Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 25

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 25)

Действительно, если к входу эмиттерного повторителя приложить увеличивающееся по уровню напряжение, то это приведет к увеличению эмитгерного тока транзистора и соответствующему увеличению его выходного напряжения. Поэтому входной и выходной сигналы в схеме будут изменяться в одинаковой фазе. Рассмотрим основные характеристики каскада. Для определения коэффициента усиления по напряжению воспользуемся основным выражением для коэффициента передачи усилителя с цепью ООС. Тогда, имея коэффициент обратной связи ф = 1, получим Ко „= К„~(1 + К бо) = К у(1 + К ) < К (11.13) Для реальных схем входное сопротивление каскада (11.14) где 11 — коэффициент усиления транзистора по току.

Не обладая усилением по напряжению, ЭП обладает значительным усилением по току; (11. 15) ~эл Следствием этого является значительное усиление по мощности (К = К,). Частотные свойства ЭП (как и каскада с общим эмиттером) полностью определяются частотными свойствами применяемого транзистора. Однако на практике данный каскад является более высокочастотным, что является следствием 100%-ной ООС. Основные свойства истокавого повторителя аналогичны свойствам ЭП: илл 142 (11.16) А = Я, — велико; Частотные свойства истокового повторителя существенно лучше ч астот':-!гьзх свойств каскада с общим истоком.

Причина этого та же, что и в схеме ОП - 100'~о-ная ООС. Следует отметить, что цепь затвора в схеме на рис. ! 1.14, б шунтнрова :-',на резистором, поэтому не удается реализовать свойственное полевому ..: транзистору большое входное сопротивление. Для реализации этой возмож'':,.::ности необходимо применять МОП транзисторы со встроенным каналом, —:,"-;й>меющие возможность работать без смешения.

11.6. Дифференциальный усилитель 'В настоящее время входные цепи операционных > силителей в подавляю-;-,::.щем большинстве выполняются по схеме дифференциальных усилителей, По ,"-:::;:принципу построения зто балансные (мостовые) усилительные каскады па':..:. раллельного типа.

Они обладают высокой сгабильностыо параметров при воз',, " действии различных дестабилизирующих факгоров, большим коэффициентом -:; усиления дифференциапьных сигналов и высокой степенью подавления сии':,: '.;='фазнььх 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 г:тйлько их разностью. Когда уровни сигналов на обоих входах изменяются оди.:: --."наково, то такое изменение сигнала называют синфазным. Дифференциаль,;.,„:.-ньтй или разностный сигнал называют еще полезным.

Хороший дифференци:;:.' 'ядьный усилитель обладает высоким коэффициентом ослабления (подавления) :; '.сннфазного сигнала (К ), который представляет собой отношение выходного полезного сигнала к выходному синфазному сигналу Дифференциальные усилители используют в тех случаях, когда слабые .епгналы можно потерять на фоне шумов. Примерами таких сигналоа явля:.-': чотся.цифровые сигналы, передаваемые по длинным линиям !кабель обычно :: -- с>>стоит из двух скрученных проводов), звуковые сигналы, напряжения карЛирграмм, Дифференциальные усилители используются для построения вход, -:.;имя каскадов операционных усилителей, которые являются базой современцрй аналоговой схемотехники Дифференциальный каскад состоит из двух каскадов, у которых испол ь:;яуятся общий эмиттерный резистор !рис.11.15, а).

Элементы схемы образуют ,-.:,Мост (рис.11.!5, б), в одну диагональ которого включен источник питания 143 (гв„„ в другую — сопротивление нагрузки )гя, Условие баланса моста, при котором его выходное напряжение равно нулю, определяется как (11.17) Нарущение этого условия приводит к разбалансировке моста и появлению выходного напряжения.

Такой разбаланс может произойти, например, при изменении выходных сопротивлений транзисторов гг, н Р., которые, в г.п вгг свою очередь, зависят от входных напряжений (г' и (г' .. вхг вхг' г +-Е пит 8Х2 а) Рис. 11 15. Дифференциальный усилительный каскад (а) и его схема замещения (б) Если элементы схемы будут полностью идентичны, выходное напряжение при воздействии любых дестабилизирующих факторов, например, температуры, напряжения источника питания, приведут к одинаковым изменениям токов обоих транзисторов.

В результате абсолютное значение выходного напряжения не изменится. На вход схемы подаются сигналы, один из которых — дифференциальный необходимо усиливать, другой — синфазный необходимо подавлять. Синфазный сигнал вызывает одинаковое изменение состоянйя транзисторов, следовательно, выходное напряжение при идентичности параметров плеч не будет изменяться, что обеспечивает подавление синфазной помехи. Дифференциальный сигналвызывает приоткрывание одного изтранзисторов и подзапирание второго, тем самым, вызывая появление напряжения на выходе схемы. В этом случае напряжения на входах имеют противоположные знаки. Поэтому приращения как коллекгорного, так и эмиттерного токов также имеют противоположные знаки. Изменения коллекторных потенциалов обоих транзисторов, вызванные противоположными по злаку приращениями коллекторных токов, протекающих через состветсгвующие резисторы, приводит к появлению выходного напряжения 144 вввх х1~к~ )'к~ ( х1 кв )~кв) ~к ( к~ кв) На общем змизтерном резисторе изменение эмитгерн ых токов даст сост ':""Злобственно приращение Если параметры обеих половин дифференциального усилителя о1шнаков,згы„~~ ~ ~3 — 0, Напряжение АУ отражает действие в каскаде, выполненном по схеме с ) 4)Э, последовательной ООС по току нагрузки.

Отсутствие этого напряжения "',:Гпворит о том, что в полностью симметричном дифференциальном каскаде, :„.: 'мк по постоянному, так и по переменному току действие ООС отсутствует На основании сказанного можно сделать следующий вывод. Коэффи," .циент усиления по напряжению дифференциального усилителя всегда боль".

Ше, чем в каскаде на одиночном транзисторе Сопротивление А определяет коэффициент усиления дифференциаль- ного сигнала, чем меньше Я, тем больше коэффициент, С другой стороны, '- чем больше Аэ, тем меньше изменяются коллекторные токи транзисторов при „". воздействии возмущений (например, синфазных сигналов), тем больше К Для устранения этого противоречия в цепь змиттера включают генера ::,: тор стабильного тока на транзисторе (рис. 11.16).

Эта схема при небольшом ',,.: статическом сопротивлении обладает большим дифференциальным сопротив':, 'лением, т.е, при небольшом падении напряжения имеет большое внугреннее -. сопротивление для переменных составляющих Идеальный генератор постоянного тока обладал бы бесконе гным сопротив": Леннем.

Транзистор по своим свойствам приближается к идеальному генератору ; тока, поскольку его вьгходное сопротивление приближается к 100 кОм. Применение диода (Ту в нижнем плече делителя напряжения обеспечи::"-:::,вает температурную компенсацию. Прямое напряжения на диоде падает с ':: . ростом температуры точно так же, как это имеет место с разностью напряже:,ний между базой и эмиттером, так что в широком диапазоне температур при'-',ложенное к базе напряжение согласуется с тем, какое требуется транзистору : "вдля поддержания постоянного тока эмиттера.

В интегральных микросхемах ':;; роль диода может играть точно такой же открытый переход база — эмиттер .:;:,:(транзистор с замкнутым накоротко коллектором и базой), гго приводит к ;,-;;идеальному отслеживанию температурных изменений, такую схему называют токовым зеркалом. 145 вхг Рис.11.1б. Дифференциальный усилитель с генератором тока в эмиттерной цепи Когда в эмиттерной цепи дифференциального усилителя включен генератор стабильного тока, можно дать простое качественное объяснение работы усилителя в целом. Входные сигналы не могут изменить суммарный ток в эмиттерной н коллекторной цепи, они могуч только по-разному распределять его между транзисторами.

Следовательно, синфазный сигнал не меняет коллекторных токов, и выходной сигнал не возникает. Сигнал на выходе появляется только в толз случае, когда входные напряжения различны, при этом в один из транзисторов оудет отводиться большая доля суммарного тока эмиттеров, чем в другой. Например, если увеличивается входное напряжение первого транзистора, увеличивается его коллекторный ток, уменьшаегся — у второго транзистора, соответственно уменьшается напряжение коллектора первого транзистора и увеличивается — у второго транзистора, выходное напряжение равно разности этих двух напряжений. В реальном усилителе из-за неизбежной асимметрии схемы происходит лишь частичная компенсация изменений выходного напряжения, вызванного действием внешних дестабилизирующих факторов.

Недостатком рассмотренных схем усилителей постоянного тока является дрейф нуля — самопроизвольное изменение выходного напряжения. В первую очередь оно обусловлено несимметрией схемы. Все рассмотренные схемотехнические приемы направлены на улучшение параметров схемы. 146 Для устранения дрейфа нуля используются усилители постоянного тока ,о преобразованием.

Характеристики

Список файлов книги