Дифференциальный усилитель для осциллографа

Автор: El-Eng
Опубликовано 19.09.2019
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2019!"

Очевидным удобством является наличие у осциллографа дифференциального входа. Однако большинство бюджетных моделей аналоговых осциллографов лишены этого удобства, а функция вычитания каналов, доступная в цифровых осциллографах, имеет ограниченное применение из-за относительно невысокой разрядности аналого-цифрового преобразователя. Предлагаемый вниманию радиолюбителей дифференциальный усилитель позволяет восполнить этот недостаток и обеспечить осциллографу полноценный дифференциальный вход. Основные характеристики усилителя:

• Коэффициент усиления                                      10
• Полоса частот усиливаемого сигнала
  при неравномерности АЧХ ±1 дБ, МГц                   0–50
• Входное сопротивление, МОм                              1
• Входная емкость, пФ                                          12
• Максимальное входное
  дифференциальное напряжение, мВ                     ±300
• Максимальное входное
  синфазное напряжение, В                                   ±3
• Коэффициент ослабления синфазной
  составляющей в полосе частот 0–1 МГц, дБ          не менее 40
• Напряжение питания, В                                       9 (батарея 6F22 “Крона”)
• Ток потребления без нагрузки, мА                        не более 25

Принципиальная схема.

Рис.1.

 Принципиальная схема усилителя приведена на рис.1. Сигнал от каждого из входов поступает на свой истоковый повторитель, выполненный по схеме с раздельной передачей низкочастотной и высокочастотной составляющих сигнала. Такая схема часто используется во входных каскадах широкополосных осциллографов. Ключ SA2 обеспечивает работу с открытым и закрытым входом. Собственно истоковый повторитель собран по двухкаскадной схеме со следящей обратной связью и нагрузкой в виде источников тока. Такой подход обеспечивает работу повторителя в широком частотном и амплитудном диапазоне входного сигнала при близком к единице коэффициенте передачи. В качестве источника опорного напряжения для источников тока использован красный светодиод, который одновременно служит индикатором включения усилителя. Выходы повторителей подключены к дифференциальному усилителю на микросхеме AD8129, который обеспечивает необходимое вычитание и усиление разностного сигнала. С выхода этой микросхемы сигнал через развязывающий резистор поступает на выходной разъем. Узел на микросхеме DA2 формирует из 9В напряжения батареи двухполярный источник напряжения питания ±4,5 В. Диод VD1 защищает усилитель от неправильной полярности подключения батареи.

Конструкция и настройка.

Рис.2.

Внешний вид усилителя со снятой верхней крышкой показан на Рис.2. Печатная плата разработана для установки в стандартный корпус G909G фирмы Gainta. Рисунок печатной платы и все необходимые данные для повторения находятся в Приложении.

Настройка усилителя сводится к проверке коэффициента усиления и его подстройке, при необходимости, при помощи подбора величины сопротивления резистора R30. Вместо резистора с указанным на схеме сопротивлением 95.3 Ом можно установить параллельно, один над другим, два резистора сопротивлениями 100 Ом и 2 КОм.

Вместо микросхемы AD8129 можно, без изменений в печатной плате, установить микросхему AD8130. При этом полоса усиливаемых частот по уровню ±1 дБ сузится примерно до 10 МГц. Ее можно расширить, снизив усиление микросхемы, например, до 2 (установив R30 равным 820 Ом), при этом, соответственно, увеличится диапазон входного дифференциального сигнала.

В заключение следует обратить внимание, что каждый из входов усилителя, по своим характеристикам, является обычным входом осциллографа, поэтому совместно с усилителем можно использовать стандартные щупы-делители, что позволяет расширить диапазон входного дифференциального и синфазного сигналов.

Файлы:
Приложение

Все вопросы в Форум.