Аналоговый ключ и усилитель на операционном усилителе К140УД6

Аналоговые ключи - устройства коммутации переменного сигнала - распространены в видео- и звуковой технике, микшерах, усилителях, эквалайзерах, системах связи и других устройствах. Специализированные микросхемы - аналоговые ключи, созданные по МОП-технологии, например, 190 серии, широко распространены. В качестве аналогового ключа можно с большой эффективностью использовать широко распространенный операционный усилитель (ОУ) типа К140УД6 (сходные параметры у модификации К140УД608 и К140УД7). Он имеет большой коэффициент подавления синфазной помехи, что позволяет с малыми затратами реализовать на его основе усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и аналоговый ключ.

Коэффициент усиления ОУ можно легко регулировать, изменяя соотношение между сигналами, поступающими на его входы. В случае равенства сигналов на входах они подавляются как синфазная помеха, и выходное напряжение равно нулю. Когда сигнал на одном входе больше, чем на другом, он усиливается.

Рис. 2.16

Микросхема К140УД6 не критична к напряжению питания и эффективно работает в диапазоне Un от +5,6 до 12 В. Для нейтрализации наводок и помех по питанию необходимы конденсаторы-фильтры. Схема простого аналогового ключа с цифровым управлением (транзистор по схеме с общей базой) представлена на рис. 2.16. Когда на вход управляющей схемы поступает сигнал Uynp, равный лог. 1 ТТЛ-уровня (2,4...4 В), транзистор насыщается и заземляет резистор R3, в результате чего сигнал ослабляется. При открытом транзисторе потенциал на неинвертирующем входе ОУ становится равным 0,6 В, вызывая соответственно на выходе напряжение 0,6 В постоянного тока, в связи с чем требуется переходный конденсатор. При поступлении сигнала лог. 0 (уровень «земли») транзистор выключается, в результате чего неинвертирующий вход ОУ оказывается незаземленным и сигнал UBX проходит через усилитель. Если положительное напряжение управляющего сигнала достаточно для открывания перехода база - коллектор, то в выходной сигнал просачиваются положительные выбросы. При моделировании с этой схемой есть ограничения: обязательная емкостная связь на выходе, размах входного сигнала не более 1,2 В и единичный коэффициент усиления операционного усилителя, что обуславливает соотношение сопротивлений резисторов (R1 + R2 = R3 - R4). Если блок используется в составе схемы автоматики, то точка ивых подключается ко входу УНЧ или к схеме выпрямления.

Если в этой схеме вместо транзисторного ключа установить переменный резистор с линейной характеристикой, то получится превосходныи усилитель входного сигнала с регулируемым коэффициентом усиления (рис. 2.17).

Рис. 2.17

Сопротивления резисторов R1 и R2 определяют входное сопротивление усилителя. Изменяя сопротивление резистора обратной связи R4, можно добиться максимального ослабления сигнала при максимальном сопротивлении резистора R3 (когда R3 = R4), регулирующего коэффициент усиления. При регулировке переменного резистора R3 от максимума до нуля коэффициент усиления изменяется от нуля до R4/(R1 + R2) без изменения значения постоянного тока на выходе.

В схеме используются постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, переменный резистор R3 типа СП5-2В (многооборотистый), оксидные конденсаторы TESLA или К50-12, К50-6, К73-10. Транзистор VT1 можно заменить на любой из серий КТ312, КТ503, КТ504. Операционный усилитель К140УД6 (УД7) без потерь качества можно заменить зарубежным аналогом тА741.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, Москва 2008