Высоковольтный усилитель для управления пьезоэлементами. Схема, описание

Thư viện kỹ thuật miễn phí

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Sơ đồ của các thiết bị vô tuyến-điện tử và điện

Bộ khuếch đại điện áp cao để điều khiển các phần tử áp điện. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Đài thiết kế nghiệp dư

Bình luận bài viết

Керамические пьезоэлектрические преобразователи электрического сигнала в механическое перемещение применяют в измерительной аппаратуре и оптических системах. Эти преобразователи необходимо питать импульсами напряжения значительной амплитуды (до 100 В). Описанный в статье усилитель позволяет решить эту задачу.

Собственная резонансная частота пьезоэлектрических преобразователей сигнал-перемещение, используемых в приборных системах точного воспроизведения движения, находится в пределах от единиц до десятков килогерц, а собственная емкость - от десятков тысяч до сотен тысяч пикофарад. Эти особенности нагрузки необходимо учитывать при проектировании усилителей для обеспечения устойчивости системы в целом. Подробно вопросы теории и практики построения систем на основе таких преобразователей изложены в [1].

Частотная полоса пропускания усилителя в линейной области должна в несколько раз превышать собственную резонансную частоту преобразователя. В этом случае при использовании в усилителе ОС по напряжению он будет подавлять резонансные колебания преобразователя при отработке команды. Входной сигнал поступает на вход дифференциального усилителя, собранного на ОУ DA1 (см. схему), что позволяет ослабить синфазные помехи. Резисторы R1, R2 и R3, R4 необходимо подобрать в пары по сопротивлению с точностью не хуже 0,1 %.

(bấm vào để phóng to)

Вместе с усиленным сигналом на инвертирующий вход ОУ DA2 через резистор R7 поступает сигнал ОС с резистивного делителя R10R5, подключенного параллельно нагрузке BQ1. Номинальное значение сигнала на входе усилителя DA1 при указанных на схеме номиналах резисторов R1-R7, R10 равно 5 В, выходное напряжение на нагрузке при этом будет равно 100 В.

Изменение коэффициента усиления в пределах полосы пропускания не превышает +20 %, что вполне допустимо для описываемого применения усилителя. Корректирующая цепь ОС R9C2 устраняет самовозбуждение усилителя на ВЧ из-за наличия собственной емкости транзисторов выходных ступеней. Коэффициент усиления ОУ DA2 в этой частотной области зависит от отношения R9/R6. Рекомендуется выбирать это отношение меньшим или равным единице, а емкость конденсатора С2 должна быть минимальной, но обеспечивающей отсутствие самовозбуждения усилителя. На НЧ влияние этой цепи очень мало.

Высоковольтная часть устройства состоит из предварительного усилителя (VT1-VT3) и усилителя мощности (VT4-VT7).

Предварительный усилитель собран по каскодной схеме на транзисторах разной структуры [2] - VT1, VT2. Это позволяет получить наибопускания предусилителя и всего усилителя в целом. Нагрузкой ступени предварительного усиления служит источник тока на транзисторе VT3.

В отсутствие входного сигнала через резисторы R17, R18 протекает ток примерно 1,2 мА, а суммарное падение напряжения на этих резисторах - около 1,5 В. Поскольку это напряжение фактически приложено к эмиттерному переходу транзисторов VT4 и VT5, они открыты и через них протекает ток покоя по цепи: VT4 (эмиттерный переход), R22, R24, R25, R23, VT5 (эмиттерный переход). Этот ток покоя равен 0,5 мА. Его значение выбрано, с одной стороны, так, чтобы ограничить рассеиваемую выходными транзисторами мощность до уровня, позволяющего им работать без теплоотводов, а с другой - чтобы уменьшить переходные искажения, не сужая частотной полосы пропускания.

Применение источника тока в качестве коллекторной нагрузки транзистора VT2 обусловлено рядом причин. Пьезоэлектрический преобразователь в статическом режиме тока практически не потребляет (можно считать, что это конденсатор), и для поддержания заданного значения напряжения на нем вполне достаточно одной ступени усиления мощности на комплементарных транзисторах VT4, VT5. Когда на вход усилителя поступает командный импульс (перепад от 0 до 5 В и обратно до 0), усилитель мощности должен быстро зарядить емкость нагрузки до 100 В, а затем разрядить до нулевого значения. Скорость изменения выходного напряжения при этом будет прямо пропорциональна току через преобразователь BQ1.

При зарядке ток протекает от плюсового провода источника питания, в основном, через транзистор VT6, который вместе с транзистором VT4 образует составной транзистор. Разрядку обеспечивает второй составной транзистор VT5VT7. При отработке командного импульса отрицательной полярности зарядка происходит через те же транзисторы - VT5, VT7.

Диоды VD8-VD13 и резисторы R24, R25 образуют узел ограничения максимального значения тока на выходе усилителя в переходных процессах значением примерно 120 мА. Следует отметить, что от длительного аварийного замыкания нагрузки этот узел не защищает. При замыкании нагрузки на выходных транзисторах рассеивается мощность - около 15 Вт. Диоды VD14, VD15 защищают выходные транзисторы от импульсов напряжения, вызванных прямым пьезоэффектом.

В усилителе использованы резисторы МЛТ; конденсаторы С1, C3, С5, С6 - К73-17 на напряжение 160 В, С2, С4 - КМ-6, С7 - слюдяной; ОУ КР544УД2А можно заменить на К140УД23А или К140УД23Б, а транзисторы КТ850Б и КТ851Б - на 2Т882А и 2Т883А соответственно.

Налаживание усилителя следует начинать при нагрузке его конденсатором емкостью, равной собственной емкости пьезоэлемента, а затем уже проверить устойчивость работы при нагрузке пьезоэлементом. При испытаниях описываемого усилителя нагрузкой служил трубчатый пьезоэлемент с собственной емкостью 0,01 мкФ из керамики ЦТС-19. Частотная полоса пропускания высоковольтного усилителя в линейной области при этом равна 60 кГц. Скорость нарастания выходного напряжения при ступенчатом изменении входного напряжения от нуля до +5 В и спада до нуля равна 2 В/мкс.

Văn chương

Никольский А. А. Точные двухканальные следящие электроприводы с пьезокомпенсаторами. - М.: Энергоатомиздат, 1988.
Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т. 3. - М.: Мир, 1993.

Автор: А.Орлов, г.Ногинск Московской области

Xem các bài viết khác razdela Đài thiết kế nghiệp dư.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang 05.05.2024

Thế giới khoa học và công nghệ hiện đại đang phát triển nhanh chóng, hàng ngày các phương pháp và công nghệ mới xuất hiện mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong những đổi mới như vậy là sự phát triển của các nhà khoa học Đức về một phương pháp mới để điều khiển tín hiệu quang học, phương pháp này có thể dẫn đến tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực quang tử học. Nghiên cứu gần đây đã cho phép các nhà khoa học Đức tạo ra một tấm sóng có thể điều chỉnh được bên trong ống dẫn sóng silica nung chảy. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng lớp tinh thể lỏng, cho phép người ta thay đổi hiệu quả sự phân cực của ánh sáng truyền qua ống dẫn sóng. Bước đột phá công nghệ này mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các thiết bị quang tử nhỏ gọn và hiệu quả có khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Việc điều khiển phân cực quang điện được cung cấp bởi phương pháp mới có thể cung cấp cơ sở cho một loại thiết bị quang tử tích hợp mới. Điều này mở ra những cơ hội lớn cho ... >>

Bàn phím Primium Seneca 05.05.2024

Bàn phím là một phần không thể thiếu trong công việc máy tính hàng ngày của chúng ta. Tuy nhiên, một trong những vấn đề chính mà người dùng gặp phải là tiếng ồn, đặc biệt là ở các dòng máy cao cấp. Nhưng với bàn phím Seneca mới của Norbauer & Co, điều đó có thể thay đổi. Seneca không chỉ là một bàn phím, nó là kết quả của 5 năm phát triển để tạo ra một thiết bị lý tưởng. Mọi khía cạnh của bàn phím này, từ đặc tính âm thanh đến đặc tính cơ học, đều được xem xét và cân bằng cẩn thận. Một trong những tính năng chính của Seneca là bộ ổn định im lặng, giúp giải quyết vấn đề tiếng ồn thường gặp ở nhiều bàn phím. Ngoài ra, bàn phím còn hỗ trợ nhiều độ rộng phím khác nhau, thuận tiện cho mọi người dùng. Mặc dù Seneca vẫn chưa có sẵn để mua nhưng nó được lên kế hoạch phát hành vào cuối mùa hè. Seneca của Norbauer & Co đại diện cho các tiêu chuẩn mới trong thiết kế bàn phím. Cô ấy ... >>

Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới 04.05.2024

Khám phá không gian và những bí ẩn của nó là nhiệm vụ thu hút sự chú ý của các nhà thiên văn học từ khắp nơi trên thế giới. Trong bầu không khí trong lành của vùng núi cao, cách xa ô nhiễm ánh sáng thành phố, các ngôi sao và hành tinh tiết lộ bí mật của chúng một cách rõ ràng hơn. Một trang mới đang mở ra trong lịch sử thiên văn học với việc khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới - Đài thiên văn Atacama của Đại học Tokyo. Đài quan sát Atacama nằm ở độ cao 5640 mét so với mực nước biển mở ra cơ hội mới cho các nhà thiên văn học trong việc nghiên cứu không gian. Địa điểm này đã trở thành vị trí cao nhất cho kính viễn vọng trên mặt đất, cung cấp cho các nhà nghiên cứu một công cụ độc đáo để nghiên cứu sóng hồng ngoại trong Vũ trụ. Mặc dù vị trí ở độ cao mang lại bầu trời trong xanh hơn và ít bị nhiễu từ khí quyển hơn, việc xây dựng đài quan sát trên núi cao đặt ra những khó khăn và thách thức to lớn. Tuy nhiên, bất chấp những khó khăn, đài quan sát mới mở ra triển vọng nghiên cứu rộng lớn cho các nhà thiên văn học. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Máy biến áp dầu thực vật 05.08.2007

Chi nhánh tại Anh của công ty năng lượng Pháp EDF đã thiết kế một máy biến áp công nghiệp sử dụng dầu thực vật làm chất lỏng cách điện và làm mát.

Bây giờ dầu khoáng hoặc chất lỏng tổng hợp đặc biệt được sử dụng. Cả hai đều gây hủy hoại môi trường trong trường hợp xảy ra tai nạn và thải ra môi trường.

Các tác giả của ý tưởng nói rằng dầu thực vật kéo dài tuổi thọ của máy biến áp và giảm khả năng cháy nổ. Ngay trong năm nay, một máy biến áp 132 kilovolt chứa đầy 30 lít dầu thực vật sẽ được đưa vào vận hành gần London.

Tin tức thú vị khác:

▪ Đồng hồ siêu chính xác được đồng bộ hóa ở khoảng cách kỷ lục

▪ LMZ10501 - Mô-đun nano DC / DC với dòng tải lên đến 1 A

▪ Ổ đĩa flash Apacer AH650 với cảm biến vân tay điện dung

▪ Công nghệ Omnivision Nyxel cho tầm nhìn máy và tầm nhìn ban đêm

▪ Moidodyr cho xe đẩy hàng

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Sổ tay thợ điện. Lựa chọn các bài viết

▪ Bài báo Blitzkrieg. biểu hiện phổ biến

▪ bài viết Điều gì làm hỏng rượu? đáp án chi tiết

▪ bài Iris. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng

▪ bài báo Mở rộng giới hạn đo lường Ts435. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Sơ đồ, sơ đồ chân (pinout) cáp Siemens S10, S11, sơ đồ chân. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web