Аналоговый умножитель двух сигналов

На линейном устройстве, каким является дифференциальный каскад, провести умножение нельзя. Однако, если ДК дополнить небольшой схемой, как показано на рисунке 5.15.

	Рис.5.15. Интегральный умножитель

 

Дифференциальный каскад выполнен на транзисторах и с резистивными нагрузками и . Транзистор включен по схеме с общей базой. ДК запускается от генератора стабильного тока на транзисторах и в диодном включении, транзисторе и резисторе . Если бы потенциал базы транзистора был зафиксирован, то мы получили бы чистый ГСТ. В умножителе база транзистора используется для подачи второго сигнала. Этот сигнал меняет ток , который меняет ток и, таким образом, задающий ток генератора стабильного тока. Транзистор вырабатывает меняющийся ток , питающий транзисторы дифференциального каскада. Вход 1 является второй точкой управления транзисторами и .

Рассмотрим математику процесса.

;

.

Подставим в вырежение для определения :

.

Генератор стабильного тока питает оба транзистра дифференциального каскада.

Следовательно, . Тогда получим, что

.

Найдем . Для этого сигнала определим .

; ;

; ;

.

Мы считаем, что все транзисторы однотипные и имеют одинаковые коэффициенты передачи тока базы .

, где - коэффициент отражения тока .

В интегральной схемотехнике опаределяется соотношением площадей эмиттерных переходов транзисторов и .

Подставим в .

Получим:

Найдем :

 

.

Введем обозначение:

 

.

Получим, что

.

Из формулы видно, что выходное напряжение с некоторым коэффициентом , который можно задавать, пропорционально произведению входных сигналов и .

 

 

Вопросы и задания для самопроверки к главе V

 

1. Дайте определение усилителя постоянного тока (УПТ).

2. Перечислите недостатки УПТ прямого действия и методы их устранения.

3. Назовите причины дрейфа нуля УПТ. Как влияют элементы схемы на температурный дрейф?

4. В чем достоинство дифференциального каскада (ДК), как УПТ?

5. Дайте характеристику сигналов, с которыми работает ДК.

6. Проведите сравнение усилительных параметров ДК для синфазных и дифференциальных сигналов. В чем причины отличия их друг от друга?

7. Что такое ГСТ, " токовое зеркало", " отражатель тока"?

8. В чем преимущество ДК с ГСТ от обычного ДК?

9. Охарактеризуйте точностные параметры ДК.

10. Сравните частотные свойства ДК для дифференциальных и синфазных сигналов.

11. Приведите примеры схем балансировки ДК. Что дает использование эмиттерных связок?

12. По какому принципу называют (обозначают) входы ДК?

 

 

ГЛАВА VI ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

 

 

Операционный усилитель (ОУ) – усилитель, совершающий определенную операцию над входным сигналом. Название связано с применением ОУ на их ранней стадии развития в решающих устройствах для выполнения математических операций. Современный ОУ имеет громадное применение во многих областях электроники: усилители, фильтры, генераторы, компараторы, стабилизаторы и т.д. Такое широкое применение стало возможным благодаря микроэлектронике.

 

Операционный усилитель относится к усилителям постоянного тока.

 

 

 

		Ек

 

 

	Рис.6.1. Блок-схема операционного усилителя и его обозначения на схемах

 

 

На условных обозначениях ОУ слева – входы, справа – выход.

Входы – инвертирующий (-) и неивертирующий (+). При подаче сигнала на (+) вход на выходе получается сигнал такой же полярности, а при подачи сигнала на (-) вход полярность входного сигнала меняется на противоположный.

Входы ОУ могут использоваться как симметричные, так и несимметричные. Генератор может включаться к обоим входам сразу – симметричный вход, или два генератора заземленных к двум входам, или заземленный генератор включается на один вход, а на второй вход сигнал не подается.

Выход ОУ – несимметричный, используется заземленная нагрузка.

 

Схемотехника ОУ.

 

В настоящее время существует большое число разнообразных ОУ, однако, блок-схема ОУ имеет целый ряд общих элементов. На входе ОУ стоит дифференциальный каскад (ДК), далее следует каскад усиления по напряжению (УН), по току (УТ), и на выходе ставится эмиттерный повторитель. ЭП обычно двухтактный. В целом получается усилитель постоянного тока (УПТ) с большим коэффициентом усиления. Идеальный ОУ имеет . В дальнейшем коэффициент усиления ОУ по напряжению будет обозначатся - . Для обеспечения режима ОУ используется двухполярный источник питания со средней точкой.

 

Кроме простых ДК используют сложные схемы.

 

6.1.1. ДК по схеме Дарлингтона.

 

 

 

Рис.6.2. Дифференциальный каскад на составных транзисторах

 

В данной схеме используется основное достоинство схемы Дарлингтона . Оно обеспечивает большой коэффициент передачи по напряжению. Еще больше коэффициент передачи можно поднять, если использовать «супербета»-транзисторы. Если первые транзисторы плеч ДК работают в микрорежиме, но получаются большие дифференциальные сопротивления эмиттерных переходов этих транзисторов и, следовательно, очень большое входное сопротивление ДК. Сильная температурная зависимость обратных токов коллекторных переходов и других параметров транзисторов не играет роли, лишь бы все в плечах менялось одинаково.

В эмиттерных цепях транзисторов ДК обычно вместо резистора ставят ГСТ, который запускает транзисторы ДК, освобождая базовые цепи для подключения сигнальных, а не вспомогательных цепей, отслеживает помехи за счет большой своей динамической нагрузки.

 

ДК с динамической нагрузкой

 

 

Рис.6.3. Дифференциальный каскад с динамической нагрузкой

 

 

Каскад показан на рис.6.3. в диодном включении Э-КБ обеспечивает температурную стабилизацию рабочей точки транзистора .

Пусть ток ГСТ переключился весь в . - - “токовое зеркало” и, следовательно через нагрузку в коллекторной цепи потечет весь ток . в этом случае – динамическая нагрузка .

Если ток переключить весь в , то работает как динамическая нагрузка (большое сопротивление) и весь ток потечет в .

Кроме выигрыша в из-за динамической нагрузки, это один из способов перехода к несимметричному выходу и получения полного дифференциального сигнала на нагрузке

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: