promel (967628), страница 36
Текст из файла (страница 36)
д. с. не ваазывает появления синфазной ошибки на дифферен»)иал выходе каскада. Учет синфазных ошибок усиления важен в мн каскадных УПТ с дифференциальным каскадом на входе. Синфазную ошибку усиления оценивают к о э ф ф и и и е и синфазной передачи каскада К„иэ =Л()е,„1Е„мэ, к рый обычно много меньше о е + ницы.
Качество дифференцн ного каскада характеризу 14 -~- ОТНОШЕНИЕМ Ксинф1КОд, ПО г 4»а) тн вающим способность кас ' л + различать малый диффере Ег е„~и„а альный сигнал на фоне + гг г» -) шого синфазного напряже эг ) 4» о»»» )г»г х»») Выражение 20(ц(К,„ия1Ко ) рактеризует к о э ф ф и ц и „~1, ослабления синфа ного сигнала (КО Х".' дифференциального каск В современных дифференци ных усилительных каскадах Рис. 2.зп С»ема дифференннаиансгс личина КОСС может составл каскада с динамическими нагрузками При интегральном исп ненни дифференциальных усилительных каскадов вместо рез торов )7„широко используют транзисторы, выполняющие фу ци1о д и н а м и ч е с к и х н а г р у з о к каскада.
Подоб схемы позволяют обеспечить существенно ббльшие значения эффициента усиления Ко по сравнению с рассмотренной схем имеющей резистивные нагрузки, что важно при создании многок кадных УПТ. Пример построения одной из схем таких каскадов казан на рис. 2.37.
Транзисторы Т„Т, р-п-р-типа, выполняющие функцию дина' ческих нагрузок каскада, близки по параметрам. При этом трапа тор Т, используется в качестве диода. Ток 1и, транзистора Т„п текающий также через транзистор Т,, создает напряжение Уе„, ределнющее входное напряжение (1„,», Поскольку транзисторы Та близки по параметрам, ток 1»м будет близок к 1„, (это свойст получило название т о к о в о г о з е р к а л а). В этом, в частност заключается главная особенность рассматриваемой схемы. Выходи' дифференциальный сигнал снимается с коллектора транзистора Та. При е, = О схема находится в режиме покоя (баланса).
Токи 1,з =1„, = 1аа 1,12. Ток 1,» протекает через транзистор Т;, 1и = й,„„= о. Предположим, что источник входного сигнала е„имеет поля ность, показанную на рис. 2.37. Входной ток 1,„, протекающий и 148 вием сигнала е„, увеличивает ток /ш и уменьшает ток 1ем оздейств н „ие базовых токов вызывает изменение коллектоРных токов: / /2 + ~/вх /нг = — /э/2 — й/„. Так как 1„, равен току м / 1,/2 -(- Р!, . При этом ток нагрузки 1„= 1„— 1„,= 2Р/„,. "„'жение на выходе (/„,„= 2Р/, /с„. Подача входного напряЯзпри противоположной полярности вызывает изменение направркенн я леиня оков /„, /а и полярности напряжения (/,„,. К эффициент УсилениЯ каскада по напРЯжению К = ~ |' ~Р~ ~Р~а са Йк + з~вх Йг+ я (гз + (! + Р) гч! П(зн /(г Рй ш+ (!+Р) ~з (2. ! 37) В числитель выражения (2.
!34) входит сопротивление /7„каскада (см, рис. 2.33, а), а в числитель выражения (2.(37) — сопротивление /(„В многокаскадных УПТ ь,'„является входным сопротивлением последующего каскада, величина которого с помощью средств совре- менной схемотехники может быть обеспечена порядка нескольких сотен килсюм. Создание же сопротивлений /т„подобной величины при интегральном исполнении каскадов затруднено, поскольку резнс- тивные слои на поверхности кристалла микросхемы занималн бы чрезмерно большую площадь.
В связи с этим коэффициент Кн„в про- стейшем дифференциальном каскаде составляет несколько десятков, а в каскаде с динамическими нагрузками — несколько сотен. Для дифференциальных усилительных каскадов, а также УПТ на нх основе важным параметром является в х о д н о е с о и р о- тн в л е н и е. Сопротивление /г„, равное сумме входных сопро- тивлений тРанзистоРов Тм Тз (/7„„=2г,„), использовалось Ранее при Расчете входных токов (см. выражение (2.!28)). Величина /с„, о"Рсделяет сопротивление нагрузки для источника входного сигнала, поэтому Е, сопротивление /7а, целесообразно иметь "р~ %м возможно большим. Поскольку входная харакчеристика транзистора нелинейна И !/аш ньиг Рис !.28, б), высокому входному сопротивлению будет соответствовать вь'бор малых базовых токов в режиме ны' г '(ш покоя (токов смещения) и соответственно, .
малых токов /,. При этом дссти- Ь '),1„ ~нмые значения входного сопротивления составляют десятки и сотни кн- Е лоом, г + ков и Существенное повышение (до десят- Х ет вы в пегом) входного сопротивления да«ада, ьшолнение дифференциального касда па полевых транзисторах (рис. 2 38) По принципу действия эта схема не отличается от схемы рис.
2 3 Аналогично выполняется источник стабильного суммарного истоков 1„. Схема применяется также с динамическими нагрузка В настоящее время техника усиления электрических сигналов, зируется на интегральной электронике. Как известно, реактив элементы трудны в интегральной реализации. Учитывая это, по лающее большинство усилителей различного назначения выполи на основе УПТ с непосредственной связью. По такому принци в частности, создают усилителя звуковых частот, усилители высо частоты, широкополосные и линейные импульсные усилители, уз полосные (нзбирательиые) усилители.
На базе УПТ с непосредст ной связью выполняют также генераторы синусондальпых колеба и многие импульсные схемы (см. гл. 3). й 2.8. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ ми !50 Термин «операционный усилитель» относится к усилителям пос яниого тока с болыпим коэффициентом усиления, имеющим ди ренциальный вход (два входных вывода) один общий выход (один вывод). Назва этих усилителей связано с первоначальи их применением главным образом для »»и + полнения различных операций над аиал выми величинами (сложение, вычитание, тегрирование и др.).
Однако благодаря д тижениям в области микроэлектроники, ОУ в электроннык схеширокому выпуску операционных усили лей в интегральном исполнении открыл их более широкие схемотехнические возмо' ности. В настоящее время операционные усилители (ОУ) играют р ' многоцелевых элементов при построении аппаратуры самого разл ного назначения.
Они применяются в усилительной технике, устр ствах генерации сигналов синусоидальной и импульсной форм стабилизаторах напряжения, активных фильтрах и т. д. Условное обозначение ОУ показано иа рис. 2.39. Один иа вхо усилителя ((/„,, «+») называется не и н в е р т и р ую щ и. а второй ((У»к„« — ») — инвертирующим. При подаче сиги ' на неинвертирующий вход приращение выходного сигнала совпада по знаку (фазе) с приращением входного сигнала. Если же сиги подан на инвертирующий вход, то приращение выходного снгна имеет обратный знак (противоположный по фазе) по сравнению приращением входного сигнала.
Ипвертирующий вход часто испол, зуют для введения в операционный усилитель внешних отрицател иых обратных связей. Основу ОУ составляет дифференциальный каскад, применяем ' в качестве входного каскада усилителя. Выходным каскадом ОУ обы: но служит эмиттерпый повторитель (ЗП), обеспечивающий требуему пагрузочную способность всей схемы. Поскольку коэффициент У, леиия по напряжению эмиттерного повторителя близок к единиц Рпс. 2.40. Прпппппаальнаа схема опе рапаоапого усалглергя Гор „- одимое значение Киор операционного усилителя достигается неооход щью дополнительных усилительных каскадов, включаемых помо между дифференциальным каскадом и ЭП.
В зависимости от количества а каскадов, используемых для получения требуемого значения ОУ подразделяют на двух- и трехкаскадные. Киох В двухкаскадных ОУ в усилении входного сигнала участвучот входг ,юй дифференциальный каскад и один дополнительный каскад, в трехкаскадных — входной дифф" „рвжеренциальный и два допол„„~тельных каскада. В трехкас- т -~Евт дных ОУ вхолной дифферениальный каскал обычно вы- вх в в т циа полнртют с резистивнымн на- тт т т т гру узками, а в двухкаскадных — гх ир, „ А ва +о с динамическими нагрузками. '~+у Помимо этого, операционные д да. р Н Яг уснлителн могут содержать ' Т в гг вспомогательные транзисторные г Ягр в каскады и элементы, предна- т.
значенные, например, для сдви- /в р га уровней напряжения в тракте усиления, создания источников стабильного тока, отрицательных обратных связей по синфазным ошибкам усиления и т.д. Для иллюстрации рассмотрим принципиальную схему простейшего трехкаскадного ОУ, приведенную на рис. 2.40 (микросхема 14ОУД)). Питание схемы осуществляется от двух источников +Е„, и — Е„, с одинаковым напряжением.
Источники питания имеют обитую точку: ~Еа,Д = ~Еа,~ = Е„. Входной усилительный каскад выполнен на транзисторах Т„Та по дифференциальной схеме рис. 2.33, а. Выходы первого каскада связаны с входами второго каскада на транзисторах Т„Т„также по дифференциальной схеме. Резистор в цепи коллектора транзистора Тр отсутствует, так как выходной сигнал второго каскада снимается ~олько с коллектора транзистора Та. Источник стабильного тока во ~~~р~м дифференциальном каскаде не используется. Требуемая стаб нльпость сУммаРного тока !, тРанзистоРов Та, Та достигаетсЯ с помощью РезистоРа гср = ТТр.
Падение напРЯжениа на РезистоРе оРр от пРотеканиЯ тока Та обоих тРанзистоРов повышает потенциал их змиттеров, что необходимо для непосредственной связи баз транзисторов с выходами предылущего каскада. Третий усилительный каскад выполнен на транзисторах Т-„Т,. ыход его связан с входом транзистора Т„на котором реализован вь'конной эмиттерный повторитель. Построение третьего усилительного каскада таково, что транзисторы Т„Т, представляют собой хак бы управляемые элементы входного делителя эмиттерного пов~оритсля. Управление транзистором Тт производится по цепи базы выходным сигналом второго каскада, управление транзистором 7, по цепи эмиттера напряжением на резисторе )1 „создаваемы протекания через этот резистор тока эмиттера транзистора Т,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
