Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 [ 145 ] 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223


зуется в пропорциональный ему сигнал переменного тока (с помощью модулятора М), потом усиливается усилителем переменного тока У( а.затем снова преобразуется в сигнал постоянного тока (с помощью демодулятора-детектора Д). Поскольку в усилителях переменного тока с емкостной (или трансформаторной) связью дрейф рабочей точки не передается от каскада к каскаду, основной проблемой при данном методе усиления является только стабильность, бездрейфовость самого модулятора. Нижняя граничная частота усилителя У отлична от нуля, а потому спектр низкочастотных шумов ограничен и их роль уменьшается.

Усилители постоянного тока с промежуточной модуляцией (М) входного сигнала и последующей демодуляцией (ДМ) усиленного выходного сигнала называют усилителями типа М-ДМ. В отличие от них обычные усилители постоянного тока (со сквозными гальваническими связями) называют усилителями прямого усиления.

Общий недостаток усилителей типа М-ДМ заключается в малом значении верхней граничной частоты (не. более 0,1-0,2 частоты модуляции), а также в необходимости иметь специальный источник модулирующего напряжения (Г). Однако в интегральных микросхемах последний недостаток несуществен, так как площадь, занимаемая указанным источником на кристалле, составляет лишь малую долю всей площади схемы.

В качестве модуляторов могут использоваться любые элементы, параметрами которых (сопротивлением, емкостью или индуктивностью) можно управлять с помощью вспомогательного источника переменного тока.

Контактные прерыватели типа поляризованного реле (рис: 1.3-7, а) обеспечивают максимальную глубину модуляции (так как сопротивление цепи меняется от нуля до бесконечности). Однако они имеют существенные недостатки: ограниченную рабочую частоту (обычно 50-100 Гц), недостаточную надежность (срок службы) и значительные помехи-наводки от катушки электромагнита (требуется громоздкая экранировка).

Все,три отмеченных недостатка практически отсутствуют при использовании транзисторных прерывателей (рис. 13-7, б). В этой схеме происходят поочередное отпирание (до насыщения), и запирание транзисторов под действием модулирующего напряжения, т. е. они действуют как ключи в цепи модулируемого сигнала. Ключевой, режим транзисторов подробно рассматривается в гл. 15, а сами, прерыватели.- в § 15-3. Сейчас мы только отметим, что

Рис. 13-7. Модуляторы-прерыватели. а - контактный; б - транзисторный.



глубина модуляции в случае транзисторных прерывателей несколько меньше, чем в случае механических контактов, особенно при малом сигнале. Кроме того, транзисторным прерывателям свойствен больший временной и особенно температурный дрейф. Зато большгя рабочая частота транзисторных прерывателей (сотни и тысячи герц) позволяет делать достаточно высокой нижнюю граничную частоту усилителя У и тем самым не пропускать основную часть спектра низкочастотных шумов транзистора. Одновременно повышается верхняя граничная частота усиливаемых сигналов.

В последнее время большое внимание уделяется прерывателям на МДП транзисторах [100, 138]. Такие прерыватели, как отмечалось в § 5-5, характеризуюгся отсутствием остаточного напряжения в замкнутом состоянии и поэтому обеспечивают большую глубину модуляции и меньшие значения модулируемого сигнала (см. § 15-3).

Помимо транзисторных прерывателей можно отметить такие полупроводниковые модуляторы, как емкость р-п перехода [139, 140] и датчик Холла [141]. Для работы последнего необходимо создавать магнитное поле. Что касается диодного модулятора, то он основан на наличии у р-п перехода нелинейной зависимости Сп (II) согласно (2-82). Правда, эта зависимость слаба и не дает возможности получить большую глубину модуляции. Однако следует учитывать наличие в настоящее время других типов полупроводниковых нелинейных емкостей, отличных от р-п переходов и имеющих более крутую вольт-фарадную характеристику [142].

Выходной демодулятор-детектор может быть асинхронным и синхронным. В первом случае это обычный двухполу-периодный или мостовой выпрямитель с фильтром. Во втором случае это такой же прерыватель, как на входе, питаемый той же частотой. Синхронный детектор в отличие от асинхронного позволяет различать полярность входного сигнала постоянного тока (см. рис. 13-6, б).

Одной из главных проблем при разработке М-ДМ усилителей является борьба с импульсами, проходящими от генератора Г (рис. 13-6, а) через паразитные емкости модулятора на вход усилителя У и далее, после усиления, на выход. Эти импульсы имеют вид коротких пиков чередующейся полярности, которые соответствуют положительному и отрицательному фронтам прямоугольных импульсов, вырабатываемых генератором. При неизбежном различии амплитуд пиков появляется разностная постоянная составляющая, маскирующая полезный сигнал. Наиболее эффективным способом борьбы с паразитными пиками является использование в модуляторе приборов с минимальными паразитными емкостями. В последнее время в качестве таких приборов выступают МДП транзисторы с самосовмещенным затвором (с. 313).



Глава четыркадцатая ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ КАСКАД

14-1. ВВЕДЕНИЕ

Простейшая схема дифференциального каскада (ДК) показана на рис. 14-1. Название дифференциальный объясняется тем, что выходное напряжение (между коллекторами) пропорционально разности входных потенциалов (на базах). Дифференциальные каскады известны давно, еще в . эпоху ламповой техники, где их называли параллельно-балансными каскадами. Однако наибольшее распространение они приобрели в конце 60-х годов в связи с развитием интегральных операционных усилителей. Несмотря на то, что по своей структуре ДК являются классическими представителями усилителей постоянного то-

к а, они благодаря ряду уникальных свойств используются в гораздо более широком аспекте, а в микроэлектронике стали одним из универсальных элементов линейных интегральных схем.

Операционным усилителям и их основе - ДК посвящена обширная литература (см. [139, 143] и библиографию в них), поэтому ниже даются лишь самые необходимые сведения.


Рис. 14-1. Дифференциальный каскад постоянного тока.

14-2. ОБЩИЕ СВОЙСТВА

Из рис. 14-1 видно, что ДК симметричен. Именно симметрия позволяет существенно уменьшить величину приведенного дрейфа по сравнению с однотактным каскадом. Вторым важным преимуществом ДК является значительно более высокий коэффициент усиления. Рассмотрим подробнее эти две особенности.

Если параметры обоих плеч ДК полностью идентичны (включая их зависимость от температуры и времени), то, очевидно, выход- ной дрейф будет строго равен нулю. В реальных схемах полная идентичность, разумеется, исключена и имеется некоторый разностный дрейф. Теоретически этот дрейф рассчитать невозможно, но известны пути его уменьшения или, что то же самое, пути искусственного симметрирования ДК.

Действительно, условием отсутствия дрейфа является равенство hiRei ~ б/к2/?к2- Подставляя сюда 6/ == S6Ir согласно (13-4)



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 [ 145 ] 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.