Этот усилитель-дискриминатор является модификацией усилителя, разработанного в 1983 – 1984 гг. для четырехканального WBVR электрофотометра и описанного в статье В.Корнилова и А.Крылова (Астрон.Ж., 1991, Т. 67, С.173). Изменения, произведенные в схеме, позволили улучшить некоторые характеристики усилителя.
В первую очередь это касается стабильности порога дискриминации, его зависимости от питающего напряжения и температуры. Мы отказались от непосредственной связи предусилителя с компаратором и разделили их соответствующими емкостями. Симметричная схема постоянного смещения для входов компаратора позволила уменьшить зависимость и от температуры и от величины питающего отрицательного напряжения.
Использование полностью планарного монтажа и чип-элементов позволило сузить зону возбуждения и понизить минимальный уровень дискриминации до 150–200 мкВ. При этом также снизились требования к установке усилителя в корпусе. Дополнительная экранировка входного узла позволяет улучшить чувствительность до 100-150 мкВ.
Увеличение номинала резисторов в эммитерах элементов микросхемы 100ЛП216 с 270W до 1.2 KW и использование (как основного) низкого выходного уровня в качестве активного позволило уменьшить потребляемый усилителем ток и соответственно тепловыделение в усилителе.
Узел установки уровня дискриминации был приспособлен к использованию вместо переменного резистора внешнего управляющего напряжения.
Основные характеристики усилителя–дискриминатора.
| Напряжения питания | +5 В и – 5 В |
| Потребляемый ток | не больше 35 мА по +5 В не больше 70 мА по –5 В |
| Входное сопротивление | 50± 5 W |
| Уровни выходных импульсов при нагрузке на 50W кабель | высокий больше 3 В низкий меньше 0.7 В |
| Диапазон регулировки уровня дискриминации | от 0 до 2 мВ |
| Минимальная длительность импульса | 10± 3 нс |
| Параметр нелинейности при работе с ФЭУ–79 | 27± 4 нс |
| Температурный рабочий диапазон | от –40° C до +40° C |
Принципиальная схема.
Принципиальная схема усилителя приведена на Рис.1. Предварительный широкополосный усилитель выполнен на двух элементах микросхемы 100ЛП216Т. Его коэффициент усиления по напряжению около 30 – 50 в зависимости от индивидуальных особенностей ИС. Для подавления синфазной помехи на компаратор подаются и прямой и инверсный сигнал с выхода предусилителя. Этим же достигается дополнительное увеличение усиления. В качестве дискриминирующего элемента используется компаратор 597СА2. Необходимый порог дискриминации устанавливается двумя делителями – на R7, R9 и R8, R10. Нулевой порог достигается при напряжении дискриминации Ud ( контакт X4 ) равном 4.5 – 5 В. При уменьшении напряжения дикриминации порог увеличивается и достигает максимального значения при Ud = 0 В.
Рис.1. Принципиальная схема усилителя–дискриминатора. DA1 – 100ЛП216Т, DA2 – 597СА2. R1 и R2 – 56W, R3, R4, R5 и R6 – 1.2 KW, R9 и R10 – 150W, R7, R8 – 5.1 KW, C1 – 0.1 mF, C2 и C3 – 3.9 nF, C4 и C5 – 0.68 mF. L1 порядка 1 mH.
При использовании переменного резистора для установки требуемого уровня дискриминации он подключается к контактам X3, X4 и X5. Возможны различные варианты его подключения (См. Рис.2 ). Разумные значения номиналов переменного резистора для варианта a) – от 470 W до 1.5 KW. Меньшие значения приводят к увеличению потребляемого по –5 В тока, большие вызывают нелинейную зависимость величины порога от угла поворота движка резистора. Вариант b) позволяет уменьшить диапазон регулировки порога дикриминации, хотя предпочтительнее для этого увеличить значения резисторов R7 и R8. Вариант c) отличается нелинейностью экспоненциального типа, что позволяет совместить аккуратную установку малых значений порога с большим диапазоном регулировки. Входной сигнал при этом должен подключаться к резистору R2. Наиболее термостабилен вариант a.
Резисторы R11 и/или R12 или установка перемычки на их место определяются используемой схемой подключения линии передачи выходного импульса на соответствующий счетчик. Для рекомендуемого варианта ( Рис.3.) резистор R12 удален, а вместо R11 установлена перемычка. При наличии на входе счетчиков дифференциального приемника с линии может быть использована качественная витая пара, в этом случае R11 = R12 = Z/2 ( Z –волновое сопротивление линии).
|
|
Рис.3. Рекомендуемое подсоединение усилителя к счетчику импульсов через длинный 50 W кабель. |
Монтажная схема усилителя–дискриминатора
Плата усилителя имеет размеры 55´ 22 мм. На Рис.4 представлена его монтажная схема. Входной и выходной сигналы, питающие напряжения +5 В и –5 В подключаются через стандартные штыревые соединители типа PLS, так же подключается и переменный резистор для регулировки порога дискриминации.
Рис.4. Размещение элементов усилителя на плате.
При установке платы усилителя в корпусе следует обратить внимание на надежное соединение корпуса с “землей” усилителя в нескольких точках. Естественно, усилитель должен быть расположен как можно ближе к делителю ФЭУ и подключен высокочастотным кабелем длиной не более 15 см. Следует также принять обычные меры для уменьшения величины токов, протекающих по оплетке входного и выходного кабеля.
Приложение. Измерение потребляемого тока
От источника –5 В I = 70 мА, причем через переменный резистор 330W ток 15 мА.
От источника +5 В результаты приведены в таблице
| Частота | Ток |
| 10 кГц | 30.4 мА |
| 1 Мгц | 31.2 мА |
| 3 Мгц | 32.9 мА |
| 10 Мгц | 39.0 мА |