Транзисторные источники напряжения
Существует два основных способа реализации ист. напряжения, которые используются либо раздельно, либо совместно:
Основан на использовании свойств транзистора преобразовывать импеданс
Основан на свойствах транзистора усиления с ООС.
Практические схемы источников напряжения
|
|
В данной схеме, транзистор в диодном включении используется для компенсации постоянного значения и температурной зависимости падения напряжения Uбэ Т2. Из-за резистивного характера цепи смещения R1,R2, выходное напряжение зависит от напряжения питания – это недостаток схемы. Источник напряжения с нужным импедансом можно получить также применяя транзисторы с параллельной ООС. П
|
ренебрегая
током базы по ср. с I2,
получим:
.
Благодаря ОС через R1,
ток I1
поддерживается автоматически таким
образом, чтобы значение Uн
и I2,
были относительно независимы от
напряжения Eп
Дифференциальный усилительный каскад.
|
|
Строится на взаимно-согласованной паре транзисторов, R и Ид. источнике тока. При отсутствии сигналов на входах, эмиттерные и коллекторные токи транзисторов равны. При наличии на входах одинаковых (синфазных) сигналов равенство токов не нарушается. Следовательно, коэффициент усиления синфазных сигналов равен нулю. При подаче на входы различных напряжений, изменяется распределение токов в транзисторах. При этом, их сумма остаётся равной току эмиттера. Разность входных напряжений вызывает изменение выходных. В реальных диф. усилительных каскадах, плечи не идентичны, а источник тока – не идеален – имеет место конечное R. При этом, имеет место влияние синфазной составляющей входного сигнала на дифференциальную выходного и наоборот. |
,
Эти сигналы можно представить следующим образом.
,
,
Выходное напряжение также можно представить как сумму синфазной и дифференциальной составляющей.
,
В Общем сл. можно записать:
,
где
,
в сл. низкоомных ист.
.
,
.
Считаем, что причина разбалансировки
.
Здесь К – средний коэффициент усиления
дифференциального сигнала.
.
Если источник разбалансировки
и
:
.
Коэффициент подавления синфазной
составляющей
,
где
-
коэффициент асимметрии в дифференциальном
усилителе.
Входные сопротивления различают для дифференциальной и синфазной составляющей:
Для
дифференциальной составляющей:
-удвоенное
сопротивление каждой половины диф.
усилителя.
Для
синфазной составляющей
определяется сопротивлением источника
тока. Можно показать, что
Схемы выходных каскадов
Как правило, выходные каскады должны отдавать достаточно большую мощность в низкоомную нагрузку. Отсюда вытекают следующие требования:
Большой выходной ток
Большое выходное напряжение
Низкое выходное сопротивление.
Малая рассеиваемая мощность в режиме покоя – при отсутствии сигнала.
Выходной каскад должен иметь средства защиты от К.З.
Простейший вариант выходного каскада – эмиттерный повторитель
,
но
(слишком велико). Поэтому, в выходных
каскадах применяются схемы, работающие
в режиме класса “B”,
либо “AB”.
|
|
Работа схемы: При положительной п/волне вх. напряжения транзистор Т1 находится в акт. области (обл. усиления), ток нагрузки протекает к отрицательному зажиму источника питания через D и Т1. Падение напряжения на диоде обеспечивает такие условия, что транзистор Т2 оказывается закрытым в течение «+» п/волны Uвх При «-» п/волне Uвх, Т1 – закрыт и ток в нагрузку поступает от Т2. В режиме покоя, Т2 остаётся закрытым, а Т1 находится в реж., близком к отсечке и через него протекает небольшой ток, величина которого определяется сопротивлением резистора R. |
При переходе схемы из «1»-сост. во «2», Uвых, изменяется на величину 2Uбэ.
Эта «мёртвая зона» в выходном напряжении является характерной для всех выходных каскадов, работающих в режиме класса B, что приводит к появлению искажений.
Зону можно уменьшить до Uбэ, путём присоединения доп. диода между б.Т2 и к.Т1.
|
|
Транзистор Т3 определяет уровень смещения на базе Т1. Постоянное выходное напряжение в режиме покоя можно установить посередине между двумя напряжениями ист. питания в широком диапазоне симметричных напряжений ист. питания. |
|
|
Диоды D1 и D2 обычно выполняются в виде транзисторов в диодном включении. Падение напряжения Uбэ этих диодов согласуется с падением напряжений Uбэ, Т1, Т2. В режиме покоя ток I2 протекает через оба транзистора Т1, Т2 Схема работает как усилитель класса AB, т.к. оба транзистора в режиме покоя могут быть открыты. При «+» п/волне Uвх, Iн протекает к источнику питания Eэ через Т2. Аналогично, при «-» п/волне Uвх, Т2 – закрыт, а Iн протекает от Eк через Т1. |
|
|
|
|
Одним из возможных видов отказов является перегорание выходного каскада при К.З.
|
|
В
частности, это характерно для схемы
с комплементарными транзисторами.
Эта проблема частично может быть
решена путём последовательного
включения резисторов между Т1,
Т2.
При этом Imax
через транзисторы будет ограничен
|
.
Однако, в таком сл. в схему необходимо
включать резисторы, имеющие большое
сопротивление, что приводит к уменьшению
амплитуды выходного напряжения.