Особенности построения различных типов усилителей

Глава3. Особенности построения различных типов усилителей.

§1.Усилители  постоянного  тока.

Есть неприятности

Есть ООС      Рассмотрим  численный пример:

Пусть         

тогда

 

Пусть   тогда                

  будет <1  и ставить бессмыслено-это 1-ая неприятность

2-ая -дрейф нуля .При    надо сделать .Это можно сделать

делителем .C течением  времени будет не 0  из-за изменений  ,старения .

Способы  борьбы с первой неприятностью :

-  гасящее сопротивление

   

   теряется полезный сигнал

                      

лучше вместо   стабилитрон    

                          

       мало

 §2 Дифференциальный усилитель

                                                                                                         Неприятности:

Как во входном ,так и в выходном сигнале присутствуют постоянные составляющие напряжения, что осложняет работу схем связанных с усилителем

во входной   и выходной цепях .Они зависят от питания .Возможность устранить

постоянную составляющую  и зависимость от напряжения питания заложена в

мостовой схеме.

       Если    и ,то

            при  E  питания и практически при Т

Возникла идея построения  усилителя на 2-х транзисторах :

 для  работы этой схемы как дифференциального усилителя надо подавать

напряжение на      такие, что       

Если  ,то  и не зависит от напряжения питания и температуры.Для этого требуется полная симметрия схемы ,только тогда   и  .Если симметрия полная .Для его уменьшения  желательно увеличить   тогда за счет ООС

(одновременно  увеличивается   каждого транзистора),но при   для

рабочей точки  надо   .Можно обойти эту трудность поставив вместо

генератор стабильного тока или заменяющий его транзистор

  простейший генератор стабильного тока (о других чуть позже )

Режимов работы диф.усилителя несколько:

1)противофазный   

2)синфазный              3)однордный (или наоборот)

Для каждого режима рассмотрим два варианта расположения выхода

а) симметричный

б)несимметричный 

1)режим противофазный

    без ОС (токи через не текут)

аналогично  

симметричный выход

Коэффициент усиления разностного сигнала обозначим  .

2)Синфазный режим

  (в идеале)

; ;

 

 при 

вводят  такое понятие коэффициент ослабления синфазного сигнала

 синфазный сигнал помеха

 типовые значения  

3)Однофазный режим

  рассмотрим этот режим (как и  произвольный режим)

как суперпозицию первого и второго

а)синфазного                     

б)противофазного        

итого                                                                                  0

Соответственно получим напряжение на выходе (самостоятельно)

                                            и  коэффициентусиления(аналогично)

                   Источники стабильного тока

                         Токовое зеркало 

          

                   

    мало

поэтому                                                        меняем,меняем   

 или задают другим каскадом

 

§ 3 Операционный усилитель

ОУ – усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, несимметричным выходом( отдельная МС).

        

Первоначально изготавливался для аналоговых вычислительных машин для выполнения арифметических и логических операций.

Успехи интегральной техники сделали их дешевыми и широко распространенными во многих других приборах .

В современных ОУ        

Для увеличения ,  используют впвапва транзисторы  и полевые транзисторы составные транзисторы схема   и.т.п.

Чаше трёхкаскадная схема пример ОУ К140УД1

 токовое зеркало. Стабилизирует параметры, позволяет управлять током  , увеличивает  - есть ООС .

при поступлении '' + '' синфазного сигнала на ИВ и НИВ растёт ток  На базы  поступает '' – '' сигнал и ток  уменьшаясь влечет уменьшение  ООС уменьшает усиление синфазного сигнала, увеличивая  

 схема сдвига уровня

Потери сигнала малы если

 эмиттерный повторитель  

     

§4 Устройства на базе ОУ. 

(К153УД2)

Без ОС ОУ используется редко: нестабилен, склонен к самовозбуждению, разброс характеристик ,

Реально      более на ПТ

       Применение обратной связи улучшает параметры и дает возможность создать различные устройства с требуемыми характеристиками.

Анализ упрощается при идеализации

 следствия    (т.к ),  

(К не зависит от )

Отсюда следует принцип виртуального замыкания: , но одновременно ток не течет

для , для  

1)  Инвертирующий усилитель на ОУ.

,  , 

2. Преобразователь источника тока в источник напряжения

3. Неинвертирующий  усилитель

,  ,   ,  

 , (%  ОС повторитель   не требуется )

По ОС – последовательная  ОС по напряжению

        

  

 

4. Усилитель тока параллельная ООС по току

              

  не зависит от

5. Интегратор

         

6. Дифференциальная схема

     

7. Логарифмирующая схема

находим элемент с логарифмической зависимостью  от

 или  от

можно диод, но лучше транзистор

, 

; 

   ;  

8. Потенцирующая схема( схема осуществляющая функцию exp)

   ; 

9. Сумматор напряжений

т.к. , то     ;

при         

иначе сумматор с весовым коэффициентом