Автопортал || Авто - статьи

Сельскохозяйственная техника
Чтение RSS

Високовольтний підсилювач для управління п'єзоелектричними позіционерамі

Журнал РАДІОЛОЦМАН, листопад 2016

Bipin Duggal

EDN

Для харчування п'єзоелектричних позиционеров, що приводять у рух маніпулятори в скануючих тунельних мікроскопах, потрібні високовольтні слабкострумові схеми управління. Схема на рисунку 1 може управляти високоімпедансних п'єзоелектричними навантаженнями низькою ємності в смузі частот 6 кГц за рівнем -3 дБ, служачи недорогою альтернативою комерційним драйверам. Транзистори Q3 і Q4 утворюють струмове дзеркало, в якому струм колектора Q4 задається резистором R3 відповідно до наступним виразом:

де

  • IC3 - струм колектора транзистора Q3,
  • IC4 - струм колектора транзистора Q4,
  • VBE4 - напруга база-емітер транзистора Q4.

Операційний підсилювач IC1 встановлює базовий струм Q5, який, в свою чергу, управляє транзистором Q6. За відсутності сигналу на вході IC1 струми колекторів Q6 і Q3 збалансовані, і вихідна напруга схеми в точці з'єднання емітерний повторювачів Q1 і Q2 залишається рівним нулю.

При подачі сигналу на вхід мікросхеми IC1 її вихідна напруга зміщувалося б до позитивної або негативної шини харчування 12 В. Однак допускати насичення виходу заради того, щоб збільшити швидкість наростання напруги, не можна, так як такий режим призводить до порушення схеми. Тому для розширення смуги пропускання і збільшення швидкості наростання обраний відносно швидкий операційний підсилювач LF411 , А стійкість схеми забезпечується зустрічно-паралельними діодами D1 і D2, що обмежують відхилення вихідних сигналів IC1 до величини прямого падіння напруги на одному діоді.

Регулюючи R7, можна управляти вихідною напругою зміщення і швидкістю наростання. Як правило, опір резистора R7 вибирають вдвічі більшим, ніж R9. Коефіцієнт посилення підсилювача визначається співвідношенням опорів R9 і R8. На рисунку 2 показані осцилограми сигналів на вході і виході схеми при оптимальних значеннях опорів резисторів R7 і R9. Зверніть увагу, що напруги і VCC і -VCC не повинні перевищувати допустимих колекторних напруг Q1 і Q2, в даному випадку, 300 В.