5.2.5. Каскади підсилення в інтегральному виготовленні

Розглянуті раніше принципи побудови підсилювальних каскадів широко використовують при проектуванні інтеграль-них мікросхем аналогічного призначення.

Технологічно такі підсилювачі виконують у вигляді моно-літної схеми, що містять всі необхідні елементи (транзистори, діоди, резистори і ін.) в інтегральному виконанні і має властивості підсилення електричних сигналів без під’єднання додаткових навісних компонентів.

Виконувана ними функція описується рівнянням виду:

U _вих=K _{U ∙}U_вх. (5.12)

На рис.5.9 зображена принципова схема попереднього підсилювача низької частоти серії 119 (мікросхема 119УН1), що характеризується слідуючими параметрами:

U_дж1 = 6,3 В; U_дж2 = – 6,3 В, R_вх = 5,0 кОм, U_вих = 0,75 В при КГ < 10%.

а б

9. Попередній інтегральний підсилювач:

а– схема; б – умовне графічне зображення.

Такі підсилювачі мають характер багатоцільових пристроїв, тому, змінюючи комутацію зовнішніх виводів, а також способи під’єднання джерела сигналів і навантаження, можна одержати підсилювачі з різними характеристиками. Оскільки ці підсилювачі не є ідеально лінійними, на їхній основі можуть бути побудовані різного роду автогенераторні пристрої, перетворювачі частоти, детектори і інші нелінійні пристрої. Тому інтегральні підсилювачі часто називають аналоговими схемами.

5.2.6. Підсилювачі потужності

Важливою властивістю підсилювача є підсилювання потужності електричного сигналу. Будучи або самостійними пристроями, або частиною більш складних апаратів, підсилю-вачі знайшли широке застосування в радіомовленні, звуковому кіно, техніці звукозапису, телебаченні, радіолокації й радіонавігації, ядерній фізиці, медицині й біології, системах автоматики й т.д.

Вихідні каскади проектують як в однотактному, так і у двотактному виконанні. Однотактні каскади, зазвичай, працюють в режимі класу А, двотактні – в режимі класу В або АВ. З усіх варіантів двотактна схема в режимі класу В є найбільш економічною, що забезпечує відносно великі рівні вихідної потужності. Однотактну схему застосовують при відносно малих вихідних потужностях. При відносно невеликих рівнях вихідної потужності широко практикують безпосереднє під’єд-нання навантаження у вихідне коло транзистора вихідного каскаду. Такі підсилювачі називають безтрансфор-маторними вихідними каскадами.

Однотактні вихідні каскади

Принципова схема однотактного вихідного каскаду при увімкненні транзистора за схемою СЕ зображена на рис. 5.10.

Опір навантаження змінній складовій колекторного струму зображений пунктирною лінією, обумовленій корисним вхідним сигналом, є в загальному випадку комплексною величиною.

Рис. 5.10. Однотактний трансформаторний вихідний каскад

Опір навантаження змінній складовій колекторного струму (на рис.5.5 зображений пунктирною лінією), обумов-леній корисним вхідним сигналом, є в загальному випадку комплексною величиною. В деякій області середніх частот можна вважати, що навантаження активне і опір навантаження буде дорівнювати:

(5.13)

де n – коефіцієнт трансформації

Коефіцієнт трансформації в режимі узгодження знаходять за виразом:

Призначення елементів R₁, R₂, R_е, С_е, С_р1 таке ж, як і в схемі рис. 5.2.

Безтрансформаторні вихідні каскади

Тенденція до мініатюризації електронних пристроїв призвела до розробки двотактних підсилювачів з безтрансформаторним виходом. Найбільш широке застосування знаходять вихідні каскади як у дискретному, так і в інтегральному виконанні, побудовані на різнотипних транзисторах: р-п-р і п-р-п.

Типова схема безтрансформаторних двотактних підсилю-вачів на транзисторах з електропровідністю різних типів зображена на рис. 5.10. Такі вихідний каскад має послідовне живлення і паралельне увімкнення навантаження.

Зсув за постійним струмом здійснюється подільником R₁ –R3. Оскільки опір резистора R₂ зазвичай малий, можна вважати, що бази обох транзисторів за змінним струмом з’єднані і мають один вхідний полюс (несиметричний вхід).

Рис. 5.11. Безтрансформаторний вихідний каскад

Оскільки обидва транзистора в схемі увімкнені відносно навантаження як емітерні повторювачі, узгодження вихідного опору підсилювача з опором навантаження (зазвичай низкоомного) значно спрощуються і ККД схеми може виявитися досить високим.

У якості передкінцевих каскадів для розкачки вихідних каскадів підсилювачів широко використовують операційні підсилювачі в інтегральному виконанні.

На рис. 5.12. наведена схема найпоширенішого в практиці проектування вихідного підсилювача на транзисторах VТ₁ і VТ₂ різної структури, вхідний сигнал на кий надходить із виходу операційного підсилювача DА.

Весь підсилювач за допомогою подільника R₂R₃ охоплений від’ємним зворотним зв’язком, завдяки якому схема настільки лінійна, що не вимагає додаткових кіл зсуву для транзисторів кінцевого каскаду.

Оскільки коефіцієнт підсилення за напругою кінцевого каскаду в схемі СК дорівнює приблизно одиниці, то підсилення всього пристрою буде дорівнювати:

(5.14)

Рис. 5.12. Безтрансформаторний вихідний каскад з використанням ОП