comparação com transistores bipolares ou de efeito de campo mais complexos, geralmente usados ​​em unidades ajustáveis ​​de dispositivos amplificadores [8, 9], em regra, possuem uma menor disseminação tecnológica de parâmetros elétricos. O uso de diodos semicondutores como elementos controlados no dispositivo de amplificação multicanal descrito tornou possível obter por meios simples um espalhamento relativamente pequeno no ganho de canais individuais com limites de controle de ganho aceitáveis ​​para muitas aplicações práticas e um nível de distorção não linear.

Principais características técnicas

• Número de canais de amplificação.........32
• O valor superior do ganho de tensão, não inferior a .......... 1000
• Limites de regulação do ganho de tensão, dB, não inferior a .......... 15
• Distribuição do ganho de tensão de canais individuais em relação ao valor médio, ° о, não superior a .......... 5
• Coeficiente de distorção não linear, °o, não superior a .......... 5
• Intervalo de frequência de operação, Hz. não inferior a ..........20...150 000
• Tensão de controle, V.........0...5
• Tensão de alimentação, V .......... 9
• Consumo total de energia W não mais..........1

Fig. 1

Um diagrama esquemático do dispositivo de amplificação é mostrado na fig. 1 Consiste em canais amplificadores idênticos A1-A32 e uma unidade de controle comum para todos os canais AZZ. Ajuste o ganho dos canais com o resistor R1 "Ganho" Os canais A1-A32 são idênticos no esquema, portanto apenas A1 é descrito abaixo.

O canal consiste em dois estágios de amplificação no amplificador operacional 1DA1 1DA2 Os capacitores 1C1, 1C2 e 1C4 determinam os limites inferior e superior da largura de banda do canal, respectivamente, o capacitor 1C3 é um filtro no circuito de potência. Os resistores 1R5, 1R9 definem a corrente de controle dos amplificadores operacionais.

O ganho do primeiro estágio do canal é determinado pela razão das resistências dos resistores 1R1 e 1R4. Os resistores 1R1 e 1R2 formam um divisor de tensão, o que aumenta o valor permitido do componente constante na entrada para 2,5R2 / ( R1 + R2) V, evitando uma possível inversão da polaridade da tensão no capacitor de óxido 1C1. O resistor 1R2 não tem efeito prático no ganho.

O controle de ganho do canal, que é realizado pelo segundo estágio no amplificador operacional 1DA2, é implementado alterando a condutividade dos diodos 1VD1, 1VD2 quando a tensão aplicada à entrada de controle muda (pino 7 do canal). Quando a tensão nesta entrada aumenta, a condutividade do diodo 1VD2 aumenta, devido ao qual a resistência do circuito 1VD21R7 diminui e a corrente através do diodo 1VD1 aumenta. Como resultado, a condutividade do diodo 1VD1 aumenta e a resistência do circuito 1VD11R3 diminui.

O diodo 1VD1 e o resistor 1R3 estão incluídos no circuito de feedback negativo que cobre o amplificador operacional 1DA2, portanto, à medida que a resistência do circuito 1VD11R3 diminui, o ganho do estágio aumenta. Quando a tensão na entrada de controle diminui, os processos acima ocorrem na direção oposta e o ganho de tensão diminui.

Fig. 2

Na fig. 2 mostra a dependência do incremento do ganho de tensão DeltaK e relativo ao seu valor mínimo, igual a 175 e tomado como zero, da tensão de controle UNnP, medida na saída intermediária do resistor R1 "Ganho" de acordo com o circuito.

A unidade de controle AZZ inclui uma fonte de tensão de polarização necessária para garantir a operação normal dos canais do amplificador operacional no modo de alimentação unipolar. A fonte consiste em um amplificador operacional 33DA1 e um transistor 33VT1. Do emissor do transistor de buffer 33VT2, a tensão é removida para as entradas de controle dos canais. Os nós da unidade de controle AZZ e os canais A1-A32 são alimentados por +5 V do regulador de tensão 33DA2. Um resistor variável R1 "Ganho" é conectado à mesma fonte.

no dispositivo de amplificação, são usados ​​capacitores de tântalo de óxido-semicondutor K53-56 e cerâmica K10-17v. projetado para montagem em superfície. Todos os capacitores são soldados à placa pelo lado de impressão. Resistores - S2-29V e S2-33, resistor R1 "Ganho" - SP4-1a Os transistores KT503B podem ser substituídos por quaisquer transistores npn de silício com parâmetros semelhantes. Os chips 1407UDZ e 140UD12 podem ser substituídos por K1407UDZ e K140UD12. 140UD1201 K140UD1201 e A776N, respectivamente. Em vez de KR142EN5A, o estabilizador 7805 pode ser usado.

Fig. 3

Os canais A1-A32 e a unidade de controle AZZ são montados em placas de circuito impresso feitas de fibra de vidro laminada em um lado com espessura de 1 mm. Um desenho da placa de circuito impresso do canal é mostrado na fig. 3, e as placas da unidade de controle - na fig. quatro.

Fig. 4

As placas de circuito impresso dos canais e da unidade de controle são colocadas em uma caixa metálica comum, equipada com conectores de entrada e saída. Para habilitar o controle remoto, o resistor R1 "Gain" está localizado fora da caixa.

O estabelecimento de canais e a unidade de controle de recursos não são realizados de acordo com métodos conhecidos. Se necessário, selecionando o resistor 33R2, uma limitação simétrica bilateral do sinal de saída máximo dos canais A1-A32 é alcançada. Ao selecionar o capacitor NC4, a característica de amplitude-frequência do canal correspondente é corrigida na região de valores de frequência.

A propagação relativa do fator de amplificação de tensão xi de cada canal é estimada usando a fórmula

xi = (1 - Kg Kilos) 100%,

onde K, - ganho de tensão do canal; KL, p - média aritmética dos ganhos de tensão de todos os canais. A propagação relativa dos ganhos do canal é equalizada no intervalo de controle por uma seleção de resistores NR3, NR7 ou diodos NVD1, NVD2.

Literatura

1. Yarichin E.M., Shurygin N.A. Amplificador multicanal - Dispositivos e técnica experimental 1986, No. 5. p. 123-125
2. Amplificador de desacoplamento multicanal. - Eletrônica, 1975. Nº 14, p. 83 84
3. Furman I., Zvonarev E. Amplificadores logarítmicos, programáveis, integradores e controlados por tensão da Texas Instruments Burn-Brown - componentes eletrônicos, 2005, p. 85-89.
4. Makarov A. S., Omelaev A. I., Filippov V. A. Introdução à técnica de desenvolvimento e avaliação de sistemas de imagem térmica de varredura - Kazan. Unipress, 1998, pp. 8-15.
5. Eritsev V., Tokarev V., Fedorov S. Controle de ganho eletrônico. - Rádio 1980. Nº 2, p. 38
6. V'lnarov N. Predulsilvatel com regulado eletronicamente em silvaneto. - Rádio, televisão, eletrônica. 1981, nº 5, p. 28.
7. Sindinsky V. Controle de ganho remoto. - Rádio, 1968. Nº 3, p. 40, 41
8. Kisterny N. Regulador de nível de sinal eletrônico - Rádio, 1989, No. 11, pp. 49-52.
9. Kreydich S. Controladores de transistor de efeito de campo - Radio, 1980, No. 2, p. 35-37.

Autor: O. Ilyin, Kazan; Publicação: radioradar.net

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