Метод МДМ (модуляция-демодуляция). Достоинства и недостатки

Другие - МДМ (модулятор - демодулятор) Демодулятор из переменного делает постоянный сигнал. Недостатки: ограниченный частотный диапазон для механических модуляторов, повышенные шумы за счёт модуляции, искажение сигнала, необходимость как минимум 10-кратного превышения частоты модуляции над высшей частотой сигнала. Достоинства: минимальный дрейф. Используются для усиления сигналов от фото- и термодатчиков и для получения минимального дрейфа.

29. Дифференциальные усилители (ДУ). Схема включения. ДУ в режиме покоя, в режиме усиления противофазного сигнала, в режиме усиления синфазного сигнала. Способ улучшения свойств усилителя (схема)

Дифференциальный усилитель - симметричный усилитель постоянного напряжения с 2-мя входами и 2-мя выходами. Дифференциальный усилительный каскад выполняется по принципу сбалансированного моста, два плеча которого образованы резисторами , а два других - транзисторами . Выходное напряжение снимается между коллекторами транзисторов.

На транзисторе  собрана схема источника стабильного тока , определяющего сумму токов  транзисторов . Транзистор предназначен для повышения стабильности тока  в зависимости от изменения температуры.

Если пренебречь током  и принять , то можно записать:

Схема дифференциального каскада требует применения близких по параметрам транзисторов  и равенства сопротивлений , что легко достигается при интегральном исполнении. Благодаря этому при входных сигналах, равных нулю, достигается баланс моста. Напряжения на коллекторах обоих транзисторов равны, и выходное напряжение, снимаемое с диагонали, .

 

 

В режиме покоя , т.е. на входе ДУ подано напряжение общей точки. Ток делится поровну между транзисторами, т.е. .

При отсутствии сигнала на входах VT1 и VT2(c одинаковыми параметрами и расположенных в непосредственной близости друг от друга) приоткрыты в одинаковой степени U_к1= U_к2, I_к1= I_к2. При изменении окружающих условий (температуры, времени) транзисторы будут приоткрываться, либо призакрываться в одинаковой степени, U_к1 и U_к2будут изменяться, а ΔU_к = U_к1- U_к2 будет близка к нулю.

Для управления ДУ дифференциального каскада используется отрицательная обратная связь по току. Для этого в цепь каждого транзистора включается эмиттерный резистор. Коэффициент усиления по напряжению приблизительно определяется соотношением . Если применить 2 источника стабильного тока, то ООС по току можно обеспечить с помощью одного резистора. При отсутствии входного сигнала по нему не будет протекать ток. В связи с этим с его помощью можно варьировать коэффициент усиления без изменения величины входного потенциала при отсутствии входного сигнала.

 

 

Из-за разброса параметров полупроводниковых элементов, входящих в схему при равных коллекторных токах напряжения база-эмиттер не совпадают, поэтому разность выходных напряжений не в точности равна 0.

Работа дифференциального усилителя в режиме усиления.

       Пусть на вход подается входной сигнал положительной полярности.  Под его воздействием через входные цепи обоих транзисторов будет протекать входной ток , ток базы  будет возрастать, а ток базы  - убывать. При этом токи  возрастают, а токи  убывают. Изменение токов обоих транзисторов происходит на одну и ту же величину, поскольку сумма токов остается неизменной:

       Изменение коллекторных токов вызывает изменение потенциальной диаграммы каскада. Напряжение  убывает, что вызывает приращение напряжения  противоположного по знаку напряжению

       Напряжение  возрастает, что создает соответствующее приращение напряжения  того же знака, что и напряжение входного сигнала.

       Следовательно, при таком способе передачи входного сигнала  является инвертирующим, а  - неинвертирующим. Сигнал, снимаемый с обоих коллекторов, называется дифференциальным:

.

       Изменение выходных напряжений под действием сигнала на входе прекращаются, когда под влиянием входного тока ток базы одного из транзисторов (в рассмотренном случае ) становится равным нулю, а ток  протекает только через один из транзисторов ( ). Выходные напряжения каскада при этом составляют:

Работа дифференциального усилителя в режиме синфазного сигнала.

Режим работы ДУ при подключении ко входу 2-х напряжений одинаковой полярности, т.е. 2-х синфазных сигналов. В этом случае ДУ решает задачу сравнения значений напряжений входных сигналов или увеличения их разности.

При наличии синфазных сигналов дифференциальное выходное напряжение пропорционально разности

 

При подаче на входы 2-х сигналов одинаковой полярности необходимо учитывать возможность появления на выходах  так называемой выходной синфазной ошибки. Она обусловлена наличием на обоих входах одинакового постоянного напряжения (постоянной составляющей), равного наименьшему из напряжений

 

 

 

 

Если, например,  то напряжение  можно рассматривать как синфазное напряжение , приложенное одновременно к обоим входам, а разность  - как дифференциальное входное напряжение между входами. При  появление синфазной ошибки можно показать на следующем примере.

       В дифференциальном каскаде с идеальным источником тока  при  и общем напряжении  напряжение баланса  не должно изменяться. Однако, наличие синфазного напряжения   приводит к повышения напряжения  выходного транзистора , используемого в качестве источника стабильного тока, что при неидеальности источника вызывает некоторое увеличение тока . Это обуславливает положительные приращения токов эмиттера и коллектора транзисторов  и убывание  напряжения баланса

       При подаче синфазной ЭДС отрицательной полярности уровень баланса возрастает на . При  напряжения на коллекторах получают приращения относительно напряжения  Иными словами,  проявляется на выходах  как величина синфазной ошибки при усилении.

При одинаковых параметрах транзисторов  наличие синфазной ЭДС не вызывает появления синфазной ошибки на дифференциальном выходе каскада. Учет синфазных ошибок усиления важен в многокаскадных УПТ с дифференциальным каскадом на входе.

При удаленности источника сигнала от усилителя на соединяющие их сигнальные шины наводится некоторые сигналы – помехи (промышленные сети, атмосфера). При использовании обычного усилителя сигнал помехи усиливается также как и исследуемый. При использовании ДУ сигнал помехи подается синфазно на оба входа, а следовательно ослабляется до нуля.

Синфазную ошибку усиления оценивают коэффициентом синфазной передачи каскада:

. Обычно .

Качество дифференциального каскада характеризуется отношением показывающим способность каскада различать малый дифференциальный сигнал на фоне большого синфазного напряжения.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: