6.3.3 Схеми зсуву рівнів напруг

К рім розглянутої нижче проблеми стабілізації режиму АІС, в таких ІС необхідно вирішувати ще одну задачу, а саме: узгодження послідовних каскадів з гальванічним міжкаскадним зв’язком за рівнями напруги. 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. Потенціал колектора відносно загальної точки схеми становить одиниці, десятки вольт, а потенціал бази наступного каскаду десь 0.4…0.9 В, за умови U_E = 0. Якщо базу безпосередньо з`єднати з колектором, то для забезпечення необхідної величини U_ВЕ, необхідно підвищити потенціал емітера.. Це досягається вмиканням в його коло резистора, що зменшує коефіцієнт передачі інформаційного сигналу.

Для того, щоб усунути постійну складову на вході наступного каскаду, але по можливості без втрат передати корисний сигнал, використовують спеціальні схеми зсуву рівнів напруг (Рис.6.5). 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.

Розглянемо процес зсуву рівнів напруг. База VT 1 з`єднана з виходом попереднього каскаду (з колектором ), тобто на вході схеми зсуву ( на базі VT1) діє постійна складова напруги U₁ разом зі змінним інформаційним сигналом U_ВХ. При цьому необхідно забезпечити потенціал емітера VT1 нижчим від потенціалу бази на незначну величину U_BE1. Коефіцієнт передачі емітерного повторювача за напругою G_U = 1, а відтак на емітері виділяється постійна складова U₁ - U_BE1 та майже без змін ЕІС.

За відсутності ЕІС ( в початковому стані) на виході ОП ( на виході схеми зсуву) – на колекторі VT2 постійна складова повинна буди відсутня (за симетричного живлення ОП), тобто емітер VT1не дової в схему зсуву вмикають діод VD1, на якому спадає пряма напруга U_F = U_BE1. За необхідності включають m діодів. Але це ще недостатньо, щоб повністю компенсувати небажану постійну складову, а тому вмикають транзистори VT2, VT3, резистори R1, R2 та R4, які утворюють генератор стабільного струму I₀, що забезпечує необхідний спад напруги на резисторі R3.

Співвідношення між вхідним U₁ та вихідним 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 ОП.

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 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 СЕ сигнал змінює полярність. Це інвертуючий вихід, що відповідно позначається на схемі вмикання (кільце на рис.6.6, б)..

О пором 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. Таке схемне вмикання протидіє дрейфу робочої точки, обумовлене зміною колекторного струму. Так само резистор R5 з конденсатором великої ємності 15,0 мкФ утворює ланцюжок емітерної термостабілізації завдяки негативному зворотному зв’язку за постійним струмом.

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 функціонально- вузловий метод проектування Параметри конкретної апаратури досягаються відповідним вмиканням виводів ІМС та розрахунком навісних компонентів.

Такий самий підхід зберігається при використанні більш складних АІС.