Wzmacniacz wysokonapięciowy do sterowania elementami piezoelektrycznymi. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Wzmacniacz wysokonapięciowy do sterowania elementami piezoelektrycznymi. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Projektant radioamatorów

Komentarze do artykułu

Ceramiczne przetworniki piezoelektryczne sygnału elektrycznego na ruch mechaniczny stosowane są w urządzeniach pomiarowych i układach optycznych. Przetwornice te muszą być zasilane impulsami napięcia o znacznej amplitudzie (do 100 V). Wzmacniacz opisany w artykule pozwala rozwiązać ten problem.

Naturalna częstotliwość rezonansowa piezoelektrycznych przetworników przemieszczenia sygnału stosowanych w systemach przyrządów do precyzyjnego odtwarzania ruchu mieści się w zakresie od jednostek do dziesiątek kiloherców, a ich własna pojemność waha się od dziesiątek tysięcy do setek tysięcy pikofaradów. Te charakterystyki obciążenia należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu wzmacniaczy, aby zapewnić stabilność systemu jako całości. Teorię i praktykę konstruowania układów opartych na takich przetwornicach szczegółowo przedstawiono w [1].

Pasmo częstotliwości wzmacniacza w obszarze liniowym musi być kilkakrotnie większe niż naturalna częstotliwość rezonansowa przetwornika. W tym przypadku, zastosowany we wzmacniaczu ze sprzężeniem zwrotnym napięcia, będzie tłumił oscylacje rezonansowe przetwornika podczas przetwarzania polecenia. Sygnał wejściowy jest podawany na wejście wzmacniacza różnicowego zamontowanego na wzmacniaczu operacyjnym DA1 (patrz schemat), co pozwala zredukować zakłócenia w trybie wspólnym. Rezystory R1, R2 i R3, R4 należy sparować zgodnie z rezystancją z dokładnością nie gorszą niż 0,1%.

(kliknij, aby powiększyć)

Wraz ze wzmocnionym sygnałem sygnał OS z dzielnika rezystancyjnego R2R7, połączonego równolegle z obciążeniem BQ10, jest wysyłany na wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego DA5 przez rezystor R1. Nominalna wartość sygnału na wejściu wzmacniacza DA1 o wartościach rezystorów R1-R7, R10 wskazanych na schemacie wynosi 5 V, napięcie wyjściowe na obciążeniu wyniesie 100 V.

Zmiana wzmocnienia w paśmie przepustowym nie przekracza +20%, co jest w pełni akceptowalne dla opisywanego zastosowania wzmacniacza. Obwód korekcji OS R9C2 eliminuje samowzbudzenie wzmacniacza RF ze względu na obecność własnej pojemności tranzystorów stopnia wyjściowego. Wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego DA2 w tym obszarze częstotliwości zależy od stosunku R9/R6. Zaleca się wybrać ten stosunek mniejszy lub równy jedności, a pojemność kondensatora C2 powinna być minimalna, ale zapewniać brak samowzbudzenia wzmacniacza. Wpływ tego obwodu na niskie częstotliwości jest bardzo mały.

Część wysokonapięciowa urządzenia składa się z przedwzmacniacza (VT1-VT3) i wzmacniacza mocy (VT4-VT7).

Przedwzmacniacz montowany jest w układzie kaskodowym z wykorzystaniem tranzystorów o różnych konstrukcjach [2] - VT1, VT2. Pozwala to uzyskać maksymalną moc wyjściową przedwzmacniacza i całego wzmacniacza jako całości. Obciążenie stopnia przedwzmacniacza jest źródłem prądu na tranzystorze VT3.

W przypadku braku sygnału wejściowego przez rezystory R17, R18 przepływa prąd o wartości około 1,2 mA, a całkowity spadek napięcia na tych rezystorach wynosi około 1,5 V. Ponieważ napięcie to jest faktycznie przykładane do złącza emitera tranzystorów VT4 i VT5, są otwarte i przepływają przez nie prąd spoczynkowy w obwodzie: VT4 (złącze emitera), R22, R24, R25, R23, VT5 (złącze emitera). Ten prąd spoczynkowy wynosi 0,5 mA. Jego wartość dobrano z jednej strony, aby ograniczyć moc wydzielaną przez tranzystory wyjściowe do poziomu umożliwiającego pracę bez radiatorów, a z drugiej strony, aby zredukować zniekształcenia przejściowe bez zawężania pasma częstotliwości.

Zastosowanie źródła prądu jako obciążenia kolektora dla tranzystora VT2 wynika z wielu powodów. Przetwornik piezoelektryczny w trybie statycznym praktycznie nie pobiera prądu (można założyć, że jest to kondensator), a do utrzymania na nim zadanej wartości napięcia wystarczy jeden stopień wzmocnienia mocy na tranzystorach komplementarnych VT4, VT5. Kiedy na wejściu wzmacniacza odebrany zostanie impuls sterujący (zmiana napięcia od 0 do 5 V i z powrotem do 0), wzmacniacz mocy musi szybko naładować pojemność obciążenia do 100 V, a następnie rozładować ją do zera. Szybkość zmian napięcia wyjściowego będzie wprost proporcjonalna do prądu płynącego przez przetwornik BQ1.

Podczas ładowania prąd płynie z dodatniego przewodu zasilacza, głównie przez tranzystor VT6, który wraz z tranzystorem VT4 tworzy tranzystor kompozytowy. Rozładowanie zapewnia drugi tranzystor kompozytowy VT5VT7. Kiedy przetwarzany jest impuls poleceń o ujemnej polaryzacji, ładowanie odbywa się przez te same tranzystory - VT5, VT7.

Diody VD8-VD13 i rezystory R24, R25 tworzą zespół ograniczający maksymalną wartość prądu na wyjściu wzmacniacza podczas procesów przejściowych o wartości około 120 mA. Należy zauważyć, że to urządzenie nie chroni przed długotrwałymi obwodami obciążenia awaryjnego. W przypadku zwarcia obciążenia na tranzystorach wyjściowych wydzielana jest moc - około 15 W. Diody VD14, VD15 chronią tranzystory wyjściowe przed impulsami napięcia wywołanymi bezpośrednim efektem piezoelektrycznym.

We wzmacniaczu zastosowano rezystory MLT; kondensatory C1, C3, C5, C6 - K73-17 na napięcie 160 V, C2, C4 - KM-6, C7 - mika; Wzmacniacz operacyjny KR544UD2A można zastąpić K140UD23A lub K140UD23B, a tranzystory KT850B i KT851B można zastąpić odpowiednio 2T882A i 2T883A.

Konfigurację wzmacniacza należy rozpocząć od obciążenia go kondensatorem o pojemności równej pojemności własnej piezoelementu, a następnie sprawdzić stabilność pracy pod obciążeniem piezoelementem. Podczas testów opisywanego wzmacniacza obciążeniem był rurowy element piezoelektryczny o pojemności wewnętrznej 0,01 μF wykonany z ceramiki TsTS-19. Pasmo częstotliwości wzmacniacza wysokiego napięcia w obszarze liniowym wynosi 60 kHz. Szybkość narastania napięcia wyjściowego, gdy napięcie wejściowe zmienia się stopniowo od zera do +5 V i spada do zera, wynosi 2 V/µs.

literatura

Nikolsky AA Precyzyjne dwukanałowe serwonapędy z kompensatorami piezoelektrycznymi. - M.: Energoatomizdat, 1988.
Horowitz P., Hill W. Sztuka obwodów. T. 3. - M.: Mir, 1993.

Autor: A. Orłow, Nogińsk, obwód moskiewski

Zobacz inne artykuły Sekcja Projektant radioamatorów.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

M-Disc - optyczna długa wątroba 28.10.2011

Hitachi i LG inwestują w nowy format multimedialny o nazwie M-Disc. Jest to dysk optyczny, który jest w pełni zgodny z istniejącymi napędami DVD, ale jest bardziej odporny na zużycie.

Podczas eksperymentów M-Disc był poddawany działaniu wysokich temperatur (85°C), wilgotności i naświetlania światłem. M-Disc okazał się jedynym „ocalałym”, co potwierdza jego zdolność do niezawodnego przechowywania informacji przez bardzo długi czas – inżynierowie nazywają liczbę 10000 XNUMX lat.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Prognoza zdrowia na rok 2030

▪ Google dostarczy 27 XNUMX Chromebooków do szkół w USA

▪ Toksyczne substancje z zanieczyszczonego powietrza dostają się do mózgu

▪ Cząsteczki organiczne znalezione na Marsie

▪ Zestaw słuchawkowy Magic Leap 1 do rzeczywistości mieszanej

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część witryny internetowej elektryka. UEP. Wybór artykułów

▪ artykuł Ziemia obiecana. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Jak rechotają żaby? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Freestyle na falach. Transport osobisty

▪ artykuł Sól żywiczno-manganowa (żywica manganu). Proste przepisy i porady

▪ artykuł Schemat, pinout (pinout) kabla Siemens C62. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn