Основы аналоговой схемотехники
Общие сведения об аналоговых электронных устройствах. Основные технические параметры и характеристики автоматических электронных устройств. Методы обеспечения режима работы биполярных и полевых транзисторов в каскадах усиления, многокаскадные усилители.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.10.2010 |
| Размер файла | 5,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Для устранения рассмотренных недостатков входной ДК часто строят на последовательно включённых транзисторных парах по схеме ОК-ОБ. Такая схема уже не является схемой с эмиттерной связью.
Транзисторы VT1 и VT2 включены как ЭП (ОК). Это повышает . Транзисторы VT3, VT4, включены по схеме ОБ, причём постоянство обеспечивается противофазностью базовых токов дифференциального сигнала. Ввиду включенных VT3, VT4 с ОБ невысокие и этих p-n-p транзистора сказывается слабо. Благодаря структуре перегрузка по входу не вызывает скачка фазы на 180°, т.к в этих схемах передача сигнала происходит без поворота фазы триггерный эффект исключается.
Суммарный ток коллекторов транзисторов VT1, VT2 задаётся генератором тока (ГСТ) с помощью ТЗ: VT8, VT9, а в качестве третьего транзистора - цепь VT1 - VT4. Это сложное зеркало жёстко стабилизирует суммарный ток , препятствует его изменениям под действием синфазного входного напряжения, и тем улучшает подавление синфазные помехи. Для синфазных токов здесь действует глубокая ООС (увеличение токов VT1, VT2 увеличение токов VT8, VT9, что приводит к уменьшению токов баз VT3, VT4, т.к ток не меняется, следовательно, коллекторных токов VT1 - VT4)
[Коллекторные токи VT3, VT4 поддерживаются постоянными ТЗ на VT6, VT7, VT5]
Недостатками этой схемы является:
сравнительно малый коэффициент усиления (ООС)
высокие потенциалы коллекторов VT1, VT2 при отсутствии сигналов на входе (потенциал будет равен необходимо понижать уровни напряжений)
Поэтому чаще всего применяют входные каскады на транзисторах типа супербэта.
4.8 Входные каскады на транзисторах супербэта
Биполярные транзисторы со сверхвысокими усилением по току (), называемые транзистором типа супербэта, применяют во входных ДК для уменьшения входных токов и повышения дифференциального входного сопротивления. Однако для получения сверхвысоких приходится делать очень тонкую базу, вследствие чего такие транзисторы имеют низкое пробивное напряжение ().
Поэтому транзисторы типа супербэта включают по специальным схемам, обеспечивающим малое .
Рис.4.8 Схема входного каскада на тразнисторах супербэта
Такая схема применена в ОУ 140УД14. Транзисторы VT1, VT2 - имеют сверхвысокие и включены как ДК с эмиттерной связью и ГСТ в цепи эмиттеров, условно обозначенного . являются включённые с ОБ VT3, VT4. Неизменность потенциалов их баз обеспечивается благодаря противофазности переменных составляющих их базовых токов.
От ГСТ питается ГМСН, выполненный на транзисторах VT5 и VT6. Он задаёт U=1,4В между точками аб. Оно близко к сумме (). Благодаря этому транзисторы VT1 и VT2 работают при . Это не только предотвращает их пробой, но и снижает до 0.
Низкоомные нагрузки транзисторов VT1, VT2, близкие к , снижают до , что снижает входную ёмкость. Усиление по напряжению U обеспечивают транзисторы VT3, VT4. Ёмкость их коллекторных переходов не подключена к базе входов транзисторов VT1, VT2, поэтому не создаёт паразитной ОС.
Для защиты транзисторов VT1, VT2 от пробоя Uвх. дифф. между их базами включается встречно-параллельно БЭ двух дополнительных транзисторов.
4.9 УНЧ на интегральных микросхемах
Это, как правило, апериодические усилители, охваченные общей или местно ОС, или обеими одновременно. Они содержат большое число вспомогательных выводов, которые придают им универсальность, расширяют область применения.
Рис.4.9 Схемы УНЧ на интегральных микросхемах
Первый каскад (на транзисторе VT1) собрано на схеме ОЭ второй каскад (VT2):
ОЭ, если выходной сигнал снимается с выводов 8,9
ОК - выходной сигнал снимается с 11 вывода
Выводы 3,5,10,11 (если он не выход), служат для подключения внешних конденсаторов, осуществляющих частотную коррекцию. Конденсатор к выводу 10+R3 образуют фильтр в коллекторной цепи транзистора VT1 для уменьшения опасности возбуждения усилителя. При подключения конденсатора к выводам 3,5,11 ООС отсутствуют по переменному сигналу остаются местные ООС по току (R2, R7). R4, R5 обеспечивают смещение на эмиттерном переходе транзистора VT1 и одновременно образуют общую ООС усилителя.
Если требуется обеспечить высокое Rвх интегрального усилителя, в его входном каскаде используют полевые транзисторы. Примером такого усилителя служит ИМС типа К284УЕ1.
Резистор R5 является нагрузкой в цепи истока ПТ VT1 и частью коллекторной нагрузки БТ VT2; одновременно R5 является элементом последовательной ООС по напряжению. R6 служит для защиты VT2 при коротком замыкании на выходе. Навесной резистор исключает шунтирование входа усилителя делителем R1, R2.
Рассмотренный усилитель может применяться в качестве входного каскада чувствительных усилителей, выходного каскада при передаче сигналов по кабелю (т.к имеет малое Rвых) и других устройств, требующих большого Rвх и малого Rвых и стабильного К.
4.10 Широкополосные интегральные усилители (ШИУ)
Большинство современных ШИУ обладают универсальными свойствами, т.е. могут применяться для усиления импульсных или других широкополосных сигналов в различных узлах РЭО.
Данный ШИУ усиливает положительные видеоимпульсные. Усилитель имеет 2 входа: потенциальный 12 и импульсный 11. Применена комбиниров стабилизация: эмиттерная - R4; коллекторная - R2. Нагрузкой по постоянному току является резистор R3. Усилитель имеет следующие параметры:
.
В качестве импульсных усилителей и ВУ широко применяются двухкаскадные ШИУ, или так называемые токовые двойки. Примером такого усилителя является ИМС К 118УП1. Они представляют собой двухкаскадные усилители с параллельной ООС по току. К усиления можно изменять в широких пределах путём подбора параметров цепей ОС.
Рис.4.10 Схемы широкополосных интегральных усилителей
Напряжение смещения подаётся на базу транзистора VT1 через R2 с нелинейного делителя R4, R5 и транзистор VT3. Эти же элементы образуют цепь ООС. Глубину ООС можно изменять в широких пределах путём изменения напряжения, подаваемого на базу транзистора VT3 (через вывод 5)
Транзистор VT4 является элементов ВЧ - коррекции: используется зарядные ёмкости его обратно смещённых эмиттера и коллектора p-n переходов. При необходимости между выводами 12, 14 подключаются дополнительный конденсатор.
3-я схема. Кроме такого способа коррекции применяются коррекция двухполюсником. Это ГСТ, включённый в цепь эмиттера. Этот ГСТ имеет корректирующую цепь , который в интегральной технологии легко реализуемы.
Достоинством эмиттерной коррекции является высокая устойчивость усиления, повышенная стабильность параметров, возможность изменения полосы пропускания и К в широких пределах.
В ШИУ применяются и индуктивная ВЧ - коррекция с помощью эквивалентов индуктивностей (на основе ОУ).
4.11 Оконечные каскады интегральных усилителей
Для повышения степени использования напряжения и тока питания, понижения мощности потерь, особенно в состоянии покоя, оконечные каскады современных интегральных усилителей, делаются двухтактными и работают в режиме АВ. cтроят по схеме с параллельным управлением плечами, причём в маломощных усилителях каждое плечо выполняется на одиночных транзисторах разного типа проводимости, включённых эмиттерными повторителями.
Рис.4.11 Схемы оконечных каскадов интегральных усилителей
Типичная схема маломощного каскада содержит оконечные транзисторы VT4, VT5. Режим АВ задаётся смещением, получаемым с помощью ГМСН в виде диодов VD1, VD2, через которые протекает ток предоконечного транзистора VT1, нагруженного на ГСТ (изображён эквивалентным генератора тока . Вместо диодов VD1, VD2 может применятся схема на транзисторах).
Транзисторы VT2, VT3 и сопротивления R2, R3 представляют схему защиты транзисторов VT4, VT5 от перегрузки большим током, возникающим в случае короткого замыкания нагрузки. Плечи каскада работают поочерёдно. Поэтому достаточно рассмотреть работу схемы защиты только одного плеча, например верхнего, когда ток нагрузки протекает через транзистор VT4. Если ток увеличивается настолько, что падение напряжения на R2 достаточно для открывания транзистора VT2, его сопротивление уменьшится и зашунтирует транзистор VT4, предотвращая дальнейшее увеличение его тока. В другой полупериод усиливаемого колебания аналогично работают транзистор VT3 и сопротивление R3. Такую схему защиты широко применяют в ОУ, где типичные сопротивления R2, R3 составляют 20…50 Ом. Выходные каскады мощных интегральных усилителей имеют некоторые особенности. Для уменьшения тока покоя транзистора VT1 оконечные транзисторы плеч делают составными. В нижнем плече первый транзистор VT4 берётся p-n-p с малым . Поэтому для обеспечения достаточного усиления в качестве второго транзистора применяют составной транзистор.
Для получения большого КПД, часто предусматривают возможность подачи в точку а напряжение вольтодобавки. Для этого точки а, б выводят из микросхемы. Вместо резистора нагрузки Rк может применятся ГСТ, как, например, в микросхеме К174УН7. Для защиты оконечных транзисторов может применятся выше рассмотренная схема, однако сопротивления R2, R3 не встраивают внутрь микросхемы во избежание её перегрева, а подключают внешние детали.
Подобные документы
Динамический режим работы усилителя. Расчет аналоговых электронных устройств. Импульсные и широкополосные усилители. Схемы на биполярных и полевых транзисторах. Правила построения моделей электронных схем. Настройка аналоговых радиотехнических устройств.
презентация [1,6 M], добавлен 12.11.2014Понятие электронного усилителя, принцип работы. Типы электронных усилителей, их характеристики. Типы обратных связей в усилителях и результаты их воздействия на работу электронных схем. Анализ электронных усилителей на основе биполярных транзисторов.
курсовая работа [540,7 K], добавлен 03.07.2011Транзистор как электронный полупроводниковый усилительный прибор, предназначенный для усиления сигналов. Знакомство с особенностями и сферами применения полевых и биполярных транзисторов. Общая характеристика схем включения биполярного транзистора.
реферат [1,5 M], добавлен 21.05.2016Классификация биполярных транзисторов по типу рабочего материала и механизму передачи тока в структуре. Технологические разновидности БТ. Основные свойства сплавных и планарных транзисторов. Ширина диапазона рабочих частот БТ. Способы повышения усиления.
контрольная работа [2,3 M], добавлен 15.01.2011Физические принципы функционирования электронных приборов. Дефекты реальных кристаллов. Искажение кристаллической решетки в твердых растворах внедрения и замещения. Принцип работы биполярных транзисторов. Поверхностные явления в полупроводниках.
контрольная работа [3,1 M], добавлен 04.10.2010Транзистор - полупроводниковый преобразовательный прибор, имеющий не менее трёх выводов и способный усиливать мощность. Максимально допустимые параметры и вольтамперные характеристики биполярного и полевого транзисторов. Расчет величин элементов системы.
курсовая работа [1016,4 K], добавлен 01.12.2014Основы схемотехники аналоговых электронных устройств. Расчет физических малосигнальных параметров П-образной схемы замещения биполярного транзистора, оценка нелинейных искажений каскада. Выбор резисторов и конденсаторов для усилительного каскада.
курсовая работа [911,3 K], добавлен 10.02.2016Изучение принципов работы жидкокристаллических дисплеев, плазменных панелей. Исследование характеристик полупроводниковых приборов и электронных устройств: полевых транзисторов, диодов, усилительных каскадов. Двоичные системы счисления в электронике.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.10.2015Основные технические показатели электронного усилителя: коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления, диапазон усиливаемых частот, динамический диапазон, нелинейные, частотные и фазовые искажения. Разработка гибридной интегральной микросхемы.
курсовая работа [772,0 K], добавлен 08.04.2014Разработка структурной, принципиальной и интегральной микросхем аналогового устройства на основе биполярных и полевых транзисторов. Выбор типов и структур биполярных и полевых транзисторов, навесных элементов и расчёт конфигурации плёночных элементов.
курсовая работа [241,0 K], добавлен 29.08.2014
