Радиолоцман Электроника en
расширенный поиск +
  

14-03-2017

Высоковольтный усилитель для управления пьезоэлектрическими позиционерами

Texas Instruments » LF411

Журнал РАДИОЛОЦМАН, ноябрь 2016

Bipin Duggal

EDN

Для питания пьезоэлектрических позиционеров, приводящих в движение манипуляторы в сканирующих туннельных микроскопах, требуются высоковольтные слаботочные схемы управления. Схема на Рисунке 1 может управлять высокоимпедансными пьезоэлектрическими нагрузками низкой емкости в полосе частот 6 кГц по уровню –3 дБ, служа недорогой альтернативой коммерческим драйверам. Транзисторы Q3 и Q4 образуют токовое зеркало, в котором ток коллектора Q4 задается резистором R3 в соответствии со следующим выражением:

где

  • IC3 – ток коллектора транзистора Q3,
  • IC4 – ток коллектора транзистора Q4,
  • VBE4 – напряжение база-эмиттер транзистора Q4.

Операционный усилитель IC1 устанавливает базовый ток Q5, который, в свою очередь, управляет транзистором Q6. В отсутствие сигнала на входе IC1 токи коллекторов Q6 и Q3 сбалансированы, и выходное напряжение схемы в точке соединения эмиттерных повторителей Q1 и Q2 остается равным нулю.

Высоковольтный усилитель для управления пьезоэлектрическими позиционерами
Рисунок 1. Для этого усилителя на комплементарных транзисторах требуется
совсем немного компонентов.

При подаче сигнала на вход микросхемы IC1 ее выходное напряжение смещалось бы до положительной или отрицательной шины питания 12 В. Однако допускать насыщения выхода ради того, чтобы увеличить скорость нарастания напряжения, нельзя, так как такой режим приводит к возбуждению схемы. Поэтому для расширения полосы пропускания и увеличения скорости нарастания выбран относительно быстрый операционный усилитель LF411, а устойчивость схемы обеспечивается встречно-параллельными диодами D1 и D2, ограничивающими отклонения выходных сигналов IC1 до величины прямого падения напряжения на одном диоде.

Высоковольтный усилитель для управления пьезоэлектрическими позиционерами
Рисунок 2. Как видно из осциллограммы (а), на вход микросхемы подаются прямоугольные
импульсы с двойным размахом ±2 В. Выходное напряжение (б) усилено в 20 раз и
имеет минимальное смещение.

Регулируя R7, можно управлять выходным напряжением смещения и скоростью нарастания. Как правило, сопротивление резистора R7 выбирают вдвое бóльшим, чем R9. Коэффициент усиления усилителя определяется соотношением сопротивлений R9 и R8. На Рисунке 2 показаны осциллограммы сигналов на входе и выходе схемы при оптимальных значениях сопротивлений резисторов R7 и R9. Обратите внимание, что напряжения и VCC и –VCC не должны превышать допустимых коллекторных напряжений Q1 и Q2, в данном случае, 300 В.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: High-voltage amplifier drives piezo tubes

    LF411 на РадиоЛоцман.Цены — от 23,74 до 62,67 руб.
    Low Offset, Low Drift JFET Input Operational Amplifier 8-PDIP 0 to 70
    Цена LF411
    ПоставщикПроизводительНаименованиеЦена
    AliExpressLF411C LF411CN DIP-823,74 руб.
    ЭлитанTexas InstrumentsLF411CN35,70 руб.
    5 элементTexas InstrumentsLF411CN/NOPB46,06 руб.
    КонтестTexas InstrumentsLF411CN/NOPB62,67 руб.
    ПолигонNational SemiconductorLF411CN NATIONAL SEMICONDUCTORпо запросу
    Все 21 предложений от 18 поставщиков »
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Рекомендуемые публикации по теме:
Схемы  »
Специализированный драйвер 150-вольтового пьезоэлектрического двигателя на низковольтном операционном усилителе
Форум  »
Обсуждение: Микроконтроллер повышает напряжение для управления пьезоэлектрическим зуммером
Форум  »
Управление усилителем с пульта ДУ
Схемы  »
Микроконтроллер повышает напряжение для управления пьезоэлектрическим зуммером
Схемы  »
Узел управления усилителем мощности

При перепечатке материалов с сайта прямая ссылка на РадиоЛоцман обязательна.

Приглашаем авторов статей и переводов к публикации материалов на страницах сайта.

Срезы ↓
Датчики влажности и температуры ДВТ-03
Цена: от 3 168 руб.
Доставка: Россия и страны СНГ
DIY настольный 3D принтер
Цена: 163 $ (9500 руб.)
Промо-акция, последняя скидка
Очки с подсветкой и сменными окулярами
Цена: от 8 $ (477 руб.)
Бесплатная доставка: Весь мир
радиолоцман вконтакте радиолоцман одноклассники радиолоцман facebook радиолоцман twitter радиолоцман google плюс