Szerokopasmowy
prostownik aktywny
z układem AD8037
Do czego to służy? sprzężeniem napięciowym, szerokopasmo- mującymi. Przykładowo przy zasilaniu
Jak wskazuje tytuł projektu, prezentowany wy, o małych zniekształceniach, z dwoma tak ą5V i przy podaniu na te wejścia programujące
moduł jest aktywnym prostownikiem dwupo- zwanymi wejściami ograniczającymi. W ka- napięć  1V i +1V, napięcie wyjściowe będzie się
łówkowym. Od innych prostowników aktyw- talogu opisany jest jako Voltage Feedback zmieniać jedynie w zakresie ą1V. Ilustruje to ry-
nych odróżniają go ważne cechy: Clamp Amplifier, gdzie clamp wskazuje na sunek 2, pokazujący przykładową, uproszczoną
- może pracować z sygnałami o częstotli- funkcję ograniczania. Chodzi tu o ogranicze- aplikację wzmacniacza nieodwracającego
wościach ponad 100MHz nie zakresu napięć wyjściowych. o wzmocnieniu 2. Sens takiego ograniczania
- zbudowany jest w oparciu o wzmacniacz W typowym wzmacniaczu operacyjnym może wydać się dziwny, jednak wzmacniacze
operacyjny, ale nie zawiera diod. napięcie wyjściowe zmienia się w szerokim ograniczające są wykorzystywane w praktyce.
Zakres zastosowań modułu jest bardzo zakresie i pożądane jest, by zakres tych zmian Na potrzeby opisywanego projektu można
szeroki. Zazwyczaj będzie częścią większego był jak najszerszy, w idealnym przypadku rów- stwierdzić w pewnym uproszczeniu, że napięcie
urządzenia pomiarowego ny całkowitemu napięciu zasilania. W popular- wyjściowe nie może być niższe, niż napięcie
nych wzmacniaczach nie jest aż tak dobrze. podane na wejście ograniczające oznaczone V .
L
Jak to działa? Przykładowo przy zasilaniu ą9V napięcie na Kostka AD8036 jest takim właśnie
Schemat ideowy modułu pokazany jest na wyjściu może zmieniać się w zakresie wzmacniaczem ograniczającym. Jest to układ
rysunku 1. Na pierwszy rzut oka nic nie  8,4...+7,5V. Produkowane są też wzmacnia- dość precyzyjny, bardzo szybki, mający małe
wskazuje, że jest to prostownik. Układ połą- cze operacyjne, określane rail-to-rail, gdzie zniekształcenia. Podstawowe parametry ukła-
czeń sugeruje raczej, że jest to najzwyczaj- zakres napięć wyjściowych jest tylko nieco dów AD8036 oraz AD8037 podane są w ta-
niejszy wzmacniacz odwracający o wzmoc- mniejszy od napięć zasilania. Zwłaszcza beli 1, a rozkład wyprowadzeń na rysunku 3.
nieniu 1. Cała tajemnica tkwi w wewnętrznej wzmacniacze operacyjne wykonane w techno- Wzmacniacz AD8036
budowie kostki AD8037(AD8036) i w obwo- logii CMOS mają przy braku obciążenia za- różni się od AD8037 Rys. 3 AD8036/37
dach końcówki 5, na którą nietypowo podaje kres napięć wyjściowych różniących się od na- głównie tym, że jest
się sygnał wejściowy. pięć zasilania o kilkadziesiąt czy nawet kilka- stabilny także przy
Aby zrozumieć działanie prostownika, naście miliwoltów. Wzmacniacze o szerokim wzmocnieniu równym
trzeba poznać tę interesującą kostkę. Jest to zakresie napięć wyjściowych są stosowane 1. Układ AD8037 jest
bardzo szybki wzmacniacz operacyjny ze zwłaszcza przy niskich napięciach zasilania. nieco szybszy, produ-
We wzmacniaczu z ograniczeniem (clamp) cent gwarantuje jego
Rys. 1 Schemat ideowy sytuacja jest odwrotna. Tu celowo ogranicza się stabilność przy
zakres zmian napięcia wyjściowego. Właśnie do wzmocnieniu równym
tego służą dwa dodatkowe wejścia. Napięcie 2 lub więcej.
wyjściowe będzie zmieniać się tylko w zakresie
wyznaczonym przez napięcia stałe podane na te Rys. 2 Sterowanie wzmacniacza
dodatkowe wejścia, które można nazwać progra- z ograniczeniem
Elektronika dla Wszystkich
96
Zakres napięć zasilania
ą3...ą6V
obecność rezystora na Montaż i uruchomienie
Pobór prądu ok. 20mA
wejściu nieodwracają- Układ można zmontować na małej płytce
Wejściowe napięcie niezrównoważenia
typ. ą2mV
cym. Właśnie dlatego drukowanej, pokazanej na rysunku 5. Moduł
Prąd polaryzacji wejść
typ. 3...4�A
rezystor R3 o wartości nie wymaga żadnego uruchamiania i od razu
max 10�A
Wzmocnienie z otwartą pętlą typ 55...60dB 100&! jest, wbrew po- pracuje poprawnie. Zazwyczaj moduł będzie
Pasmo małosygnałowe AD8036 typ. 240MHz
zorom, niezbędny i nie zasilany napięciem ą6V lub nieco wyższym,
Pasmo małosygnałowe AD8037 typ. 270MHz
należy go zastępować by napięcie na nóżkach 7, 4 układu scalone-
Szybkość narastania AD8036
1200V/�s
zworą. Aby dokładnie go wynosiło ą5V lub nieco więcej.
Szybkość narastania AD8037
1500V/�s
1/2 1/2
Szumy wejścia 4,5...6,7nV/(Hz) 2,1...2,2pA/(Hz) zrozumieć szczegóły, Mo d e l
Nieliniowość fazy w paśmie 0....200MHz 1,1deg
należałoby zajrzeć do pokazany na
typ. 3,9V
Zakres napięć ograniczających (Uzas=ą5V)
katalogu i przeanalizo- fotografii nie
Dokładność ograniczania
typ. ą3mV
wać budowę wewnę- s p r a wi a ł
Prąd wejść ograniczających
max ą70�A
trzną układu. Dociekli- żadnych kło-
Prąd wyjściowy do 70mA
wi zapewne zrobią to potów i od
Tabela 1
we własnym zakresie, niemniej efekt końco- razu praco-
Układy można wykorzystać jak klasyczne wy jest właśnie taki, jak pokazuje rysunek 4 wał popraw-
wzmacniacze operacyjne z napięciowym i powyższy uproszczony opis. nie. Podczas
sprzężeniem zwrotnym. Wtedy wejścia ogra- Ponieważ wzmacniacz jest bardzo szybki, testów oka- Rys. 5
niczające (nóżki 5, 8) mają zostać niepodłą- konieczne jest zastosowanie kondensatorów zało się jed-
czone. Uwaga! Funkcja ograniczania powin- odsprzęgajacych umieszczonych możliwie nak, że z
ródło prostowanego sygnału
na być wykorzystywana tylko w konfiguracji blisko układu scalonego  zobacz rysunek 1. zmiennego musi mieć bardzo małą impe-
wzmacniacza nieodwracającego. Wykorzystując układ należy uwzględnić spa- dancję wyjściową, najlepiej poniżej 1&!.
Producent (Analog Devices) zwraca uwagę, dek napięcia na rezystorach szeregowych R4, W poprzednim stopniu będzie zazwyczaj
że w przeciwieństwie do wcześniejszych R5, by napięcie zasilania kostki wynosiło pracował jakiś (szybki) wzmacniacz opera-
wzmacniaczy ograniczających, dokładność około 5V. Typowe napięcie zasilania modułu cyjny i wtedy problemu nie ma. Jeśli jednak
ograniczania jest wyjątkowo duża i wynosi kilka (podane na punkty P,O, N) to ą6V. Jeśli układ z
ródło sygnału miałoby impedancję wyj-
miliwoltów. Oznacza to, że ograniczone napięcie ma pracować przy sygnałach o częstotliwości ściową porównywalną z wartościami R1,
wyjściowe odbiega od napięcia na odpowiednim wielu megaherców, wartości rezystorów R1, R2, amplitudy obu połówek wyprostowane-
wejściu programującym tylko o kilka miliwol- R2 powinny być stosunkowo małe, jak poka- go sygnału nie będą równe.
tów. Co jest bardzo ważne, funkcja ograniczania zuje schemat i wykaz elementów. Choć teoretycznie prostownik może pra-
jest prawidłowo realizowana nawet dla sygna- cować przy częstotliwościach ponad 100MHz
łów o częstotliwościach powyżej 100MHz. Wła- i amplitudach do 3,9V, najlepsze parametry
śnie te cechy umożliwiają wykorzystanie tego uzyskuje się dla sygnałów o częstotliwo-
wzmacniacza operacyjnego w zupełnie nietypo- ściach od zera do 20MHz i amplitudach do
wej roli prostownika dwupołówkowego. 1V. Przy większych częstotliwościach i am-
Działanie prostownika dwupołówkowego plitudach dokładność będzie obniżona.
z rysunku 1 jest proste. Gdy napięcie wejściowe
jest ujemne, wzmacniacz pracuje jako klasyczny
wzmacniacz odwracający o wzmocnieniu  1.
Wykaz elementów
Tym samym na wyjściu pojawia się napięcie do-
R
1
,
R
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
7
4
&!
datnie, o amplitudzie takiej, jak ujemne napięcie R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .274&!
R
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
&!
wejściowe. Wejście programujące nie ma żadne- R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100&!
R
4
,
R
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
&!
go wpływu na działanie układu. Zupełnie inaczej R4,R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47&!
C
1
,
C
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
�
F
/
1
6
V
jest, gdy na wejście podane jest napięcie dodat- C1,C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100�F/16V
C
3
,
C
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
n
F
c
e
r
a
m
i
c
z
n
y
nie. Wbrew pozorom, wzmacniacz nie jest wte- C3,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
U
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
A
D
8
0
3
7
dy wzmacniaczem nieodwracającym o wzmoc- U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AD8037
nieniu -1. Napięcie wyjściowe  chciałoby być
ujemne, ale nie pozwala na to wejście V , na Rys. 4 Projekt oznaczono dwiema gwiazdkami
L
które podany jest bezpośrednio (dodatni) sygnał nie ze względu na montaż czy uruchomienie,
wejściowy. Biorąc rzecz w największym upro- Dzięki specyficznej budowie wewnętrz- a jedynie ze względu na fakt, że nie jest to
szczeniu, kluczem jest podane wcześniej stwier- nej, funkcja ograniczania działa także przy projekt dla początkujących. Opisany pro-
dzenie, że napięcie wyjściowe nie może być niż- sygnałach o częstotliwościach ponad stownik będzie częścią większej całości,
sze, niż napięcie podane na wejście ogranicza- 100MHz. Bardzo dobre wyniki uzyskuje się prawdopodobnie będzie pracował z sygnała-
jące V . Wejście programujące V nie pozwala jednak w paśmie  jedynie do 20MHz. mi o dużych częstotliwościach, a do budowy
L L
na pojawienie się na wyjściu napięcia ujemnego, Co ciekawe, w tym układzie pracy takich układów i projektowania płytek dru-
tylko niejako  ciągnie za sobą napięcie wyj- o wzmocnieniu 1 wykorzystano kostkę kowanych wymagane jest pewne doświad-
ściowe i podciąga je do poziomu wyznaczonego AD8037, która według katalogu przeznaczo- czenie. Z tego względu układ nie będzie do-
przez napięcie na wejściu V . Napięcie wyjścio- na jest do pracy ze wzmocnieniem co naj- stępny w postaci kitu AVT. O możliwość za-
L
we jest wtedy takie samo, jak (dodatnie) napię- mniej 2. Jest to jednak zgodne z kartą kata- kupu układu AD8036/AD8037 należy pytać
cie wejściowe. Ilustruje to rysunek 4. logową  AD8037 może śmiało pracować w Dziale Handlowym AVT lub w poznań-
Takie wyjaśnienie jest proste i oczywiste, w takim nietypowym prostowniku aktyw- skiej firmie ALFINE, która jest autoryzowa-
jednak w rzeczywistości sprawa jest znacznie nym. Dalsze informacje o układach nym dystrybutorem Analog Devices.
bardziej skomplikowana, bo wzmacniacz pra- AD8036/37 można znalez
ć w karcie katalo-
cuje w konfiguracji odwracającej, a wtedy gowej (www.analog.com także na stronie
w grę wchodzą jeszcze inne czynniki, w tym internetowej EdW). Piotr Górecki
Elektronika dla Wszystkich
97