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 Принцип электронного усиления и классификация усилителей.pdf

— 185.87 Кб (Открыть, Скачать)

10 Линейные искажения в усилителях переменного сигнала.pdf

— 126.85 Кб (Открыть, Скачать)

11 Влияние дестабилизирующих факторов на работу транзисторно.pdf

— 112.25 Кб (Открыть, Скачать)

12 Структурная схема усилительного тракта с однопетлевой ОС.pdf

— 352.95 Кб (Открыть, Скачать)

13 Правила определения петлевой передачи в схемах с ОС.pdf

— 232.15 Кб (Открыть, Скачать)

14 Влияние ООС на параметры усилительного тракта.pdf

— 107.58 Кб (Открыть, Скачать)

15 Стабилизирующее влияние ООС на КУ и положение ИРТ.pdf

— 258.27 Кб (Открыть, Скачать)

16 Линеаризующее влияние ООС и ее влияние на ход АЧХ.pdf

— 219.65 Кб (Открыть, Скачать)

17 Проходная проводимость, ее влияние на входные свойства ус.pdf

— 242.89 Кб (Открыть, Скачать)

18 Принципы построения многокаскадных усилительных трактов.pdf

— 342.97 Кб (Открыть, Скачать)

19 Типовые многотранзисторные каскады.pdf

— 286.13 Кб (Открыть, Скачать)

2 Основные показатели качества усилительных устройств.pdf

— 219.62 Кб (Открыть, Скачать)

20 Дифференциальный усилительный каскад.pdf

— 229.03 Кб (Открыть, Скачать)

21 ГСТ, ТЗ и их применение в ДУ.pdf

— 310.20 Кб (Открыть, Скачать)

22 Источники опорного напряжения и схемы сдвига уровня.pdf

— 285.23 Кб (Открыть, Скачать)

23 Однотактные оконечные каскады усиления.pdf

— 393.58 Кб (Открыть, Скачать)

24 Двухтактные оконечные каскады усиления.pdf

— 239.52 Кб (Открыть, Скачать)

25 Схемотехника оконечных каскадов усиления.pdf

— 309.86 Кб (Скачать)
Page 1
Схемотехника оконечных каскадов усиления
В данном разделе рассмотрим некоторый калейдоскоп схем выходных
каскадов и их связи с предоконечными каскадами.
В выходных каскадах иногда затруднительно применять схему стабили-
зации положения ИРТ с фиксированным током эмиттера, поскольку протека-
ние большого эмиттерного тока через токозадающий эмиттерный резистор
создает большие потери мощности источника питания.
В простейшем случае можно использовать резистивный делитель в цепи
базы (рис. 1а).
Рис. 1
Как было показано ранее, такое построение схемы не обеспечивает тем-
пературной стабильности положения ИРТ. Для повышения температурной
стабильности иногда используется отрицательная обратная связь по постоян-
ному току (рис. 1б), эквивалентная схема на постоянном токе для которой
приведена на рис. 1в.
К сожалению, протекание коллекторного тока через резистор R
к
создает
потери мощности тем большие, чем больше глубина обратной связи, т. е. чем
больше температурная стабильность.
Для снижения этих потерь сопротивление коллекторного резистора
уменьшают, а глубина обратной связи увеличивается введением дополни-
тельного маломощного усилителя постоянного тока в петлю регулирования
тока (рис. 2а).

Page 2

Рис. 2
Здесь опорное напряжение дифференциального усилителя относительно
напряжения питания, формируемое резистивным делителем напряжения, оп-
ределяет падение напряжения на R
к
, а следовательно и коллекторный ток.
Это обеспечивается петлей отрицательной обратной связи, которая создает
такое напряжение на базе транзистора, чтобы напряжение между входами
дифференциального усилителя было близко к нулю, причем делает это тем
лучше, чем больше коэффициент петлевой передачи.
В качестве дифференциального усилителя с большим коэффициентом
усиления можно использовать операционный усилитель или схемы на дис-
кретных компонентах, пример которой приведен на рис. 2б. В последней
схеме дифференциальный усилитель образован парой транзисторов VT2,
VT3, а транзисторы VT4, VT5 представляют собой токовое зеркало для соз-
дания высокостабильного тока эмиттеров транзисторов дифференциального
каскада.
Двухтактные каскады могут строиться по схемам ОЭ или ОК. Если
транзисторы включаются по схемам ОЭ, то наиболее просто двухтактные
схемы формируются с помощью трансформаторов (рис. 3а), причем от вели-
чины начального смещения зависит класс работы транзисторов "А", "В" или
"АВ". Наиболее простая схема получается при нулевом смещении, в этом
случае транзисторы работают в классе "С" (рис. 3б).

Page 3

Рис. 3
При включении транзисторов по схеме ОК целесообразно использовать
транзисторы противоположного типа проводимости. Для обеспечения работы
в классе "С" смещение может отсутствовать, и схема выходного каскада ока-
зывается предельно простой (рис. 4а).
Рис. 4
Для обеспечения работы в классе "В" к базам транзисторов следует при-
ложить напряжение, равное порогу открывания, т. е. напряжение прямо сме-
щенного p-n-перехода. Наиболее просто это можно сделать с помощью от-
крытых диодов по схеме, изображенной на рис. 4б. В этой схеме резисторы
обеспечивают протекание через диоды прямого тока. Если требуется мень-
шее открывающее напряжение, то можно использовать один диод или тран-
зисторный 2-полюсник по схеме рис. 4в.
На рис. 5 для рассмотренных схем выходных каскадов представлены ва-
рианты связи с предоконечными каскадами.

Page 4

Рис. 5
Во 1 и 3 схемах предоконечный каскад работает в схеме ОЭ, причем в
схеме рис. 5в нагрузкой его помимо входа оконечного каскада является гене-
ратор стабильного тока на транзисторе VT. Такое построение повышает ко-
эффициент усиления предоконечного каскада.
Для линеаризации оконечного усилителя его охватывают петлями мест-
ной (охватывающей один каскад) или общей (охватывающей несколько кас-
кадов, включая предварительные) отрицательной обратной связи.
На рис. 6 приведен пример схемы усилителя, охваченного петлей общей
обратной связи.
Рис. 6
В этой схеме транзисторы VT1, VT2 образуют дифференциальный уси-
лительный каскад, в эмиттерной цепи которого установлен генератор стаб-
лильного тока на транзисторе VT3. С выхода входного дифференциального

Page 5

усилителя сигнал поступает на каскад промежуточного усиления (транзистор
VT4, включенный по схеме ОЭ). Для повышения коэффициента усиления в
коллекторной цепи этого транзистора установлен генератор стабильного тока
на транзисторе VT5. Оконечный каскад выполнен по двухтактной схеме на
транзисторах VT7, VT8 с противоположным типом проводимости, включен-
ных по схеме ОК. Эти транзисторы работают с небольшими открывающими
напряжениями на базах, меньшими порога открывания, т. е. в классе "С". От-
крывающие напряжения формируются транзисторным 2-полюсником на
транзисторе VT6. Для снижения нелинейных искажений, вносимых транзи-
сторами, работающими в классе "С", используется глубокая общая обратная
связь, которая связывает выход усилителя с одним из входов входного диф-
ференциального каскада. Легко убедиться, что по отношению к сигналу об-
ратной связи усилитель в целом является инвертирующим, т. е. обратная
связь отрицательна.
В схеме использовано двуполярное питание, поэтому разделительные
конденсаторы в цепи источника сигнала и нагрузки не установлены.
Особенностью оконченных каскадов является то обстоятельство, что на
транзисторах может выделяться значительная мощность, приводящая к на-
греву кристаллов. Опасность этого явления заключается в образовании по-
ложительной тепловой обратной связи. Действительно, пусть на базе транзи-
стора имеется начальное открывающее напряжение, и через транзистор про-
текает некоторый начальный коллекторный ток. Вследствие нагрева транзи-
стора входная ВАХ транзистора смещается влево, что приведет к увеличе-
нию тока базы, а, следовательно, и тока коллектора. Увеличение тока коллек-
тора приведет к еще большему нагреву и т. д.
Для предотвращения этого явления необходимо применять специальные
меры. На рис. 7 приведены примеры борьбы с положительной тепловой об-
ратной связью, основанные на местных отрицательных электрических связях.

Page 6

Рис. 7
В обеих схемах в эмиттерные цепи установлены дополнительные рези-
сторы, падение напряжения на которых пропорционально протекающему то-
ку. Увеличение падения напряжения на резисторах приводит к уменьшению
открывающих напряжения на базах транзисторов и стабилизации режима.
Во второй их схем в цепи электрических обратных связей установлены
дополнительные усилительные элементы, увеличивающие петлевые коэффи-
циенты передачи. За счет этого можно уменьшить сопротивления резисторов
в эмиттерных цепях выходных транзисторов, а, следовательно, и потери
мощности полезного сигнала.
В схеме рис. 8 применена другая идея термостабилизации – тепловая от-
рицательная обратная связь.
Рис. 8
Здесь транзисторные пары VT2, VT3 и VT1, VT4 имеют тепловой кон-
такт. В результате нагрев выходного транзистора (например VT3) приводит к

Page 7

нагреву связанного с ним транзистора VT2. Напряжение U
бэ0
этого транзи-
стора падает, что снижает ток коллектора транзистора VT3.
Подобное решение находит применение в частности в интегральной
схемотехнике, где транзисторы расположены на одной подложке, и между
ними имеется тепловой контакт.
На схемотехнику оконечных каскадов оказывает влияние еще одно об-
стоятельство. Мощные транзисторы оконечных каскадов, как правило, обла-
дают невысоким значением коэффициента передачи тока базы. Для его по-
вышения применяют так называемые составные транзисторы, схемы которых
приведены на рис. 9.
Рис. 9
На левом рисунке показан составной транзистор n-p-n-типа. Для этой
схемы справедливы соотношения:
ý1
á2
á1
1
ý2
á2
á1
2
1 2
1 2
áý0
áý0.
;
β
;
β
β β
β
β β ;
2
I
I
I
I
I
I
U
U
Σ
Σ
=
=
=
=
=
=
На правом рисунке показан составной транзистор p-n-p-типа. Основу его
составляет мощный транзистор с проводимостью n-p-n, поскольку такие
структуры удобнее формировать технологически. Для этой схемы справедли-
вы следующие соотношения:
á2
ê1
á1
1
ý2
á2
á1
2
1 2
1 2
áý0
áý0.
=
;
β
;
β
β β
β
β β ;
I
I
I
I
I
I
U
U
Σ
Σ
=
=
=
=
=

Page 8

Как видно, в обоих случаях коэффициент передачи тока является произ-
ведением коэффициентов двух транзисторов, который для маломощного
транзистора может быть значительным.
Необходимо обратить внимание на различие начальных напряжений ба-
за-эмиттер.

26 Оконечные усилители класса D.pdf

— 178.41 Кб (Открыть, Скачать)

27 Частотные свойства транзисторов.pdf

— 179.62 Кб (Открыть, Скачать)

28 Влияние паразитных емкостей схемы на формирование АЧХ в о.pdf

— 101.45 Кб (Открыть, Скачать)

29 Принципы организации частотной коррекции.pdf

— 180.78 Кб (Открыть, Скачать)

3 Анализ работы УК с помощью ВАХ.pdf

— 173.15 Кб (Открыть, Скачать)

30 Анализ ВЧ-коррекции с частотно-зависимой нагрузкой.pdf

— 118.02 Кб (Открыть, Скачать)

31 Анализ ВЧ-коррекции с частотно-зависимой ОС.pdf

— 109.03 Кб (Открыть, Скачать)

32 Операционные усилители и их свойства.pdf

— 193.60 Кб (Открыть, Скачать)

33 Типовые схемы включения ОУ.pdf

— 174.79 Кб (Открыть, Скачать)

34 Методика приближенного анализа схем на ОУ.pdf

— 100.80 Кб (Открыть, Скачать)

35 Схемы обработки сигнала с трехполюсником в цепи ОС.pdf

— 156.46 Кб (Открыть, Скачать)

36 Выходное сопротивлениие схем на ОУ с глубокой ООС.pdf

— 111.83 Кб (Открыть, Скачать)

37 Дифференциальные усилители на ОУ.pdf

— 184.03 Кб (Открыть, Скачать)

38 Преобразование сигнальных токов в сигнальные напряжения.pdf

— 122.50 Кб (Открыть, Скачать)

45 Компараторы сигналов.pdf

— 222.11 Кб (Открыть, Скачать)

39 Сумматоры напряжения на ОУ.pdf

— 120.77 Кб (Открыть, Скачать)

4 Критерии выбора положения ИРТ.pdf

— 117.52 Кб (Открыть, Скачать)

40 Простейшие частотно-селектирующие цепи на ОУ.pdf

— 276.70 Кб (Открыть, Скачать)

41 Нелинейные устройства на базе ОУ.pdf

— 252.18 Кб (Открыть, Скачать)

42 Активные выпрямители и амплитудные детекторы на базе ОУ.pdf

— 205.78 Кб (Открыть, Скачать)

43 Генераторы стабильных токов на ОУ.pdf

— 122.06 Кб (Открыть, Скачать)

44 Работа ОУ с переменными сигналами, питание от одного исто.pdf

— 173.69 Кб (Открыть, Скачать)

5 Принципы обеспечения заданного положения ИРТ.pdf

— 181.59 Кб (Открыть, Скачать)

7 Способы включения БТ в схему УК.pdf

— 131.20 Кб (Открыть, Скачать)

6 Малосигнальный режим работы и малосигнальные параметры БТ.pdf

— 166.35 Кб (Открыть, Скачать)

8 Свойства транзисторных каскадов при незаземленности общего.pdf

— 96.58 Кб (Открыть, Скачать)

9 Каскады усиления переменного сигнала.pdf

— 107.65 Кб (Открыть, Скачать)

Информация о работе Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"