Раздел: Документация

0 ... 56 57 58 59 60 61 62 ... 82

Транзисторы 77—ТЗ выращены в одном кристалле, поэтому их параметры практически одинаковы Поскольку базо-эмиттерные напряжения у Т2 и ТЗ одинаковы, то попарно одинаковы также их базовые и коллекторные токи: /б2 = /бз, /кг = /кз. Если В — это коэффициент усиления транзисторов по току, то

+ = /кз + 2/кз/В.

При В3>1 получаем /К2=/кз = +. Таким образом, на базе транзистора 77 вычитаются два тока: ток I- и ток IK2l практически равный току i+. В результате можем считать, что в базу транзистора 77 проходит разность токов —г+ и выходное напряжение усилителя пропорционально этой разности.

Обратим внимание на то, что напряжения на И- и Н-входах ТОУ равны базо-эмиттерным напряжениям транзисторов 77 и Т2. Это означает, что указанные напряжения при работе ТОУ СО ставляют несколько десятых (или сотых) долей вольта и в общем случае не равны между собой. Действительно, в базу транзистора 77 течет ток f —i+, а в базу Т2 ток t+/B, и равенство этих токов, необходимое для равенства базо-эмит-терных напряжений 77 и Т2, может быть достигнуто только при определенных значениях токов г+ и г .

Применение ТОУ. Токоразностный ОУ может применяться почти во всех тех же случаях, что и классический. Однако схемы на основе ТОУ отличаются от схем с обычными ОУ. Это вызвано, во-первых, однополярным питанием и, во-вторых, весьма малым синфазным напряжением на входах ТОУ.

Примеры типичных схем на основе ТОУ показаны на рис. 9-2. Между входами в условном обозначении усилителя на этом рисунке добавлен маленький треугольник с тем, чтобы отметить, что в данном случае применяются именно токоразностные усилители.

Инвертирующий усилитель переменного напряжения по схеме рис. 9-2, а работает примерно так же, как при использовании классического ОУ. Отличие заключается в том, что начальное выходное напряжение UH задается здесь током, подаваемым в Н-вход ТОУ. Поскольку коэффициент усиления ТОУ обычно весьма велик, то мы можем приближенно считать, что при работе ТОУ на линейном участке его входные токи равны между собой, — Кроме того, при проведении приближенных расчетов обычно принимают напряжения на Н- и И-входах ТОУ равными нулю. Поэтому составляющая тока I-приближенно равна UhIRz. Ток i+ очевидно определяется равенством i+E/Rs. Максимальный неискаженный входной сигнал мы получим, если с7н«£/2, где Е — напряжение питания ТОУ (£>0). Соответственно сопротивление резистора можно найти, исходя из равенства токов t+ и t :

Е Е 1

Рис. 9-1. Схема входной цепи ОУ с токовыми входами

Ra 2 R2

откуда получаем /?3 = 2/?г.

Приращение входного тока обусловленное входным напряжением UBx, компенсируется приращением тока обратной связи. Поэтому коэффициент усиления усилителя рис. 9-2, а для переменного напряжения будет

U

вых

А.

Знак «—» в этом равенстве означает инверсию переменного напряжения №

---

В неинвертирующем усилителе переменного напряжения, показанном на рис 9-2, б, аналогичным образом устанавливается /?з = 2/?2, что обеспечивает получение начального уровня выходного напряжения, равного Е/2. В данном случае приращениями тока обратной связи компенсируют приращения тока i+, обусловленные действием входного напряжения UB%. Поэтому коэффициент усиления переменного напряжения в этом усилителе определяется отношением

вых R2

U BXRl

Как видим, формулы для неинвертирующих усилителей на основе ТОУ и на основе классического ОУ существенно различаются.

Рис. 9-2. Примеры применения ОУ с токовыми входами

На основе ТОУ, совмещая структуры рис. 9-2, а к б, можно построить также дифференциальный усилитель переменного напряжения. В принципе ТОУ могут использоваться и для работы с сигналами постоянного напряжения В качестве примера на рис 9-2, в показан дифференциальный интегратор на основе ТОУ. Здесь производится интегрирование на конденсаторе С разности входных токов U2/R2— U\IR\. Однако ввиду того, что выходное на пряжение ТОУ может быть только положительным, при использовании этого интегратора нужно следить за тем, чтобы интеграл разности U2/R2—U\/Rt Гы всегда больше нуля

Пример использования ТОУ в схемах с положительной обратной связью иллюстрируется рис. 9-2, г. Показанный на этом рисунке триггер Шмитта при возрастании входного сигнала срабатывает по уровню UBx = ERz/Ri, а при убывании сигнала — по уровню UBx — E(RzlRi—Rz/Rs)-

9-2. Умножители аналоговых сигналов

В главе седьмой мы рассматривали логарифмические функциональные преобразователи, принцип действия которых основан на близкой к экспоненциальной зависимости тока коллектора транзистора от его базо-эмиттерного напряжения. Эта же зависимость используется в умножителях аналогового сигнала, построенных на основе параллельно-симметричных усилительных каскадов Рассмотрим кратко, как работают такие умножители.

Упрощенная схема аналогового умножителя показана на рис. 9-3 Она содержит три параллельно-симметричных усилительных каскада Найдем основные соотношения, описывающие работу такого каскада, на примере пары транзисторов 77, Т2.

---

Связь между током коллектора /к и базо-эмиттерным напряжением Vв можно выразить соотношением (см. § 7-5)

/к - /.

kT

где в данном случае /, — это обратны™ ток эмиттерного перехода Обозначим буквой р размерный коэффициент ql(kf) Тогда, пренебрегая единицей при ц(/03>1, может записать

■■1иб.

(9-1)

Будем использовать в обозначении коллекторного тока цифровые индексы, соответствующие номерам транзисторов на схеме рис 9-3 Для коллекторных токов транзисторов Т2, Т1 можем записать

1гРи«, /к1«- lse»(u5+ui). (9-2)

	L JL
RS	R1

R3

Предполагаем, что транзисторы Т1 и Т2 имеют одинаковые параметры, так что обратные токи h у них равны Сумма токов /Ki и /кг с точностью до токов базы равна току /о, задаваемому источником тока ИТ (рис 9-3):

3-3)

Выражая из (9-3) /s и подставляя полученное выражение в (9-2), найдем

к8

/п

к,

(9-4)

Если рассмотреть разность токов /Ki—/К2, то получим

/,(■-1)

Рис. 9-3. Схема перемножителя напряжений

/к

к 1

й>+ 1

/0(l+iL/t- 1) 1 l + lil/x+l ~ 2

V-Uih (9-5)

В преобразованиях использовалось равенство ~ 1+ а при а<С1. В нашем случае предполагаем, что \iU\<g.l (Ut<.U0). Соотношение (9-5) говорит о том, что в параллельно-симметричном каскаде разность выходных токов (а при одинаковых коллекторных нагрузках и выходное напряжение) изменяется пропорционально произведению UJo Следовательно, на основе подобного каскада можно построить умножитель напряжений, если напряжение одного сомножителя подавать на вход каскада, а напряжением другого задавать суммарный эмиттерный ток транзисторов. Именно так часто и поступают, когда нужно построить несложный и не очень точный умножитель. Устройство по схеме рис. 9-3 позволяет получить более высокую точность умножения.

Для этого умножителя можем записать равенства, подобные равенствам (9-4):

Ik. 4

1 -f е»и>

К v-

/к

1 + е»и /к 8еАУ"

1 +й!

Выходное напряжение умножителя очевидно определяется формулой = (к » + /к в) R - {hi + /кв) R.

(9-6)

(9-7)

0 ... 56 57 58 59 60 61 62 ... 82