Вместо ЦАП в таких усилителях чаще всего используют ко м- бинацию специальных логических устройств с резистивной матрицей R-2R–аттенюаторы. Аттенюаторы управляются цифровым управляющим сигналом.

Помимо сравнительно простых схем, выполненных в соответствии с рис. 9.3, существуют и более сложные, в которых атт е- нюатор включается не в цепь отрицательной обратной связи, а между входным и выходным усилителем.

В результате опять-таки под действием цифрового управляющего сигнала представляется возможным управлять коэффициентом передачи такой сложной микросхемы.

Питание таких микросхем осуществляется от однополярного источника. Управление коэффициентом усиления производится напряжением, представленным последовательным кодом.

Цифровой

управляющий сигнал

R

–

Рис. 9.3

Аналоговый и цифровой входы обусловливают необходимость обращать особое внимание на организацию точек заземления. Лучше использовать раздельные точки заземления аналоговых и дискретных сигналов.

9.2. Усилители, управляемые напряжением

В этих схемах один из резисторов цепи отрицательной обратной связи включается в виде сопротивления, управляемого аналоговым напряжением (рис. 9.4).

151

ных входа: инвертирующий Вх(–) и неинвертирующий Вх(+). Это означает, что входной сигнал здесь можно подаватьотносительно общей точки либо на любой вход, либо на оба входа. В последнем случае усилитель воспринимает только разность входных сигна-

лов ∆Uвх =Uвх(+) – Uвх(–).

Рабочие точки транзисторов дифференциального каскада смещаются токовым зеркалом, выполненным на транзисторах 1 и 2. Оно температурно стабилизировано диодом 7. Поскольку в токо-

вом зеркале Iу = IэΣ, то суммарным током эмиттеров можно управлять подачей управляющего тока Iу через внешний вывод микросхемы. Управляющий ток можно задавать либо регулируемым источником напряжения и последовательно с ним включенным высокоомным резистором или дополнительным внешним управляющим токовым зеркалом.

Таким образом, в данной схеме, изменяя Iу, можно менять токи коллекторов. В силу идентичности транзисторов каскада при

∆Uвх = 0 коллекторные токи покоя одинаковы, т.е. Iк03 = Iк04 = Iу/2. При ∆Uвх ≠ 0 коллекторные токи начинают разниться тем больше, чем больше ∆Uвх, а именно Iк3 = Iк03 ± ∆I = Iу/2 ± ∆I, а Iк4 =

= Iу/2 – ∆I. Эта разность коллекторных токов, зависящая от ∆Uвх и

+

Iу, преобразуется последующими токовыми зеркалами с коэффициентом передачи, приблизительно равным единице, в выходной ток Iвых, наблюдаемый относительно общей шины усилителя.

Зависимость коллекторных токов от ∆Uвх определяется известным соотношением

∆Uвх = (kT/q) ln(Iк4/Iк3).

При малых, порядка единиц милливольт, ∆Uвх коллекторные токи отличаются столь мало, что предыдущее соотношение можно представить первым членом его разложения в ряд Тейлора:

∆Uвх = (kT/q) ln(Iк4/Iк3) ≈ (kT/q) [(Iк4 – Iк3)/Iк4].

Поскольку Iк3 = Iк4 = Iу/2, то

∆Uвх ≈ (2kT/q) [(Iк4 – Iк3)/Iу]

или

∆Uвх(Iуq/2kT) = gm ∆Uвх = Iк4 – Iк3= Iвых,

где gm = Iуq/2kT – крутизна характеристики усилителя – его проводимость или коэффициент передачи.

154

Управляющий ток можно задавать по-разному. Управляющий ток в схеме на рис. 9.7, а, содержащей источник напряжения, подключенный одним из зажимов к отрицательному выводу источника питания микросхемы и резистор, равен

Iу= (Uу –2×0,7 В)/R = (Uу –1,4 В)/R.

Управляющий ток в схеме с дополнительным источником управляющего напряжения, подключенного отрицательным зажимом к общей точке схемы (рис. 9.7, б), равен

Iу = (Uп + Uу –1,4 В)/R.

Наконец, в качестве источника напряжения, создающего управляющий ток, можно использовать питание микросхемы (рис. 9.7, в), тогда

Iу= (Uп –1,4 В)/R.

Iу

R

в

Рис. 9.7

156