6.3.3. Схеми зсуву рівнів напруг

Інтегральні підсилювачі є підсилювачами постійного струму. Завдяки омічному зв’язку на базу транзистора кожного наступного каскаду поступає не тільки корисний інформаційний сигнал, але й постійна складова напруги з колектора попереднього каскаду.

В багатокаскадних підсилювачах ця складова “накопичується”, що викликає певні затруднення. Дійсно, напруга U_ВЕ = 1В. Напруга на колекторі попереднього каскаду в точці спокою може досягати значень 0,1Е_C…0,5Е_C…Е_C , тобто значно перевищує необхідну напругу U_ВЕ. Щоб забезпечити необхідний режим в даному випадку, підвищують потенціал емітера. Це досягається вмиканням в його коло резистора, що зменшує коефіцієнт передачі інформаційного сигналу.

Д ля того, щоб усунути постійну складову на вході наступного каскаду, але по можливості без втрат передати корисний сигнал, використовують спеціальні схеми зсуву рівнів напруг. Такі схеми забезпечують стабільну роботу каскадів, не вносячи помилок в постійну складову сигналу зі зміною напруги живлення і температури навколишнього середовища. Найчастіше схеми зміщення рівнів будують на основі генераторів стабільного струму.

Найпростішою схемою зсуву рівнів напруг є емиітерний повторювач. Він є основою інших більш складних схем (рис. 6.5).

Р

Рис. 6.5 Схема зсуву рівнів напруг

озглянемо процес зменшення постійної складової напруги U₁, що діє на базі VT1 разом зі змінним інформаційним сигналом U_ВХ. Потенціал емітера VT1 нижчий від потенціалу бази на незначну величину U_BE1. Коефіцієнт передачі за напругою G_U = 1.

На діоді VD1 спадає пряма напруга U_F = U_BE1. За необхідності включають m діодів.

Транзистори VT2, VT3, резистори R1, R2 та R4 утворюють генератор стабільного струму I₀, який забезпечує необхідний спад напруги на резисторі R3.

Співвідношення між вхідним U₁ та вихід-ним U₂ постійними рівнями

U₁ - U₂ = (m+1) U_F + I₀R₃

Змінюючи значення m, I₀ та R3 можна забезпечити будь-який зсув рівня напруги. При цьому змінний інформаційний сигнал передається майже без спотворень.

Такі схеми широко використовують у багатокаскадних інтегральних підсилювачах, зокрема в операційних підсилювачах.

6.4.Однокаскадні багатоцільові підсилювачі

Однокаскадні підсилювачі в інтегральному виконанні являють собою монолітну схему, яка містить в собі всі необхідні елементи (транзистори, діоди, резистори і ін.) в інтегральному виконанні та підсилює електричні сигнали без вмикання додаткових елементів. Такі підсилювачі подібні до багатоцільових пристроїв, оскільки, змінюючи в них комутацію зовнішніх виводів та способи приєднання джерела сигналів і навантаження, можна одержати підсилювачі з різними характеристиками та різними схемами вмикання (СЕ, СБ, СК). В окремих випадках інтегральні підсилювачі при розробці конкретних вузлів доповнюють навісними елементами.

На рис. 6.6, а показана принципова схема, а на рис. 6.6, б – схема вмикання попереднього підсилювача низької частоти серії 119 (мікросхема 119УН1). При такому вмиканні вхідний інформаційний сигнал подається на вхід 4, а знімається з виходів 5 та 11. На виводі 5, як і в схемі із ЗЕ сигнал змінює полярність. Це інвертуючий вихід, що відповідно позначається на схемі вмикання (кільце на рис.6.6, б). Такеж позначення використовують і в цифрових ІМС для виділення інвертуючих виводів.

Опором навантаження колекторного кола змінному струму є резистор R3, тому що приєднаний до виводу 12 і корпусу навісний конденсатор ємністю 15,0 мкФ шунтує за змінним струмом резистор R₂. Таке вмикання дозволяє забезпечити термостабілізацію робочої точки дією негативного зворотного зв’язку за напругою для постійного струму (колекторна стабілізація). Зміна температури, а отже і струму колектора відбувається повільно. Конденсатор не шунтує резистор R2 і на ньому формується додатковий спад напруги, викликаний збільшенням колекторного струму при підвищенні температури. Це - схемне вмикання, яке протидіє зміні колекторного струму. Так само резистор R5 з конденсатором великої ємності 15,0 мкФ утворює ланцюжок емітерної термостабілізації внаслідок негативного зворотного зв’язку за постійним струмом.

Рис. 6.6. Підсилювач 119 УН: а – принципова схема; б – схема вмикання

На виході 11 формується неінвертований сигнал, як і в схемі із СК. При вмиканні АІС, показаному на рис.6.4, б, вихідні сигнали формуються одночасно на двох виходах 5 і 11. Тобто створена можливість одержувати протифазні (парофазні) сигнали.

Відповідним вмиканням зовнішніх навісних конденсаторів можна забезпечити побудову підсилювача із СЕ, СБ або із СК.

Наведений приклад ілюструє принципово новий підхід проектування радіоелектронної апаратури із застосуванням ІМС. У дано­му випадку нові вузли та блоки утворюються за допомогою готових функціональних вузлів. Таким чином, реалізується функціо­кально- вузловий метод проектування Параметри конкретної апара­тури досягаються відповідним вмиканням виводів ІМС та розрахун­ком навісних компонентів.

Такий самий підхід зберігається при використанні більш складних АІС.