Регулирование коэффициента передачи усилителей на ОУ (ч.3)

  Окончание.

    часть 1

    часть 2

    часть 3

Хорошо известно, что коэффициент передачи операционного усилителя в типовом неинвертирующем включении определяется как 1+R2/R3, т.е. ни при каких обстоятельствах он не может быть меньше единицы. Сделать управляемый аттенюатор с регулируемым коэффициентом передачи от 0 до 1 удалось Ф.Енсену [9], который использовал сдвоенный потенциометр в выходных цепях усилителя (рис.26). Характеристика усилителя приведена на рис.27. Главным элементом, регулирующим общий коэффициент передачи устройства, является сдвоенный потенциометр R3-R4 (рис.26). Потенциометр включен таким образом, чтобы при увеличении сопротивления R3 доля напряжения, снимаемого с движка потенциометра R4, возрастала. Отметим, что подобное устройство можно было бы реализовать гораздо проще, использовав в качестве регулятора всего один потенциометр.

Усилитель на рис.28 [7] позволяет при использовании одного потенциометра регулировать уровень выходного сигнала в пределах от -К до К (дБ).
Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя К_ус можно определить как

Напряжение в точке А равно U_A=U_вх*K_yc. Напряжение на выходе
устройства

Следовательно, итоговый коэффициент передачи устройства при условии R1=R4=R можно найти из выражения:

На рис.29 показана зависимость К(х) при R1=R4=R=2 кОм, R3=200 кОм (R2=1 МОм). При R3>>R и x=0,1...0,9 можно воспользоваться приближенной зависимостью;

Усилитель Вудварда (рис.30) [10] выполнен на двух операционных усилителях, его коэффициент передачи не зависит от номинала регулирующего элемента (потенциометра R2) и определяется как

Регулировочные характеристики усилителя приведены на рис.31.

Синхронное и идеально согласованное изменение коэффициента передачи двухканального усилителя при использовании единственного органа управления (потенциометра) возможно при построении усилителя по схеме Гафа (рис.32) [11]. Усилитель состоит из двух электрически не связанных узлов, состояние которых определяется положением движка потенциометра R5. Резистивные элементы схемы определены из условия: R1=R3=R10=R11=R; R2=R4=R12=RG.

Коэффициент передачи верхнего по схеме узла определяется выражением

где х — доля потенциометра R5 (0...1.0).

Для нижнего по схеме узла напряжение на выходе ОУ DA2 иВЫХ2 определяется как

Резистивный делитель R-R_G цепи отрицательной обратной связи ОУ DA3 с коэффициентом передачи на инвертирующий вход

уменьшает это напряжение на инвертирующем входе ОУ DA3 до

Поскольку на неинвертирующем входе этой микросхемы напряжение равно U_Bx2, то с учетом коэффициента передачи ОУ DA3 напряжение на выходе канала равно

следовательно, при изменении положения движка управляющего потенциометра R5 коэффициент передачи обоих каналов усилителя будет изменяться в равной степени.

Для обеспечения нулевого коэффициента передачи нижнего канала усилителя при крайнем верхнем положении движка потенциометра R5 производят регулировку потенциометра R7.

По материалам журнала PaдиоMир №№9-11 2011г

Литература
1.  Горошков Б.И. Радиоэлектронные устройства: Справочник. — М.: Радио и связь, 1985.— 400 с.
2. W.S.Woodward. Decompensated op-amp gain is adjustable from zero to openloop. — Electronic design, 2001, №6, P.101.
3.  Рыбин Ю.К. Электронные устройства. — Томск: Печатная мануфактура, 2003. - 264 с.
4.  J.G.Graeme. A single potentiometer adjusts op-amp's gain over bipolar range. — Electronic Design, 1975, V.23, №15, P.68.
5. Бич. Некоторые применения операционного усилителя типа 741. — Электроника, 1973, Т.4, №13, С.64.
6.  Граф Р.Ф., Шиитс В. Энциклопедия электронных схем. Том 7. Часть II. — М.: ДМК, 2000,-416 с.
7. Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. — М.: Радио и связь, 1985.— 304 с.
8.  Риттер. Управление коэффициентом усиления операционного усилителя с помощью одного потенциометра. — Электроника, 1973, Т 42, №16, С.78.

9.    F.Jensen. Programmable-Gain Amplifier. — Elektor Electronics, 2004, №7-8, P.55.
10.  W.S.Woodward. Linear potentiometer implements logarithmic gain control, — EDN, 1997, V.23, №10, P. 129.
11. B.Gough. Two channels: one gain pot — Electronics World, 2002, V.108, №2, P.61,