Файл: Лабник по схемотехнике.doc

I_{ЭVT 6}/I_ЭVT7= R₂/R₁.

Резисторы R₁ и R₂ могут отсутствовать. В этом случае I_{ЭVT 6} = I_ЭVT7.

Малые входные токи и их разбаланс, повышенное входное сопротивление, малое смещение нуля и его температурный дрейф, а также пониженные шумовые свойства – все эти показатели входного каскада определяют свойства всего ОУ в целом. Для улучшения этих показателей транзисторы входного каскада должны обладать достаточно высоким коэффициентом усиления по току, работать в микротоковом режиме и быть выполненными максимально симметрично. Входной каскад строят таким образом, чтобы увеличить коэффициент К_{U ПАР} и максимально ослабить К_{U СИНФ}.

Для обеспечения высокого значения коэффициента усиление всего ОУ в схему ОУ первого поколения вводится второй дифференциальный каскад (на транзисторах VT2—VT2' (рис. 5.1)). Одновременно он приводит сигнал к одному выходу (с коллектора VT2'). Рабочий ток второго каскада, а следовательно, и коэффициент усиления К_U выше, чем у первого каскада. Если первый каскад работает при малых амплитудах сигнала, то второй – при повышенных, и данный каскад иногда называют “усилителем амплитуды”. Амплитуда напряжения на коллекторе VT2', практически, равна амплитуде на выходе всего ОУ.

Схема сдвига уровня и выходной каскад

Схема сдвига уровня напряжения содержит в своей ос­нове транзисторы VT3 и VT4 (рис. 5.1). Ее роль сводится к тому, чтобы при U_ВХ = 0 на базе VT5 получить невысокий положительный потенциал U_БЭ, такой, чтобы после эмиттерного повторителя (транзистор VT5) напряжение U_ВЫХ= 0. Наличие элемента сдвига уровня в ОУ первого поколения принципиально необходимо. Дело в том, что при U_вx= 0 напряжения на коллекторах первой балансной пары и тем более второй пары транзисторов выше нуля, поскольку транзисторы работают в активном режиме.

В схеме сдвига уровня транзистор VTЗ включен по схеме с общим коллектором. Транзистор VT4 служит нагрузочным сопротивлением (весьма высокоомным) для эмиттерного повторителя VTЗ, т.е. генератором стабильного тока (ГСТ) – элементом, задающим ток через резистор R₇ в эмиттерную цепь VTЗ. Резистор R₇ необходим для создания на нем перепада напряжения U_R7 =I_К4R₇ (постоянный ток!) такой величины, чтобы обеспечить необходимое значение напряжения U_Б5 и, следовательно, необходимое (обычно нулевое) напряжение на выходе.

Коэффициент передачи схемы сдвига уровня, как в хорошем эмиттерном повторителе, практически равен 1, если R₇ много меньше выходного сопротивления транзистора VT4 со стороны коллектора, что легко выполняется.

Задание тока транзистора VT4 осуществляется так же, как и транзистора VT6 – используется “токовое зеркало” VT4–VT7. . Такой прием сокращает количество компонентов схемы.

Эмиттерный повторитель на выходе схемы (транзистор VT5) служит для обеспечения низкого выходного сопротивления ОУ, обеспечивет повышенную линейность и является усилителем мощности.

Методические указания

При выполнении лабораторной работы парафазный и синфазный сигналы на входы схемы подают через резистивный делитель напряжения, аналогичный описанному в лабораторной работе №4. При всех измерениях необходимо контролировать выходное напряжение с помощью осциллографа, чтобы не допускать нелинейных искажений сигнала..

Задание

1. Идентифицировать основные каскады усилителя.

2. Установить номинальные питающие напряжения |Е₁| = |Е₂| = 10 В. Измерить потенциалы основных узлов всех каскадов и вычислить токи транзисторов (входы операционного усилителя заземлены). Используя параметры элементов схемы, приведенные на стенде и найденные режимы по току, вычислить коэффициенты усиления по напряжению всех каскадов усилителя для парафазного и синфазного сигналов, а также r_ВХ и r_ВЫХ.

3. На входы усилителя подать сигнал от генератора ГЗ-36 через делитель напряжения. Снять амплитудную характеристику всего усилителя для парафазного сигнала, контролируя выходной сигнал осциллографом.

4. Исследовать прохождения переменного сигнала через усилитель для парафазного и синфазного режимов работы, при этом контролировать отсутствие нелинейных искажений. По результатам измерения определить K_{U ПАР} и К_{U СИНФ} отдельных каскадов. Измерить r_ВХ и r_ВЫХ. Результаты измерения сравнить с вычисленными значениями в п. 2.

5. В отсутствие входного сигнала снять зависимость U_ВЫХ от изменения напряжения источников питания Е₁ и Е₂ (Е₁ и Е₂ изменять на ±25% от номинального значения). Попытаться установить причину наблюдаемых зависимостей путем дополнительных измерений, выбранных самостоятельно.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы. – М.: Сов. Радио, 1979. С. 47–59.

2. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов. – М.: Телеком, 1999.

Лабораторная работа № 6 усилители с частотно-независимой обратной связью

Цель работы — исследование влияния частотно-независимой обратной связи на коэффициент передачи по напряжению, входное и выходное сопротивление усилителей.

Общая характеристика цепей обратных связей

Эффективным способом влияния на свойства усилителей является использование в них обратных связей (ОС).

По способу подключения к входу усилителя ОС можно разделить на два типа: последовательные и параллельные. В первом случае цепь источника сигнала — е_Г (R_Г), входная цепь усилителя и напряжение обратной связи (u_ОС) включены последовательно (рис. 6.1, а), и можно записать

е_Г = u_ВХ + u_ОС. (6.1)

Во втором случае цепь источника сигнала и цепь обратной связи включаются параллельно входной цепи усилителя (рис. 6.1, в) и можно записать

i_Г = i_ВХ + i_ОС (6.2)

По способу подключения к выходу усилителя ОС можно разделить на связь по напряжению и связь по току. В первом случае напряжение (ток) обратной связи пропорциональны выходному напряжению

u_ОС, (i_ОС) = K_ОС u_ВЫХ, (6.3)

во-втором случае – выходному току

u_ОС, (i_ОС) = K_ОС i_ВЫХ. (6.4)

На рис. 6.1, а показан способ организации последовательной обратной связи по напряжению, а на рис. 6.1, в – параллельной ОС по напряжению.

По знаку обратные связи бывают положительными и отрицательными. Если входной сигнал и сигнал обратной связи действуют согласно, т.е. как тот, так и другой, например, открывают транзистор входного каскада, то такая связь является положительной. В противном случае ОС будет отрицательной.

По частотным свойствам обратные связи можно разделить на частотно-независимые (широкополосные) и частотно-зависимые (избирательные). Если в области рабочих частот усилителя коэффициент передачи цепи ОС

(K_ОС) не зависит от частоты, то такая связь называется частотно-независимой. Однако часто вместо резистора в цепь ОС включают частотные фильтры различного рода. В этом случае обратная связь будет частотно-зависимой или избирательной.