Некоторые способы управления коэффициентом усиления с помощью напряжения

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 иавтоматическим 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).

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 U_УПР 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 U_УПРподается на его затвор. При изменениях U_УПР изменяется ширина канала полевого транзистора, при этом изменяется его сопротивление сток-исток R_СИи, следовательно, коэффициент передачи усилителя. На n-канальный полевой транзистор 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 U_ОТС 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.

Искажения дополнительно снижаются при введении резисторов R4, и R5 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 R_Нв 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.