Современная электроника №9/2025

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 40 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 9 / 2025 ми входами (режим «DC») и развёртке 2 мкс/деление («Time 2.000us», «Frec(2) = 50.00 kHz», рис. 17а). При развёртке 200 нс / деление можно более подроб- но рассмотреть фронт («Rise») и срез («Fall») выходного сигнала с преоб- разователя, которые составили 76 нс («Rise(2) = 76.00ns» – рис. 17б) и 84 нс («Fall(2) = 84.00ns») соответственно. Такие значения фронта и среза авто- ра вполне устроили. На этом тестиро- вание было закончено. Тестирование и настройка платы предварительного усилителя Настройка и тестирование проводи- лось для двух плат: на базе ОУ OPA1644 (рис. 11) и на базе двух ОУ OPA1642 (рис. 9). Вначале необходимо настроить «нули» выходных сигналов. Для это- го установить перемычки между вхо- дами и «землёй» каждого канала (зам- кнуть контакты 1 и 2 на разъёмах X1 и X4 схемы рис. 3). Подключить циф- ровой тестер в режиме измерения постоянного напряжения (DC) меж- ду контактами «2» разъёмов X2 и X3 (VoutA+ и VoutA–, X2, X3, рис. 3) для канала А и между контактами «2» разъёмов X5 и X6 (VoutB+ и VoutB–, X5, X6, рис. 3) для канала B. Враще- нием подстроечных резисторов R5 (для канала А) и R19 (для канала B) добиться нулевых показаний напря- жения тестера. Эта настройка только предварительная, так как в дальней- шем она будет изменена (уточнена) при тестировании усилителя мощно- сти (см. далее). Далее производилось тестирова- ние взаимной инверсии выходных сигналов предварительного усили- теля и проверки коэффициента уси- ления на трёх частотах: 20 Гц, 1 кГц и 20 кГц. Для этого на входы предва- рительного усилителя (X1, X4, рис. 3 для каналов А и B соответственно) с генератора [7] подавался синусоидаль- ный сигнал амплитудой 0,5 В (размах 1 В) и соответствующей частоты, а с выходов предварительного усили- теля (X2, X3 и X5, X6, рис. 3, для кана- лов А и B соответственно) снимались выходные сигналы, которые подава- лись на входы двухканального циф- рового осциллографа с открытыми входами (режим «DC»). Тестирование (рис. 18) показало, что сигналы взаим- но инверсны, а коэффициент усиления соответствует значению 2,3 – размах 2,3 В («Vpp(1) = 2.30V», «Vpp(2) = 2.30V») на всех трёх частотах: 20 Гц, («Freq(1) = 20.04 Hz»), 1 кГц («Freq(1) = 1.000kHz») и 20 кГц («Freq(1) = 20.00kHz»). Далее производилась проверка синусоидальности выходных сигна- лов каждого из усилителей (инвер- тирующего и неинвертирующе- го) на трёх частотах 16 Гц, 1 кГц и 20 кГц. Для этого на вход предвари- тельного усилителя с генератора подавался сигнал с такой амплиту- дой, чтобы выходной сигнал имел амплитуду U Амп = 1 В (размах 2 В). При этом, как известно, если сигнал синусоидальный, то его действую- щее значение U Д (U RMS ) должно рав- няться: U Д = U Амп ≈ U Амп × 0,7071 = = 1 В × 0,7071 = 0,7071 В или около 707 мВ. Анализируя рис. 19, можно заключить, что при размахе выход- ного сигнала в 2 В («Vpp(2) = 2.00V»), т.е. с амплитудой в 1 В, действую- щее значение U Д = 707 мВ («Vrms(2) = 707mV») на всех трёх частотах: 16 Гц («Freq(2) = 16.03Hz»), 1 кГц («Freq(2) = 1.000kHz») и 20 кГц («Freq(2) = 20.00kHz»). Это означает, что сигнал с выхода неинвертирующего усили- теля синусоидален. Аналогично была проведена про- верка синусоидальности выходного сигнала инвертирующего усилителя (рис. 20). Анализируя осциллограм- мы рис. 20, можно заключить, что при трёх частотах (16 Гц, 1 кГц и 20 кГц) действующее значение выходного сигнала составило те же 707 мВ при амплитуде 1 В, что позволяет конста- тировать, что сигнал с выхода инвер- тирующего усилителя также синусо- идален. После этого была проведена провер- ка переходных характеристик инвер- тирующего и неинвертирующего ОУ предварительного усилителя. Для это- го на вход предварительного усилите- ля был подан прямоугольный меандр с преобразователя синусоидально- го сигнала в прямоугольный меандр, а на преобразователь – сигнал с гене- ратора частотой 50 кГц, чтобы мож- но было более подробно рассмотреть длительность фронта и среза выход- ных сигналов предварительного уси- лителя. Анализируя рис. 21а, рис. 21б и рис. 21в, можно заключить, что переходная характеристика пред- варительного усилителя имеет поч- ти прямоугольную форму, в которой отсутствуют выбросы с последующей затухающей осцилляцией. Такие пере- ходные характеристики получены в результате установки конденсаторов C1, C2, C4 и C5 (рис. 3) номиналом 10 пФ (подобранных экспериментально) в ОС инвертирующего и неинвертирующе- го ОУ предварительного усилителя. Как пример, приведены переходные характеристики при отсутствии этих конденсаторов (рис. 21г, д), которые показывают, что в этом случае име- ют место выбросы выходных сигналов с последующей затухающей осцилля- цией длительностью, в несколько раз превышающей длительность фронта и среза выходных сигналов ОУ с конден- сатором в ОС. При увеличении номи- нала конденсатора в ОС свыше 10 пФ длительность фронта и среза затяги- вается, а при уменьшении (например, до 5,6 пФ) появляются выбросы (прав- да, меньшей амплитуды, чем вообще без конденсатора, как на рис. 21г, д). Тестирование второго канала пред- варительного усилителя на базе ОУ OPA1644, а также обоих каналов пред- варительного усилителя на базе двух ОУ OPA1642 показало аналогичные результаты. Рис. 16. Фотография платы преобразователя синусоидального сигнала в прямоугольный меандр: а) вид со стороны дорожек, б) вид с обратной стороны а) б)