Схемы сдвига уровня:

Рисунок 2.3 Схема сдвига нуля

Схемы сдвига уровня: так как в ИМС не используют разделительный конденсатор, то в цепях межкаскадных связей необходимо гасить (или сдвигать) уровень постоянного напряжения, и в то же время хорошо передавать переменное напряжение. Простейшее устройство стабилитрон, однако он даёт высокий уровень шума; транзистор VT1 служит эмиттерным повторителем и обеспечивает большое R_вх. В его эмиттерную цепь включают делитель сопротивления и ГСТ на транзисторе VT2. Так как , то делитель незначительно ослабляет переменное напряжение, а постоянное сопротивление обеспечивает - U_R, что и создает необходимый сдвиг.

2.1.2 Каскад на двух транзисторах с эмиттерной связью

Рисунок 2.4 Схема каскада на двух транзисторах с

Эмиттерной связью

Схема каскада симметрична.Она содержит два транзистора с одинаковыми R_k и соединёнными эмиттерами, в общую цепь которых включён R_э (через него протекают постоянные токи эмиттера). Каскад имеет 2 входа (на Б) и может работать:

• в качестве фазоинверсного (использование одного входа и два выхода)

• в качестве вычитающего (дифференциального)

Чтобы исходные постоянные напряжения на базах и тем самым получить возможность подачи входных сигналов без применения разделительного конденсатора, коллекторные и эмиттерные цепи должны питать от отдельных источников , различающихся полярностью (что в интегральной технологии приемлемо). В этом случае каскад усиливает не только переменную, но и постоянную составляющую сигнала, т.е. является УПТ.

Проанализируем работу каскада. Под и будем понимать амплитуды напряжений переменного тока некоторой частоты (вплоть до нуля герц). Внутреннее сопротивление источников питания будем считать .

2.1.3 Работа каскада в качестве фазоинверсного

Пусть , . передаётся:

• на собственный коллектор

• на коллектор VT2

Знак «–» учитывает поворот напряжение при передаче с эмиттера на коллектор в схеме ОЭ

Передачу напряжения на коллектор транзистора VT2 можно условно разделить на 2 этапа:

1. Передача в точку соединения эмиттера . Фаза напряжения не меняется.

2. Передача напряжения с эмиттера на коллектор. При этом транзистор VT2 работает по схеме с общей базой (база транзистора VT2 заземлена). Фаза напряжения не меняется

Из схемы следует, что - только часть . Его можно найти, учитывая, что на 1 этапе транзистор VT1 работает как ЭП

, ,

Если , (т.к. коэффициент передачи входного напряжения на эмиттер-база VT2 равен , а на эмиттер-база транзистора VT1 равен )

и равны по амплитуде и противоположны по фазе идеальный фазоинверсный каскад.

В случае, когда – ограничен (в интегральной технологии затруднительно )

для выравнивания необходимо увеличить . В качестве в интегральной технологии используют ГСТ.

2.1.4 Работа каскада в качестве дифференциального

Дифференциальным (разностным) называют каскад, усиливающий разность напряжений

при на каждом из выходов получаются усиленные разности и .

При схеме между коллекторами:

Выход между коллекторами называют дифференциальным каскад нечувствителен к синфазным входным напряжениям – это очень ценное свойство (позволяет избавиться от наводимых помех на входе)

т.е.на выход будут передаваться:

• разностное входное напряжение

• синфазное напряжение

• коэффициент передачи равен

• коэффициент передачи синфазного

В большинстве случаев входные сигналы не является синфазными или противофазными, а содержат одинаковую синфазную и отличающуюся дифференциальные части

В ДУ с полностью симметричными плечами синфазный сигнал по симметричному выходу полностью подавляется, а выходное напряжение пропорционально разности входных напряжений, т.е. их дифференциальной части ( )

Выходное напряжение по несимметричным выводам, кроме полезной дифференциальной составляющей, содержит и синфазную составляющую (с коэффициентом передачи )

Коэффициент, показывающий во сколько раз коэффициентом передачи синфазное входное напряжение меньше, чем дифференциального, называется коэффициентом ослабления синфазного сигнала(КОСС).

Для увеличение КОСС вместе применяют ГСТ. Для уменьшения входного тока выбирают минимально необходимыми для обеспечения требуемой скорости нарастания (это скорость заряда некоторой ёмкости с током – подробно рассмотрим в главе об ОУ). Обычно . Малый обуславливает низкий уровень шумов транзистора.

Дифференциальный каскад(ДК) широко применяется в ИМС благодаря основным свойствам (ДК – первый каскад ОУ):

1. Способность вычитать, т.е. нечувствительность к синфазным входным напряжениям. Это позволяет применять его для усиления дифференциальных сигналов и облегает подачу сигналов ОС, которые в интегральных усилителях всегда применяется.

2. Симметрия схемы, обеспечивающая малый дрейф нуля и слабую зависимость параметров от температуры и произвольного разброса параметров элементов, т.к. они отклоняются одинаково в обоих плечах, что не приводит к разбалансировке схемы (интегральная технология обеспечивает высокую идентичность).

3. Ненужность блокировочного конденсатора в цепи эмиттеров и, несмотря на это, большой коэффициент усиления дифференциального сигнала, равный .

4. Если на входе ДУ установить транзистор VT и управлять его током, то будут изменяться токи транзисторов VT1 и VT2, а, значит, и их крутизна. Это позволяет создавать на основеДК усилители с управляемыми коэффициентом усиления и перемножители.