79

Входное сопротивление

,

R_вх.эп = R_вх + R_экв . (2.116)

Входное сопротивление собственно повторителя (без учета сопротивлений делителя R₁, R₂) R_вх.эп может быть очень большим, хотя и ограничено сверху величиной r_к [1]. Это является достоинством ЭП, обеспечивающим работу источника сигнала в режиме холостого хода. Однако на практике с учетом сопротивлений делителя R₁, R₂ эквивалентное входное сопротивление R_эп = R_вх.эп║R_ не превышает нескольких десятков килоом.

Определим коэффициенты усиления K_Uэп (K_eэп), K_iэп:

, (2.117)

.

K_Uэп < 1, но при увеличении доли слагаемого R_экв в (2.117) стремится к единице

K_Uэп  1, если R_экв >> R_вх. (2.118)

При R_г = 0 K_Uэп = K_eэп

. (2.119)

Выходное сопротивление R_вых.эп находится с учетом того, что ООС осуществляется по напряжению

,

R_вых.эп = R_э║R_вх / = R_э║(r_э+(r_ + R_г)/). (2.120)

R_вых.эп состоит из параллельных ветвей между эмиттером транзистора и общим проводом (корпусом): одна ветвь – R_э, другая ветвь – r_э + (r_ + + R_г)/ (через транзистор с эмиттерного выхода) является входным сопротивлением в схеме с общей базой (ОБ) с учетом сопротивления R_г.

При R_г = 0 R_вых.эп  r_э и может не превышать нескольких единиц (или десятков) Ом, т.е. ЭП с выхода близок к источнику ЭДС. На практике R_вых.эп не превышает 200  300 Ом (при R_г  0). Малое выходное сопротивление ЭП также является достоинством и позволяет подключать к выходу комплексную низкоомную нагрузку. Во всех формулах этого пункта использовано приближение (1+ )  .

2.7. Микроэлектронные усилители

Для создания усилителей различного назначения широко используются интегральные микросхемы (ИС). Усилитель, построенный на базе ИС, далее будет называться микроэлектронным усилителем. Усилительные ИС относятся к линейным микросхемам, поэтому их часто называют линейными ИС. Промышленность выпускает большое количество линейных (усилительных) ИС, которые с успехом могут быть использованы при построении предварительных усилителей низкой частоты (УНЧ) широкого применения, рассмотренных в предыдущих разделах в дискретном варианте. В микроэлектронном варианте могут быть реализованы и многие другие разновидности усилителей. Некоторые из них будут рассмотрены далее.

При построении микроэлектронных усилителей, наряду с ИС в схему почти всегда приходится включать навесные элементы (резисторы, конденсаторы, дроссели), которые могут влиять на работу ИС и на формирование параметров усилительного устройства в целом. Из большой гаммы выпускаемых линейных ИС можно выделить три группы ИС, используемых в усилительных устройствах:

1. Линейные ИС малой степени интеграции, используемые в предварительных усилителях общего применения. Это ИС типа К118УН1, К538УН1, УН2, УН3, К122УН1, содержащие, как правило, один, два, реже три каскада.

2. Универсальные линейные ИС – операционные усилители. Они будут подробно рассмотрены в главе «Усилители постоянного тока».

3. Специализированные ИС, ориентированные на определенный класс аппаратуры. Наиболее широко из этой группы используется в высококачественной радио- и телеаппаратуре серия К174. В этой группе имеются и микросхемы для высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуры. Микроэлектронные усилители мощности будут рассмотрены в главе «Усилители мощности».

2.7.1. Усилители с использованием ис малой степени интеграции

При анализе усилителей на базе ИС этой группы могут использоваться расчетные соотношения предыдущих разделов, поскольку принципиальные схемы этих ИС довольно просты и мало отличаются от рассмотренных ранее транзисторных схем. На базе этих ИС можно создать маломощные УНЧ любого назначения. Однако нужно иметь в виду, что принципиальная схема и параметры ИС жестко заданы и не могут быть изменены. Вопросы, связанные с анализом УНЧ этого типа, рассмотрены на примере применения в УНЧ микросхемы К122УН1. На рис. 2.15,а показана ее принципиальная схема. В табл. 2.4 даны ее электрические параметры на частоте 12 кГц для типовой схемы включения, приведенной на рис. 2.15,б. Эта ИС представляет собой двухкаскадный усилитель с непосредственными связями (между каскадами), охваченный параллельной ООС (отрицательной обратной связью) по току. ООС по постоянному току обеспечивает стабильность режима покоя, а ООС по переменному току – стабильность параметров по переменному току. Однако в типовом режиме (см. рис. 2.15,б) ООС по переменному току устраняется включением блокирующего конденсатора С₃ и в этом случае ИС имеет параметры, приведенные в табл. 2.4. В нижних трех строках этой таблицы указаны параметры ИС К122УН1Б при введении ООС по переменному току (без блокировочного конденсатора С₃, т.е. С₃ = 0) [2].

В связи с тем, что коэффициент усиления ИС сильно зависит от величины сопротивления нагрузки в диапазоне R_н = 0…16 кОм, нагрузка R_н (при малой ее величине) подключается к выходу ИС (вывод 9) через эмиттерный повторитель на VT3.

Таблица 2.4

С3, Rн	Параметр	Варианты ИС
		А	Б	В	Г	Д
С3 = = 100,0 мкФ, Rн = ∞	KU	400-800	600-1200	500-1000	800-1600	1200-2400
	Eп, В	6,3	6,3	12,6	12,6	12,6
	Rвх, кОм	2	2	2	2	2
	Rвых, кОм	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6
	Uпост. вых, В	2,4-3,8	2,4-3,8	7,0-9,6	7,0-9,6	7,0-9,6
	Iпотр, мА	3,5	3,5	5	5	5
	fв.ис, кГц	100	100	100	100	80
	Kг, % при Uвых, В	2/0,2	2/0,2	2/0,4	2/0,4	2/0,4
	Uш, мкВ	4	4	4	4	4
С3 = 0, Rн = ∞	KUос Rвхос, Ом fв.ис, кГц		140-190 30-40 500		200-280	180-280

Примечание: U_ш – напряжения шумов, приведенные ко входу.

а

б

Рис. 2.15

При практическом применении ИС могут возникнуть два варианта:

1. Величины всех элементов ИС (резисторов) известны, как указано на рис. 2.15,а. Для многих ИС эти величины указаны в различных справочниках и пособиях.

В этом случае в анализе могут быть использованы все методы расчета дискретных схем предыдущих разделов, т.е. могут быть определены режим покоя, его стабильность, параметры по переменному току. Может быть введена ООС по переменному току с заданной глубиной F, например, включением резистора последовательно с конденсатором С₃. ИС при этом становится достаточно гибкой.

2. Величины элементов ИС (резисторов) не известны. В этом случае нужно руководствоваться паспортными данными и рекомендациями по включению навесных элементов (типовой схемой включения).