Реферат: Усилители постоянного тока

--PAGE_BREAK--2.    ОДНОТАКТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ ПРЯМОГО УСИЛЕНИЯ
Однотактные УПТ прямого усиления по сути своей являются обычными многокаскадными усилителями с непосредственной связью. В таком усилителе резисторы R
э1и R
э2не только создают местную последователь­ную ООС по току, но и обеспечивают необходимое напряжение<img width=«36» height=«24» src=«ref-1_787016896-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030"> в своих каскадах. В многокаскадном усилителе наблюдается последовательное повышение потенциала на эмиттере транзистора каждого

<img width=«224» height=«265» src=«ref-1_787017111-775.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031"><img width=«142» height=«337» src=«ref-1_787017886-644.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">

последующего каскада. Необходи­мость повышения потенциалов эмиттера от каскада к каскаду обусловлена тем, что за счет непосредственной связи потенциал коллектора у каждого последующего транзистора оказывается выше, чем у предыдущего.

Обеспечить необходимый режим покоя в каскадах рассматриваемого усилителя можно и за счет последовательного уменьшения номиналов коллекторных резисторов от каскада к каскаду (Rк1> Rк2). Однако в этом случае, как и в рассмотренном выше, будет падать усиление УПТ.

<img width=«270» height=«283» src=«ref-1_787018530-904.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033"><img width=«265» height=«269» src=«ref-1_787019434-863.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">

При разработке УПТ целесообразным является выбор эмиттерных резисторов по заданным значениям коэффициентов усиления и S
нс, а рабочие напряжения <img width=«36» height=«24» src=«ref-1_787016896-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035"> можно обеспечить путем дополнительных мер. На рис. 2 приведены принципиальные схемы двух вариантов каскадов УПТ, в одном из которых (а) потенциал эмиттера устанавливается за счет балластного сопротивления Roво втором (б) — за счет применения опорного диода D. Отметим, что вместо опорного диода можно включить несколько обычных прямосмещенных р-п переходов. Часто используются сочетания обоих вариантов схем, приведенных на рис. 2.

При разработке УПТ необходимо обеспечивать согласование потенциалов не только между каскадами, но и с источником сигнала и нагрузкой. Если источник сигнала включить на входе усилителя между базой первого транзистора и общей шиной, то через него будет протекать постоянная составляющая тока от источника питания EK. Для устранения этого тока обычно включают генератор входного сигнала между базой транзистора Т1 и средней точкой специального делителя напряжения, образованного резисторами R
1и R
2. На рис. 3 приведена принципиальная схема рассматриваемого входного каскада УПТ прямого усиле­ния. При правильно выбранном делителе потенциал его средней точки в режиме покоя равен потенциалу покоя на базе первого транзистора.

Нагрузка усилителя обычно включается в диагональ моста, образованного элементами выходной, цепи УПТ. На рис. 4 приведена принципиальная схема такого выходного каскада УПТ. Рассматриваемый здесь способ включения нагрузки используется для получения Uн=0 при Еr=0. Номиналы резисторов R3и R4выбираются таким образом, чтобы напряжение средней точки делителя равнялось напряжению на коллекторе выходного транзистора в режиме покоя. При этом в нагрузке для режима покоя не будет протекать тока.  В каждом каскаде УПТ прямого усиления за счет резисторов в цепи эмиттера образуется глубокая ООС. Поэтому для определения входного сопротивления Kuocкаскада ОЭ здесь можно пользоваться формулами <img width=«134» height=«29» src=«ref-1_787020512-331.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036"> и KuОС= — Rкн/
R
эсоответственно. Обычно максимальное усиление свойственно первому каскаду, у которого Rкимеет наибольшее значение. Однако и в последующем каскаде УПТ, где Rк меньше, все равно его номинал должен быть больше номинала Rэ. В многокаскадных УПТ прямого усиления может происходить частичная компенсация дрейфа нуля. Так, положительное приращение тока коллектора, первого транзистора вызовет отрицательное приращение тока базы и, следовательно, тока коллектора второго транзистора. В результате суммарный дрейф нуля второго каскада может оказаться меньше, чем в отсутствие первого каскада в идеальном случае и сведен к нулю. Заметим, что полная компенсация дрейфа нуля возможна лишь при специальном подборе элементов и только для некоторой конкретной температуры. Хотя на практике это почти и недо­стижимо, тем не менее в УПТ с четным числом усилительных каскадов наблюдается снижение дрейфа нуля.

Способ построения УПТ на основе непосредственной связи в усилительных каскадах с глубокой ООС может быть использован для получения сравнительно небольшого коэффициента усиления (в несколько десятков) при достаточно большом <img width=«80» height=«24» src=«ref-1_787020843-284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">. Если в таких УПТ попытаться повысить Кu, то неизбежно получим резкое возрастание дрейфа нуля, вызванного не только температурной нестабильностью, но и нестабильностью источников питания. Отметим, что применение традиционных методов уменьшения влияния нестабильностей Ек с помощью фильтрующих конденсаторов здесь не дает желаемого результата (слишком низкие частоты). Для снижения температурного дрейфа в УПТ прямого усиления иногда применяют температурную компенсацию. В настоящее время в качестве термокомпенсирующего элемента обычно используется диод в прямом смешении, включенный в цепь базы транзистора. Принцип построения таких устройств практически одинаков для усилителей постоянного и переменного тока. Все рассмотренные выше УПТ имеют большой температурный дрейф (eдрсоставляет единицы милливольт на градус). Кроме того, в них отсутствует зримая компенсация временного дрейфа и влияния низкочастотных шумов. Эти факторы могут оказаться даже более существенными, чем температурный дрейф нуля. Отмеченные недостатки усилителей прямого усиления в значительной степени преодолеваются в УПТ с преобразованием (модуляцией) сигнала.


    продолжение
--PAGE_BREAK--3.    УСИЛИТЕЛИ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ
При усилении малых сигналов постоянного тока или напряжения часто применяют усилители с преобразованием постоянного тока в переменный. Такие УПТ имеют малый дрейф нуля, большой коэффициент усиления на низких частотах и не нуждаются в подстройке нулевого уровня. На рис. 5 приведена структурная схема усилителя с преобразованием постоянного тока в переменный. На этой схеме использованы следующие обозначения: М—модулятор. Ус—усилитель переменного тока, ДМ—демодулятор. Такой УПТ часто называют усилителем с модуляцией и демодуляцией (МДМ).

<img width=«631» height=«125» src=«ref-1_787021127-945.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">

В УПТ с МДМ входной сигнал постоянного напряжения Uвх(или тока) сначала преобразуется в пропорциональный ему сигнал переменного напряжения с помощью модулятора М, потом усиливается обычным усилителем Ус, а затем Демодулятором ДМ преобразуется в сигнал постоянного напряжения. Поскольку в усилителях переменного тока (например, с RC-связью) дрейф не передается от каскада к каскаду, то в МДМ усилителях реализуется минимальный дрейф нуля. Работу рассмат­риваемого усилителя удобно проиллюстриро­вать с помощью временных диаграмм на­пряжений (или токов) в основных точках схемы рис. 5, которые приведены на рис. 6. Преобразование постоянного Uвхв переменное осуществляется с частотой сигнала управления (модуляции) Uупр, обычно имеющего вид меандра. Для успешной работы УПТ с МДМ необходимо, чтобы частота сигнала управле­ния была, как минимум, на порядок выше максимальной частоты входного сигнала.

<img width=«249» height=«458» src=«ref-1_787022072-662.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">

Из многообразия возможных вариантов построения модуляторных устройств наибольшее распространение получили транзисторные модуляторы (прерыватели или малотоковые переключатели). Рассмотрим работу простей­шего транзисторного модулятора, принципи­альная схема которого приведена на рис. 7.

<img width=«120» height=«86» src=«ref-1_787022734-2487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">

Рис. 7

Здесь постоянное входное напряжение Uвх приложено между эмиттером и коллектором n-p-nтранзистора, который с помощью трансформатора Тр управляется сигналом Uупр. Транзистор работает как ключ, т. е. он имеет два рабочих состояния: открыт (режим насыщения) и закрыт (режим отсечки). Если в режиме отсечки сопротивление транзистора велико, то в режиме насыщения оно близко к нулю. В результате ток через транзистор будет прерываться с частотой сигнала управления. Этот ток и является входным сигналом для усилителя переменного тока Ус. Связь устройств М и Ус обычно осуществляется через разделительный конденсатор. Схема на рис. 7 обращает на себя внимание тем, что в ней представлен транзистор в инверсном включении. Действительно, в транзисторных модуляторах получило распространение инверсное включение транзистора. Дело в том, что дрейф нуля в УПТ с МДМ в основном определяется дрейфом модулятора, который обусловлен нестабильностью остаточных параметров транзистора (тока и напряжения). Известно, что транзистор в инверсном включений имеет существенно меньшие остаточные параметры, чем в прямом включении. Это преимущество инверсного включения транзистора особенно ярко проявляется в значении остаточного напряжения. Напомним, что остаточный ток планарного транзистора чрезвычайно мал и для прямого включения (десятые или сотые доли наноампер), поэтому использование инверсного включения имеет смысл именно для уменьшения остаточного напряжения.

С помощью формул Эберса-Молла можно получить расчетные отношения для остаточного напряжения прямого U
ости инверсного U
ост
I
включения транзистора при токах коллектора, близких к нулю:

<img width=«516» height=«28» src=«ref-1_787025221-654.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">

Из (1) следует, что U
ост
I
< U
ост, поскольку <img width=«47» height=«23» src=«ref-1_787025875-232.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">, т. е. при малых токах коллектора инверсное включение транзистора лучше подходит для использования в модуляторах. Современные транзисторы при <img width=«45» height=«23» src=«ref-1_787026107-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043"> и оптимальном токе базы имеют <img width=«80» height=«24» src=«ref-1_787026337-280.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">.

Для качественных УПТ эту величину не всегда можно считать удовлетворительной. Меньшего остаточного напряжения можно достичь с помощью компенсированного модулятора (ключа) на двух инверсно включенных транзисторах, принципиальная схема которого приведена на  рис. 8. Здесь транзисторы включены встречно, и поэтому их остаточные параметры должны компенсировать друг друга. Так, для остаточного напряжения рассматриваемого модулятора U
остК можно записать:

U
остК =
U
ост1
-
U
ост2  (2)

где U
ост1
,
U
ост2 остаточные напряжения транзисторов Т1 и Т2 соответственно. Из (2) следует, что снижения U
остК, а следовательно, и дрейфа всего УПТ можно достичь за счет того, что U
ост1
≈
U
ост2. Минимальный разброс параметров транзисторов можно получить при их изготовлении на одной подложке в едином технологическом цикле. Такие модуляторные транзисторы, являющиеся простейшими ИС, и получили основное применение в современных УПТ с МДМ (например, ИС К101КТ1). Остаточное напряжение в них обычно не превышает 100 мкВ.

<img width=«123» height=«108» src=«ref-1_787026617-3322.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">

Рис.8

С точки зрения современных требований к электронным устройствам рас­смотренные модуляторы имеют существенный недостаток, состоящий в присутствии электромагнитных трансформаторов, которые очень трудно изготовить в виде ИС. Отметим, что иногда трансформаторы в модуляторах удается заменить оптронами.

При работе с источниками входного сигнала с малыми U
вхи большими внутренними сопротивлениями Rглучшие результаты получаются, когда модуля­тор выполняется на полевых транзисторах. Дело в том, что при токе стока, равном нулю, они имеют нулевое остаточное напряжение (чего нет в биполярных транзисторах). Это обусловлено тем, что проводимость цепи между стоком и истоком имеет, как правило, резистивный характер (сопротивление канала). Кроме того, большое Rвх позволяет использовать управляющие сигналы малой мощности. Однако с возрастанием Uвхи уменьшением Rгпреимущества таких модуляторов исчезают.

В качестве демодулятора ДМ можно использовать различные электронные Устройства. Простейшим демодулятором является обычный двухполупериодный или мостовой выпрямитель с фильтром на выходе. Более совершенным следует считать демодулятор, выполненный как фазочувствительный выпрямитель.

На рис. 9 приведена принципиальная схема одного из вариантов демодулято­ра — фазочувствительного выпрямителя. Она удобна тем, что ее основу составляет уже использованный в модуляторе модуляторный транзистор, состоящий из двух транзисторных структур в инверсном включении.

<img width=«164» height=«82» src=«ref-1_787029939-3139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">

Рис. 9

На вход демодулятора поступает переменное напряжение U2 с усилителя. В базовые цепи транзисторов посредством трансформатора поступает общий управляющий сигнал Uупр. Транзисторы здесь открываются лишь при положитель­ных потенциалах баз, что происходит именно в момент поступления на вход информационного сигнала, усиленного с помощью усилителя Ус. Такой модулятор успешно функционирует в широком диапазоне рабочих сигналов. Емкость Сф выполняет функции сглаживающего фильтра. Достичь существенного улучшения электрических, эксплуатационных и массогабаритных показателей УПТ можно за счет их построения по балансным схемам.


    продолжение
--PAGE_BREAK--4.    ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
В настоящее время наибольшее распространение получили диф­ференциальные (параллельно-балансные или разностные) усилители. Такие усилители просто реализуются в виде монолитных ИС и широко выпускаются отечественной промышленностью: К118УД, КР198УТ1 и др. Их отличает высокая стабильность работы, малый дрейф нуля, большой коэффициент усиления дифференциального сигнала и большой коэффициент подавления синфазных помех.

На рис. 10 приведена принципиальная схема простейшего варианта дифференциального усилителя (ДУ). Любой ДУ выпол­няется по принципу сбалансированного моста, два плеча которого образованы резисторами R
к1и R
к1, а два других — транзисторами Т1 и Т2. Сопротивление нагрузки включается между коллекторами транзисторов, т. е. в диагональ моста. Сразу отметим, что резисторы R
01и R
02имеют небольшие величины, а часто и вообще отсутствуют. Можно считать, что резистор R
Эподключен к эмиттерам транзисторов. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что питание ДУ осуществляется от двух источников, напряжения которых  равны (по модулю) друг другу. Таким образом, суммарное напряжение питания ДУ равно 2Е.

<img width=«154» height=«141» src=«ref-1_787033078-5913.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">

Рис. 10

Использование второго источника (—Е) позволяет снизить потенциалы эмиттеров Т1 и Т2 до потенциала общей шины. Это обстоятельство дает возможность подавать сигналы на входы ДУ без введения дополнительных  компенсирующих напряжений (что требуется, например, для усилителя на рис. 3). При анализе работы ДУ принято выделять в нем два общих плеча, одно из которых состоит из транзистора Т1 и резистора Rк1(и R01), второе —из транзистора Т2 и резистора Rк2(и R02). Каждое общее плечо ДУ является каскадом ОЭ. Таким образом, можно заключить, что ДУ состоит из двух каскадов ОЭ. В общую цепь эмиттеров транзисторов включен резистор RЭ, которым и задается их общий ток. Для того чтобы ДУ мог качественно и надежно выполнять свои функции, а также в процессе длительной работы сохранить свои параметры и уникальные свойства, в реальных усилителях требуется выполнить два основных требования. Рассмотрим эти требования последовательно.

Первое требование состоит в симметрии обоих плеч ДУ. По нему необходимо обеспечить идентичность параметров каскадов ОЭ, образующих ДУ. При этом должны быть одинаковы параметры транзисторов Т1 и Т2, а также Rк1 = Rк2(и R01 = R02). Если первое требование выполнено полностью, то больше ничего и не требуется для получения идеального ДУ. Действительно, при Uвх1 = Uвх2 = 0 достигается полный баланс моста, т. е. потенциалы коллекторов транзисторов Т1 и Т2 одинаковы, следовательно, напряжение на нагрузке равно нулю. При одинаковом дрейфе нуля в обоих каскадах, ОЭ (плечах ДУ) потенциалы коллекторов будут изменяться всегда одинаково, поэтому на выходе ДУ дрейф нуля будет от­сутствовать. За счет симметрии общих плеч ДУ будет обес­печиваться высокая стабильность при изменении напряжения питания, температуры, радиационного воздействия и т.д. Все это абсолютно верно, но возникает вопрос: «Как обеспечить симметрию общих плеч в ДУ?» На первый взгляд может показаться, что решить этот вопрос довольно просто. Действительно, всегда можно подобрать пары транзисторов и резисторов с весьма близкими параметрами… Если собрать ДУ на таких дискретных элементах, то он может быть и продемонстрируете желаемый результат, но только в относительно небольшой промежуток времени. С течением времени параметры транзисто­ров и резисторов будут изменяться различным образом в соот­ветствии с законами своей собственной структуры, естественно, что на них различным образом будут влиять и внешние факторы, а следовательно, нарушится симметрия плеч со всеми вытека­ющими отсюда последствиями. В конечном счете можно за­ключить, что на дискретных элементах (изготовленных в разное время и в разных условиях) осуществить выполнение первого требования для ДУ практически невозможно. Это и обусловили тот факт, что прекрасные свойства ДУ не нашли должного использования в дискретной электронике. Приблизиться к выполнению первого основного требования для ДУ позволила микроэлектроника. Ясно, что симметрию общих плеч ДУ могут, обеспечив лишь идентичные элементы в которых все одинаково и которые были изготовлены в аб­солютно одинаковых условиях. Так, в монолитной ИС близко расположенные элементы действительно имеют почти одинаковые параметры. Следовательно, в монолитных ИС первое требование к ДУ почти выполнено. Это «почти» позволяет реализовать ДУ пусть не с идеальными, но все же с хорошими параметрами, но при непременном условии выполнения второго основного требования к ДУ.

Второе основное требование состоит в обеспечении глубокой ООС для синфазного сигнала. Синфазными называются одинаковые сигналы, т. е. сигналы, имеющие равные амплитуды, формы и фазы. Если на входах ДУ (рис. 10) присутствуют U
вх1
=
U
вх2
,причем с совпадающими фазами, то можно говорить о поступлении на вход ДУ синфазного сигнала. Синфазные сигналы обычно обусловлены наличием помех, наводок и т. д. Часто они имеют большие амплитуды (значительно превышающие полезный сигнал) и являют­ся крайне нежелательными, вредными для работы любого усилителя.

Выполнить второе основное требование позволяет введение в ДУ резистора R
Э
,(или его электронного эквивалента). Если на вход ДУ поступает сигнал синфазной помехи, например, положительной полярности, то транзисторы Т1 и Т2 приотк­роются и токи их эмиттеров возрастут. В результате по резистору R
Эбудет протекать суммарное приращение этих токов, об­разующее на нем сигнал ООС. Нетрудно показать, что R
Э
образует в ДУ последовательную ООС по току. При этом будет наблюдаться уменьшение коэффициента усиления по на­пряжению для синфазного сигнала каскадов ОЭ, образующих общие плечи ДУ, K
исф1и Кисф2. Поскольку коэффициент усиления ДУ для синфазного сигнала Кисф = Кисф1 — Кисф2 и за счет выполнения первого основного требования Кисф1 ≈ Кисф2удается получить весьма малое значение Кисф, т. е. значительно подавить синфазную помеху.

Так как в монолитном ДУ с достаточным приближением можно выполнить оба основных требования, удается не только подавить синфазную внешнюю помеху, но и снизить влияние внутренних факторов, проявляющихся через изменения парамет­ров элементов схемы. Конечно, параметры составляющих каска­дов будут изменяться, но по весьма близким зависимостям, влияние которых будет дополнительно ослабляться наличием ООС.

Теперь рассмотрим работу ДУ для основного рабочего входно­го сигнала — дифференциального. Дифференциальными (противо­фазными) принято называть сигналы, имеющие равные амплиту­ды, но противоположные фазы. Будем считать, что входное напряжение подано между входами ДУ, т. е. на каждый вход поступает половина амплитудного значения входного сигнала, причем в противоположных фазах. Если U
вх1в рассматриваемый момент представляется положительной полуволной, то U
вх2  — отрицательной.

За счет действия U
вх1
транзистор Т1 приоткрывается, и ток его эмиттера получает положительное приращение ∆I
Э1, а за счет действия U
вх2транзистор Т2 закрывается, и ток его эмиттера получает отрицательное приращение, т.е. — ∆I
Э2. В ре­зультате приращение тока в цепи резистора R
Э ∆IR
Э = ∆I
Э1 — ∆I
Э1. Если общие плечи ДУ идеально симметричны, то ∆IR
Э = 0 и, следовательно, ООС для дифференциального сигнала отсутствует. Это обстоятельство позволяет получать от каждого каскада ОЭ в рассматриваемом усилителе, а следовательно, и от всего ДУ большое усиление. Отсюда происходит и название усилителя — дифференциальный. Так как для дифференциального входного сигнала в любой момент напряжения на коллекторах транзисто­ров Т1 и Т2 будут находиться в противофазе, то на нагрузке происходит выделение удвоенного выходного сигнала. Итак, резистор R
Э
,образует ООС только для синфазного сигнала.

Поскольку в реальных ДУ идеальную симметрию плеч осущест­вить нельзя, то R
Эвсе же будет и для дифференциального сигнала создавать ООС, но незначительной глубины, причем чем лучше симметрия плеч, тем меньше ООС. Небольшую последовательную ООС по току задают в каскадах ДУ с по­мощью резисторов R01и R02. Как отмечалось выше, эти резисторы имеют небольшие номиналы (участки полупровод­никовой подложки), поэтому создаваемая ими ООС невелика и существенно не влияет на усилительные свойства ДУ.

Таким образом, при выполнении в ДУ двух основных требова­ний он обеспечивает стабильную работу с малым дрейфом нуля, с хорошим усилением дифференциального сигнала и со значитель­ным подавлением синфазной помехи. В зависимости от того, как подключены в ДУ источник входного сигнала и сопротивление нагрузки, следует различать схемы его включения.
    продолжение
--PAGE_BREAK--5.    СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ
Можно выделить четыре схемы включения ДУ: симметричный вход и выход, симметричный вход и несимметричный выход, несимметричный вход и симметричный выход, несимметричный вход и выход. Рассмотрим их последовательно при воздействии рабочего входного сигнала.

При симметричном входе источник входного сигнала подключа­ется между входами ДУ (между базами транзисторов Т1 и Т2). При симметричном выходе сопротивление нагрузки подключается между выходами ДУ (между коллекторами транзисторов Т1 и Т2). Такое включение ДУ и было рассмотрено в предыдущем разделе. Теперь остановимся на определении параметров сим­метричного включения ДУ.

<img width=«195» height=«184» src=«ref-1_787038991-7542.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">                        <img width=«210» height=«178» src=«ref-1_787046533-6069.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">

Рис. 12                                                 Рис. 11

Проанализируем работу одного плеча, т. е. одного каскада ОЭ, входящего в ДУ. Для этого представим плечо ДУ в виде, изображенном на рис. 11. Здесь отсутствует резистор R
Э
, поскольку, он не участвует в работе на дифференциальном сигнале. Для входного сопротивления плеча ДУ R
вхпл
,можно записать:

<img width=«392» height=«33» src=«ref-1_787052602-730.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">  (3)

Здесь опущены индексы для номеров резисторов, так как плечи ДУ практически симметричны. Слагаемое βR0 вносится за счет последовательной ООС. При R=0 уравнение (3) для нашего случая можно упростить до следующего вида:

<img width=«127» height=«34» src=«ref-1_787053332-394.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">

Меньшую погрешность при расчете <img width=«42» height=«32» src=«ref-1_787053726-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052"> формула (4) обеспечи­вает для ДУ, работающего на малых токах. Поскольку при симметричном входе источник входного сигнала включается между входами ДУ, то общее входное сопротивление ДУ будет равно <img width=«52» height=«30» src=«ref-1_787053956-248.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">.

Для рассматриваемого включения ДУ коэффициент усиления его плеча можно представить как <img width=«367» height=«33» src=«ref-1_787054204-724.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">, т.е. коэффициент усиления по напряжению всего ДУ равен K
ипл. В нашем случае для K
иплможно переписать (4) в несколько измененном виде:

<img width=«329» height=«61» src=«ref-1_787054928-683.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">

Здесь учтено, что к выходу одного плеча подключается только половинаRH
.Действительно, средняя точка резистора RH для рассматриваемого режима ДУ всегда будет иметь нулевой потенциал (потенциал общей шины).

Если RH
<(
RH
/2),R
вх пл
>
Rrи β велико, то (5) можно переписать в следующем приближенном виде:

Кидиф= R
K
/
r
э (6)

Учитывая изложенное выше, коэффициент усиления ДУ по току можно представить в виде (6), заменив R
Нна R
Н/2. Нетрудно показать, что выходное сопротивление ДУ для рассматриваемой схемы его включения равно удвоенной величине выходного сопротивления плеча R
вых пл, которое для каскада ОЭ можно считать равным R
К
.

Теперь остановимся на схеме включения ДУ с симметричным входом и несимметричным выходом. В этом случае источник входного сигнала подключается между входами ДУ; сопротивле­ние нагрузки подключается одним концом к коллектору одного из транзисторов, а другим—к общей шине. При этом в кол­лекторной цепи второго транзистора может отсутствовать ре­зистор RK. Поскольку способ подачи входного сигнала здесь совпадает с ранее рассмотренным случаем, то входное сопротив­ление также можно определить с помощью (3) или (4). Однако выходной сигнал снимается лишь с одного выхода ДУ, следовательно, выходное сопротивление ДУ – R
выхпл
=
RK. По той же причине Кидиф оказывается в 2 раза меньше, чем при симметричном выходе.

Интересна схема включения ДУ с несимметричным входом и симметричным выходом. Для удобства восприятия специфики этого включения ДУ на рис. 12 приведена его принципиальная схема. Здесь R
о
=0,а входной сигнал подается на базу транзисто­ра Т1. Плечо, образованное транзистором Т1, является каскадом ОЭ с ООС, образуемой резистором R
э
, Киплдля него может быть рассчитано по формуле (5), а R
выхпл— формуле (3), где Rследует заменить на R
э
.У этого плеча ДУ есть и выход с эмиттера, где коэффициент усиления по напряжению для эмиттерного выхода Кик < Кипл. С эмиттерного выхода плеча ДУ будет сниматься неинвертирован­ный сигнал с Кик, который можно представить в следующем виде:

<img width=«408» height=«30» src=«ref-1_787055611-574.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">

где <img width=«28» height=«24» src=«ref-1_787056185-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057"> — входное сопротивление каскада ОБ, который является плечом ДУ, образованным транзистором Т2. Для эмиттерного выхода первого плеча <img width=«28» height=«24» src=«ref-1_787056185-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058"> является сопротивлением нагрузки. Формула (7) справедлива при Rэ > Rвхб. Для каскада ОБ, образованного транзистором Т2, коэффициент усиления по напряжению

<img width=«459» height=«50» src=«ref-1_787056621-816.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">

Формула (8) записана для условия Rвхб > Rвыхк, где Rвыхквыходное сопротивление по цепи эмиттера каскада на транзисторе Т1. При получении значения Кипл для выхода с коллектора Т2 следует перемножить (7) и (8). После проведения преобразова­ний нетрудно записать и для этого плеча ДУ формулу (5). Таким образом, несмотря на то, что входной сигнал подается лишь на один вход ДУ, его усиливают оба плеча, причем плечо, на базу транзистора которого подан входной сигнал, инвертирует, а другое плечо не инвертирует сигнал. В данном случае общий K
идиф
=2
K
ипл
.

При несимметричном входе и выходе работа ДУ происходит аналогично предыдущей схемы включения ДУ. Если входной сигнал подан на вход того же плеча, с выхода которого снимается выходной сигнал ДУ, то в этом случае работает на усиление сигнала лишь одно плечо. Здесь на выходе имеет место инвертированный сигнал с коэффициентом усиления Кипл.Если входной сигнал подан на вход одного плеча ДУ, а выходной сигнал снимается с выхода другого плеча, то на выходе имеет место неинвертированный сигнал с тем же Кипл, что и в первом случае. Если снимать выходной сигнал всегда с одного заданного выхода ДУ, то входам усилителя можно присвоить названия «инвертирующий» и «неинвертирующий».

Изложенное выше показывает, что усилительные параметры ДУ для рабочего сигнала зависят от схемы его включения, которая выбирается в зависимости от конкретных технических требований.


    продолжение
--PAGE_BREAK--