М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Это как раз одна из многих схем, для которых возможность применения комплементарных транзисторов является особенно ценной. Легко рассчитать коэффициент усиления напряжения в схеме на рис. 8.4, так как в обоих каскадах транзисторы включены по схеме с общим эмиттером, без блокировочных конденсаторов в эмиттерах, применение которых в усилителе постоянного тока, является, конечно, бессмысленным.
Коэффициент усиления каждого каскада равен примерно отношению коллекторной нагрузки к сопротивлению в цепи эмиттера (см. параграф 4.7). Фактическим сопротивлением в эмиттере транзистора Т, является параллельное соединение резистора Я, и включенных последовательно Я, и Я„так что ее результирующее значение равно приблизительно 550 Ом.
Таким образом, 4,7 коэффициент усиления напряжения 1-го каскада ' =3,5, 0,550 180 Низкочастотные сигналы, постоянный ток и дифференииальный усилитель коэффициент усиления напряжения 2-го каскада 4,7 — — =4,7 Яь 1 Следовательно, полный коэффициент усиления напряжения двух каскадов равен ы8,5к4,7 40, 8.3.2 Входной ток смен(енин При работе с этим усилителем оказывается, что требуемое положение регулятора нулевого смешения Я, зависит от сопротивления источника, подключенного ко входу. Если первоначальная установка Я, была произведена в режиме холостого хода на входе (то есть только с 10-килоомным резистором Я, во входной цепи), а затем была подключена термопара с пренебрежимо малым сопротивлением, то потребуется устанавливать Я, заново.
Причина этого заключается в том, что входная цепь является базовой цепью транзистора Т, и по ней течет обычный базовый ток (с типичным значением 5 мкА). От протекания 5 мкА по сопротивлению 1О кОм на нем падает напряжение 50 мВ, и оно играет роль входного напряжения смешения, когда во входной цепи имеются только эти 10 кОм. Смешение исчезает, когда вход шунтируется накоротко или когда ко входу подключается источник с малым сопротивлением. Входной ток смешения и напряжение смешения еше будут рассматриваться позднее, когда в главе 11 мы встретимся с интегральными усилителями. 8.3.3 .7рейф Одно из затруднений, возникающих при работе с усилителями с непосредственной связью, состоит в том, что изменения режима схемы по постоянному току неотличимы от усиления сигнала. Такие изменения обычно происходят из-за колебаний температуры.
Если, например, в схеме на рис. 8.4 температура возросла, то разность потенциалов на переходах база-эмиттер уменыпится и это приведет к небольшому увеличению коллекторного тока в обоих транзисторах. Результирующее изменение напряжения смещения называют дрейфом, Обычно самым чувствительным является входной каскад, поскольку то, что в нем происходит, усиливается в наибольшей степени. Дрейф в схеме на рис. 8.4 можно наблюлать, подключив к выходу чувствительный вольтметр постоянного тока или осциллограф, у которого усилитель вертикального канала переключен на режим работы по постоянному току. Не подавая никакого сигнала на вход, установите с помощью Я, нулевое напряжение на выходе, а затем возьмитесь пальцами за транзистор Т, и погрейте его. Вы увидите постепенный дрейф выходного напряжения; обратите внимание на то, в каком направлении изменяется выходное напряжение, и проверьте, согласуется ли оно с приведенным выше объяснением.
Дифференциальный усилитель 181 Поскольку обычно температура электронных схем не поддерживается постоянной, у усилителя постоянного тока непременно проявляется некоторый дрейф. Однако путем принятия соответствующих мер дрейф в схеме можно удержать на пренебрежимо низком уровне. Дрейф выходного напряжения зависит как от внутреннего дрейфа усилителя, так и от его коэффициента усиления. Чтобы выразить дрейф независимо от коэффициента усиления, в перечне параметров усилителя обычно бывает указан дрейф, «отнесенный ко входу», в микровольтах на градус; это величина, равная изменению напряжения входного сигнала, которое потребовалось бы, чтобы создать такое же изменение выходного напряжения, какое происходит из-за дрейфа. Например, в случае, когда коэффициент усиления равен 100, а выходное напряжение отклоняется из-за дрейфа на 0,2 В при увеличении температуры на 25'С, отнесенный ко входу дрейф 02 = В/ С = 80 мкВ/'С. 100х25 8.4 Дифференциальный усилитель 8.4.
1 Основная схема Самый прямой путь ослабления дрейфа состоит в применении так или иначе сбалансированного усилителя, когда изменения напряжений в одной части схемы уравновешиваются равными по величине и противоположными по знаку изменениями напряжений в другой части схемы. Эти условия легче всего выполнить в дифференциальном (разностном) усилителе. В самом названии указывается, что выходное напряжение усилителя является разносавю напряжений в двух частях схемы, так что в случае, когда дрейф в обеих частях одинаков, результирующий дрейф выходного напряжения отсутствует.
Дифференциальный усилитель показан на рис. 8.5; эту схему называют также схемой с общим резистором в цепи эмиттеров (дословно: «парой с длинным хвоспюм» вЂ” Прим. перев.), сопротивление которого — в данном случае Я, — сравнительно велико. У симметричной схемы дифференциального усилителя имеются два входа: вход (1) и вход (2). Обычно используется только один выход, сигнал с которого, как правило, поступает в дальнейшем на усилитель постоянного тока. В этом усилителе поналобятся те или иные схемы, осуществляющие сдвиг уровня типа схемы на р-п-р транзисторе на рис. 8.4, так как напряжение покоя на коллекторе Т, составляет примерно 4,5 В относительно земли.
Чтобы понять, почему это так, нам следует считать транзисторы идентичными и коллекторный ток покоя в каждом из них равным уо . В этом случае ток эмиттера каждого транзистора = Р, а ток в общем о эмитгерном резисторе Я, примерно равен 2уо . Поскольку база каждого транзистора соединена с землей (через резисторы 182 Низкочастотные сигналы, настоянный ток и дифференциальный усилитель Рнс.
8 хи Основная схема дифференциального усилителя. Я, и Я,), то из этого следует, — согласно принципу действия эмиттерного повторителя, — что потенциал эмиттеров также примерно равен потенциалу земли (в лействительности, конечно, на О,б В ниже потенциала земли). Слеловательно, напряжение, падающее на Я„примерно равно 1', и поэтому ток в Я, (ы27,)= )1з а значит, ь'гвг 7й = мА (при Я, = 4,7 кОм). 2х4,7 Наконец, напряжение на коллекторе каждого из транзисторов в режиме покоя равно = Гггт — 4,7 х 7й (при Я, = Я, = 4,7 кОм) = Н. 2х47 2 Таким образом, возможны отклонения выходного напряжения как в положительную, так и в отрицательную сторону.
8.4.2 Коэффициент усиления нанряэкения Определяя коэффициент усиления напряжения дифференциального усилителя, мы рассмотрим два случая в отношении входных сигналов. Первый из них представлен на рис. 8.6; на вход (1) и на вход (2) подан один и тот же Дифференииальный усилитель 183 ав Рис. 8.6. Дифферснииальный усилитель с двумя одинаковыми входными сигналами (синфазный сигнал). сигнал у„.
Из принципа действия эмитгерного повторителя следует, что точная копия этого входного сигнала появится на общем эмиттерном резисторе Яг Значит, полный переменный ток в А, (г;) будет равен (8.5) йз Полагая снова транзисторы идентичными, находим, что этот ток разветвляется поровну между ними, так что переменный коллекторный ток в Т, равен переменному коллекторному току Т„то есть 1~ = 'и +1 т (в предположении, что ( = г ), и, следовательно„ (, =г',,г',=2(,, Далее, — г )г1 гыЯ1 тьм = — гмй1 (величиной 1/ л пренебрегаем) = ~3 (согласно (8.5)), поэтому 184 Низкочастоотые сигналы, лостолнный ток и дифференциальный усилитель коэффициент усиления напряжения = — =— "пы -)(1 2)гз (8.6) [(6.
1О)] Кроме того, величина я определяется средним значением эмитгерного тока транзистора 1 , так что яы = 40!е; если 1, — в миллиамперах, то 8 — в миллиамперахгвольт. [(6.11)] Сейчас, глядя на эквивалентную схему, представленную на рис. 8.7, где на входы дифференциального усилителя поданы разные входные сигналы, мы рассмотрим переменные токи, протекаюшне по сопротивлению г, в каждом транзисторе. Будет разумно предполагать, что сопротивление Я, много больше по величине, чем г,, так что синфазным переменным током (2,), текушим в резисторе Я,, можно пренебречь по сравнению с токами 2'„и 2'„. Тогда по закону Ома ~ "п(1) ЯЫ(2) с1 с2 2г„ и, считая, что 2', = г, получаем п~пй) ~ ~п(2) ! — 1 с1 с2 2 г, Но Если Я, = Я„как это имеет место в схеме на рис.
8.5, н на обоих входах одновременно действует один и тот же сигнал, то полный коэффициент усиления напряжения равен одной второй. Такого рода входное воздействие называется сгтфазным входным сигналом, а соответствуюший коэффициент усиления — коэффициентом передачи синфазного сигнала. Чем больше сопротивление эмитгерного резистора Я, по сравнению с коллекторной нагрузкой Яо тем меньше коэффициент передачи синфазного сигнала. Теперь мы рассмотрим поведение усилителя по отношению к дифференциальному входному сигналу, то есть в случае, когда сигнал на входе (1) отличается от сигнала на входе (2). Здесь мы можем больше не предполагать, что сопротивление между эмиттерами пренебрежимо мало, как это делалось в схеме на рис. 8.6, так как это предположение означало бы, что входные сигналы не могут быть различными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
