Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Согласование измерительного усилителя с коаксиальным кабелем
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Сайт и форум > В помощь начинающему > Схемотехника
kt368
Здравствуйте!
В ремрнтируемом мною приборе (диапазон частот 20 кГц...500 кГц) увидел вот такой буферный усилитель:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Его выход подключается к 50-и омному коаксиальному кабелю, OUT+ к центральной жиле, OUT- - к экрану. Кабель имеет длину около 2-х метров, на конце он нагружен на 50-и омный резистор, с которого снимается сигнал. Так вот, или тот кто до меня пытался отремонтировать сиё чудо убрал конденсатор перед 50-и омным резистором или... В результате этот усилитель имеет в эмиттере второго транзистора не 2,7 кОм, а 2,7 кОм параллельно с 50 ом и погонной емкостью кабеля - до 100 пФ.
Как правильно согласовать выход такого усилителя со входом кабеля, и, соответственно, как правильно согласовать вход следующего каскада с коаксиальным кабелем (на низких частотах, не ВЧ/СВЧ, при которых имеют дело с волновым сопротивлением)?
kovigor
Цитата(kt368 @ Jun 1 2013, 16:31) *
(диапазон частот 20 кГц...500 кГц)

На таких частотах волна имеет длину во многие сотни метров. У вас двухметровый кусочек кабеля. Подозреваю, что его вполне можно рассматривать не как длинную линию, а как цепь с сосредоточенными параметрами, имеющую сосредоточенные емкость и индуктивность ...
P.S. Согласовать с кабелем ? Посмотрите схему ВЧ - генератора Г4-102 (100 КГц - 50 МГц) ...
Plain
Цитата(kt368 @ Jun 1 2013, 16:31) *
как правильно согласовать вход следующего каскада с коаксиальным кабелем

Как минимум показать его здесь.
kt368
Вот схема приёмного каскада:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
К нему на вход подключены два коаксиальных кабеля от двух одинаковых усилителей (по вышеприведенной схеме). Это простой дифференциальный усилитель на ОУ. Считаю что нужно просто убрать 50-и омные резисторы на входах и поставить развязывающие конденсаторы последовательно с R6, R7. Правильно?
И ещё, как прикинуть насколько хорошо будет себя вести вышеописанный усилитель на двух транзисторах, если его нагрузить на коаксиальный кабель, по сути - просто на 100 пф емкость? Будет ли корректно просто считать что в эмиттере второго транзистора не 2,7 кОм, а 2.7кОм || 100 пФ конденсатор? Т.е. около вместе 2 кОм на частоте 500 кГц.
Plain
Ку этого составного транзистора минимум 1600, т.е. сейчас без сомнений нарисована работающая схема. Чем она Вас не устраивает?
kt368
А нормально ли, что входной усилитель потребляет 80 мА? Он питается от слабого источника, явно рассчитанного на несколько десятков миллиампер. А тут к от него хотят взять два усилителя по 80 мА, отчего его выходное напряжение падает до 3.4 В (при номинальном 5В), и сигналы на выходе усилителей становятся сильно обрезаны со всех сторон. Когда я убрал эти 50-и омные резисторы и поставил разделительные конденсаторы всё наладилось - ток потреблений 2...3 мА, искажений в сигнале нет, даже при размахе входного сигнала в 3 В.
С 50-и омными резисторами в эмиттере уже при размахе напряжения на входе 200 мВ выходной сигнал сильно искажён.
Да и вообще, каков смысл было ставить в эмиттер 50 Ом на низких частотах? Я его не вижу.
rudy_b
Это может оказаться полезным в условиях сильных помех. Но может оказаться и вредным в некоторых случаях. Обычно оптимальная схема работы в кабель - источник тока с согласованием кабеля на приемном конце.

А в простых случаях можно и без 50 Ом обойтись. Но есть одна засада - эмиттерные повторители, нагруженные на емкость, часто начинают возбуждаться на весьма высоких частотах. Поэтому между эмиттером и кабелем полезно поставить резистор, порядка 10 - 100 Ом.
Plain
Цитата(kt368 @ Jun 1 2013, 18:53) *
А нормально ли, что входной усилитель потребляет 80 мА?

С учётом того, что поначалу Вы не озвучили ни амплитуду, ни питание, ни прочие "нормальности", то на таком безрыбье всё абсолютно нормально.
SmarTrunk
Цитата(kt368 @ Jun 1 2013, 17:31) *
В результате этот усилитель имеет в эмиттере второго транзистора не 2,7 кОм, а 2,7 кОм параллельно с 50 ом и погонной емкостью кабеля - до 100 пФ.
Если к выходу коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом подключена нагрузка 50 Ом, то вход кабеля (противоположный конец) будет иметь активное сопротивление 50 Ом, безо всякой ёмкости кабеля.
kt368
Это входной каскад измерителя импеданса биологического объекта. Всего 4 электрода, по двум через объект пропускается переменный ток (амплитуда до 1 мА), а два других являются измерительными - интересует разница их потенциалов. Вот в каждом из измерительных электродов находится такой усилитель. Питаются они от общего параметрического стабилизатора напряжения на КТ815 и стабилитроне, а он, в свою очередь, питается от +12В, через RC-фильтр 100 Ом 1000 мкФ (для уменьшения пульсаций от остальных элементов устройства).
Вот схема:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Т.е. можно сделать вывод, что стабилизатор рассчитан на выходной ток не более 50 мА, чтоб на коллекторе стабилизирующего транзистора было хотя бы 7 В. Амплитуда сигналов на входах усилителей - до 1,5 В (т.е. размах до 3 В). Отдельно электроды с усилителями (не подключенные к прибору в котором стоят 50-и омные резисторы на входных разъёмах) сигнал на выходах усилителей "красивый" - гармоник не спектроанализаторе практически не видно. А при подключении этих активных электродов к прибору сигнал на выходе электродов сильно исказился, на вскидку Кг процентов 30.
Выслушайте, пожалуйста мои соображения по поводу необходимости в моём случае согласовывать линию передачи:
Для этого прибора важно чтобы сдвиг фазы сигнала со входа измерительного усилителя на вход дифференциального усилителя была заранее известен, и не зависел от частоты. Это можно реализовать и при согласованной линии передач, и при не согласованной.
1. Для согласования нужно чтоб выходное сопротивление источника сигнала и нагрузка линии были по 50 Ом. А как рассчитать выходное сопротивление вышеприведенной двухтранзисторной схемы?
2. В случае несогласованной ЛП в этой системе будет сдвиг фаз, обусловленный последовательно включенным выходным сопротивлением усилителя и ёмкостью кабеля. Для уменьшения фазового сдвига нужно уменьшить выходное сопротивление источника сигнала. Опять-же подскажите, пожалуйста, как рассчитать выходное сопротивление схемы с ОК.
Заранее спасибо.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.