Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Следует напомнить, что сннфазная составляющая определяется не только температурнымн изменениями параметров транзнстора днфференцнального усилителя, Она зависит н от нзменення напряження питания, старення элементов н т. и. Таким образом, из условня (6.60) вытекают два направления снижения дрейфа нуля дифференциального усилителя: подбор пар транзнсторов с одннановымн параметрами; увеличенне тть Реализация первого направления достнгается чисто технологнческнм путем за счет одновременного изготовления обоях транзисторов днффереицнального усилителя на общем кристалле, т, е.
применением методов интегральной технологнн. Второе направленне не может быть решено техкологнческнм путем. Увеличение Яь наталкивается на ограннчення, связанные с максимально допустимым напряжением питания уснлнтеля. Действительно, увеличение )ты крнводнт к тому, что уменьшается напряжение между выводами эмкттера н коллектора транзисторов 242 шфференцнального каскада. Следовагельно, прн эгон иалист я илнгуда выходного сигнала усилителя. По той же причпне увеличение Й, ограничивает увеличение Й чго, согласно 16.57), снижает коэффициент усиления каскада.
Решить это противоречие можно прн использовании в эмнт~гр чой цепи дифференциального усилителя не пассивного рсзигн> рз Й„а нелинейного двухполюсника, например транзисторного источника тола на биполярном иля полевом транзисторе. Как было ноказано ранее, эти схемы при небольшом статическом сопротнвчении обладают большим дифференциальным сопротивлением, г, е. при небольшом падении напряжения имеют большое внутренясе сопротивление для переменных составляющих, Схема дифференциального усилителя, в котором в качестве эмнттерного рези- тора яспользован биполярный транзистор, работающий в режиме источника тока, приведена на рис.
6.31. Для увеличения коэффициента усиления в дифференциальных усилителях часто вместо резисторов Й. используют активную нагрузку, выполненную на биполярных или полевых транзисторах. Рассмотрим пример такого схемотехнического решения. На рис. 6.32 приведена схема дифференциального каскада, у которого н качестве нагрузки использована схема «токового зеркала». Иа~рузочное «токовое зеркало» образовано р-и-р-транзисторамн РТЗ и $'Т4. Предположим, что в установившемся режиме выполняется условие 1~=6=1»=1«=1«л. Следовательно, выходной ток каскада, равный разности токов транзисторов ЧТ4 и УТ2, равен нулю: ~вм«=1«рх 0 Предположим, что в некоторый момент времени на входы дифференциального усилителя поданы напряжения, вызвавшие изменения коллекторных токов транзисторов УТ! и гТ2 на,М«. Тогда ю', =* гк и + йук = 4 * г«, ~'» - 7к а — Мк' ~»«» = )« — 1» Ук л + Ык — с'к л + Дук == 2ЛУк Таким образом, все изменения токов коллекторов транзисторов 'г'Ту н гТ2 будут протекать через внешнюю нагрузку дифференциального усилителя, что предполагает получение максимально достижимого в каскаде коэффициента усиления.
Абсолютное значение коэффицяента усиления определяется только сопротивленяем внешней нагрузки. На рис, 6.32 схема «токового зеркала» использована дважды. Второе «токовое зеркало», выполненное на транзисторах УТ5 и Лб, использовано в качестве эмнттерного сопротивления, Знакение суммарного эмнттерного тока каскада задано резистором Йь 2«3 Рис. б.эз Лиффереиюыльиыи >сил 1телькый каскад с дниачииеской нагрузкой Рис ээз. Лифференииальиый усилительный каскад с иесиыметрич ными входоч и выходом Несомненным достоннством рассматрнвэеыон схемы является возможность ес использования с днфференцнальнымн н реверснвнымн нагрузками, требующими для своей нормальной работы нзменення не только велнчнны, но н поаярности приложенного напр яження. На практике днфференцнальный каскад может нсцользоваться как с симметричными, так н неснмметрнчнымн входами н выходами. Схема с несимметричным выходом применяется, как правнло, для согласования дифференциального усилителя с каскадами, выполненнымн на одиночных транзисторах.
Прн этом резистор в цепи транзистора, не связанного с выходом уснлнтеля, в общем случае может отсутствовать. Если к дифференциальному усилителю необходимо подключать каскад с неснмметрнчным выходом, напряженне ненспользуемого входа, как правило, фнкснруют на неизменном уровне. Для этой цели может быть использован дополннтельный делитель напряжения. Прнмер каскада с несимметричными входом н выходом прнведен на рнс.
6.33. Следует отметить, что отсутствне второго коллекторного резистора приводит к уменьшению суммарного коэффнцнента усиления каскада, а использование неснмметрнчных входов н выходов уснлнтеля — к увеличению величины его дрейфа. Входное сопротнвленне дифференциального усилителя может быть существенно увеличено прн нспользованнн в каскаде полевых транзнсторов.
Прн построеннн таких схем предпочтение отдается полевым транзисторам с управляюшнм р-и-переходом. Это обусловлено следующнмн причинами: более высокой стабильностью нх характернстнк; большой электрической прочностью затвора (меньше бонтся пробоя статическим электрнчеством); 244 Рис. С 33, Днффсрсиниальныа усн.тителаныа клекал на составных траиаисторат Рис. 634 .".иффсрси.иалькыГ, усилительный каскаа на иолевых транзисторна Кэ. йтИОГОКАСКА)аНЫЕ УСИЛИтйЛИ Типы усилителей.
Как правило, коэффициент усиления одиночного транзисторного каскада не превышает нескольких десятков. Поэтому в случае необходимости получения больших значений коэффициента усиления, как отмечалось в гл. 5, используют многокаскадные усилители, построенные путем последовательного со. 246 большей допустимой разностью входных напряжений (до 20... ..30 В). Типовая схема дифференциального каскада на транзисторе с управлявшим )т-л-переходом н каналом и-типа приведена на рнс. 6.34. Особенностью этой схемы является использование в качестве нстокового токозадаюгцего элемента источника тока па полевом транзисторе УТ3 и резисторе т(,.
Резисторы )т, ~ и тсс.т (как н в схеме на рнс. 6.!2) предназначены для задания начального смещения иа затнорах транзисторов УТ! н УТ2, Входное сопротивление дифференциального усилителя, выполненного на биполярных транзисторах, тоже может быть значительно увеличено при использовании в каскаде составных транзисторов.
Следствием этого является уменьшение входного тока усилителя, что крайне важно при его использовании в виде интегральной схемы, Схема дифференциального усилителя иа составных транзисторах приведена на рнс, 6.35. Применение составных транзисторов (кроме увеличения входного сопротивления) позволяет значительно поднять усиление каскада, Иногда для увеличения входного сопротивления дифференциального каскада в нем используют комбинированные составные транзисторы, аналогичные приведенным иа рнс. 6.28.
единения нескольких одиночных каскадов. При таком соедяиении встает проблема согласования входных и выходных сигналов различных каскадов как по постоянному, так и по переменному току. Ранее отмечалось, что усилительные устройства могут классифицироваться, в частности, и по виду межкаскадных связей. При этом было выделено две группы усилителей: усилители перемен. ного тока; усилители постоянного тока. К первой группе относятся усилители с трансформаторными и йС-связямн. Вторую группу, в основном, представляют усилители с гальваническими связями. Особенностью усилителей первой группы является отсутствие между отдельными каскадамн связи по постоянному току. Ввиду этого в каждом отдельном каскаде можно установить наиболее оптимальный режим работы по постоянному току, например с точки зрения коэффициента усиления нлн вносимых искажений.
Однако, если в этих усилителях входной сигнал кроме переменной содержит и постоянную составляющую, то после усилителя информация о постоянной составляющей будет потеряна. В усилителях с гальваническими связями необходимо заботиться о согласовании сигналов как по постоянному, так и по переменному току. Это накладывает определенные ограничения на выбор режимов работы транзисторов и в большинстве случаев существенно затрудняет проектирование усилителя.
Ниже рассмотрим проектирование усилителей с ВС- и гальваническими связями, как наиболее совместимые с методами современной технологии. Усилители с ЯС-связями. Основной проблемой, с которой приходится сталкиваться при проектировании усилителей переменного тока с НС-связями, является проблема правильного выбора элементов межкаскадной связи. Именно этн элементы в большей степени определяют полосу пропускания усилителя.
Поэтому основным критерием выбора элементов межкаскадиой связи является уровень вносимых частотных искажений. Задача расчета — обеспечить уровень вносимых искажений не больше заданного, т, е. обеспечить требуемую полосу пропускаиня усилителя. Принципы расчета цепей межкаскадиых связей едины для усилителей как на биполярных, так и полевых транзисторах. Поэтому методику их расчета рассмотрим на примере усилителя иа биполярных транзисторах, выполненного по схеме с общим эмиттером. Схема транзисторного каскада с элементами кС-связи приве. дена на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
