готовая шпора 2 (Шпоры по Созинову), страница 2

Kp=KuK_I>>1

Rвх очень большое,

Rвых мало

Эти пар-ры не измеряются, оценка всех пар-ров осущ по эквивалентной схеме для ср частот.

- экв сх для сред частот:

- для низ часот:

- для выс частот:

- ЛАЧХ:

Следует, также отметить, что оба каскада фазоинвертирующие.

12. Дифференциальный усилительный каскад па бипол. тр-рах.

С ущественное умен-ие дрейфа УПТ достигается в параллельно-балансных или диф. усилительных каскадах. Наиболее распространенная схема ДУК имеет вид:

ДУК строится в виде сбалансированного моста, 2 плеча кот. образованы резисторами R_к1, R_к2, а 2 других – тр. VT1, VT2. U_вых снимается м/у кол. тр., т.е. с диагонали моста или с кол. отн. общей шины. Элементы VT3, VT4, R1, R2, R3 и ист. напр. Е_к2 пред-ет собой источник стабильного тока I_э. I_э опр-ет сумму эм. токов I_э1 и I_э2, тр. VT1, VT2. Тр. VT4 в диодном включении используется в кач. элем. темп. компенсации. Определим напряж-е м/у точками 1-2. Учтем, что I_б3<<I_э, поэтому I_’3≈I_к=I_э. Тогда U_бэ3+I_эR₃=I₁R₂+U_бэ4. I₁=(E_к2-U_бэ4)/(R₁+R₂)≈E_к2/(R₁+R₂). Из этого ур-я найдем I_э: I_э=[I₁R₂+(U_бэ4-U_бэ3)]/R₃. Вел. произведения I₁ на R₂ в этом выр-ии >> разности (U_бэ4-U_бэ3), поэтому вел. I_э опр. в осн. R₂, R₃, I₁. Зависящее от т-ры U_бэ4 и U_бэ3 входят в выр. для I_э в виде разности, поэтому зав. I_э от т-ры проявл. незначительно. Диф. каскад может усиливать сигналы 2-х ист-ков U_вх1 и U_вх2 и одного источника. В посл. случае вх. сигнал подается на базу одного из тр. при заземленной базе другого или непосред-но м/у базами обоих тр-ров, при этом входного диф-го каскада наз-ют дифференциальным. Питание диф-го каскада осущ-ся от 2-х послед-но соединенных источников Е_к1 и Е_к2 с общим напряж-ем питания = Е_п=Е_к1+Е_к2. Если сопротив-я резисторов R_к1, R_к2 равны, а тр-ры VT1, VT2 идентичны по параметрам, то наступает баланс диф-го каскада, т.е. напряж-е на колл-ах VT1=VT2, а U_вых, снимаемое м/у колл-ми, = нулю. Высокая стабильность вых. пар. диф. каскада при изменении напряж-я пита-ния, темп-ры и др-их факторов обуславливается тем, что при одинаковом дрейфе в обоих усилительных каналах напряжения на кол. изменятся на одну и ту же величину.

1 2. Дифференциальный каскад на биполярных тр-рах.

- различают ДК с сим/несим вх/выходом. (Сим см пред рис)

Если один из входов заземлён, то несим вход. Если вых сигнал снимаем только с одного плеча, то несим выход.

-АЧХ такая же как и у БТ. ФЧХ от –π/2 до 0. Соответствие м/у АЧХ и ФЧХ в - π/4.

-активный ФНЧ

ДК работает в 3 режимах: синфазного сигнала (СФ), постоянной составляющей (ПС), парафазной сост-й (ПФ).

1) по ПС:

- в вых части буднт ноль при полной симметрии (идентичности плеч каскада): Uвых1-Uвых2=0. => в каскаде в идеале отсутствует дрейф нулевого уровня. Применяется в УПТ: несколько цепочечно соед-ых ДК, раб по ПС. Согласование не требуется. При наличии 2-х полярного питания ПС не передаётся в ист вх сигнала и в нагрузку => согласование УПТ с ист вх сигнала и нагрузкой не треб-ся. При всех изменениях температуры в схеме все токи изменяются причём одинаково. Если звенься сим, то перем сост не проходит, => температурные изм-я не проходят => термостабильность.

2) по СФ: вх1 «+», вх2 «+».

Коэф передачи: Ku_сф1=R₁/R₃. Для увелич-я Кu надо, чтобы R₁0, R₃. Это обеспечивается включением в цепь генератора стабильного тока (ГСТ). ГСТ предст собой каскад с ОК + термостабилизация.

Изменение напр-й на входах приводит к тому, что рабочая точка смещается:

Следует рассм-ть коэф-т ослабления СФ: Ku_{ос сф}=Кu_диф/Кu_сф

- вх сопр-е ДК: R _{вх сф}+R_{вх диф}.

R _{вх сф}=r_б+(r_э+r_~ГСТ)h_21э

- R вых практ-ки 0.

3) по ПФ: вх1 «+», вх2 «-».

- коэф передачи по каждому плечу: Ku_пфi=-R₁/r_э. Общий |Ku_пф|>>1 (1000).

По ПФ составл-й ДК обеспечивает значит Кu, обладает практич-ки нулевым дрейфом нуля. Вх сопр-е велико, вых – мало => данная схема – ист напр-я, упр-ый напр-ем=> на ДК строятся интегр-е схемы – усилители напр-я.

При несим выходе с ДК для подключ-я к оконечному усилителю мощности треб-ся схема согласования (сх сдвига уровня):

В кач-ве делителя возможна: 1) линейная схема (R1 и R2); 2) нелин схема: а) пассивная и б) активная.

-недостаток 1-го вар-та: уменьш-е перем сост, уменьш-е Ku

2) – а):

недостатки: 1) диод – термозав эл-т, 2) р.т. выбрана током, кот задаётся режимом работы. Достоинство: обеспечивает лучшее согл-е т.к. почти не уменьш перем сост.

2 ) – б):

Выводы:

-высокий уровень t-стабильности

-малая передача синфазных сигналов

-высокий коэф передачи разностных парафазных сигналов

-обеспечивает реверсивную хар-ку вход/выход

1 4. Инвертирующий усилительный каскад на ОУ.

В этой схеме имеет место параллельная отрицательная обратная связь по напряже­нию. Найдем коэффициент усиления по напряжению. Полагая опера­ционный усилитель идеаль­ным, на основании первого закона Кирхгофа запишем:

i_ВХ + i_ОС = 0

Поскольку неинверти­рующий вход операционного усилителя имеет нулевой потенциал, то и инвертирующий вход также будет иметь нуле­вой потенциал, хотя он и не заземлен. Говорят, что инвертирующий вход является точкой вирту­ального (кажущегося) нуля. Тогда . Отсюда находим

Мы полагали, что вх. токи операц. усилителя = 0. В реал. операц. Ус. вх. токи малы, но  0. Оценим влияние вх. токов на работу Ус. Пусть u_ВХ = 0. Для вх. тока операц. Ус. I_ВХ.И и рези­сторы R₁ и R₂ включены параллельно. Ток I_ВХ.И создаст на них паде­ние U-ия: U_ВХ.И = I_ВХ.И(R₁ || R₂).

Э то напряжение будет усилено операционным усилителем, т.е. входной ток I_ВХ.И приводит к разбалансировке операционного усили­теля. Чтобы уменьшить влияние входных токов в цепь неинверти­рующего входа включают компенсирующий резистор R_К = R₁ || R₂ (рис. 2). Тогда ток I_ВХ.И создаст на резисторе R_K падение напряжения U_ВХ.Н = I_ВХ.НR_К.

Дифф-ное U на входе операционного усилителя

U_ВХ = U_ВХ.Н  U_ВХ.И == (I_ВХ.Н  I_ВХ.И)  (R₁||R₂) = I_ВХ(R₁||R₂)

Если разность входных то­ков ∆I_ВХ = 0, то Uвх = 0, т. е. в схеме будет иметь место полная компенсация входных токов.

Реально ∆I_ВХ = (0,1 ч 0,2)I_ВХ  введение R_K  разбалансировку в 5…10 раз.

Инвертирующий усил-ль – это усил-ль, инвер-ий фазу вых. сигнала отн. входного. Его схема имеет вид. Если принять, что R_вхОУ, то I_вхОУ=0. В этом случае I_вх=I_ос; (U_вх-U_о)/R1=-(U_вых-U_о)/R_ос (1). Если К_U∞, то U_о=U_вых/К_U0. В этом случае выр (1) примет вид: U_вх/R1=-U_вых/R_ос. Т.о. коэф. усиления по напр. инв. усил. с ОС, равный К_U=U_вых/U_вх, опр. пар. внеш. эл. К_Uинв=-R_ос/R1. Если R_ос=R1, то К_Uинв=-1 и получаем повторитель сигнала с его инвертирующей, т.к. U₀≈0, то R_вхинв=dU_вх/di_вх=R1, а R_вых=[R_выхОУ(1+ +R_ос/R1)]/К_U (4) при К_u, то R_выхи0.

1 5. Неинвертирующий усилительный каскад на ОУ.

В этой схеме имеет место последовательная отрицательная обратная связь по напряжению, которая увеличивает входное сопротивление и уменьша­ет выходное сопротивление усилителя. Найдем К_U. Если на неинвертирующий вход подано u_ВХ.Н = u_ВХ  на инвер­тирующем входе установится то же самое U: u_ВХ.И = u_ВХ, т.е.

u_ВЫХR₁/(R₁ + R₂) = u_ВХ 

Е сли R2 = 0, а R1 = ∞, то K_U = 1. Такую схему называют повторителем напряжения (рис.7).

Неинвертирующий усилитель хуже инвертирующего, так как операционный усилитель работает в нем с большим син­фазным напряжением (u_ВХ.СФ = u_ВХ).

Неинвертирующий усил-ль. Схема подключения ОУ имеет вид. Т.к. U_о≈0, то U на входах ОУ будут: U^-_вх=U⁺_вх, т.е. U_вх=U_вых[R1/(R_ос+R1)]. Откуда коэф-т усиления неинв-го усил-ля равен: К_Uн=1+R_ос/R1. При R_ос=0 и R1=∞ приходим к схеме повторителя с К_Uп=1, его схема имеет вид. R_вх неинв. усил. опр. R_вхОУ и очень велико, а R_вых0, согл ф-ле (4). Т.к. неинв. усил. предст. собой ОУ охвач. послед ООС по напр., то его R_вх опр-ся по ф-ле: R_вхн=R_вхОУ•К_U/К_Uн. Для повторителя напр. К_Uп=1 и R_вх повторителя равно: R_вхп=R_вхОУ•К_U; R_выхп=R_выхОУ/К_U.

1 6. Дифференциальный усилительный каскад на ОУ.

Р ассмотрим дифференциальное включение операционного усилителя, которое представляет собой комбинацию инвертирующего и неинвертирующего включений (рис. 8).

При дифф-­ном вкл. операц. Ус. U_ВЫХ пропорц-но разности u_ВХ2 и u_ВХ1 на его входах.

Используя метод суперпозиции (наложения), находим выходное напряжение усилителя как сумму откликов на воздействия u_ВХ1 и u_ВХ2:

 опера­ц. усилитель в дифф-ом вкл.  математиче­ская операция вычитания.

R₁ = R₂ = R₃ = R₄  U_ВЫХ = -(U_ВХ1 – U_ВХ2)