книги из ГПНТБ / Илюкович А.М. Измерительные усилители малых токов с логарифмической характеристикой

с общим коллектором.

Измеряемый ток подается непосредственно на управ­

держивается постоянным за счет подачи напряжения обратной связи с выхода усилителя '(эмиттер транзисто­ ра Ti) на экранирующую сетку лампы. Для лампы 1Ж24Б получены следующие результаты: диапазон ха­ рактеристики 5-10- 9—3-10' 5 А, крутизна характеристики

3 В, дрейф в диапазоне температур от — 15 до +60 °С примерно 5%.

Для лампы 6Ж1Б-В при напряжении накала 5 В и анодном токе 0,2 мА диапазон характеристики составлял 3-10- 8—4-10-5 А при крутизне характеристики 6 В.

Калибровка передаточной характеристики усилителя в данном приборе не предусмотрена. Однако она может

усилителя с пентодным включением ЛЭ.

быть осуществлена при подаче на вход усилителя конт­ рольных токов (аналогично схемам на рис. 31 и 32) ре­ гулировкой потенциала базы транзистора Т2 с помощью

дополнительного делителя напряжения (смещение харак­ теристики) и регулировкой глубины обратной связи на экранирующую сетку лампы (крутизна характеристики).

Более совершенный усилитель с пентодным включе­ нием ЛЭ на выходе УПТ, предназначенный для примене­ ния в полевых условиях, описан в {Л. 24]. Усилитель вы­ полнен на электрометрическом тетроде 5889 и интеграль­ ном операционном усилителе постоянного тока ADO-3.

81

Упрощенная принципиальная схема усилителя приве­ дена на рис. 35.

Измеряемый ток подается через контакт Pi на управ­ ляющую сетку лампы Л (СК5889). Выводы нити накала лампы подключены к источнику накального напряжения

рованных конденсаторами С± и Сг- При этом средняя точка нити накала имеет потенциал корпуса прибора. С анода лампы напряжение снимается на один из вхо­ дов дифференциального УПТ (ADO-3). Режим лампы по анодному току обеспечивается резисторами Rq и /?7. Второй вход УПТ (инвертирующий) охвачен параллель­ ной отрицательной обратной связью (резистор Rg). Соот-

Рис. 35. Принципиальная схема логарифмического измерительного усилителя с пентодиым включением ЛЭ и вторичным операционным УПТ.

ношение значений сопротивления резисторов Ra и Rg определяет коэффициент усиления УПТ. С выхода УПТ с помощью делителя i?10 снимается напряжение обратной

связи, обеспечивающее работу лампы JIi в режиме неиз­ менного анодного тока.

Последовательно с выходом УПТ включен регулируе­ мый источник напряжения, имеющий ручную и автома­ тическую регулировку.

Калибровка передаточной характеристики усилителя осуществляется при разомкнутом контакте Pi и замкну-

82

том контакте Я2. При левом (по схеме) положении кон­ такта Рз контрольный ток на сетку лампы поступает от стабилизатора напряжения (R3, Д{) через высокоомный резистор Рь При этом регулировкой источника U0 уста­

навливают смещение передаточной характеристики уси­ лителя. При правом (по схеме) положении контакта Я, ток на сетку лампы подается от того же стабилизатора через высокоомный резистор Яг- В этой точке регулируют крутизну передаточной характеристики делителем Яш-

В схеме усилителя применяются стабильные металло­ пленочные резисторы ( Я з —Я м ) и высокоомные компози­ ционные резисторы с сопротивлениями Я1= 3 - 1010 Ом и Яг=5-1011 Ом.

Описанный усилитель имеет динамический диапазон Ю-13— 1о—7 А при нелинейности не более ±15% . Темпе­

ратурный дрейф не превышает 30% в диапазоне темпе­ ратур от — 10 до +50 °С. Крутизна передаточной харак­ теристики усилителя 1 В. Усилитель предназначен для универсального применения в полевых условиях. Он смонтирован на двух печатных платах 100X100 мм. Пол­ ная потребляемая мощность не более 1 Вт.

Логарифмический усилитель с включением диодных ЛЭ в цепь обратной связи ЭМУ описан в [Л. 27].

Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 36. Электрометрический усилитель выполнен на лам­ пе Jli (СК5886) и на левой (по схеме) половине двойно­ го триода Л2 (12А47). Измеряемый ток подается на уп­

равляющую сетку Ли В цепь анода лампы включен высоомный резистор Я /„ обеспечивающий работу лампы

с постоянным значением анодного тока. Режим лампы по цепи катода и экранирующей сетке обеспечивается цепью Я5—Я8. Анодное напряжение лампы поступает чёрез корректирующую цепочку ЯдС2 на сетку левого триода лампы Л2. Резистор Я « обеспечивает режим три­ ода по сетке. С резистора катодной нагрузки Я н напря­

жение обратной связи через логарифмирующую цепь, состоящую из диодов Mi—Д 10 (1N137A) подается на уп­ равляющую сетку Ли Второй триод лампы Л2 предназ­

начен для обеспечения согласования сравнительно высо­ коомного выхода усилителя с измерителем выходного напряжения (на схеме не показан). С целью защиты выходного прибора от кратковременных бросков тока используется корректирующая цепочка Ri2 C3} увеличи­

вающая постоянную времени измерителя напряжения.

83

+ 150 В

Рис. 36. Принципиальная схема логарифмического измерительного усилителя с диодным ЛЭ в цепи обратной связи ЭМУ.

В схеме предусмотрена подача двух контрольных то­ ков непосредственно от цепи анодного питания через де­ литель Ru R5 и резисторы Я2 (переключатель П в поло­

жении 2) и Яз (переключатель П в положении 3). Регу­ лировка смещения характеристики осуществляется рези­ стором Re путем изменения напряжения на 'экранирую­ щей сетке лампы. Регулировка крутизны не предусмот­ рена. Она может быть выполнена путем замены Rn переменным резистором и подключения иизкоомиого конца цепи обратной связи к движку последнего.

Дроссели Д Р1—Д Р4 и конденсаторы Cj, С/„ Сь вклю­

чены для защиты от наводок по входной цепи и цепям питания. Конденсатор Ct повышает также устойчивость усилителя в области сравнительно больших токов (при малых значениях динамического сопротивления логариф­ мирующей цепи).

В усилителе использованы отобранные кремниевые диоды —Дю (1N137A). Примерно 10% из 600 иссле­ дованных диодов имеют характеристику, близкую к ло­ гарифмической в диапазоне токов 10- 12— 10_3 А. Темпе­

ратурный дрейф характеристики усилителя равен при­ мерно 10%/К. Крутизна характеристики 0,8 В.

Усилитель предназначен для применения в измерите­ ле периода атомного реактора.

Логарифмический измеритель интенсивности «солнеч­ ного ветра» — электростатический анализатор энергети-

84

ческого уровня положительных ионов в космосе, приме­

конденсатора, усилитель переменного тока, фильтрующий усилитель постоянного тока, цель логарифмирующего элемента, цепь стабилизирующей обратной связи, компа­ ратор и управляемый источник контрольного тока.

Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 37.

I-Тзмеряемый ток подается на вход усилителя. Напря­ жение, возникающее на входе усилителя, модулируется динамическим конденсатором С1Ь работающим на часто­ те механического резонанса в схеме камертонного гене­ ратора, выполненного на транзисторахT i2—TVk (2N1711).

В динамическом конденсаторе колеблется нижняя (по схеме) пластина. С ней механически связан пьезодатчик П из титаната бария, включенный в цепь обратной ’связи генератора. Возбуждение на обмотку динамического кон­ денсатора поступает с выхода генератора (эмиттер тран­ зистора Тц).

Напряжение с динамического конденсатора (с часто­ той 2 400 Гц) через конденсаторы связи Ссв и Сг посту­ пает к первичной обмотке разделительного трансформа­ тора Tpi с коэффициентом трансформации 14 :1. Вторич­ ная обмотка трансформатора соединена со входом уси­ лителя низкой частоты с коэффициентом усиления при­ мерно 35 на транзисторах 7] (2N417), Т2 (2N1248) и Тз, 7\} (2N336). Выходное напряжение усилителя демодулируется транзистором Т5 (2N323A), включенным по схеме однополуиериодного ключа и управляемым усилителем на транзисторе Тв (2N338), на вход которого подается напряжение с выхода камертонного генератора. Постоян­ ное напряжение, снимаемое с выхода демодулятора, уси­ ливается усилителем постоянного тока с непосредствен­ ными связями на транзисторах Тъ Ts (2N336), Тд (2N323A) и Ti0 (2N336). Выходное напряжение УПТ

поступает к цепи логарифмирующего элемента, цепи ста­

В качестве логарифмирующего элемента применен сверхминиатюрный пентод Л i (СК5886) в диодном вклю-

85

чении. Катод лампы питается от выпрямителя на диодах Дю—Д 13, подключенного ко вторичной обмотке раздели­ тельного трансформатора Тр^. Ток накала стабилизиро­ ван однокаскадным транзисторным стабилизатором Тц

через делитель Ru, Д45-

Цепь стабилизирующей обратной связи обеспечивает устойчивую работу усилителя при измерении сравнитель­ но больших (более 10-11 А) токов.

86

Рис. 37. Принципиальная схема логарифмического измерительного усилителя для поимеиения в космических условиях.

Компаратор предназначен для защиты усилителя от перегрузки отрицательным входным током. В том слу­ чае, если напряжение на выходе усилителя уменьшается ниже определенного значения, компаратор обеспечивает включение источника контрольного тока [транзисторы Тis (2N910), Г19 (2N417) и Т2о (2N914), реле Pit резистор R{\.

Этот же ток подается при калибровке усилителя по команде программирующего устройства (на схеме не показано).

В схеме применены резисторы мощностью 0,25 Вт.

87

Ции флуктуаций сеточного тока лампы Л 1шВ отсутствие этих элементов указанные флуктуации через конденсатор Ci поступают на динамический конденсатор, модулиру­ ются им и проявляются на выходе усилителя в виде по­

ного напряжения через резисторы Кг и K/L. Значения ре­ зисторов выбраны таким образом, чтобы обеспечить тре­ буемое напряжение накала 1 В и смещение на сетку

лампы.

С анодной нагрузки лампы Л\ переменное напряже­ ние поступает на вход эмиттерного повторителя на тран­ зисторе Ti (2Т301Е), согласующего сравнительно высо­ кое выходное сопротивление лампового каскада с низкоомным входом усилителя с общим эмиттером на транзисторе Гг (2Т301Е). Эмиттерный повторитель на транзисторе T3 (2T30IE) предназначен для согласования

выходного сопротивления каскада на транзисторе Тг с малым сопротивлением последовательного ГС-контура (Li, С15). При помощи контура, настроенного на частоту

колебаний динамического конденсатора, осуществ­ ляется поворот фазы напряжения на 90° е целью со­ гласования фаз работы модулятора и синхронного де­

тектора.

Напряжение с катушки Li поступает на эмиттерный повторитель Г4 (2T30IE) и затем усиливается двухкас­ кадным усилителем на транзисторах Ть, Г6 (2T30IE). в Выходным каскадом усилителя переменного тока явля­ ется фазоинвертер на транзисторе Т1 (П308), обеспечи­

вающий подачу противофазных напряжений на синхрон­ ный детектор. В схеме применен двухтактный синхрон­ ный детектор на транзисторах Т3—Тц (П308). Последо­ вательное инверсное включение транзисторов в каждой ветви детектора (Га, Гю и Т$, Тц) обеспечивает компенса­ цию остаточных напряжений на участках коллектор — эмиттер транзисторов. Управление синхронным детекто­ ром осуществляется от обмоток трансформатора Tpi через диоды Дъ Дг (Д9Л). Значения резисторов Кзе и Кг! выбраны таким образом, чтобы в схеме обеспечива­ лось односигнальное управление, характеризующееся меньшим уровнем помех по сравнению с двухсигнальным.