Підсилювальні каскади
Підсилювальні каскади - Конспект Лекцій, розділ Приладобудування, Аналогові електронні пристрої Динамічними Навантаженнями.
Підвищення коефіцієнта посилення будь-якого каскаду при заданому УЕ можливе за рахунок збільшення опорів резисторів, які включені в колекторні або стічні ланцюги транзисторів. Однак, якщо напруга джерела живлення спокою транзистора. В результаті погіршуються його підсилювальні властивості, так як знижується крутість транзистораg21.
Для підтримки струму спокою постійним, потрібно відповідне збільшення напруги джерела живлення, але при цьому погіршується енергетика каскаду, так як більшість потужності джерела живлення розсіюється на колекторному (стоковому) навантаженні. Крім того, в ІМС високоомний резистор займає велику площу на кристалі, що вимагатиме збільшення її розмірів.
Ця проблема вирішується застосуванням динамічних навантажень, які є деякою схемною реалізацією ГСТ, опір яких постійному струму значно менше (на кілька порядків), ніж змінному.
У підсилювачі з динамічним навантаженням (рис. 3.30) транзистор VT1 є УЕ. Його навантаження (динамічна) – ГСТ (струмове дзеркало) на транзисторах VT3 та VT4. Транзистор VT2 виконує функцію струмового захисту. За нормальних умов він закритий і не має жодного впливу на роботу каскаду.
Даний каскад має високий вихідний опір (більше сотні кілоом) і низький вхідний опір (при маломуR) як у схеми ОЕ. Він інвертує фазу сигналу, що посилюється і має великий коефіцієнт посилення по напрузі (кілька тисяч) через великий опір ГСТ (динамічного навантаження) по змінному струму.
Каскади з динамічними навантаженнями набули широкого поширення в ІМС, детранзистори обходяться дешевше за резисторів.
Ця тема належить розділу:
Аналогові електронні пристрої
Аналогові електронні пристрої. Частина ІІ. Конспект лекцій для студентів спеціальності “Радіотехніка” всіх форм навчання.
Що робитимемо з отриманим матеріалом:
Всі теми цього розділу:
Основні поняття Рис.1.1. Загальна схема АЕУ із зворотним зв'язком
Вплив ОС на передавальні властивості пристрою Основне призначення ОС - передача сигналу з виходу пристрою на його вхід. Крім того, існує і побічний (як правило небажаний) вплив ОС на параметри та характер
Вплив зворотного зв'язку на вхідний та вихідний опір Вплив ОС на вхідний опір залежить від знака, глибини та способу подачі ОС на вхід пристрою і не залежить від способу зняття ОС з його виходу. Для отримання кількісних зі
Вплив зворотного зв'язку на стабільність коефіцієнта передачі У робочих умовах коефіцієнт передачі будь-якого пристрою не залишається постійною величиною, так як на нього впливають такі дестабілізуючі фактори як зміна напруги живлення, коливання
Вплив зворотний зв'язок на амплітудно-частотну, фазочастотну і перехідну характеристики Застосування ОС дозволяє суттєво зменшити рівень лінійних спотворень, тобто. покращити форми АЧХ, ФЧХ та перехідної характеристики. У даному розділі ми обмежимося якісним розглядом впливу.
Вплив зворотного зв'язку на внутрішні перешкоди Внутрішні перешкоди підсилювача обмежують мінімальний сигнал, який може бути посилений підсилювачем без помітних спотворень, тобто. погіршують чутливість підсилювача. Введення ООС привід
Вплив зворотного зв'язку на нелінійні спотворення Введення ООС дозволяє зменшитинелінійні спотворення, що у підсилювачі. Фізично це можна пояснити тим, що сторонні складові вихідної напруги або струму – гармоніки та комбінації.
Стійкість пристроїв із зворотним зв'язком Як зазначалося в разд.1.1 ООС широко використовують у АЭУ поліпшення параметрів і показників цих устройств. Через фазові зрушення, що вносяться пристроєм і ЦОС ООС може виявитися позитивником
Режими роботи та ланцюга живлення підсилювальних елементів 2.1. Режими роботи підсилювальних елементів 2.1.1. Режим А УЕ в каскаді може працювати в різних режимах постійного струму. Прозви
Режим В Режимом називають такий режим, при якому струм у вихідний ланцюга УЕ існує протягом половини періоду сигналу.
Режим С У режимі С, як і в режимі В, УЕ працює з відсіканням вихідного струму. Причому кут відсічення q < p/2. Для цього робоча точка повинна розташовуватися лівіше точки перетину спр
Режим D У режимі D УЕ працює як електронний ключ, тобто. УЕ або закрито, або відкрито. У першому випадку через УЕ протікає незначний струм, тоді як у другому мало падіння напруги у ньому. Тому й
Температурна нестабільність режиму біполярного транзистора Температурна нестабільність режиму біполярного транзистора (БТ) в основному визначається трьома факторами: зміна зворотного струму колекторного переходу
Температурна нестабільність режиму польового транзистора Як в усіх приладів, побудованих з урахуванням напівпровідникових структур, властивості польового транзистора (ПТ), отже, і його режим роботи залежить від температури. Зі збільшенням температури розум
Методи стабілізації Існують два методи стабілізації режиму роботи УЕ: - параметричний (компенсація температурних змін); - автоматичний (за допомогоюООС). В першому
Узагальнена схема завдання та стабілізації робочої точки Конкретні схеми завдання та стабілізації робочої точки, які будуть розглянуті нижче, явл
Схема емітерної стабілізації Схема емітерної стабілізації (рис.2.10) є найпоширенішою схемою. Стабілізація здійснюється за рахунок послідовної ООС за струмом, що виникає через наявність у схемі резистора
Схема колекторної стабілізації У цій схемі (рис. 2.11) стабілізація здійснюється за рахунок паралельної ООС за напругою
Ланцюги живлення з фіксацією напруги на затворі Для отримання необхідної (фіксованої) напруги на затворі застосовують дільник напруги
Схеми джерельної стабілізації Ці схеми (рис.2.13) мають кращу стабільність, ніж ланцюга на рис. 2.12, оскільки за рахунок
Генератори стабільного струму Розглянуті в попередніх розділах автоматичні способи стабілізації режиму в аналогових інтегральних мікросхемах (ІМС) не бажані, тому що вони вимагають застосування високоомних резисторів.
Особливості каскадів попереднього посилення Призначення каскадів попереднього посилення (КПУ) - підвищення рівня вхідного сигналу до значення, при якому забезпечується нормальне збудження потужного вихідного каскаду. Тому
Принципова і еквівалентна схеми гідністю резисторного каскаду крім простоти і малих розмірів, є здатність створювати рівномірне посилення в широкій смузі частот і нечутливість до впливу змінних магнітних
Область середніх частот Для будь-якого лінійного чотириполюсника коефіцієнт передачі за напругою (табл. 4.1 в [1])
Область нижніх частот і часів Як зазначалося, на область нижніх частот і часів впливають СР
Еквівалентна схема каскаду для цього діапазону частот (часів) наведена на рис. 3.3, ст. Підставляючи (3.2) до (3.1) та враховуючи, що
Схема емітерної високочастотної корекції Схема такої ВЧ корекції наведена на рис. 3.13. Тут RКОР, СКОР - елементи, що коректують, РЕ, СЕ - елементи схеми емітерн
Схема низькочастотної корекції НЧ корекція найчастіше здійснюється постановкою RФCФ - фільтра в ланцюг живлення (рис. 3.19). АЧХ для різних значень УФ зображені на рис.
Принцип дії Нехай на вхід ДК, симетрично щодо осі А-А¢ (рис. 3.22) надходять синфазні сигнали (СС), тобто. сигнали, амплітуди та фази яких збігаються.
Параметри диференціального каскаду Вхідний опір ДС (RВХ) – це опір між полюсами 1–0 (рис. 3.24). З боку джерела сигналу VT1 включений за схемою ОК із навантаженням
Нехай багатокаскадний УПТ на нульовій частоті охоплений частотно-незалежною (В=const) ООС. За рахунок додаткових фазових зрушень в області верхніх частот ООС переходить у позитивну і при поверненні
Умови стійкості операційних підсилювачів Нехай двокаскадний ОУ в області нижніх частот () охоплений частотно-незалежною (B=const)
Непрямі ознаки відносної стійкості Запас стійкості по фазі Y характеризує відносну стійкість ОУ з ОС, тобто. вдалині
Вплив ємності навантаження та вхідний ємності на стійкість ОУ Нехай ОУ без ОС є системою першого ладу, тобто. його АЧХ немає зламів і спадає зі швидкістю –20дБ/дек. Якщо ОС частотно-незалежна, то порядок зворотного відношення також буде першим
Інвертуючий підсилювач Інвертуючий підсилювач(ІУ) – це підсилювач, що володіє стабільним (перед заданим) коефіцієнтом посилення з різницею фаз між вхідним і вихідним сигналами 180°. ВП є про
Неінвертуючий підсилювач Неінвертуючий підсилювач (НУ) – це підсилювач, що має стабільний коефіцієнт посилення при нульовій різниці фаз між вхідними та вихідними сигналами.
Підсумовуючий підсилювач Підсумковий підсилювач (суматор) підсумовує сигнали, що подаються на вхід. Суматор є розширенням інвертора напруги шляхом підключення до інвертуючого входу ОУ допо
Диференціальний підсилювач Диференційний підсилювач (ДК) призначений для посилення різниці двох вхідних напруг (рис. 5.9). Стабілізація коефіцієнтів посилення дистанційного управління так само, як і для інвертир
Диференціатор Диференціатор (ДФ) – це пристрій, у якого вихідний сигнал пропорційний похідній часу від вхідного сигналу
Підсилювачі, що логарифмують і антилогарифмують Логорифмуючий підсилювач (ЛУ) – це пристрій, у якого вихідна змінна, наприклад напруги, пропорційна логарифму вхідної змінної. ЛУ використовуються при стисканні (
Перемножники зі змінною крутизною Ідея цього методу проста: один сигнал змінює крутість активного елемента, який посилює інший вхідний сигнал. В результаті вихідна напруга схеми буде пропорційно до твору
Призначення, параметри компаратори є найпростішими аналого-цифровими перетворювачами (АЦП), тобто. пристроями, що перетворюють безперервний сигнал на дискретний. Вони призначені для порівняння вхідного сигналу.
Компаратори, що набули найбільшого поширення, можна розділити на чотири групи: загального застосування (К521СА2,К521СА5), прецизійні (К521СА3, К597СА3), швидкодіючі (К597СА1, К597СА2) та
Спеціалізовані компаратори на операційних підсилювачах При порівнянні низькочастотних сигналів з високою точністю (десятки мікровольт) при мінімальній споживаній потужності використання компараторів на базі ОУ часто виявляється кращим,