В.В. Дуркин - Схемотехника аналоговых электронных устройств - МУ к лабораторной работе №2 (1267372), страница 2
Текст из файла (страница 2)
При действии синфазных сигналов одинаково увеличиваются эмиттерные токи iЭ1, iЭ2 и на сопротивление RЭ возникает напряжение RЭ(iЭ1 + iЭ2), которое через источники сигналов воздействуют на оба входа, вызывая уменьшениенапряжения uБЭ=u1–RЭ(iЭ1+iЭ2), т.е. в схеме возникает последовательная ООС по току, которая уменьшает коэффициент усилениядля синфазных сигналов. Если же на входы поступают дифференциальные сигналы, то токи iЭ1 и iЭ2 протекают через RЭ в противоположных направлениях и напряжение ОС uОС=RЭ(iЭ1–iЭ2)≈0,т.е. для полезного дифференциального сигнала ОС практическибудет отсутствовать.+EП/2_RKRKRKRГ 1U2(+)U1VT1iЭ1RЭ(-)VT2iЭ2_E /2+ ПVT1(+)(+)eГ+ +_Еп/2RKU2VT2iЭ223RЭI0U1(-)0(-)_+ EП/2+ EП/2а)б)Рис.
3. Однокаскадные ДУ с ООС по току10Довольно часто выходное напряжение снимается с коллектораодного из транзисторов относительно общего провода, т.е. используется несимметричный выход. В этом случае при RЭ=0 ДУтеряет свойства подавлять синфазные сигналы. Чтобы сохранитьдостоинства ДУ и при несимметричном выходе, необходима глубокая ООС, т.е. теперь наличие резистора RЭ принципиально необходимо.Если глубина ОС≥80 дБ, то можно считать, что реакция ДУ насинфазные сигналы практически отсутствует. Для получения такой глубины ОС необходимо сопротивление RЭ порядка сотенкОм. Если IЭ1=IЭ2=IЭ=1 мА, то падение постоянного напряженияна этом сопротивлении будет исчисляться сотнями вольт, т.е.обычный резистор здесь не пригоден.Хорошие результаты даёт использование в качестве RЭ генераторов стабильного тока (ГСТ) (рис.
3.б), которые имеют сопротивление изменяющемуся (переменному) току значительнобольше, чем постоянному. Поэтому при падении на RЭ постоянного напряжения порядка 1.5…2 В, удаётся получить сопротивление переменному току сотни кОм, т.е. обеспечить глубокуюООС для синфазных сигналов.Для питания ДУ с ГСТ обычно используют биполярный источника питания, что позволяет получить практически нулевуюразность потенциалов между каждым из входных зажимов и общим проводом, а в этих условиях баланс схемы (установка нуля)не зависит от сопротивлений внешней цепи, подключённой квходу ДУ, т.е. от сопротивления источника сигнала. В частностиможно заземлять один из входных зажимов ДК, не нарушая баланса схемы (рис.
3.б). Если на вход 1 поступает, например, сигнал положительной полярности, то это вызывает падение напряжения на RЭ такой полярности, что транзистор VT2 подзакрывается, т.е. токи iЭ1 и iЭ2 имеют противоположное направление и ОСза счёт RЭ нейтрализуется.113. Порядок выполнения работы1. Определить значения токов ГСТ, соответствующих двумположениям переключателя SA3 (Iгст1 и Iгст2).
Определение величины тока ГСТ проводится косвенным способом путем измерения падения напряжения на резисторе R11 или R15.Зная принцип работы ДУ можно рекомендовать следующуюметодику измерения тока ГСТ. Подключить вольтметр постоянного тока к гнезду X4 или X5 относительно общего провода. Изменяя резистором R10 уровень дифференциального сигнала, подаваемого на ДУ, добиться максимальных показаний вольтметра.Максимальные показания вольтметра будут соответствовать закрытому состоянию транзистора VT1 или VT2 и будут равны напряжению питания каскада ( E П ). При этом весь ток ГСТ будетпротекать через другой транзистор напряжение, на коллекторекоторого будет иметь минимальное значение ( U min ).
Соответственно величину тока ГСТ можно определить как:I ГСТ =E П − U min,Rгде R – сопротивление резисторов R11 и R15, равное 2.4 кОм.Полученные значения токов для двух положений переключателя SA3 сообщить преподавателю.2. Снять и построить амплитудные характеристики ДУ на постоянном токе для дифференциального сигнала при двух значениях тока ГСТ.Входное постоянное дифференциальное напряжение изменятьрезистором R10 в пределах ±80 мВ с шагом 10 мВ. Входное дифференциальное напряжение контролировать на гнезде X1 относительно общего провода.
Выходное напряжение снимать с клеммX4 и X5 относительно общего провода. Результаты измеренийсвести в таблицу (см. табл. 1).12Таблица 1Uвх. диф.мВX4, Iгст1В Iгст2X5, Iгст1В Iгст2-80-70…-10010…70+80Пары амплитудных характеристик, измеренных при разныхзначениях тока ГСТ, построить на разных графиках. По полученным характеристикам определить приближенное значение напряжения смещения нуля и диапазон входных сигналов, соответствующих линейному режиму ДУ.3. При максимальном токе ГСТ измерить точное значение напряжения смещения нуля.
Для этого следует подключить вольтметр постоянного тока к клеммам X4 и X5 (прямое измерениевыходного дифференциального напряжения ДУ) и путем изменения уровня входного дифференциального напряжения резистором R10 добиться нулевых показаний вольтметра на самом чувствительном пределе (200 мВ).
При этом входное дифференциальное напряжение будет равно напряжению смещения нуля иего следует измерить на клемме X1.Установку нулевого выходного дифференциального напряжения следует начинать при наиболее грубом пределе измерения вольтметра (20 В), последовательно переходя на болеечувствительные пределы. На практике может оказатьсясложным добиться нулевых показаний вольтметра. Поэтомуизмерение напряжения смещения нуля можно считать корректным, если выходное дифференциальное напряжение укладывается в интервал ±20 мВ.4. Ввести в схему ДУ асимметрию переключателем SA2 и повторить измерение напряжения смещения нуля.135. Измерить коэффициент передачи ДУ по напряжению длядифференциального сигнала на частоте 1 кГц при несимметричном выходе. Измерения проводить при двух значениях тока ГСТ.Для проведения измерения необходимо подать с генератораНЧ сигналов на дифференциальный вход ДУ (клемма X1) гармонический сигнал с амплитудой, не превышающей размах линейного участка амплитудных характеристик ДУ (см.
пункт 2). Выходное напряжение снимается с клеммы X4 или X5 относительнообщего провода. Измерения входных и выходных переменныхнапряжений проводить вольтметром переменного тока В3-38.При проведении измерений следует обратить внимание наследующее:• схема должна быть симметричной (переключатель SA2 вположении “выкл.”);• схема ДУ должна быть сбалансирована по постоянномутоку, т.е. на вход должно быть подано постоянное напряжение смещения нуля (устанавливается резистором R10);• измерения вольтметром переменного тока можно проводить только для несимметричного выхода, т.е. подключатьего только между клеммой X4 (X5) и общим проводом, ноне между клеммами X4 и X5;• вольтметр B3-38 показывает действующее значение напряжения, отличающееся от амплитудного в 2 раз.6.
Измерить коэффициент передачи ДУ по напряжению длясинфазного сигнала на частоте 1 кГц. Измерения проводить придвух значениях тока ГСТ.При проведении измерений входной сигнал с генератора подается на вход синфазного сигнала (клемма X2). Учитывая, чтореакция ДУ на синфазные сигналы очень слабая уровень подаваемого сигнала должен быть не менее 1 В. После подачи сигнала такого уровня следует убедиться в реакции выходного напряжения ДУ на изменение уровня входного сигнала. При наличии реакции измерить входное и выходное напряжение и рассчитать коэффициент передачи синфазного сигнала.
Если реак14ция выходного напряжения на изменение входного отсутствует,то следует увеличивать уровень входного сигнала до её появления, но не более 2.5 В.Перед проведением измерений уровень постоянной составляющей синфазного сигнала должен быть выставлен на ноль резистором R1.7. По полученным в работе данным рассчитать коэффициентослабления синфазного сигнала ДУ (см. (1)) для двух значенийтоков ГСТ. Результаты всех измерений и расчетов свести в таблицу (табл.
2) и предъявить преподавателю.Таблица 2ПараметрЗначениеТок IГСТ1, мкАТок IГСТ2, мкААмплитуда входного дифференциальногонапряжения, соответствующая линейномурежиму ДУ, мВТочное значение напряжения смещения нуля:в симметричной схеме ДУ, мВв асимметричной схеме ДУ, мВКоэффициент передачи дифференциальногосигнала при:IГСТ1, отн. ед.IГСТ2, отн. ед.Коэффициент передачи синфазногосигнала при:IГСТ1, отн. ед.IГСТ2, отн.
ед.Коэффициент ослабления синфазногосигнала при:IГСТ1, дБIГСТ2, дБ154. Контрольные вопросы1. Объясните принцип работы ДУ с симметричным входом ивыходом.2. Объясните принцип работы ДУ с несимметричным входоми выходом.3. Объясняете роль ГСТ в составе дифференциального усилителя.4. По каким схемам строятся генераторы стабильного тока?5. Каковы основные достоинства и недостатки ДУ по сравнению с обычным несимметричным усилительным каскадом?6. Почему для питания ДУ обычно применяют биполярныйисточник питания?7. Почему ДУ обладает разными коэффициентами передачидля дифференциального и синфазного сигналов?8. Каков физический смысл коэффициента ослабления синфазного сигнала?9.
Что такое амплитудная характеристика усилителя?10. Нарисуйте амплитудную характеристику ДУ для дифференциального сигнала, снятую с симметричного выхода.11. В чем достоинства и недостатки симметричного и несимметричного выходов ДУ?12. Какие требования предъявляются к элементам ДУ?13. От чего зависит коэффициент передачи дифференциального сигнала ДУ?14. От чего зависит коэффициент передачи синфазного сигнала ДУ?16СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1. Дуркин В. В. Аналоговые электронные устройства: Конспект лекций. – Новосибирск: Изд-во НГТУ. – Ч. 1., 1997.2. Дуркин В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
