Интернет-портал cxem.Net

С основными принципами работы ОУ разобрались, построим операционный усилитель на транзисторах.

Рисунок 3. Схема простейшего усилителя

Рисунок 4. Диалоговое окно, отображающее параметры схемы и моделирования, а также максимум коэффициента усиления.

Рисунок 5. Схема простейшего дифференциального усилителя.

Существенный недостаток усилителей на рис. 3 и 5 заключается в том, что резистор R0 определяет одновременно режим транзисторов по постоянному току и коэффициент ослабления синфазного сигнала. Поэтому получить большую величину Kocc в таком усилителе невозможно. Значительно большее ослабление синфазного сигнала можно получить, включив вместо резистора источник тока. Из-за таких достоинств каскодного источника тока, как большое выходное сопротивление и увеличенное напряжение на стоке выходного транзистора, в качестве источника тока будем использовать именно каскодный источник тока.

При подключении вместо резистора каскодного источника тока коэффициент усиления дифференциального сигнала остается прежним, его величина зависит от выходного сопротивления и удельной проводимости МОП-транзисторов. Увеличивать сопротивления резисторов нежелательно, т.к. резисторы большого номинала занимают на кристалле интегральной схемы слишком большую площадь.

Эффективный способ увеличения коэффициента усиления дифференциальной составляющей – включение в цепи стоков транзисторов M1 и M2 токового зеркала на n-канальных транзисторах Такую схему называют усилителем с динамической (активной) нагрузкой.

Если транзисторы токового зеркала имеют одинаковые параметры, их токи равны.

Выходные характеристики МОП-транзисторов на участке, соответствующем режиму насыщения, имеют небольшой наклон. Поэтому для переменных составляющих токов каналы транзисторов токового зеркала эквивалентны резисторам, имеющим большое сопротивление. Это позволяет увеличить коэффициент усиления дифференциальной составляющей и одновременно сэкономить площадь кристалла, т.к. токовое зеркало занимает меньше места, чем высокоомные резисторы.

Хоровиц, П. Искусство схемотехники / П. Хоровиц, У. Хилл: пер. с англ. – 6-е изд. – М.: Мир, 2003. – 704 с., ил.

Рисунок 6. Схема модифицированного дифференциального усилителя.

Выходное напряжение такого дифференциального усилителя определяется по формуле:

(1)

— дифференциальный коэффициент усиления по напряжению

— усиление по напряжению синфазного сигнала

— коэффициент ослабления синфазного сигнала

— входное напряжение смещения

— входной диапазон синфазного сигнала ( )

Ток смещения делится на токи и транзисторов M6 и М5.

(2)

(3)

Решая относительно и получим

(4)

(5)

Где , таким образом

Крутизна дифференциальной пары определяется как средний наклон передаточной ВАХ в диапазоне .

(6)

где — подвижность электронов;

— удельная емкость конденсатора между затвором и каналом.

Для нормальной работы ДУ все его транзисторы должны находиться в режиме насыщения.

Минимально допустимое входное напряжение складывается из напряжения питания нижнего уровня (земли в нашем случае), напряжения насыщения токозадающего транзистора M6, напряжения открывания на затворе M1, обеспечивающего ток :

(7)

где .

Максимально допустимое входное напряжение должно обеспечивать открывание транзистора M2, обеспечивающее ток и максимально возможное превышение напряжения на затворе по отношению к стоку транзистора M1 равное пороговому напряжению:

(8)

Выбор типа проводимости транзисторов дифференциальной пары определяется требованиями к дифференциальному усилителю. Следует принимать в расчет технологические особенности, размеры и шумы транзисторов.

При КМОП-технологии на p-подложке p-МОП находится в n-кармане, а карманом для n-МОП является сама подложка. Поэтому если необходимо задавать потенциал на кармане дифференциальной пары, то это возможно только для p-МОП.

Низкочастотные шумы в p-МОП гораздо меньше, чем в n-МОП. Это также влияет на выбор типа транзисторов дифференциальной пары.

Вместе с тем для достижения высокого коэффициента усиления по напряжению и снижения входной емкости в дифференциальной паре больше подходят n-МОП.

Для оценки коэффициента усиления проведем DC-анализ.

Коэффициент усиления определяется по следующей формуле: ((VDC(“/Out”)- VDC(“/R”))/( VDC(“/InN”)- VDC(“/InP”))).

Рис.7. Зависимость коэффициента усиления от напряжения Vtest

Из рисунка 7 видно, что наибольший коэффициент усиления для заданных параметров схемы равен 80.

60364.

Диапазон работы определяется областью действия коэффициента усиления, которая приходится на область насыщения (область устойчивой работы схемы).При изменении ширины и длины транзисторов токового зеркала, изменяется крутизна этих транзисторов, что в соответствии с формулой (7) влияет на максимальное допустимое входное напряжение.

Подтверждение этого факта приведено на рисунке 8.

А) Б)

Рисунок 8. Зависимость коэффициента усиления от длины транзисторов токового зеркала (а) и ширины транзисторов токового зеркала (б)

Как видно из рисунка, ширина транзисторов токового зеркала гораздо существеннее влияет на максимально допустимое входное напряжение, чем их длина.

Д ля определения влияния параметров транзисторов на частотные характеристики схемы проведем AC-анализ.

Рис.9.Диалоговое окно, отображающее параметры схемы и проводимых анализов

Рис.10. Результат проведения AC-анализа. Зависимость коэффициента усиления от частоты.

Рассмотрим изменение частотных свойств от параметров каналов транзисторов.

Рис.11. Результат проведения AC-анализа. Зависимость выходного напряжения от изменения параметра Wn

Рис.12. Результат проведения AC-анализа. Зависимость выходного напряжения от изменения параметра Wp

Рис.13. Результат проведения AC-анализа. Зависимость выходного напряжения от изменения параметра Ln

Рис.14. Результат проведения AC-анализа. Зависимость выходного напряжения от изменения параметра Lp

Как видно из графиков, наибольшее влияние на частотные характеристики ДУ оказывает изменение длин каналов транзисторов. Причем чем меньше длина каналов транзисторов, тем больше скорость работы схемы.

Рассмотрим как изменение параметров транзисторов, влияет на частоту среза, которая определяется по следующей формуле:

cross(db20(VF(“/Out”)) (value(db20(VF(“/Out”)) 10000) -3) 1 “either” nil nil)

Рис.15. Результат проведения AC-анализа. Влияние параметра Wn на частоту среза

Рис.16. Результат проведения AC-анализа. Влияние параметра Wp на частоту среза

Рис.17. Результат проведения AC-анализа. Влияние параметра Ln на частоту среза

Рис.18. Результат проведения AC-анализа. Влияние параметра Lp на частоту среза

Если необходимо получить максимальное быстродействие, полосу пропускания надо максимально увеличивать, а соответственно увеличится и частота среза. Но если необходимо достигнуть наибольшей помехоустойчивости, то полосу пропускания надо уменьшать, что приведет к уменьшению частоты среза.

О компании — 13.02.2007 Сверхвысокочастотный усилитель мощности с переключателем

Специфика применения некоторых зарубежных средств связи в российских условиях состоит в необходимости дополнения функциональности этих средств разнообразными приставками отечественного производства.

Так, например, беспроводные системы связи стандарта IEEE802.11 [1], выполненные в конструктиве PCMCIA карт, применяются за рубежом для подключения портативных компьютеров к сетям общедоступного и корпоративного пользования в магазинах, университетах, аэропортах, складах и т.п. Так как они предназначены для работы с портативным компьютером, их схема минимизирована по потреблению энергии, с чем связана невысокая мощность передатчика (30-100 мВт). Вследствие же относительно невысокой цены такие устройства в России применяются повсеместно для любых применений беспроводной связи. И часто их невысокая выходная мощность – это единственное, что не удовлетворяет конечного заказчика. В этом случае на сцене появляются отечественные усилители мощности, предназначенные для совместного использования с миниатюрными устройствами IEEE802.11 и позволяющие значительно поднять их выходную мощность. О проектировании и испытании одного из таких усилителей и пойдет речь в этой статье.

Обычно устройства IEEE802.11 имеют один СВЧ разъем, используемый для подключения антенны, переключение прием-передача происходит внутри устройства, так как эта система – с временным разделением. Поэтому первая проблема, которую предстояло решить при разработке усилителя мощности – это разделения каналов приема и передачи с целью усиления последнего и по возможности минимального ослабления первого. Для описанного разделения можно использовать пассивные устройства – циркуляторы. О проектировании усилителей мощности с циркулятором было подробно рассказано в [2], поэтому в настоящей статье речь пойдет о другом способе – использовании активного переключателя.

Рис. 1: Структурная схема усилителя мощности с переключателем.

Особенность использования СВЧ переключатели состоит в необходимости формирования сигнала управления для переключения режимов прием-передача. Конечно, такой сигнал можно брать с самого устройства IEEE802. 11, но в этом случае теряется удобство пользования усилителем, так как кроме СВЧ кабелей необходимо подключение еще одного управляющего кабеля. Кроме того, в явном виде сигнал переключения прием-передача на разъем PCMCIA не выведен. Для получения сигнала управления переключателем в разработанном усилителе применен СВЧ детектор, реализованный на диоде Шоттки типа HSMS-2850 фирмы Agilent. Диод Шоттки HSMS-2850, предназначенный для детектирования, модуляции, смешивания и деления частоты в диапазоне от 915 МГц до 5.8 ГГц на частоте 2.45 ГГц (средней рабочей частоте разработанного усилителя) обладает чувствительностью 35 мВ/мкВатт. Более подробно о технических параметрах этого компонента можно прочитать в [3] или в Интернете на сайте www.agilent.ru. Для согласования диода Шоттки на частоте 2.45 ГГц применена резонансная цепь, состоящая из двух полосков. Ее расчет приведен в [4], кроме того, для ее расчета можно использовать бесплатно распространяемый компанией Agilent микроволновый калькулятор AppCad.

Рис. 2: Внешний вид устройства.

Структурная схема разработанного усилителя показана на рис. 1, внешний вид – на фотографии, рис.2. В качестве активного элемента усилителя использован полевой транзистор SHF-0289 на арсениде галлия фирмы Stanford Microdevices. Этот перспективный компонент обеспечивает выходную мощность не менее 30 дБм на частоте 2.45 ГГц при входной мощности 20 дБм. Некоторым недостатком его применения можно назвать необходимость напряжения питания 8 Вольт, но как показали эксперименты, он удовлетворительно работает и при напряжении 5 Вольт, если не требовать от него полной мощности на выходе. Схема включения транзистора, приведенная в документации по применению [5], достаточно сложна, при этом значениями некоторых компонентов при настройке необходимо варьировать для получения приемлемых параметров, но такова судьба всех полевых транзисторов.

С выхода транзисторного усилителя усиленный сигнал передатчика поступает на СВЧ переключатель SW-438 фирмы MA-COM. Этот недорогой арсенид-галлиевый переключатель, размещенный в пластмассовом корпусе SOT-363 для поверхностного монтажа, обеспечивает малое затухание при прямом прохождении сигнала (не более 0.7 дБ на 2.4 ГГц), высокую изоляцию (не менее 25 дБ) и практически не потребляет энергии (менее 10 мкА на 3 Вольт). Обычно полевые СВЧ переключатели управляются отрицательным напряжением, поэтому еще одним из его достоинств можно назвать возможность управления как отрицательным, так и положительным напряжением – при проектировании своего драйвера это очень удобно. Подробную техническую документацию [6] на этот компонент можно найти на сайте фирмы-производителя: www.macom.com.

Рис. 3: Принципиальная схема.

СВЧ переключателем управляет драйвер, в роли которого в данной схеме выступает быстродействующий мультиплексор аналоговых сигналов фирмы Analog Devices ADG774ABRQ. В его функции входит одновременное переключение сигналов 0 и +2. 5 Вольта на управляющих входах переключателя SW-438 по сигналу обнаружения мощности на входе СВЧ детектора, передающегося через исполнительный элемент – транзистор КТ-3130. Уровень + 2.5 Вольта формируется резистивным делителем R7/R8 – смотрите принципиальную схему на рис. 3. ADG774ABRQ обладает низким сопротивлением в открытом состоянии – 2.2 Ом, может функционировать при напряжении как 5, так и 3 Вольта, по управляющим входам совместим ТТЛ/КМОП. Основное достоинство, отличающее ADG774ABRQ от своей первой реализации — ADG774BRQ, состоит в удвоенной полосе пропускания аналогового сигнала – 400 МГц и малого времени переключения – 3 нс, что позволяет использовать такой мультиплексор в любых современных телекоммуникациях, подробнее о нем в [7].

Рис. 4: Зависимость коэффициента усиления и выходной мощности УМ от частоты

Результаты испытаний разработанного устройства показаны на графике, рис 4. Коэффициент усиления устройства в децибелах и выходная мощность в децибелах к милливатту показаны на графике в зависимости от рабочей частоты. В заключение хотелось бы отметить, что использование фольгированного фторопласта толщиной 1 мм вместо фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5 мм в качестве материала подложки усилителя позволило бы существенно улучшить полученные результаты.

Список использованной литературы

1. Шахнович И. «Беспроводные локальные сети. Анатомия стандартов IEEE802.11”. – Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — № 1, 2003. – С. 38-48.
2. Малыгин И.В. «Разработка и исследование усилителей мощности СВЧ радиомодемов стандарта IEEE802.11” — Компоненты и технологии. — № 9, 2002. – С. 24 – 25.
3. Surface Mount Microwave Schottky Detector Diodes HSMS-2850 Series. Technical Data. Communications Components Designer’s Catalog. Hewlett Packard. 5966-0895E (9/97).
4. 2. 45 GHz Detector Demonstration Board. Assembly and Operating Instructions. HSMS-2850. Semiconductor Products Designer’s Catalog. Agilent Technologies. CD. 5968-7805E (11/99).
5. SHF-0289. DC – 3 GHz, 1.0 Watt, CaAs HFET. Product Description. Stanford Microdevices, http://www.stanfordmicro.com. EDS-101241 Rev A. GaAs SPDT Switch DC-3.0 GHz SW-438. Ver. 2.00, MA-COM, Tyco/Electronics.
6. Low Voltage 400 VHz Quad 2:1 Mux with 3 ns Switching Time ADG774A. REV.0. Analog Devices Inc., 2001, www.analog.com.

Малыгин И.В.
Источник: http://cxem.net

Четыре способа проектирования усилителя без операционного усилителя с шиной Rail-to-Rail — Аналог — Технические статьи

Другие детали, обсуждаемые в посте: LMV358

Мой коллега Сияо Чжан в прошлом месяце написал пост о переходе на Rail-to. -rail устройство после обнаружения проблемы с цепью. Однако многие разработчики сигнальных цепей не понимают, что регулировка уровня сигнала, коэффициента усиления и смещения их усилителя может позволить им использовать исходный выбор операционного усилителя.

Существует несколько типов операционных усилителей (операционных усилителей) rail-to-rail. Операционные усилители с рельсовым входом (RRI) могут работать с любым входом, от положительной шины питания (V _CC ) до земли или до отрицательной шины питания. Операционные усилители с линейным выходом (RRO) могут выдавать напряжение, которое может приближаться как к положительной шине питания, так и к отрицательной шине питания. Операционные усилители с рельсовым входом и выходом (RRIO) обладают обеими функциями. Другие операционные усилители с входом и выходом без напряжения питания имеют ограниченный диапазон входного и выходного сигнала; однако они не имеют входного кроссоверного искажения и обычно имеют гораздо более низкий выходной импеданс и более низкую стоимость.

В этом посте я расскажу о четырех популярных топологиях усилителей:

• Инвертирующие усилители.
• Неинвертирующие усилители.
• Дифференциальные усилители.
• Буферы усиления Unity.

Инвертирующие усилители хороши для минимизации полных гармонических искажений. На рис. 1 показана основная схема.

Рис. 1. Инвертирующий усилитель

Поскольку входной синфазный диапазон представляет собой фиксированное напряжение, установленное разработчиком, RRI не требуется. RRO полезен, если выход должен охватывать весь V _CC диапазон.

Неинвертирующие усилители сохраняют полярность входного сигнала. На рис. 2 показана основная схема.

Рис. 2: Неинвертирующий усилитель

Требуемый входной синфазный диапазон будет меньше выходного диапазона. Уменьшенный входной диапазон для дифференциальных усилителей означает, что вам может не понадобиться RRI. RRO по-прежнему полезен, если выходной сигнал должен охватывать весь диапазон V _CC .

Для работы во всем диапазоне В _OUT операционного усилителя, оба выходных напряжения низкие (В _OL ) и высокое выходное напряжение (V _OH ) будут иметь инвертирующее напряжение на выводе в пределах допустимого диапазона входного синфазного сигнала. Напряжение инвертирующего вывода для V _OL составляет V _OL + R _F /(R _F + R _G ) * (V _REF — V _OL ). Напряжение инвертирующего контакта для V _OH равно V _OH + R _F / (R _F + R _G ) * (V _REF — V _OH ).

Дифференциальные усилители отлично подходят для плавающих или сбалансированных источников входного сигнала. На рис. 3 показана основная схема.

Рис. 3: Дифференциальный усилитель

Дифференциальный коэффициент усиления, диапазон неинвертирующего входа и опорное напряжение V _REF задают необходимый входной синфазный диапазон. Входное синфазное напряжение равно (V _REF + V _IN+ * G)/(G+1), где G — дифференциальный коэффициент усиления схемы, V _REF — согласующее напряжение для неинвертирующего делителя, а V _IN+ — неинвертирующий дифференциальный вход. Меньшие коэффициенты усиления уменьшают требуемый входной синфазный диапазон.

Вы должны проверить минимальное и максимальное значения V _IN+ , используя формулу из предыдущего абзаца, чтобы убедиться, что входной синфазный диапазон не превышен. RRO полезен, если выходной сигнал должен охватывать весь диапазон V _CC .

Буферы с единичным усилением предотвращают нагрузку сигнала и обеспечивают низкий выходной импеданс. На рис. 4 показана основная схема. Рис. 4. Буфер с единичным усилением

Размах выходного сигнала ограничен диапазоном выходного сигнала, который указан в технических характеристиках для V _OL и V _OH . Попытка выйти за пределы входного диапазона приведет к клиппированию выходного сигнала или может привести к скачку выходного сигнала до максимального значения V _OH . На рис. 5 показан LMV358, который может либо обрезать выходной сигнал (синяя кривая), либо шаг выходного сигнала (красная кривая).

Рис. 5: RRO LMV358 V _OUT по сравнению с V _IN с использованием схемы с единичным коэффициентом усиления, где V _CC = 3,3 В

Для достижения полного диапазона выходного сигнала с помощью устройства RRO потребуется резистивное ослабление входного сигнала, чтобы оно соответствовало входному синфазному диапазону, а затем усиление с тем же коэффициентом. Проблема этого метода в том, что вам понадобится четыре резистора вместо одного. Этот метод также снижает входной импеданс, что может помешать добавлению буфера с единичным усилением.

Поэтому лучше, чтобы предыдущий каскад обеспечивал выходной сигнал, который находится в пределах входного и выходного диапазона операционного усилителя.

После регулировки уровня сигнала, усиления или смещения вы можете обнаружить, что операционный усилитель все-таки совместим. Войдите, чтобы присоединиться к беседе.

Дополнительные ресурсы

• Ознакомьтесь с широким ассортиментом усилителей общего назначения от TI.
• Узнайте больше об операции ввода rail-to-rail из этой статьи EDN.
• Ознакомьтесь с ассортиментом полностью дифференциальных усилителей TI.

 

82-2185 — Универсальный — Автоматические выключатели на шпильках, 50 А

• Белый свет
• Сигнальное освещение
• Предупреждение и опасность
• Предохранитель и защита цепи
• Подача энергии
• Внутреннее освещение
• Светодиодная технология XTL
• Электрические соединения

• Искать по:
• Продукты
• Информационная
• Конкурентные развязки

• Поиск по:
• Продукты
• Информационная
• Конкурентные развязки

82-218550 Ампер

82-218550 Ампер

0 Товар добавлен

Технические характеристики

• Напряжение: 12 В
• Сила тока: 50А
• Стандарты: SAE J553C
• Кол-во в упаковке: 1
• Размер шпильки или выступа: (2) #10-32 Наконечники шпильки
• Тип продукта: Автоматический выключатель
• Стиль: Универсальный
• Тип: Тип I, автоматический сброс

Особенности и преимущества

• 6–12 В пост. тока
• Непрерывный самовозврат
• 2, шпильки #10-32 (в комплекте шестигранные гайки и шайбы)

Найти местного дистрибьютора

Отзывы покупателей

• Похоже, никто еще не оставил отзыв об этом товаре, станьте первым?

Оставить отзыв keyboard_arrow_right

82-217982-218682-218082-218182-218282-218382-218482-221082-218582-218982-219082-219182-219282-219382-218782-219482-2188

Я даю согласие на обработку и публикацию моих данных Grote Industries

Я хочу, чтобы меня добавили в список маркетинговых рассылок Grote Industries.

Установив этот флажок, вы соглашаетесь с тем, что мы можем обрабатывать и безопасно хранить ваши данные. Ваш отзыв, оценка, ваше имя и первая буква фамилии будут опубликованы на сайте.