Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Существующие особен",-',;:прети связаны с отличием собственных свойств этих приборов. ' При построении аналоговых усилителей на полевых транзисторах наи; -: большее распространение получила схема каскада с общим истоком. При этом '';;:,в.ией, как правило, применяются либо полевые транзисторы с управляющим ':=':, р-.ппереходом, либо МОП-транзисторы со встроенным каналом. На рис.11.13, Приведена типовая схема каскада на полевом транзисторе с управляющим ри переходом и каналом п-тнпа. Начальный режим работы полевого транзистора обеспечивается посто":яиным током 1 „и соответствующим ему постоянным напряжением на стоке ага (лля биполярного транзистора У., и Ь' м) Ток 1с, в выходной (стоковой) цепи устанавливается с помощью источ..: нйка питания Ьллг и начального напряжения смещения на затворе (.'„отри: йвтельной полярности (для полевого транзистора с р-каналом — положгпель- 139 ной полярности).
В свою очередь, напряжение С, обеспечивается за счет 30 того же самого тока! „протекающего через резистор в цепи истока А, т.е. с'и = 7с, Агг Это напряжение через резистор Аз прикладывается к затвору с полярностью, приоткрывающей транзистор. Изменяя А, можно изменять па- л пряжение С„и ток стока Е „устанавливая его требуемое значение. Резистор, кроме функции автоматического смещения на затворе, выполняет функцию термостабилизации режима работы усилителя по постоянному току, стабилизируя У~, Чтобы на сопротивлении А„не выделялось напряжение за счет переменной составляющей тока стока 1 (это привело бы к ООС по переменному току), его шунтируют конденсатором С, емкость которого определяют из условия Сл» 1/вАл, где щ — частота усиливаемого сигнала. Резистор Ал включенный параллельно входному сопротивлению усилителя, которое очень велико (сопротивление р-и перехода исток — затвор), должен иметь соизмеримое с ним сопротивление.
Динамический режим работы полевого транзистора обеспечивается резистором в цепи стока А, с которого снимается переменный выходной сигнал при наличии входного усиливаемого сигнала. Обычно А, «А,; А — А „ с з' з= аг Коэффициент усиления каскада на полевом транзисторе в области средних частот определяешься равенством (11.11) и с- где Я вЂ” статическая крутизна характеристики полевого транзистора; (11.12) А = А„А„/(А А,) . Знак а-» в выражении 11.11 указывает, что усилительный каскад с ОИ меняет фазу уснливаемого сигнала на 180' (как в усилительном каскаде с ОЭ), ЫХ Рис.
11.13. Усилитель на полевом транзисторе !40 ::- -'' -,,В этой схеме можно обеспечить любой из описанных классов усиле- ':'чтй~ однако наиболее часто она используется в режиме класса А при постро:,.;; ьнии входных каскадов усилителей. Объясняется это следующими преиму- ществами полевого транзистора перед биполярным .,:-',, "., —.большее входное сопротивление, что упрощает его согласование с высокоомным источником сигнала, — как правило, меньший коэффициент шума, что делает его более пред почтительным при усилении слабых сигналов, - большая собственная температурная стабильность режима покоя. Вместе стем каскады на полевых транзисторах обычно обеспечивают мучение меньшего коэффициента усиления по напряжению Из-за схожести выходных ВАХ графический анализ работы усилитель -Тнпгб каскада на полевом транзисторе идентичен рассмотренным ранее случаям усилителя на биполярном транзисторе 11.5.
Эмиттерный н истоковый повторители Эмиттерный и истоковый повторители представляют собой усилители ::,;тока и мощности, выполненные на транзисторах по схеме с ОК (ОС), охвачен'' щ~~е 100"линой последовательной ООС. Основные свойства этих каскадов ',:;:,близки, а существующие отличия обусловлены несовпадением характерно,':,.;тик используемых транзисторов. . Типовые схемы эмиттерного и истокового повторителей приведены на рис.11.14 а, б.
Ниже рассмотрим схему эмитгерного повторителя (ЭП), отмечая для - '.-..потокового повторителя только его характерные особенности. Сопротивление нагрузки включается в эмитгерную цепь транзистора. ',",, ЭП обладает повышенным входными и пониженным выходным сопротивле- ьЕлиг Сяя б1 а) Рис. 11.14. Схемы эмиттерного (а) и стокового (б) повторителей 141 пнями. Ег о входное н выходные напряжения совпадают по фазе и незначи тельно от. ""' сличаются по величине. Отмеченные свойства ЭП позволяют использовать его ат' егз для со~ласования (разделения) высокоомного источника сигнала и низкоомной нагрузки Я =О,а можно рассматривать как усилительный каскад с ОЭ, у которого в О а резистор в цепи эмитгера не зашунтирован конденсатором, В этом случае вс учао все выходное напряжение, выделяемое на сопротивлении в цепи эмиттера, пос р "оследовательно вводится во входную цепь усилителя, где вычитается из нап я апрлжения входного сигнала У, снижая его.
В схеме действует 100У- ная после вх послецовательная ООС по напряжению, увеличивающая входное и уменьшаюпзая юпзаЯ выходное сопротивление ЭП. ~ ~сличив от усилителя с общим эмиттером, ЭП не инвертирует входной сиги сигнал. Деиствительно, если к входу змиттерного повторителя приложить ь у~~личивающееся по уровню напряжение, то это приведет к увеличению эми эмит герного тока транзистора и соответствующему увеличению его выходногоо д"ого напряжения. Поэтому входной и выходной сигналы в схеме будут изменяться в одинаковой фазе. рассмотрим основные характеристики каскада.
Для определения козффн"пента усиления по напряжению воспользуемся основным выражением для коэффициента передачи усилителя с цепью ООС, Тогда, имея коэффицие"т обратной связи,9 = 1, получим (11.13) К, „= К У(1 - К ))с) = К У() + Кс) < К Для реальных схем входное сопротивление каскада (11.14) 'и" д — коэффициент усиления транзистора по току. Не обладая усилением по напряжению, ЭП обладает значительным усилением по току' (11.15) Слет1ствием этого является значительное усиление по мощности (К„= К).
кастетные свойства ЭП (как и каскада с общим змиттером) полностью оп е еля Репеллготся частотными своиствами применяемого транзистора. Однако на и акт пр~ктггке данный каскад является более высокочастотным, что является ' д ем 100в,,,- й ООС. Основные свойства истокового повторителя аналогичны свойствам ЭП: Коил 142 (1!.16) А = Л,— ВеликО„ А =1 У5' — м~ш :.: ''...Частотные свойства истокового повторителя существенно лучше частот:,'.ных свойств каскада с общим истоком. Причина этого та >кс, что и в схизме ЭП вЂ” 100'.4-ная ООС.
Следует отметить, что цепь затвора в схеме на рис. 11. ! 4, б шунтирова- ",лв резистором, поэтому не удается реализовать свойственное полевому '."-'.транзистору большое входное сопротивление, Для реализации этой возмож-::--ности необходимо применять МОП транзисторы со встроенным каналом, ,::.';имеющие возможность работать без смещения. 11.6. Дифференциальный усилитель В настоящее время входные цепи операционных усилителей в подавляю-,:.'.,:щем большинстве выполняются по схеме дифференциальных усилителей.
По ::;,:: принципу построения это балансные (мостовые) усилительные каскады па' '-;-:.;:раллельного типа. Они обладают высокой стабильностью параметров при воз:::"'; действии различных дестабилизирующих факторов, большим коэффициентом усиления дифференциальных сигналов и высокой степенью подавления син,.:.,: ..фазных помех. Дифференциальный усилитель — это широко известная схема, ,, ' используемая для усиления разности двух напряжений. В идеальном случае ,"':: выходной сигнал не зависит от уровня каждого из сигналов, а определяется -::.: Золько их разностью. Когда уровни сигналов на обоих входах изменяются оди.
-иаКово, то такое изменение сигнала называют синфазным. Дифференциаль:,.:;,Иый или разностиый сигнал называют еще полезным. Хороший дифференци-'.:, ':.' альный усилитель обладает высоким коэффишзентом ослабления (подавления) Оинфазиого сигнала(К ), который представляет собой отношение выходного полезного сигнала к выходному синфазному сигналу Дифференциальные усилители используют в тех случаях, когда слабые т::сигналзи можно потерять на фоне шумов. Примерами таких сигналов явля':.,:-''Фтся цифровые сигналы, передаваемые по длинным пиниям («абель обычно '''-,.,': соетиит из двух скрученных проводов), звуковые сигналы, напряжения кар---;,диограмм. Дифференциальные усилители используются лля построения вход' ":, ных каскадов операционных усилителей, которые являются базой современной аналоговой схемотехники Дифференциальный каскад состоит из двух каскадов, у которых исполь.'.."-..зуется общий эмиттерный резистор (рис.11.! 5, а), Элементы схемы образуют ''.,мост (рис.11.15, 6), в одну диагональ которого включен источник питания 143 ниями.
Его входное и выходные напряжения совпадают по фазе и незначительно отличаются по величине. Отмеченные свойства ЭП позволяют использовать его для согласования (разделення) высокоомного источника сигнала и низкоомной нагрузки. ЭП можно рассматривать как усилительный каскад с ОЭ, у которого Я = О, а резистор в цепи эмиттера не защунтирован конденсатором.
В этом случае все выходное напряжение, выделяемое на сопротивлении в цепи эмиттера, последовательно вводится во входную цепь усилителя, где вычитается из напряжения входного сигнала У, снижая его. В схеме действует 100%- ах' ная последовательная ООС по напряжению, увеличивающая входное и уменьшающая выходное сопротивление ЭП. В отличие от усилителя с общим эми пером, ЭП не инвертирует входной сигнал.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
