Аналоговый умножитель. Схема умножителя

Аналоговый умножитель | Схемотехника

Для дифференциального усилителя дифференциальный коэффициент усиления напряжения прямо пропорционален суммарному эмиттерному току транзисторов, составляющих дифференциальную пару. Очевидно, что этим можно воспользоваться для того, чтобы с помощью управляющего электрического сигнала изменять коэффициент усиления напряжения усилителя. Суммарный эмиттерный ток в дифференциальном усилителе можно регулировать независимо, изменяя напряжение смещения у транзистора в эмиттерной цепи, который играет роль генератора стабильного тока (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Дифференциальный усилитель с транзисторным генератором стабильного тока в эмиттерной цепи

При симметричном выходе между коллекторами двух транзисторов (рис. 2.12) изменение суммарного эмиттерного тока не влияет на величину дифференциального выходного напряжения, а только изменяет коэффициент усиления.

Рис. 2.12. Дифференциальный усилитель с симметричным входом

Пусть напряжение сигнала на входе усилителя равно Ux, тогда

где АU -коэффициент усиления напряжения. Предположим теперь, что

где Uy -напряжение смещения, управляющее суммарным эмиттерным током, тогда

то есть напряжение на выходе пропорционально произведению напряжений двух входных сигналов. В этом заключается принцип действия аналогового умножителя с меняющейся крутизной.

В типичном случае интервал возможных значений сигнала на обоих входах Х и Y составляет ±5 В при ошибке в произведении < 1%. На рис. 2.13 представлена практическая схема на умножителе 1495. ИС умножителя имеет дифференциальный выход; в действительности, на выходных клеммах присутствует в качестве синфазного сигнала большое по величине постоянное напряжение, и для получения выходного сигнала без смешения по постоянному току применен дифференциальный усилитель на ИС 741. С помощью регулятора выходного смешения R19 можно производить подстройку в широких пределах и, в частности, установить нулевое напряжение на выходе при UX = UY = 0. Необходимы также регуляторы смешения на входах, так как выходное напряжение должно равняться нулю также в том случае, когда только один из входных сигналов имеет нулевое значение, то есть

Рис. 2.13. Аналоговый умножитель на ИС 1495

Установку регуляторов смешения на входах удобно производить, подавая переменный входной сигнал. Синусоидальный сигнал с действующим значением порядка 2 В подается на вход Х, и ничего не подается на вход Y. Наблюдая выходной сигнал с помощью осциллографа или милливольтметра, устанавливают потенциометр R10 в такое положение, при котором переменный сигнал на выходе равен нулю. Затем переменный сигнал подают на вход Y при UX = 0, и повторяют описанную процедуру начальной установки с потенциометром R9. Проверяют работу умножителя, подав синусоидальное колебание на оба входа сразу и наблюдая выходной сигнал. Должно произойти умножение синусоидального сигнала самого на себя, то есть возведение его в квадрат.

Так как сигнал на выходе должен оказаться синусоидой удвоенной частоты по сравнению с частотой сигнала, поданного на входы, но смещенной по вертикали так, чтобы касаться сверху уровня, соответствующего потенциалу земли. В том, что амплитуда возводится в квадрат, можно убедиться, удвоив амплитуду входного сигнала и проверив, увеличилась ли амплитуда выходного сигнала в четыре раза.

Сигнал на выходе умножителя имеет вид U0 = kUXUY, где k – постоянная, равная в этой схеме примерно 0,1. Изменяя сопротивление резистора R13, можно подогнать значение k так, чтобы оно точно равнялось 0,1. Благодаря относительно небольшой величине k выходное напряжение остается в допустимых пределах даже при максимальных значениях UX и UY, равных ±5 В, не выводя ИС 741 из линейного режима работы.

Схема будет работать как с переменными сигналами, так и с сигналами постоянного тока. Резисторы R1 и R2 включены для того, чтобы осуществить привязку входов к земле на тот случай, когда применяются разделительные конденсаторы. Если же входные сигналы поступают от источников с малым сопротивлением, по постоянному току, то резисторы R1 и R2 можно убрать; при этом следует замкнуть накоротко резисторы R3 и R4, чтобы обеспечить малые сопротивления источников на всех входах и уменьшить обусловленное ими смещение. Выводы 9 и 12 образуют один дифференциальный вход, а выводы 4 и 8 – другой дифференциальный вход. Входы умножителя можно считать входами ОУ и принять во внимание тот факт, что у каждого из них начальный входной ток относительно велик (около 3 мкА), а входное сопротивление также имеет большое значение (порядка 20 МОм).

Чтобы избежать нежелательного возбуждения на высоких частотах, полезно в качестве меры предосторожности включить между каждым из выводов 9 и 4 и землей фильтры для подавления паразитной генерации (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Фильтр, который необходимо включить между каждым из входов и землей, чтобы уменьшить риск возникновения неустойчивости на высоких частотах

В частности, это необходимо, когда используются длинные подводящие провода на входах. Характеристика умножителя в области высоких частот падает всего лишь на 3 дБ на частоте 3 МГц, так что паразитные связи могут вызвать возбуждение. Применение последовательно включенных конденсатора и резистора уменьшит добротность Q любого паразитного резонансного контура, который может образоваться на высоких частотах и, таким образом, предотвратит генерацию.

ulfek.ru

Умножитель от телевизора УН-9/27-1,3 | Катушки Тесла и все-все-все

[Not a valid template] УН-9/27, умножитель напряжения на три (а на самом деле на пять, и даже на шесть), один из самых популярных источников высокого напряжения, известный в этом отношении ещё со времён глубокого совка. При подаче на вход переменного напряжения мы получаем на выходе утроенное, постоянное и импульсное. При подключении к другому выводу — умноженное на пять. Таким образом можно достичь напряжений в десятки киловольт (до 50, а если повезёт — и выше) с почти любого маломощного источника высокого напряжения до 10 кВ. Что отдельно приятно — УН-9/27 потребляет и НЧ, и ВЧ (не скажу точно предельную частоту, но она точно больше 50-60 килогерц). Если внезапно кому-то захотелось узнать поподробнее про внутреннее устройство — милости прошу на Флайбек.орг.ру, там подробно расписано, или в вики, статья «генератор Кокрофта-Уолтона».

[Not a valid template] Умножитель УН-9/27 обретается внутри старых телевизоров (но не ламповых — посовременнее), где поднимал напряжение для кинескопа (не будем вдаваться в детали) и его очень трудно с чем бы то ни было спутать. Это характерной формы коробочка с выемкой, светлого — белого, кремового либо коричневатого — цвета, от которой отходит толстый провод с присоской на конце. УН (для краткости далее буду звать его так) имеет обычно пять выводов, обозначенных V, ~, +F, _|_ и +. С непривычки трудно сообразить, какой вывод какому соответствует — для наглядности обозначил на снимке. Нас интересуют выводы ~, _|_ и +. Подключить УН очень просто. [Not a valid template] Берём любой источник высокого напряжения малой мощности — это важно! большая мощность и большой ток тех же, например, мотов попросту сожгут диоды внутри умножителя, и умножитель можно будет выбрасывать! — и тыкаем «горячий» конец на ~, а земляной — на _|_. Располагаем аккуратно конец + на расстоянии 3-5 сантиметров от конца _|_ и подаём высокое напряжение. Если всё сделано правильно — любуемся искрами.Немного советов по ТБ для тех, кто не в курсе. Умножитель сохраняет заряд после отключения. Отсюда следует две вещи: первое — хватанувшегося за один его вывод, а тем более за оба двумя руками получит нехилый заряд бодрости (вплоть до летального), и второе — умножитель надо разряжать. Разряжается он просто замыканием +-провода на _|_-провод (между ними должна проскочить искра длиной около 8-12 миллиметров при приближении) — после чего можно спокойно трогать любые провода пальцами.

[Not a valid template] Умножитель УН-9/27 можно «разогнать». Опять же, не вдаваясь в теорию, просто сообщу, что один из каскадов умножения внутри штатно не задействован. Исправить положение можно просто добавив к умножителю конденсатор и слегка изменив конфигурацию выводов. Конденсатор мы кидаем на ~, после чего соединяем выводы _|_ и V. Отныне второй из выводов конденсатора у нас становится землёй (_|_), а точка соединения V и _|_ — местом для подключения горячего конца источника (на обычном умножителе это было ~) . [Not a valid template] Искры снимаем с + и нового _|_, которым является свободный вывод кондёра. Конденсатор лучше всего брать серии к73-14, на 25 киловольт и 470-680 пикофарад, или любой с аналогичными ёмкостью и напряжением.

[Not a valid template] УН довольно легко убить: либо перенапряжением, либо превышением по току. Диоды внутри довольно слабенькие и не выдерживают больше примерно 50мА. Кроме того, если запускать УН на холостом ходу, без разрядов — его может убить пробоем на кондёрах или диодах от перенапряга, особенно если источник переменки сильно вольтистый, 10 и выше киловольт. За этим надо следить. Впрочем, иногда можно увидеть очень красивую фиолетовую корону между электродами, в случае если расстояние слегка превышает пробойное.

[Not a valid template] [Not a valid template]

teslacoil.ru

Сетевой выпрямитель с умножением тока

В маломощных блоках питания часто используется бестрансформаторная схема с гасящим конденсатором. Такая схема при увеличении мощности блока питания приводит к резкому увеличению потребляемого от сети тока. В трансформаторных же блоках питания потребляемый нагрузкой ток и ток в сети связаны коэффициентом трансформации.

Для уменьшения тока в бестрансформаторных источниках применяются сетевые выпрямители с умножением тока, которые описаны в рис [1-3]. На рис.1 представлен сетевой выпрямитель с умножением тока, выполненный на современной элементной базе.

В первоначальный момент конденсаторы С1.. .С16 разряжены. В первую половину отрицательной полуволны сетевого напряжения на клемме A происходит их заряд через цепочку диодов VD1, VD4, VD7, VD10…VD46. Все конденсаторы соединены последовательно, и эта цепочка заряжается до амплитудного значения сетевого напряжения. Емкости конденсаторов одинаковые, поэтому напряжение на каждом из конденсаторов в 16 раз меньше амплитудного значения, а эквивалентная емкости, подключенная к сети, также в 16 раз меньше емкости одного конденсатора. Диоды VD2, VD3.VD5. VD6…VD47 в это время закрыты.

sxema-setevogo-vipramitela

Во второй половине отрицательной полуволны диоды VD1, VD4, VD7, VD10…VD46 закрываются, поскольку сетевое напряжение уменьшается, а конденсаторы заряжены до амплитудного значения, т.е. напряжение на них будет больше. При положительной полуволне сетевого напряжения закрывается диод VD1, и устройство отключается от сети.

В этот момент, если открыть транзисторы VT1 и VT2, низковольтная нагрузка Rh подключится к выходу выпрямителя. Диоды VD2, VD3, VD5, VD6.. .VD47 откроются, и заряженные конденсаторы C1 …С16 подключатся к нагрузке параллельно. Это позволяет получить от выпрямителя среднее значение тока разрядки в 16 раз больше, чем ток зарядки. Таким образом, сетевой выпрямитель позволяет получить низковольтное выходное напряжение при одновременном увеличении выходного тока.

Итак, в первой половине отрицательной полуволны сетевого напряжения происходит заряд конденсаторов, а во время положительной полуволны — отдача накопленной энергии. Величина пульсаций (частотой 50 Гц) выходного напряжения этого выпрямителя значительна, следовательно, на выходе необходим фильтрующий конденсатор большой емкости.

Устройство управления ключами (полевыми транзисторами) VT1, VT2 работает следующим образом. Учтем,

что защитные диоды в составе транзисторов включены катодами к стоку. Этот ключ очень хорошо работает на переменном токе, так как имеет низкое проходное сопротивление (доли ома) и гальваническую развязку силовой цепи от цепи управления. В данном устройстве ключ используется из-за необходимости присоединения одного вывода нагрузки к нейтральному выводу сети. На микросхеме DA1 выполнен инвертирующий триггер Шмитта.

В исходном состоянии каналы полевых транзисторов закрыты (нет питания). Во время отрицательной полуволны сетевого напряжения относительно клеммы А на клемме N — положительный потенциал. Ток с нее проходит через резистор R4, стабилитрон VD51, защитный диод полевого транзистора VT1. диоды VD2 и VD1 на клемму А. На стабилитроне VD51 возникает падение напряжения (12 В). Через диод VD50 заряжается конденсатор С17, и микросхема DA1 получает питание. В это время через светодиод оптрона VU1 ток не протекает, соответственно, его фоторезистор закрыт, на выводах 2 и 6 DA1 — высокий уровень, а на выходе (выводе 3)—низкий. Транзисторы VT1, VT2 закрыты, и нагрузка обесточена.

При положительной полуволне сетевого напряжения зажигается светодиод оптрона VU1, и открывается его фототранзистор. Это происходит с задержкой — тогда, когда напряжение на цепочке светодиод VU1-VD49 достигает ее порога открывания, т.е. величины 1,6+3,9=5,5 (В). Этого времени достаточно для устранения переходных процессов в схеме. На выводах 2,6 DA1 устанавливается низкий уровень, а на выходе 3—высокий, открывающий полевые транзисторы VT1, VT2, и нагрузка, как было сказано выше, получает питание.

sxema-setvet1

При активной нагрузке стабилитрон VD49 можно убрать. Для индуктивной нагрузки между стоками транзисторов VT1, VT2 необходимо установить диод (1.5КЕ400СА), защищающий их от всплесков напряжения, возникающих на индуктивной нагрузке при ее коммутации.

Устройство собрано на 2-х печатных платах. На первой (рис.2) размещены детали умножителя, на второй (рис.З) — управляющего ключа. Транзисторы VT1, VT2 должны быть высоковольтными, т.к. в закрытом состоянии на них присутствует амплитудное значение сетевого напряжения. Транзисторы типа IRF840 имеют максимальное напряжение сток-исток 500 В и допустимый ток 8 А. Если необходим больший ток, то лучше использовать транзисторы IRFP37N50А, которые характеризуются Uмакс=500 В. Iси=37 А, Uнас=1,7 В.

Испытания опытного образца устройства показали, что при сетевом напряжении 220 В напряжение на выходе составило 18,5 В при токе нагрузке 10 А. У радиолюбителей часто имеются трансформаторы от ламповых телевизоров, которые имеют обмотки для питания анодных цепей (43,5 В, 59,5 В). С помощью данного устройства можно получить необходимое низкое напряжение (с очень большим током), не перематывая трансформатор.

Браславский Л. Преобразовать перемемюго напряжения в постоянное с двумя выходными напряжениями резного уровня. АС №797022. — Бюллетень Открытия, изобретения…, 1981, №2

Богданович М., Поляков А Преобразователь переменного тока в постоянный с понижением напряжения. АС N»1182813. — Бюллетень Открытия, изобретения…, 1985. №36.

Конденсаторный преобразователь напряжения с умножением тока — Радио,1999, №1, С42.

eschemo.ru

Каталог товаров