Главная » Просмотр файлов » 1629216643-4191d351b78f7037da79c6d0fc355cfb

1629216643-4191d351b78f7037da79c6d0fc355cfb (845978), страница 6

Файл №845978 1629216643-4191d351b78f7037da79c6d0fc355cfb (Базовые каскады электронных схем) 6 страница1629216643-4191d351b78f7037da79c6d0fc355cfb (845978) страница 62021-08-17СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Коэффициент передачи KU в данной схеме меньше единицы. Выходноесопротивление каскада равно⎛R +r ⎞Rвых = ⎜⎜ rд + rэ + г б ⎟⎟ || Rэ .1+ β ⎠⎝Рис. 2.5На рис. 2.5 показана схема КСУ с p–n–pтранзистором. Найдем условие, при которомU вых = 0 . Непосредственно из схемы следует,U вых = I к Rк − U ип ,Iк = α Iэ ,Iэ =чтоU − U вх − U бэ= ип. Искомое условие U вых = 0Rэвыполняется при α Rк (U ип − U бэ − U вх ) = Rэ U ип .Коэффициент передачи можно найти, считаяданный каскад работающим по схеме ОЭ изаменив в его эквивалентной схеме для среднихчастот rэ на rэ + Rэ :40KU =β γ ∗к Rк.Rг + rб + (1 + β γ ∗к ) (rд + Rэ )При Rк > Rэ коэффициент KU может быть больше единицы.Выходное сопротивление Rвых = Rк || rк ≈ Rк несколько больше,чем в обычном каскаде ОЭ.На рис. 2.6 представлена схема КСУ, вкоторой транзистор Т2 выполняет рольтак называемого генератора тока обладающего очень высоким выходным сопротивлением для сигналов переменноготока.Непосредственно из схемы следует,что U вых = U вх − U бэ1 − I к2 Rэ1 ;I к2 =U − U б2 − U бэ2= α I э2 ; I э2 = ип, где U б2 ≈Rэ2R1.R1 + R2Условие U вых = 0 выполняется при≈ U ипРис.

2.6⎛⎞R2⎜⎜U ип− U бэ2 ⎟⎟ . Коэффициент передачиR1 + R2⎝⎠Rвых2есть произведение KU = K эп, где Rвых2 ≈ rк2 — выхRвых2 + Rэ1одное сопротивление транзистора Т2. Таким образом, коэффициентβ1 rк2передачи равен KU =. Очевидно, онRг + rб1 + (1 + β1 ) (rэ1 + Rэ1 + rк2 )всегда меньше единицы. Выходное сопротивление определяетсяR +rформулой Rвых = Rэ1 + rэ1 + г б1 .1 + β1U вх − U бэ1 =α 2 RэRэ 2412.3.

Выходные каскадыВыходные каскады должны отдавать в нагрузку максимальноенапряжение и ток. Их выходное сопротивление должно быть мало,а рассеиваемая мощность в отсутствии сигнала минимальна. Этикаскады, как правило, не усиливают напряжение.Простейшим выходным каскадом являетсяэмиттерный повторитель (рис.

2.7). Он имеетнизкое выходное сопротивлениеRвых =⎛R +r ⎞= Rэ || ⎜⎜ rэ + г б ⎟⎟ . Максимальная амплитуда1+ β ⎠⎝передаваемого сигнала порядка U ип , максиUмальный выходной ток I макс ≈ ип . В отсутRэРис.2.7ствие сигнала он рассеивает мощность22U ипP = 2U ип I макс ≈.RэНа рис. 2.8 представлена схемавыходного каскада на взаимодополняющих транзисторах (n–p–n и p–n–p).Падение напряжения на диодах Д1 и Д2предварительного усилителя на транзисторе Т1 и резисторе Rк смещаетэмиттерные переходы транзисторов Т2и Т3 на границу отпирания. Поэтомурассеиваемая мощность в состояниипокоя близка к нулю.

Максимальныйвыходной ток ограничивается лишьпредельно допустимым для транзисРис. 2.8торов Т2 и Т3 значениями I э . В отличии от простого повторителя даннаясхема одинаково хорошо передает как положительные так иотрицательные перепады напряжения, так как транзисторы Т2 и Т3работают попеременно в активной области. Остальные параметры( Rвых , U вых ) практически те же, что и в схеме 2.742Схема выходного каскада на однотипных транзисторах показана нарис.

2.9. Предварительный усилительна транзисторе Т1 обеспечивает исходный режим Т2 и Т3, когдаU н = 0 = U э2 . Входной сигнал «расщепляется» транзистором Т1 на два противофазных. Положительные перепады напряжения хорошо передаютсятранзистором Т2, а отрицательные —транзистором Т3. По этому параметрусхема близка к повторителю наРис.2.9взаимодополняющихтранзисторах.Каскад передает максимальную амплитуду выходного сигнала порядка U ип . Максимальный ток, отдаваемый схемой, ограничен сопротивлением транзисторов Т2 и Т3 внасыщенном состоянии.

Мощность, рассеиваемая в состояниипокоя, при прочих равных условиях такая же, как и у простогоэмиттерного повторителя (рис. 2.7).При коротком замыкании на выходе токмаксимален. Его величина (для предотвращения выхода микросхемы из строя) должнабыть ограничена. На рис. 2.10 Представленасхема выходного каскада с токоограничивающими резисторами. Максимальное значениеU − U кнтока через транзисторы I макс = ип.RэНапример, если U ип = 10 В ,аI макс. доп == 10 мА , то Rэ ≈ 1 кОм .

Следовательно, ивыходное сопротивление каскада Rвых =R +r= Rэ + rэ + г б ≈ Rэ = 1 кОм . Максимальное1+ βвыходное напряжение ограничено уровнем U ип43Рис. 2.10Rн.Rн + RэРис. 2.11В схеме с дополнительными управляющими транзисторами Т3, Т4(рис. 2.11) при нормальной работетранзисторов Т1 и Т2 рабочие токи,протекающие по резисторам Rэ1 иRэ2 , недостаточны для создания падения напряжения, отпирающего транзисторы Т3 и Т4. Поэтому Т3 и Т4закрыты.

Они открываются приI э Rэ > U бэ. отп ≈ 0,4 В . Если, по-прежнему, принять I э. доп = I макс = 10 мА ,то получим Rэ = 40 Ом . Выходноесопротивление данного каскада существенно меньше, чем в схеме рис. 2.10, а максимальное выходноенапряжение больше.2.4.

Частотные характеристикиоперационного усилителяПусть ОУ трехкаскадный. Найдем его АЧХ и ФЧХ. Общийкоэффициент усиления ОУ есть произведение коэффициентовусиления отдельных каскадов:KU = K1 ( f ) K 2 ( f ) K 3 ( f ) .Зависимость коэффициентов усиления отдельных каскадов отчастоты представим функцией:KU =K⎛ f ⎞1 + ⎜⎜ ⎟⎟⎝ fв ⎠2,где K — коэффициент усиления в области низких и среднихчастот; f в — верхняя граничная частота каскада (частота среза).Для частот f > f в представленная формула упрощается:fKu ( f ) ≈ K в .f44Зависимость фазы от частоты каскада представим так:⎛− fϕ = arctg ⎜⎜⎝ fв⎞⎟⎟ .⎠Каждый из каскадов ОУ имеет собственные АЧХ и ФЧХ,отличающиеся частотами среза и коэффициентами усиления.

Влогарифмическом масштабе перемножение коэффициентов усиления отдельных каскадов можно заменить сложением геометрических отрезков, соответствующих коэффициентам усиления.При f > f в увеличение текущей частоты в десять раз (на декаду)уменьшает коэффициент усиления также в десять раз (на 20 дБ)(рис.

2.12). Поэтому скорость спада общей АЧХ ОУ последовательно увеличивается после каждой из частот среза ( f в1 , f в2 ,f в3 ) на – 20 дБ/дек.Рис. 2.12Рис. 2.1345Рис. 2.14Фазочастотную характеристику каскада в полулогарифмическом масштабе можно аппроксимировать ломаной линией, имеющей скачек 90° на частоте f в (рис. 2.13). Наибольшая ошибка аппроксимации составляет ± 45° на частоте f в .

Сдвиг фазы на частотах среза каскадов увеличивается на 90°. Результирующие АЧХ иФЧХ ОУ показаны на рис. 2.14. Такая АЧХ называется диаграм46мой Боде. Частота f пр , соответствующая 180° сдвигу фазы, называется предельной.Интегральные операционные усилители в большинстве схемиспользуются совместно с цепями обратной связи (ОС) (подробнеесм. п. 2.5). При замыкании ОС возникает самовозбуждение ОУ начастотах, где сдвиг фаз между входным сигналом и сигналом ОСбольше 180°, а глубина ОС K u γ u > 1 ( K u — коэффициент усиления ОУ без ОС; γ u — коэффициент передачи цепи ОС). СхемаОУ с ОС теряет устойчивость — становится генератором.Найдем условие устойчивости, используя диаграмму Боде.Представим коэффициент усиления ОУ с ОС следующим образом:Kuос =1KuKu≈=.1 + γ u Ku γ u Ku γ uВ логарифмическом масштабе глубина ОСlg ( γ u Ku ) = lg K u − lg Kuос = lg Ku − lg1.γuЕсли в плоскости логарифмической АЧХ провести горизонтальную прямую, соответствующую коэффициенту усиления1Kuос ≈, то разница между ординатами АЧХ и этой прямой будетγuглубиной ОС (рис.

2.14). Из рисунка видно, что с увеличениемчастоты глубина ОС уменьшается. В точке пересечения Аlg ( γ u K u ) = 0 , т.е. γ u K u = 1.Если в этой точке f < f пр , то дополнительный фазовый сдвигне превышает – 180°, и усилитель с ОС будет устойчив. В противном случае усилитель с ОС неустойчив.1ОУ всегда устойчив, если прямаяпересекает отрезокγuдиаграммы Боде с наклоном – 20 дБ/дек.1Если прямаяпересекает АЧХ на участке с наклоном – 40γuили – 60 дБ/дек за предельной частотой ( f > f пр ), то в усилителе47сдвиг фазы выходного сигнала относительно входного превышает– 180°, и ОУ становится неустойчивым.Из рис.

2.14 видно, что глубина ОС устойчивого усилителя сfмаксимально возможным запасом по фазе 90° равна 20 lg в2 . Приf в1нулевом запасе по фазе глубина ОС максимальна (на рисунке это( γ u K u )макс ).Для обеспечения устойчивости ОУ используются специальныецепи коррекции. Например, включением специального нагрузочного конденсатора суммарная АЧХ ОУ может иметь наклон– 20 дБ/дек. Она будет пересекать ось абсцисс в точке с частотойединичного усиления f1 .

При этом осуществляется полная компенсация ОУ с запасом по фазе 90°.При использовании трех каскадов простая коррекция спомощью запаздывающего звена оказывается в общем случаенедостаточной для обеспечения устойчивости. Приходится применять более сложные схемы коррекции, состоящие из рядазвеньев. Но при этом затрудняется проектирование и эксплуатацияусилителей на ОУ.Разработанные более совершенные двухкаскадные интегральные ОУ имеют АЧХ разомкнутой системы с максимальнымнаклоном – 40 дБ/дек. Устойчивость усилителя в этом случаеобеспечивается с помощью лишь одного корректирующегоконденсатора. Емкость его оказывается такой малой, что ее можноизготовить на одном кристалле с остальными элементами ОУ.Поэтому такой ОУ не требует частотной коррекции.2.5.

Применение ОУ в аналоговых устройствахУсиливаемый интегральным ОУ сигнал прилагается между еговходами. Один из них — инвертирующий: фаза сигнала навыходе ОУ и этом входе отличается на 180°. Другой вход —неинвертирующий: фазы сигналов на выходе ОУ и входе совпадают. Инвертирующий вход отмечается кружочком ○ или знакомминус. Неинвертирующий вход отмечается знаком плюс.В эквивалентных схемах учитывается сопротивление междувходами — это удвоенное сопротивление парафазному сигналу.48Сопротивления синфазным сигналам в расчет приниматься небудут, так как они на несколько порядков больше сопротивленийпарафазному сигналу. Выходную цепь ОУ представим в виде+−− U вх) K у, u .генератора ЭДС: U вых = (U вхПри неизменном входном сигнале на выходе ОУ присутствует«паразитный» сигнал. Он определяет статическую погрешностьОУ. Эту погрешность принято характеризовать приведенными ковходу усилителя эквивалентными сигналами, которыми можнокомпенсировать эту погрешность.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
2,07 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6314
Авторов
на СтудИзбе
312
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее