Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"
Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Февраля 2013 в 00:47, курс лекций
Описание работы
1. Принцип электронного усиления и классификация усилителей
2. Основные показатели качества усилительных устройств
3. Анализ работы УК с помощью ВАХ
4. Критерии выбора положения ИРТ
5 Принципы обеспечения заданного положения ИРТ
Работа содержит 45 файлов
1
Типовые многотранзисторные каскады
1. Каскодное соединение
Как упоминалось для подавления эффекта Миллера при сохранении
свойств схемы ОЭ используется соединение ОЭ-ОБ. Эквивалентная схема
этого соединения на переменном токе приведена на рис. 1
Рис. 1
Напомним, что эффект Миллера в этой схеме подавляется за счет низко-
омной нагрузки каскада ОЭ, которой является вход каскада ОБ.
Полная схема каскодного соединения строится как правило с последова-
тельным питанием транзисторов (рис. 2).
Рис. 2
2
В этой схеме
2
á1
ï
1
2
ý1
á1
ý1
ê1
ê2
6
4
á2
ï
3
4
ý2
ê1
á2
,
0,7 Â,
.
,
0,7 Â.
R
U
E
R
R
U
U
U
I
I
R
R
U
E
R
R
U
U
U
=
+
=
−
=
=
=
+
=
=
−
Коэффициент передачи по напряжению
21
21 í
î ý î á
22
âõî á
22 í
21
21 í
21 í
î ý
22
21
22 í
1
1
g
g R
K K K
g
g
g R
g
g R
g R
K
g
g
g R
=
= −
⋅
=
+
+
= −
⋅
≈ −
=
+
+
.
Внутрикаскадная обратная связь по постоянному току образована рези-
стором R
6
. Для организации отрицательной обратной связи на переменном
токе достаточно подать сигнал с коллектора второго транзистора на базу
первого (рис. 3).
Рис. 3
Если в организации обратной связи нет необходимости, то потенциалы
баз транзисторов могут обеспечиваться общим делителем (рис. 4).
3
Рис. 4
В этом случае
3
á1
ï
1
2
3
2
3
á2
ï
1
2
3
,
.
R
U
E
R
R
R
R
R
U
E
R
R
R
=
+
+
+
=
+
+
Эквивалентная схема входной цепи приведена на рис. 5.
Рис. 5
Как видно резисторы делителя напряжения шунтируют входную цепь,
уменьшая входное сопротивление каскада.
2. Эмиттерно-связанная пара
Эмиттерно-связанная пара – это соединение ОК-ОБ, эквивалентная схе-
ма для переменного тока которого приведена на рис. 6.
4
Рис. 6
Полная принципиальная схема этого соединения строится с непосредст-
венной связью между каскадами (рис. 7а).
Рис. 7
При равных начальных коллекторных токах через транзисторы следует
обеспечивать строгое равенство напряжения на базах транзисторов.
Вместо эмиттерного резистора зачастую используется генератор ста-
бильного тока, определяющий суммарный ток коллекторов транзисторов, а в
цепи коллектора первого транзистора устанавливается резистор (рис. 7б). В
этом случае на постоянном токе схема абсолютно симметрична.
Для того, чтобы избежать влияния разброса сопротивлений резисторов
на установку начальных напряжений на базах транзисторов широко исполь-
зуется двуполярное питание и гальваническая связь с источником сигнала
(рис. 8а).
5
Рис. 8
В силу симметрии схемы источник сигнала может быть подключен не к
первому, а ко второму транзистору, а сигнал сниматься не со второго, а с
первого транзистора (рис. 8б).
Если же сигналы подаются на базы обоих транзисторов, то приходим к
схеме дифференциального усилителя, широко используемого в интегральной
схемотехнике (рис. 9).
Рис. 9
В этой схеме при
c1
c2
0
u
u
=
=
ток
0
ý1
ý2
ý1
ý2
,
I
I
I
I
I
=
+
=
делится по-
ровну между транзисторами и при
ê1
ê2
R
R
=
напряжения на коллекторах
равны
ê1
ê2
ï
ê 0
/ 2
U
U
E
R I
+
=
=
−
. Схема полностью сбалансирована.
При
c1
c2
u
u
≠
происходит перераспределение тока
0
I между транзисто-
рами и появляется разность коллекторных напряжений.
áý1
áý2
ê1
î ý
ê2
î ý
e
;
e
T
T
U
U
mU
mU
I
I
I
I
=
=
.
6
Возьмем отношение токов
áý1
áý2
ê1
ê2
e
T
U
U
mU
I
I
−
=
и выразим ток
ê1
I через
ê2
I .
áý1
áý2
ê1
ê2
e
T
U
U
mU
I
I
−
=
⋅
и наоборот
áý2
áý1
ê2
ê1
e
T
U
U
mU
I
I
−
=
⋅
.
Выразим
0
I через коллекторные токи
áý1
áý2
0
ê2
ê2
ê2
ê1
áý1
áý2
e
e
1
e
1 , ãäå
T
T
T
U
U
U
mU
mU
U
mU
I
I
I
I
I
U U
U
−
∆
−∆
=
⋅
+
=
+ =
=
+
∆ =
−
.
Отсюда коллекторные токи можно выразить через входную разность на-
пряжений
0
0
ê1
ê2
;
e
1
e
1
T
T
U
U
mU
mU
I
I
I
I
−∆
∆
=
=
+
+
или нормированный коллекторный ток
ê
0
1
e
1
T
U
mU
I
I
±∆
=
+
.
Качественно эта зависимость приведена на рис. 10
7
Рис. 10
Из рисунка видно, что зависимость носит резко нелинейный характер.
Линейная область сохраняется только при малых входных дифференциаль-
ных напряжениях (не более 20…50 мВ).
Для линеаризации характеристик в цепях эмиттеров устанавливают ре-
зисторы внутрикаскадной обратной связи (рис. 11)
Рис. 11
В этом случае малосигнальный коэффициент усиления уменьшается, но
линейная область передаточной характеристики расширяется (на рис. 10 при-
ведена точечной линией).
В силу симметрии рассматриваемых схем выходное напряжение может
сниматься не с одного из коллекторных резисторов, а с обоих. В результате
разностное выходное напряжение, вызванное разностью входных напряже-
ний равно
8
ê
ê1
ê2
ê 0
1
1
e
1 e
1
T
T
U
U
mU
mU
U
U
U
R I
−∆
∆
∆
=
−
=
−
+
+
.
При подаче синфазного напряжения на оба входа выходные коллектор-
ные напряжения не изменятся до тех пор, пока транзисторы находятся в ли-
нейном режиме работы.
Информация о работе Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"