Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка - страница 12

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 

Знаючи U03, знайдемо RB = =U03 /І . Оскільки навантажен­ням транзистора є, наприклад, наступний підсилюючий каскад на польовому транзисторі з дуже

3. ПІДСИЛЮВАЧІ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ. ПІДСИЛЮВАЧІ НАПРУГИ ЗМІННОГО СТРУМУ105

великим вхідним опором, то Rh >> RC, Rh» » RC, і всі побудови за змінним струмом можна виконати за допомогою лінії навантаження за постій­ним струмом.

Коефіцієнт підсилення за напругою

v        0 RiRC

де S - крутизна;

R. - внутрішній опір польового транзистора.

Розглянутий каскад набув широкого розповсюдження у вхідних ко­лах інтегральних підсилювачів.

3.8.2. Підсилюючий каскад з СС

Схема підсилюючого каскаду з СС наведена на рис. 3.23.

-♦-о +

(1) о—

С1

R1

/сю

V

Ео

Uex Us

VT1

Uo3

V

R2

U3M

С2

т

(3)

Ueux

V

(2) (4)

Рис. 3.23 - Підсилюючий каскад з СС

Тут:

Rh

VT1 - польовий транзистор з керуючим p-n переходом і каналом n-типу;

Rb - навантаження каскаду за постійним струмом (водночас ство­рює напругу зміщення U3M);

R, R2 - дільник напруги (створює напругу Ud).

Ud та U3M задають режим спокою підсилюючого каскаду: U0 3 = U3M - Uд.

Призначення решти елементів аналогічне попереднім схемам.

Навантаження каскаду за змінним струмом Rh»=Rb || Rh .

Роботу підсилювача ілюструють часові діаграми, наведені на рис. 3.24.

Рис. 3.24 - Часові діаграми роботи каскаду з СС Ця схема має назву витокового повторювача, оскільки U майже повторює вхідну напругу.

Для каскаду можна записати такі співвідношення:

Uвх = Uвих UЗВ ; UЗВ << Ueux, ТОМу Uex ~ Ueux ;

К, < 1; R   » Rb.

Каскад має великий Rex і малий R^, тому використовується як узго-джувальний підсилювач у разі необхідності узгодження джерела сигналу з великим R   з навантаженням, що має малий R .

вих 7 вх

Каскади на польових МДН-транзисторах схематично будують так, як і каскади на біполярних транзисторах.

3. ПІДСИЛЮВАЧІ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ. ПІДСИЛЮВАЧІ НАПРУГИ ЗМІННОГО СТРУМУ10'7

3.8.3. Зворотні зв'язки у підсилювачах

Поряд із колами прямої передачі сигналів у підсилювачі вводять штучно створені кола, через які частина енергії з виходу подається на вхід. Це явище має назву зворотного зв'язку.

Із застосуванням зворотних зв'язків ми вже зустрічалися, коли роз­глядали будову тиристора (внутрішній позитивний зв'язок) та темпера­турну стабілізацію режиму спокою підсилюючого каскаду (негативний зворотний зв'язок).

Кола, за допомогою яких забезпечують зворотні зв'язки, називають колами зворотного зв'язку.

Коло прямої передачі сигналу і коло зворотного зв'язку утворюють петлю зворотного зв'язку.

Структурні схеми петльових зв'язків наведені на рис. 3.25.

к

"вих

 

 

Ко

к1

 

 

к2

"вих

Х2

а) 1-1 б)

Рис. 3.25 - Приклади петльових зворотних зв'язків: а - однопетльовий; б - багатопетльовий

Зворотні зв'язки поділяються також на зв'язки за напругою та за струмом, як показано на рис. 3.26, або змішані.

увх

І Ueux

uex

Х

Х

-^ ивих

1

Rh

Rui L_

а) б)

Рис. 3.26 - Зворотні зв'язки: а - за напругою; б - за струмом (шунт R - датчик струму навантаження)

Х

1QS

ЕЛЕКТРОНІКА І МІКРОСХЕМОТЕХНІКА

Залежно від способу подачі сигналу зворотного зв'язку у вхідне коло розрізняють паралельний та послідовний зворотні зв'язки, як показано на рис. 3.27.

Цех

ЦзЗ

Цвих Rh

Цех

Цс

Цзз

 

 

 

1

К

 

 

 

Цвих Rh

а) б) Рис. 3.27 - Паралельний (а) та послідовний (б) зворотні зв'язки Зазвичай зворотні зв'язки у підсилювачах застовують для стабілізації і покращення параметрів.

Властивості підсилювача із зворотним зв'язком розглянемо на при­кладі послідовного зворотного зв'язку за напругою.

Основним показником є коефіцієнт передачі зворотного зв'язку

Х =

(3.22)

що визначає, яка частка вихідної напруги надходить до вхідного кола підсилювача ( U33 - комплекс напруги зворотного зв'язку). Для вхідного кола можна записати рівняння

(3.23)

Uc = U вх + U зз ,

де UC - комплекс напруги на вході. З урахуванням виразу (3.22)

Uc = U вх +XU вш. (3-24) Запровадимо такі позначення:

1) коефіцієнт підсилення підсилювача без зворотного зв'язку

K = U вій .

(3.25)

2) коефіцієнт підсилення підсилювача, охопленого зворотним зв'язком

3. ПІДСИЛЮВАЧІ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ. ПІДСИЛЮВАЧІ НАПРУГИ ЗМІННОГО СТРУМУ109

К 33 = =^. (3.26)

Можна записати

U вих = KU с. (3.27) З урахуванням виразу (3.24), маємо:

U вих = К (U ех + xU вих). _ (3.28^

Поділимо обидві частини рівняння (3.28) на Lfex і одержимо

К 33 = К (1+ ХК33 ), (3.29)

звідки

К 33=ТК <зт

Зобразимо K та х у вигляді

К = К     ; (з.зі)

Х"^ ф х

Х=Х      , (3.32) де фк, фх - фазовий зсув сигналу у колі прямої передачі та колі зво­ротного зв'язку відповідно. Вираз (3.30) набуває вигляду

Кє]фК

К 33 =--,--. (3.33)

1 - %Ке х Візьмемо випадок, коли фк + фх = nn, (n = 1,3,5...). Тоді eJn = -1, а фк ~ 0 і вираз (3.33) матиме вигляд

к 33 = т+хк • (3.34)

Отже, якщо сигнал зворотного зв'язку зсунутий відносно вхідного сигналу на кут p, то цей зв'язок називається негативним зворот­ним зв'язком (НЗЗ). Коефіцієнт підсилення підсилювача, охопленого негативним зворотним зв'язком, зменшується у 1 + %K разів. Незва­жаючи на це, НЗЗ широко використовують для підвищення стабіль­ності роботи підсилювачів і покращення інших їхніх параметрів.

11D

ЕЛЕКТРОНІКА І МІКРОСХЕМОТЕХНІКА

У першу чергу, НЗЗ знижує залежність К33 від змін К (наприклад, пов'язаних зі змінами температури).

Покажемо це, для чого продиференціюємо вираз (3.34) за К:

dK 33 = (l + ХК )-Кх = 1

dK~ (ік)2  "(ікУ (3.35)

Перегрупуємо та поділимо ліву і праву частини цього рівняння на K33 і з урахуванням (3.34) отримаємо:

dK 33 = dK

к33 = к к У (3.36)

Цей вираз свідчить, що відносні зміни К33 у (lК) разів менші від змін К.

У випадку глибокого НЗЗ маємо:

хК >> 1, і тому K33 ~ - не залежить від К.

х

Якщо, наприклад, К = 103, х = 0,1, то К33 ~ 10. НЗЗ також підвищує R і знижує R :

J        ex J        вих r

Rex33 = R«x (1+хК); ReUx33 = (1+хК) (3.37)

Також НЗЗ знижує нелінійні та частотні викривлення. Отже, зрозу­міло, чому його широко застосовують у підсилювачах.

Розглянемо випадок, коли фк + фх = 0 (тобто сигнал зворотного зв'язку співпадає за фазою з вхідним сигналом). Такий зв'язок нази­вається позитивним зворотним зв'язком (ПЗЗ). У випадку ПЗЗ ej 0 = 1, ф K = 0, і вираз (3.33) має вигляд

K

1

Це свідчить, що К33 у- разів більший, ніж K. Тобто ПЗЗ сут-

1 хК

тєво підвищує коефіцієнт підсилення підсилювача при сК < 1. Але у той же час він погіршує інші його параметри. Тому практично застосову­ють граничний випадок, коли сК = 1 і K33 —> °° . Цей режим роботи називається генераторним (підсилювач самозбуджується) і викорис­товується при створенні генераторів різного виду.

3. ПІДСИЛЮВАЧІ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ. ПІДСИЛЮВАЧІ НАПРУГИ ЗМІННОГО СТРУМУ111

Зазначимо: наявність нульового фазового зсуву сигналу зворотного зв'язку і коефіцієнта підсилення більшого за одиницю є умовами ре­жиму генерації.

3.9. Багатокаскадні підсилювачі

Якщо один підсилюючий каскад не забезпечує потрібного рівня під­силення, то застосовують багатокаскадні підсилювачі. Структурна схема такого підсилювача зображена на рис. 3.28.

Цвих1 = Цех2 Цеих2= ЦехЗ Цвхп=Цвих(п-1) Ueux

Uex

к1

К2

-• • • "чтг

-V-. . . -І-

Рис. 3.28 - Структурна схема багатокаскадного підсилювача Загальний коефіцієнт підсилення при цьому становить

Кзаг = KK2... Kn. (3.39)

3.9.1. Багатокаскадні підсилювачі з резистивно-ємнісними міжкаскадними зв'язками

Найбільш широкого вжитку набули підсилювачі змінного струму з резистивно-ємнісними міжкаскадними зв'язками RC-зв'язками). Вони мають добрі частотні властивості, невеликі габарити, високу надійність і тому широко використовуються як при створенні підсилю­вачів на дискретних елементах, так і у інтегральному виконанні.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 


Похожие статьи

Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка