Переходные искажения в двухтактном каскаде

Двухтактным каскадам присущ специфический вид искажений сигнала, возникающий при его переходе через нуль. Это явление называют переходными искажениями.

Из рис. 6.11 видно, что выходной сигнал повторяется в эмиттерах транзисторов и при их открывании, соответственно при U_ВХ > 0, 6 В для и при U_ВХ < –0, 6 В для . Если не принимать никаких мер, то в диапазоне сигнала
–0, 6…+0, 6 В оба транзистора оказываются закрытыми и выходной сигнал .

 

Рис. 6.11. Устранение переходных искажений в двухтактном каскаде

Переходные искажения устраняют включением в схему дополнительных диодов, на которых обеспечивается падение напряжения 0, 6 В, достаточного для отпирания транзисторов при переходе входного напряжения через нуль. Действительно, при положительной полуволне, начиная от 0 В, открывается VD2, обеспечивая смещение –0, 6 В для , а при отрицательной полуволне, начиная от 0 В, открывается VD1, обеспечивая смещение 0, 6 В для . Резисторы и задают требуемый ток через диоды.

Для обеспечения одинакового теплового режима и температурных дрейфов диоды и транзисторы размещают на одних радиаторах. В качестве диодов часто используют транзисторы в диодном включении.

Контрольные вопросы к лекции

 

1. Каким образом можно приближенно оценить температурную стабильность усилителя с ОЭ?

2. В чем заключается методика расчета усилителя с ОЭ с шунтируемым резистором эмиттерной цепи и заданным коэффициентом передачи?

3. В чем состоит метод следящей связи для схемы усилителя с ОЭ и эмиттерного повторителя?

4. Какова методика расчета насыщенного транзисторного ключа с ОЭ?

5. Какими свойствами обладает простое токовое зеркало?

6. В чем состоит преимущество токового зеркала Уилсона по отношению к простому токовому зеркалу?

7. Какими свойствами обладают составные транзисторы и для каких целей они используются?

8. Какими свойствами обладает двухтактный выходной каскад и для каких целей он используется?

 

ЛЕКЦИЯ 7

Модель Эберса – Молла и ЭП

 

Ранее полученное на основе простейшей модели выражение для входного сопротивления ЭП необходимо скорректировать с учетом собственного сопротивления эмиттерного перехода: ≈ β (R_Э + r_Э).

Необходимо иметь в виду, что в цепи эмиттера образуется делитель напряжения, состоящий из r_Э и R_Э. Эквивалентное сопротивление этого делителя соответствует выходному сопротивлению ЭП: .

Таким образом, с учетом потерь на собственном сопротивлении эмиттерного перехода коэффициент передачи ЭП по напряжению равен: .

 

а б

Рис. 7.1. ЭП (а) и эквивалентная схема выходной цепи
с учетом модели Эберса – Молла (б)

 

Дифференциальный усилитель

 

Дифференциальный усилитель (ДУ) – это классическая транзисторная схема, предназначенная для усиления разности двух входных сигналов. ДУ является основой операционных усилителей, применяется в устройствах автоматического регулирования для сравнения входного сигнала с эталонным напряжением, используется для уменьшения уровня шумов.

Если на входах ДУ сигналы изменяются одновременно и одинаково, то такое изменение называется синфазным. Если сигналы на первом и втором входах изменяются по-разному, то такое изменение называется дифференциальным, а сигнал на выходе – разностным или дифференциальным.

Полезным является дифференциальный сигнал, поэтому хороший ДУ характеризуется высоким коэффициентом усиления дифференциального сигнала, а коэффициент усиления синфазного сигнала должен быть, наоборот, низким.

 

Рис. 7.2. Схема ДУ

 

ДУ часто характеризуют коэффициентом ослабления синфазного сигнала (КОСС): . Для хорошего ДУ КОСС должен быть большим.

Рассмотрим работу ДУ, используя модель Эберса – Молла. При этом применяются следующие условные обозначения: «↕ » – изменение, «↑ » – увеличение, «↓ » – уменьшение, «→ » – следовательно.

1. Пусть сигналы на входах изменяются одинаково. Тогда

↕ U_ВХ1 = U_ВХ2→ ↨ U_Э1 = U_Э2→ U_БЭ1 = U_БЭ2 = const→ I_К1 = I_К2 = const→ U_ВЫХ = const.

2. Пусть сигнал меняется на вх. 1 относительно постоянного уровня на вх. 2. Тогда

↑ U_ВХ1→ ↑ U_Э1→ ↑ U_Э2→ ↓ U_БЭ2 при U_ВХ2 = const→ ↓ I_К2→ ↓ U_RK→ ↑ U_ВЫХ = U_К2,

и, наоборот,

↓ U_ВХ1→ ↓ U_Э1→ ↓ U_Э2→ ↑ U_БЭ2 при U_ВХ2 = const→ ↑ I_К2→ ↑ U_RK→ ↓ U_ВЫХ = U_К2.

3. Пусть сигнал меняется на вх. 2 относительно постоянного уровня на вх. 1. Тогда

↑ U_ВХ2 при U_ВХ1 = const= U_Э1 = U_Э2→ ↑ U_БЭ2→ ↑ I_К2→ ↑ U_RK→ ↓ U_ВЫХ = U_К2,

и, наоборот,

↓ U_ВХ2 при U_ВХ1 = const= U_Э1 = U_Э2→ ↓ U_БЭ2→ ↓ I_К2→ ↓ U_RK→ ↑ U_ВЫХ = U_К2.

Таким образом, в зависимости от взаимного изменения уровня напряжения на входах выходной сигнал ДУ оказывается либо положительной, либо отрицательной полярности, поэтому принято называть вх. 1 неинвертирующим, а вх. 2 – инвертирующим.

Коэффициент усиления дифференциального сигнала определяется отношением выходного сопротивления R_К к суммарному сопротивлению эмиттерной цепи Т₂ относительно входа 1: .

Коэффициент усиления синфазного сигнала определяется отношением выходного сопротивления R_К к суммарному сопротивлению эмиттерной цепи Т₂ относительно земли: . Значение 2R берется из-за удвоенного тока 2I_Э, протекающего через этот резистор по отношению к r_Э и R_Э.

. Он определяется отношением при больших значениях R.

Из данных выражений следует, что К_ДИФФ↑ при ↑ R_К, ↓ R_Э и ↓ r_Э. В этом случае ↓ К_СИНФ (и, соответственно, ↑ КОСС) возможно лишь при существенном ↑ R. При этом необходимо иметь в виду, что ↓ R_Э и r_Э приводит к ↓ R_ВХ схемы, так как

 

7.2.1. Использование источника тока
в эмиттерной цепи ДУ

В данной схеме все транзисторы находятся в активном режиме, так как напряжения на базах более положительные, чем в их эмиттерах, а напряжения в коллекторах более положительные, чем на базах.

 

 

Рис. 7.3. Схема ДУ с источником тока в цепи эмиттера

Таким образом, падение напряжения на R_Э = 1 к в ½ U_ЭЭ – U_Э½ = 2 В задает в эмиттерной цепи ток 2 мА. Резисторами R создают смещение в базах транзисторов Т₁ и Т₂, примерно равное 0 В, в результате чего U_Э1 = U_Э = U_К3 = –0, 6 В. Для данной схемы R = 2, 5 кОм выбрано с учетом при r_Э ≈ 25 Ом. Ток 1 мА, текущий через Т₁ и Т₂, определяет напряжение U_К2 = 7, 5 В, что удовлетворяет условию симметричности выходного сигнала, снимаемого относительно земли. Транзисторы Т₁ и Т₂ образуют дифференциальную пару, а на Т₃ выполнен источник тока, включенный в цепь эмиттера ДУ. Делитель R₁ и R₂ задает для Т₃ смещение –12, 4 В, что создает в его эмиттере потенциал U_Э =
= U_Б = –0, 6 В = –13 В.

Источник тока обладает очень большим сопротивлением за счет закрытого коллекторного перехода (сотни кОм), что существенно уменьшает синфазное усиление сигнала. Если оценивать выходное сопротивление источника тока как R ≈ 750 к, то порядок КОСС ≈ 100.

В качестве источника тока в цепи эмиттера ДУ может выступать токовое зеркало. При этом ток в эмиттере задается потенциометром R_УПР.

 

 

Рис. 7.4. ДУ с токовым зеркалом в цепи эмиттера

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. АЧХ и ФЧХ идеального усилителя. Классификация реальных усилителей по виду АЧХ. Линейные искажения.
2. В СК России входит ассоциация каскадеров.
3. Глава 12. ПЕРЕХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
4. Глава XI. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ И ПЕРЕХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
5. Дефект, заключающийся в увеличении размеров штриховых и растровых печатных элементов на оттиске в процессе печатания; приводит к значительным градационным и цветовым искажениям репродукции
6. Заключительные и переходные положения
7. Оценка рисков существенного искажения информации
8. Синхронное вещание. Интерференционные искажения. Зона искажений. Система фазовой синхронизации. Одноволновые и многоволновые синхронные сети.
9. Статья 92. Заключительные и переходные положения