6.2.2. Усилители с гальваническими межкаскадными связями
В аналоговых ИСиУПТчасто используется межкаскадная гальваническая связь. Эта связь предполагает включение между каскадами так называемой схемы сдвига уровня (ССУ), которая понижает потенциал на постоянном токе предыдущего каскада на постоянном токе. Подобное включение позволяет понизить потенциал на входе последующего каскада на величиныUсд., определяемогоССУ.
Обычно ССУна базе:
1. Резистивных делителей (рис.6.3а).
2. Полупроводниковых диодов (рис.6.3б).
3. Стабилитронов (рис.6.3в).
4. Транзисторов включенных по схеме ОК(ОС)(рис.6.3г).
5. Использование комбинаций выше перечисленных элементов.
Для схемы (рис.6.3а):
;
,
гдеN - число последовательно
включенных диодов,Vд -
потенциал, падающий на прямосмещенном
переходеp-n-перехода диода (
);
вместо диодов ставим обратно смещенный стабилитрон:
;
;
Работу ССУ стараются организовать таким образом, чтобы они не влияли на прохождение сигнальных составляющих. Так прямосмещенные диоды, стабилитроны, переход база-эммитер транзистора имеют достаточно малое дифференциальное сопротивление, соответственно эти элементы практически не оказывают влияния на прохождение сигнальных составляющих.
Более подробно ССУ будут рассмотрены в дальнейшем, при рассмотрении схемных узлов аналоговыхИС.
6.2.3 Каскады и цепи с емкостной связью.
Широкое распространение находят схемы с емкостной связью между каскадами (разделительные конденсаторы). Эти конденсаторы разделяют каскады по постоянному току и объединяют по переменному току. Соответственно этот вид межкаскадной связи используется в усилителях переменного тока.
Недостатками этого вида вязи являются:
в усилителях относительно невысоких частот (звуковых) требуется использовать конденсаторы с целью снизить уровень низкочастотных искажений. Это не позволяет выполнить усилительный тракт полностью в интегральном исполнении.
невозможно повысить стабильность и определенность работы усилителя на постоянном токе за счет петли ОС, т.к. эта петля на постоянном токе будет разорвана.
В тоже время емкостные связи часто используют для осуществления частотной фильтрации. Частотные свойства типовой разделительной цепи определяются соотношением:
;
;
.
6.2.4 Трансформаторная межкаскадная связь.
Соединение двух каскадов между собой с помощью трансформатора называется трансформаторной связью.
Достоинства:
Выбором коэффициента трансформации можно обеспечить оптимизацию нагрузки усилительного прибора, и тем самым реализовать возможность получения предельных значений сигнальной мощности, отдаваемой в нагрузку.
Поэтому трансформаторное подключение нагрузки к выходной цепи транзистора часто используется в оконечных каскадах усилителей мощности. большие сигнальные мощности и увеличение КПД.
Недостатки:
- узкая полоса пропускания;
большие габаритные размеры трансформаторов, их масса и стоимость.
На базу VT2постоянно нагрузка задается черезTp.
6.2.5. Оптроны как элементы межкаскадных связей и гальванических развязок
Иногда при построении аналоговых устройств возникает необходимость обеспечения электрической (или гальванической) развязки между каскадами. В этом случае используют пары элементов передающие информацию в канал связи светом. В качестве источников в этом случае могут использоваться, например:
- светодиоды;
- полупроводниковые лазеры.
В качестве приемников:
- фоторезисторы;
- фотодиоды;
- фототранзисторы и т.д.
Принцип работы подобных каналов связи основан, с одной стороны, на модуляции интенсивности излучения светоизлучающего элемента в соответствии с электрическим сигналом, который надо передать , а с другой стороны, на преобразование фотоэлемента приемного светового сигнала в электрический сигнал в приемной части.