Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 70
Текст из файла (страница 70)
К выкг а,1„Я Я У„и (1 — а,)1„т, '+1,,т„+(1н -1„)Я, (7.14) У,~, У„, — У., Я„ (7.15) Коэффициент усиления дифференциального сигнала К „во много раз превыша- ет коэффициент усиления синфазного сигнала. Отношение К,, к К... выражен- ное в децибелах, называется коэффициентам ослабления синфаэного сигналит К = 2018 — = 2018 — '. К,, ~с~ сф. (7.16) Из соотношения следует, что для того чтобы увеличить коэффициент ослабления синфазного сигнала, необходимо увеличить сопротивление резистора т„включенного в эмиттерную цепь.
Однако при этом возрастает падение напряжения на этом резисторе, создаваемое постоянным током дифференциального каскада, что ведет к необходимости увеличивать напряжение источника питания Е„„. Поэтому в реальных схемах вместо резистора т, включают генератор стабильного тока, обладающий большим сопротивлением т, переменному току и малым сопротивлением г; постоянному току. В этом случае К е достигает 80-100 дБ.
Типовая схема ДК с генератором стабильного тока представлена на рис. 7.12. 376 7.7. Дифференциальные «аокады вь и Вх.1 вхг -е!«и вне. 7.12 5. Помимо рассмотренного режима работы с симметричным входом на практике широко применяется режим работы, когда сигнал поступает на один из входов, а второй вход заземляется. Если сигнал подается на первый вход, то левое плечо ДК работает как усилительный каскад, в котором резистор В, зашунтирован входным сопротивлением правого плеча. Правое плечо работает как каскад, включенный по схеме с ОБ, входным напряжением которого является напряжение на эмиттере. Пользуясь эквивалентной схемой 1см. рис. 7.11), в которой точка Б, заземлена, нетрудно установить, что У !=Х,!1(1 — а,)гб, +г„+Я,„з]иХ,!г,!; ~в!о г!2+ (1 а!)г62 !э2' Следовательно, У ! Х!К! + г2) Если г„= г„= г„то У ! = 2Х„г,.
В этом случае коэффициент усиления левого плеча равен ! 4,!, ХХ К„, = — и-а,—; Уэ Х!Я 2 1 ХХ,„! 21„г 2 Глава 7. Аналоговые интегральные мик схемы О Коэффициент усиления правого плеча равен К = -' '.-'--.~. ,У „аЕР к2 г ЕЕ х1 Евкххвх2 гвх Напряжение на первом выходе равно ЕЕ, = Кв, ЕЕ,„, = -а, — ЕЕ, . 4, 2г„ ц Напряжение на втором выходе равно ЕЕ,„„, = Кв, К, ЕЕ, = а, — У„„,, Я 2г, При симметрии схемы а, = а, = а, Я„, = Я„, = К г„= г„= к При этом напряжение на дифференциальном выходе будет равно ЕЕ„=ЕЕ „,-ЕЕ и =-а — ЕЕ, Я„ г, Результирующий коэффициент усиления равен ЕЕвкхл Кк Кхх = — =-а —" х.л ЕЕ (7.17) Отсюда следует вывод, что коэффициент усиления К, не зависит от того, имеет ли ДК симметричный или несимметричный вход.
6. Во многих случаях усиленный сигнал снимают не между коллекторами, а с одного из коллекторов. Этот режим называют режимом работы с несимметричным выходом. При этом вход может быть симметричным или несимметричным. Если вход несимметричный, то при снятии сигнала со второго выхода коэффициент усиления ДК равен Кв вв — =а —.
вкх2 ~к У, 2г, При снятии сигнала с первого выхода коэффициент усиления ДК равен вкв1 Кк ЕЕ К„= — = -а— У, 2г, В первом случае усиленный сигнал оказывается в фазе с сигналом, поданным на вход, а во втором — в противофазе. 7. Если вход симметричный, то при несимметричном выходе должен ослабляться синфазный сигнал, что достигается некоторым усложнением схемы. На рис. 7.13 представлена схема ДК с динамической нагрузкой (транзисторы 7Тз и ЧТ4), генератором стабильного тока Еа и несимметричным выходом. Транзистор ЧТг работает в режиме эмиттерного повторителя, на базу которого поступает сигнал с коллектора хгТн Этот сигнал передается на базу транзистора Ъ'Те который 7.7. Ди еренциальныв каскады по отношению к нему включен по схеме с ОЭ с динамической нагрузкой тТь В результате иа выходе схемы происходит суммирование усиленных противофазпых сигналов, поданных на базы УТ, и УТь и вычитание сиифазпых, то есть в схеме осуществляется подавление сипфазпого сигнала.
Сплошными стрелками иа схеме условно показаны фазы усиливаемого дифференциального сигнана, а пунктирными стрелками — сиифазпого. +Ея.п Риа. 7.13 Широкое применение в ДК находят схемы с зеркалом тока (рис. 7.14). В такой схеме транзисторы УТз и УТР являющиеся динамическими нагрузками транзисторов УТ, и 7Ти образуют зеркальную пару, в которой изменения тока в левом плече зеркально отражаются в правом. Так, например, увеличение тока через транзистор ЧТ, автоматически ведет к возрастанию тока через транзистор УТе нагрузкой которого является транзистор ЪТа в результате чего напряжение иа выходе увеличивается. Ток транзистора ЧТ, находится в противофазе с током транзистора УТн поэтому при увеличении тока 7Т, уменьшается ток УТь что также ведет к возрастанию напряжения па выходе.
В результате происходит сложение дифференциальных сигналов и вычитание сипфазпых. Вх. Е,л Рис. 7.14 з.та Глава 7. Аналоговыв интвг альныв микросхемы 7.8. Операционные усилители Операционными усилителями (ОУ) называют усилители постоянного тока, предназначенные для выполнения различного рода операций над аналоговыми сигналами при работе в схемах с отрицательной обратной связью. Они обладают очень большим коэффициентом усиления напряжения, имеют дифференциальный вход с высоким входным сопротивлением и несимметричный выход с низким выходным сопротивлением. Условное обозначение ОУ приведено на рис. 7,15, а. Общую информационную шину (корпус) и цепи питания на схемах обычно не показывают. Один из входов О У, отмеченный знаком х+», называется неинвентируюшим.
При подаче сигнала на этот вход и соединении второго входа с корпусом выходное напряжение находится в фазе с входным. Второй вход ОУ„отмеченный знаком «-» (иногда его обозначают знаком инверсии во»), называется инвертируюшим, При подаче сигнала на этот вход и соединении другого входа с корпусом напряжение на выходе ОУ находится в противофазе со входным. Во многих случаях источник сигнала включается между обоими входами. Помимо трех сигнальных контактов (двух входных и одного выходного) ОУ содержит дополнительные контакты (число контактов обычно составляет 14 или 16).
Для облегчения понимания назначения контактных выводов применяется более полное условное обозначение ОУ (рис. 7.15, б). Символами ХС обозначают выводы балансировки, символами г С— выводы частотной коррекции. Существуют и другие вспомогательные выводы. Вх.1 Вых Вх,2 Вх.1 Вых Вх.2 МС б Рис. 7.16 параметры оу Параметры ОУ характеризуют эксплуатационные возможности операционного усилителя.
Основные параметры перечислены ниже. ш Коэффициент усиления напряжения без обратной связи К„, показывающий, во сколько раз напряжение на выходе ОУ превышает напряжение сигнала, поданного на дифференциальный вход. Практически К„= 10'-10'. 379 7.8. Операционные усилители тки = —" ЬУ,„ ьт О О О О О О О О Коэффициент ослабления синфазного сигнала К,,~, показывающий, во сколько раз дифференциальный сигнал сильнее синфазного, Практически определяется свойствами входного дифференциального каскада и составляет от 80 до 100 дБ. Напряжение смещения нуля 11, представляющее собой постоянное напряжение определенной полярности, которое необходимо подать на вход ОУ при отсутствии входного сигнала для того, чтобы напряжение на выходе стало равным нулю.
Отклонение выходного напряжения от нуля обусловлено хотя и очень малым, но неизбежно существующим дисбалансом плеч дифференциального каскада. Типовое значение 11,„= (5-20) мВ, Температурный дрейф напряжения смещения характеризует изменение, напряжения 11,„при изменении температуры и составляет от 1 до 30 мкВ/'С. Входные сопротивления для дифференциального Я,„„ф и синфазного Я,„,ь сигналов, Сопротивление Я,„, ~ измеряется со стороны любого входа в то время, когда другой вход соединен с общим выводом. Значения его лежат в пределах от сотен килоом до единиц мегаом. Сопротивление Я,„,ф измеряется между соединенными вместе входными контактами ОУ и корпусом. Зто сопротивление на несколько порядков выше сопротивления для дифференциального сигнала.
Выходное сопротивление й,„„. По отношению к внешней нагрузке ОУ ведет себя как генератор напряжения, обладающий внутренним сопротивлением, являющимся выходным сопротивлением ОУ. Величина этого сопротивления составляет десятки-сотни ом. Входные токи.
Зто токи, протекающие во входных выводах при присоединении последних к корпусу. Если входной дифференциальный каскад выполнен на биполярных транзисторах, то зти токи являются токами баз, их величина составляет от 10 до 100 мкА. Если входной дифференциальный каскад выполнен на полевых транзисторах, то эти токи существенно меньше, их величина составляет от 10 до 100 нА, Из-за асимметрии плеч дифференциального каскада зти токи различаются. В справочниках приводится среднее значение входного токж 1 ви вх2 вк.ср Разность входных токов М = 1ки — 1,„, характеризует степень дисбаланса ОУ.
При больших сопротивлениях резисторов, включенных на входах ОУ, за счет разности входных токов может появиться паразитный дифференциальный сигнал. Частота единичного усиления 1, характеризует частотные свойства ОУ в режиме усиления малых сигналов. Зто та частота, на которой коэффициент усиления напряжения становится равным единице. В ОУ предусмотрено включение корректирующих цепочек с тем, чтобы устранить самовозбуждение иа высоких частотах, неизбежно возникающее при больших коэффициентах усиления и охвате ОУ обратной связью. Поэтому частотная характеристика ОУ имеет Глава 7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
