Гусев - Электроника (944138), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Используя более сложные схемы (например, рис. 4.35, б), можно получить значительно меньшую зависимость отношения входного и выходного токов от параметров транзисторов и соответственно лучшие характеристики. Для приведенного на схеме источника тока справедливы уравнения. которые получены исходя из предположения об идентичности характеристик транзисторов: 11 — — 1к1+ Еь2' ~2 1121 э ~ь2 ~э2 (11211+ 1)~Б2 ~э2 = 1кз+ 22гз', (4,200) 1кз = 1кэ=й21э ~ьз. Отсюда 1к1 — эв21121э(э221э+ 1)1( 221э+ 2) и, пренебрегая малыми значениями, найдем У,/у, =(Ь„, + 2)1(Ь,1+ 1). (4.201) Из выражения (4.201) видно, что отношение токов меньше зависит от параметра транзисторов, чем в случае, показанном на рис. 4.35, а. Часто в качестве источника тока используют цепь, представленную на рис.
4.35, в. В ней ток 12 зависит ог напряжения Е источника и резистора 11, в эмиттерной цепи. Если Е» 12ьэ, то можно считать, что Еэе Ря„где 12'я, 12Я,. Тогда для тока цепи имеем (4.202) )'г Е1в . Во всех приведенных на рис. 4,35 схемах выходное сопротивление определяется дифференциальным сопротивлением смещенного в обратном направлении коллекторного перехода г*„,„ф и равно сотням кОм- -нескольким МОм. Управляемые источники тока позволяют эффективно выполнять уси;пггельные каскады разного назначения.
Так, на рис, 4.36, а приведена схема дифференциального каскада с токовым выходом, высоким выходным сопротивлением и с болыпим коэффициентом ослабления синфазного сигнала. В ней транзистор )эТ5 вместе с диодом ГР выполняет функции управляемого источника тока.
Транзисторы 1'Т! --- УТ4 образуют дифференциальный каскодный каскад, в котором 299 'Гбы» 14 б) а) Рис. 4.36. Схемы усилительных каскадов с токовым выходом, упраиляемых от исгочника напряжения ггг) и исгочника (о) транзисторы )'Т1, Р12 включены по схеме с ОК, а транзисторы *»'Т3., )гТ4 — по схеме с ОБ.
Транзис горы КТ7, )»ТК являются высокоомной динамической нагрузкой дифференциального касколного усилителя. Напряжение смегцения их задается эмиттерным повторителем на транзисторе )'Тб. Для нормальной работы каскада соответствующие пары транзисгоров подбираются идентичными по параметрам. В схеме имеется источник постоянного гока 1о с помощью которого задаются требуемые значения токов 1, и 14: 10 15 + 14. (4.203) Ток 15 связан с токами 1, и 12 соогношением 15 = (1121»гг(1121.+ 2)) (11+ 12) (4 204) Током 14 определяются токи транзисторов КТ3, )»Т4, сумма которых в первом приближении равна (1, +12). Тогда 1 (1 +1 )1'1» (4. 205) Для упрощения выражений примем, что Ь„, цля всех '1РанзистоРов Равны и Достаточно велики, так что 1з- 1». Подставив в выражение (4.203) значения соответствующих гоков и учтя принят'ые допущения.
получим 10 (1! +12)+ 11+12. (4.206) ( гг »» -'- 2 ) )г» м Следовательно, ток, потребляемый каскадом, не зависит от параметров его транзисторов и входных напряжений, а определяется источником тока 1,. Изменяя 1„можно менять 300 токи, протекающие через каскад, и соответственно его основные характеристики.
Если входные напряжения 17,„, = 17,„м то 1, =1, =1,, а выходной ток 1,„„- О. Пусть теперь одно нз входных напряжений, например С~„з, увеличится на Л17, причем Л17= 1/',„з — 17,„,. Это приведез к увеличению тока 1з, протекающего через транзисторы ГТ2, РТ4. Базовый ток транзистора ГТ4 также увеличится. Базовый ток транзистора ГТЗ и ток 1, уменыцатся, так как эти цепи питаются от источника тока и увеличение одной составляющей приводит к соответствующему уменьшению другой.
Уменьшение тока 1, приведет к снижению напряжения на коллекторе транзистора КТ7 и напряжения на базах транзисторов КТ7, ГТ8. В итоге ток 1,, проз екающий через тра нзисз ор КТ8, уменьшится. Таким образом, в результате воздействия дифференциального напряжения Л1/ ток транзисторов КТ2, КТ4 увеличится на Л1„а ток транзистора гТ8 уменьшится на Мз. Выходной ток каскада примет значение '-~1выи ~12+ ~13 ° Итак, дифференциальное напряжение, приложенное к входным зажимам каскада, вызывает ца выходе появление тока, прямо пропорционального этому напряжению. При отсутствии дифференциального входного сигнала выходное напряжение не равно нулю: Л17=0; 17„„,= 17в.
Одновременное изменение напряжения на обоих входах (синфазный входной сигнал) практически не меняет выходное напряжение и ток. Это обусловлено стабилизирующими свойствами источника тока на транзисторе ГТ5 и диоде Из. Действительно, если одновременно увеличить входные напряжения 1/,„,+ЛГ,„,=Г„„+ЛГ„„з, то токи 1, и 1. должны увеличиться. Это приведет к увеличению тока 1х и уменьшению тока 1,.
Так как ток 1, определяет токи 1, 1., то его уменьшение вызывает соответствующее уменьшение (У,+1,). Такая взаимная компенсация изменений тока (1,+1з) приводит к малой зависимости его от источника синфазного сигнала, практически не влияя на его характеристики для дифференциального сигнала. Кроме того, обратная связь, осуществляемая через этот управляемый источник тока, улучшает стабильность выходного напряжения при нулевом дифференциальном сигнале. Это важно для построения многокаскадных усилителей. Вариант усилительного каскада с источником гока показан также на рис. 4.36,о. В нем управляемый источник гока собран на транзисторах КТ5, МТб, УТ7.
Транзист оры КТ1 и РТ4, образующие плечи дифференциального каскада, включены по схеме с ОБ. Входное сопрогивлсние каскада низкое. Он управляется разностью входных токов. зш Дифференциальный входной сигнал в таком каскаде преобразуется в несимметричный выходной. При равных входных токах в плечах каскада протекают равные токи: 1, =1з=1з, 1,„„=0. Если эмиттерные токи транзисторов УТ1 и УТ2 получат одинаковые по модулю, но противоположные по направлению приращения 11 1! +'~1 12 12 1 (4. 208) то ток транзистора УТ5, 'входя!пего в управляемый источник тока, также увеличится на Л1: 1з = 1з + !з 1.
В итоге 1, „=1',— 1~ изменится на Л1„„=2Л1. Выходное напряжение у этого каскада, так же как и у предыдущего, сдвинуто по уровню огносительно входного. Значение сдвига зависит от режима работы транзисторов. Значит, полобные каскады позволяют не только усиливать сигнал, но и выполнять операцию изменения уровня постоянной составляющей напряжения. Высокое выходное сопротивление каскадов этого гипа позволяет предельно просто корректировать их частотную характ'еристику.
Для этого к входному зажиму подключают конденсатор малой емкости, значение которой определяе! частоту среза. Подобные усилительные каскады обеспечивают получение частотной характерисгики, близкой к оптимальной с точки зрения обеспечения устойчивости, при введении цепей отрицательной ОС. Для проведения полного анализа необходимо составить эквивалентную схему каскада и провести ее исследование пользуясь общими правилами теории электрических цепей.
С использованием управляемых источников тока выполняют и усилительные каскады специального назначения, например обеспечивающие согласование (смещение) уровней напряжения (рис. 4.37, а). В ней использованы транзисторы с электропроводностью одного типа. Транзистор УТ1, на базу которого подан входной сигнал 11„„, выполняет роль эмиттерного повторителя. Транзистор УТ2 включен генератором тока.
Потенциал его базы, определяющий ток 1кз и значение смещения уровня, задан от специальной цепи, дающей напряжение 11,„: (4.210) ~ям ~.вэ2+1к21 2. Если считать. что входное сопротивление эмиттерного повторителя на транзисторе УТЗ достаточно велико, то тогда токи последовательно включенных транзисторов УТ1 и УТ2 в первом приближении равны: 1», =1к . Постоянный ток 1кз создает на резисторе Я! падение напряжения и„,=1„.Л,. (4.2 П) 302 оси ити„ ау Рис. 4.37. Схемы «смеспения уровням напряжения: и . «санни ноэффиоиси1ои исрснс~ээ.
а о «»ффиоие с и срси,ии ао.и нинины Следовательно, потенциал базы транзистора )эТЗ отличается от потенциала базы транзистора КТ! на значение сУиэ, + био Выходное напряжение б;„„меныпе входного на значение Г: Ь'= и~~, + и~, + бэь (4. 212) При изменении су„„выходное напряжение повторяет его, но оно смещено по уровню на постоянное значение сl, которое практически не зависит от величины входного сигнала, Последнее обусловлено небольшим изменением напряжений база .. эмиттер Лоиэр и сзсунэа у эмиттерных повторителей, которые во много раз меньше ~/я, (Лб'вэ,~раны ЛГнэз(<Ги,).
Изменяя напряжение б',„можно менять уровень смещения напряжения. Подобный каскад имеет высокое входное сопротивление, стабильный коэффициент передачи, низкое выходное сопротивление и постоянный уровень смещения. Для увеличения коэффициента усиления по напряжению эмиттерный резистор Яз подключают к эмиттеру транзистора УТ2 (рис. 4.37, б). Такое включение позволяет последнему кроме функпии генератора тока выполнять функции усилительного каскада с ОБ. Коэффициент усиления по напряжению существенно болыпе единицы.
Управляемые источники тока широко применяют в интегральной схемотехнике, например при создании операционных усилителей. 4.11. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СВНЗЬЮ Усилительные каскады с трансформаторной связью применяют тогда. когда требуется оптимальное согласование сопротивления нагрузки и выходного сопротивления усилительного каскада. 303 Такие усилительные каскады сравнительно дороги, имеют худшие частотные характеристики но сравнению с бестрансформаторными каскадами, вносят повышенные нелинейные искажения, имеют значительные массу и габариты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
