Материал: mikroshemotehnika
Струм через навантаження потече по колу E1 V2
RH корпус, і на навантаженні формується напруга
позитивної півхвилі. Таким чином, вихідний каскад, зображений на рисунку 1.11, здійснює інвертування вхідного сигналу. Недоліком цієї схеми є те, що при формуванні у навантаженні негативної напруги (V3 відкри-
тий, V2 закритий) каскад є схемою зі спільним емітером і має більший вихідний опір, ніж при формуванні у навантаженні позитивної напруги (V2 відкритий, V3
закритий), коли він працює як емітерний повторювач. Подолати цей недолік і позбавитися фазоінверсного
каскаду дозволяє схема двотактного підсилювача на комплементарних (n p n, p n p) транзисторах (рис. 1.12).
+E1
V1
V2 
Вх 
Вих
—E2
Рисунок 1.12 – Двотактний вихідний каскад з комплементарними транзисторами
Навантаження тут вмикається до емітерних кіл обох транзисторів, а відтак обидва працюють у режимі емітерних
повторювачів. При Uвх 0 |
обидва транзиcтори закриті |
||||
UБЕ |
|
UБЕ |
|
0. Під час |
позитивної півхвилі вхідної |
V |
V |
|
|
||
|
1 |
|
2 |
|
|
напруги відкривається транзиcтор V1 і при закритому транзиcторі V2 працює як емітерний повторювач.
21
Вихідний |
струм протікає по |
колу: E1 V1 |
||
→ навантаження → корпус. |
|
|
|
|
Під час |
негативної |
півхвилі |
вхідної |
напруги |
відкривається транзиcтор V2 |
і при закритому V1 |
працює як |
||
емітерний повторювач. Струм протікає по колу: корпус →
→навантаження V2 E2 .
Недолік схеми рисунка 1.12 – великі нелінійні спотворення: для відкривання транзисторів необхідно, щоб
вхідна напруга перевищувала величину U*: Uвх U*.
Інакше кажучи, у схемі наявна нелінійність типу «зона нечутливості». Цей недолік подоланий у схемі вихідного двотактного каскаду рисунка 1.13, яка є дещо ускладненою попередньою схемою.
R1
VD1 a
VD2
Вх
V1
R2
+E1
V2
Вих
V3
—E2
Рисунок 1.13 – Двотактний вихідний каскад із додатковим каскадом зміщення
Додатковий каскад на транзисторі V1 забезпечує початкове зміщення V2 і V3 так, що вони перебувають на межі відкривання.
22
Це здійснюється таким чином. За рахунок підбору резисторів R1 і R2 потенціал точки a установлюється таким, що дорівнює нулю. Тоді потенціал на аноді VD1
дорівнює U* відносно корпусу, а потенціал на катоді VD2
дорівнює U* . Ці потенціали подаються на бази транзисторів V2 і V3 відповідно, забезпечуючи їх режим на
межі відкривання. Таким чином, каскад рисунка 1.13 передає до навантаження без спотворень навіть невеликий вхідний сигнал будь-якої полярності. Натурально, що діоди VD1 і VD2 – це біполярні транзистори у діодному вмиканні.
І, нарешті, на рисунку 1.14 наведений двотактний вихідний каскад, що містить у собі кола захисту транзисторів V2 , V3 від короткого замикання (V4 , V3 ; V5 , V4 ).
У номінальному режимі (при струмах навантаження, що не перевищують допустимий струм Imax ) спади напруг на R3 і R4 недостатні для відкривання транзисторів захисту
V4 і V5 . У разі короткого замикання на виході (на корпус або на джерело живлення) струм через транзистор V2 (або
V3 ) різко зростає, спад напруги на R3 (або на R4 ) зростає, і
транзистор V4 (або V5 ) відкривається. Відкриваючись,
захисний транзистор V4 (або V5 ) відгалужує через себе в
навантаження зайвий струм бази V2 (або V3 ), який перевищує величину 1 Imax . Таким чином, транзистор V4
захищає транзистор V2 , а транзистор V5 – V3 . Номінали обмежувальних резисторів вибираються з умови
R3 R4 U* , де Imax – допустимий струм навантаження.
Imax
23
R1
VD1 V4
a 
VD2
V5
Вх
R2
+E1
V2
+
R3
—
Вих
+ 
R4
V3
— E2
Рисунок 1.14 – Двотактний вихідний каскад із захистом від короткого замикання
1.6 Диференціальні каскади
Диференціальний каскад, як і попередньо вивчені каскади, є основним і найбільш поширеним схемотехнічним елементом АІС.
Диференціальний каскад (рис. 1.15) складається з двох однакових симетричних плечей, кожне з яких містить підсилювальний прилад і навантаження.
У колі емітера діє ГСС I0 (наприклад, за схемою
рисунка 1.3). Як правило, каскад живиться від двох різнополярних джерел +Е1 і –Е2.
24
Якщо біполярні транзистори диференціального каскаду працюють в активному режимі, то каскад є
лінійним диференціальним підсилювачем.
Якщо ж транзистори працюють у ключовому режимі, то каскад називається перемикачем струму.
|
|
|
+E1 |
Вих1 |
Rк1 |
Rк2 |
Вих2 |
|
Uвих |
||
|
|
|
|
Вх1 |
V1 |
V2 |
Вх2 |
|
|
I0 |
— E2 |
|
|
|
Рисунок 1.15 – Диференціальний каскад
Диференціальний підсилювач (ДП) – це симетричний підсилювальний каскад, призначений для підсилення різниці сигналів між його двома входами. Основна властивість ДП – ідентичність плечей (ідентичність параметрів транзисторів і рівність опорів навантажень RK1 RK2 ).
Для опису роботи ДП розрізняють дві моделі сигналів, дію яких можна розглядати окремо.
Диференціальний сигнал – це напруга на входах ДП рівної величини, але протилежних знаків Uвх1 Uвх2
(рис. 1.16 а).
U |
U |
= Uвх2 |
|
U |
Uвх1 |
Uвх1 |
Uвх1 |
|
|
|
Uдиф |
Uсин |
Uвх2 |
Uдиф |
|
t |
Uсин |
||
Uвх2 |
|
|
t |
|
|
|
t |
||
|
а) |
б) |
|
в) |
Рисунок 1.16 – Вхідні сигнали диференціального підсилювача
25