В этой статье автор из Болгарии приводит описание простого предварительного усилителя для использования в качестве приставки для цифровых мультиметров.
При использовании во время экспериментов и тестирования электронной аппаратуры большого количества измерительного оборудования может возникнуть множество проблем. Особенно при использовании аналоговых и цифровых мультиметров с малым входным сопротивлением при измерении напряжения и большим внутренним сопротивлением при измерении тока.
Примером такого прибора может служить, пожалуй, самый дешевый мультиметр типа DT-830 и другие приборы 8300 серии. Эти мультиметры имеют следующие основные параметры важные при их доработке:
- минимальный придел измерения постоянного напряжения (ОСУ): 200 мВ;
- минимальный придел измерения переменного напряжения (АС\/): 200 В;
- минимальный придел измерения постоянного тока (ОСА): 200 мкА;
На практике хотелось бы иметь более высокую чувствительность и несколько большее входное сопротивление прибора при измерении напряжений. Достичь этого можно использованием предварительных усилителей на операционных усилителях.
Принципиальная схема простого предусилителя-приставки представлена на рис.1.
Рис. 1
Основой этого предусилителя является микросхема операционного усилителя (ОУ) IC1 типа TL061. Назначение выводов микросхемы TL061 приведено в таблице.
| № | Termin |
| 1 | Вывод смещения нуля 1 |
| 2 | Инвертирующий вход |
| 3 | Неинвертирующий вход |
| 4 | Отрицательное напряжение питания |
| 5 | Вывод смещения нуля 2 |
| Sechs | Выход |
| 7 | Положительное напряжение питания |
| 8 | Свободный |
Сигнал на неинвертирующий вход IC1 поступает с разъема Х1 через ограничивающий резистор R3 и разделительный конденсатор С1. Если необходимо усиление перепадов постоянной составляющей входного сигнала, то С1 можно закоротить переключателем S3. Входное сопротивление предварительного усилителя равно 10 кОм. Оно задается резистором R4. При необходимости его можно уменьшить, подключая параллельно R4 переключателями S1 и S2 резисторы R1 и R2.
Коэффициент усиления ОУ определяется одной из двух цепей ООС по постоянному току:
- R6, R5;
- R6, R5.
Цепи ООС переключаются с помощью S4. Коэффициент усиления ОУ IC1 при включенной одной или другой цепи ООС вычисляется так:
- Av1 = 1 + R6/R5 = 1 + 9,1/1 = 10,1;
- Av2= 1 + R7/R5 = 1 + 100/1 = 101.
То есть в верхнем положении S4 коэффициент усиления ОУ будет приблизительно равен 10, а в нижнем – 100.
Резистор R11 ограничивающий на выходе схемы.
ОУ имеет двухполярное напряжение питание, причем в этой схеме отрицательное напряжение питания формируется из положительного с помощью преобразователя постоянных напряжений на таймере IC NE555. Собственно на IC1 собран генератор импульсов, которые затем выпрямляются схемой удвоения на диодах Шоттки D1, D2 и накопительных конденсаторах С7, С8.
При положительном напряжении питания
+UPit = 15 В, отрицательное напряжение питания -UPit = -12,5В.
Схему можно питать напряжением +UPit в пределах +4,5…+ 16 В.
Замечу, что при использовании низкого напряжения питания +UPit, разность между напряжениями +UPit и -UPit увеличивается. Так, например, при +UPit = 5 В, напряжение -UPit составляет всего -2,5 В.
Не одинаковые значения положительного и отрицательного напряжения питания ОУ приводит к появлению на выходе ОУ (вывод 6 IC1) постоянного не равного нулю напряжения, для компенсации которого используется подстроечный резистор R10 и ограничивающий резистор R9, через которые на ОУ поступает напряжение смещения от источника питания -Uпиг Для защиты неинвертирующего входа ОУ (вывод 3 IC1 ) от повышенного напряжения, поступающего на вход предусилителя (вывод 1 Х1), используется двухсторонний диодный ограничитель на диодах Шоттки D3, D4 и ограничивающий резистор R3.
Одним из достоинств приставки является низкое потребление, которое еще можно уменьшить, используя в качестве IC1 ОУ типа TL071. В позиции IC1 вместо TL061 можно использовать микросхемы TL071, TL081, ОР27, MC1741(S), NE5534 или их аналоги. Причем, ОУ TL071, TL081 устанавливаются вместо TL061 без изменения схемы и монтажа, т.к. цоколевка этих микросхем совпадает с МС TL061. Остальные из перечисленных выше микросхем отличаются от TL061. Отличия в их подключении показаны на рис.2.
Fig. 2
Печатная плата для устройства не изготавливалась и не разрабатывалась. Предусилитель был собран на отрезке макетной платы, где были установлены детали, а проводники разведены навесным монтажом тонким изолированным монтажным проводом.
Правильно собранный предусилитель начинает нормально работать сразу после включения и установки на выходе ОУ (вывод 6 IC1 ) напряжения 0 В с помощью подстроечного резистора R10.
Autor: Петр Петров, г. София
Источник: Радиоаматор №10, 2016
