Головна

повторювачі напруги

  1.  I. Змінний електричний струм. Активний опір. Діючі значення сили струму і напруги.
  2.  Автоматичне регулювання напруги
  3.  Автоматичне регулювання напруги і реактивної потужності СГ.
  4.  Автоматичне регулювання напруги трансформаторів.
  5.  Б 15.1 Залишкові напруги в поверхневому шарі виробів. методи визначення
  6.  Бортовий перетворювач напруги.
  7.  В яких випадках при визначенні критичної напруги використовується формула

повторювачами напруги називають підсилювачі з коефіцієнтом посилення напруги, близьким до одиниці, що не змінюють полярність (фазу) вхідного сигналу і володіють підвищеним вхідним і зниженим вихідним опорами (в порівнянні з найпростішим підсилювальним каскадом). Як найпростіших повторителей напруги використовуються схеми з загальним колектором (емітерний повторювач) і схеми із загальним стоком (істоковий повторювач).

10.2.1. емітерний повторювач

Принципова схема емітерного повторювача показана на рис. 10.9, д, його малосигнальная еквівалентна схема - на рис. 10.9,6.

У схемі колектор через малий внутрішній опір джерела живлення з'єднаний із загальною шиною каскаду, т. Е. Висновок від колекторного електрода є загальною точкою вхідний і вихідний ланцюгів і схему можна вважати схемою включення із загальним колектором. Відзначимо, що в розглянутому каскаді шина буде загальною лише по змінним сигналом, для якого опір джерела живлення дуже мало і, як правило, визначається його великий вихідний ємністю.

Аналізуючи еквівалентну схему каскаду, можна отримати формулу для коефіцієнта передачі малого сигналу в навантаження, якої в цій схемі є резистор  в емітерний ланцюга:

де  . Тому

 (10.16)

Якщо, наприклад, Rr= 0, RЭ = 5 кОм, rЭ = 250м, rБ = 150 Ом,  = 100, то КU ? 0,995. при Rr = 2 кОм КU зменшується до 0,991. якщо паралельно RЭ приєднана зовнішнє навантаження RН, То в формулу (10.16) замість RЭ слід підставити RЭ || RН.

З (10.16) випливає, що КU > 0, т. Е. Повторювач не змінює полярність сигналу або в разі синусоїдального сигналу не змінює його фази (звичайно, при досить низьких частотах, так як в еквівалентній схемі не враховано ємності). Незважаючи на те що коефіцієнт посилення КU близький до одиниці, повторювач відноситься до класу підсилювачів: він підсилює потік, так як  , а  >> 1.

Вхідний опір повторювача можна знайти, як і в разі найпростішого підсилювача. Воно виявляється рівним  . Якщо знехтувати опорами rЭ и rБ, то

 (10.17)

Зауважимо, що при наявності зовнішнього навантаження, підключеної паралельно RЭ,  (Як і КU) Зменшується.

Часто виникає завдання збільшення  . Цього можна домогтися збільшенням опору резистора  практично без зміни  . Однак цей спосіб обмежений тим, що для збереження колишнього струму  в робочій точці необхідно підвищувати напругу джерела живлення  . Практично доводиться або використовувати джерело стабільного струму  в емітерний ланцюга (рис. 10.10, а), або застосовувати схему з складовим транзистором (схему Дарлінгтона), показану на рис. 10.10, б.

Джерело стабільного струму буде розглянуто в § 10.4. Характерною особливістю ідеального джерела струму є нескінченно велика диференціальне опір  (Внутрішній опір). Отже, замість  в (10.17) треба підставити  , і тому  . Однак реально  обмежується диференціальним опором колекторного переходу, вираженого через  (Рис. 10.9, б). Так як  , То струм буде визначатися опором  . Отже, максимально можливе вхідний опір (як і будь-якого підсилювача)

 (10.17а)

при  = 1 мА  становить 2 ... 3 МОм. Зі зменшенням струму  зростає, але граничне значення визначається поверхневою витоком колекторного переходу. При кінцевому опорі джерела  повторювача буде менше  ; його можна оцінювати в межі як паралельне з'єднання опорів и .

Вхідний опір повторювача на складеному транзисторі за формулою (10.17а) через велику коефіцієнта  легко досягає великих значень навіть при порівняно малому опорі  . Наприклад, якщо = 2 кОм,  = 2000, то розрахункове значення  = 4 МОм, а реальне значення (як і в попередньому випадку) обмежена опором .

Вихідний опір повторювача можна знайти по еквівалентній схемою, користуючись визначенням (10.9). при  , де КU визначається за формулою (10.16). при  = 0

Використовуючи (10.9), отримуємо

 (10.18)

зазвичай  >>  , а  слабо шунтирует ланцюг. Тому в реальних схемах повторювачів можна користуватися спрощеною формулою

 (10.18a)

Як видно, вихідний опір залежить від опору джерела вхідного сигналу  . Однак при досить великих значеннях  , Наприклад при використанні складових транзисторів, другим доданком в (10.18а) можна знехтувати. Тоді вихідний опір мінімально і визначається тільки диференціальним опором емітерного переходу, т. Е.

 (10.19)

Слід зауважити, що ставлення  у емітерного повторювача незрівнянно більше, ніж у найпростішого підсилювального каскаду і диференціального каскаду (див. § 10.3). ставлення  з (10.18а) і (10.19) дорівнює відношенню  , Яке зазвичай більше 50 000. Тому повторювач широко використовується в якості буферного каскаду, дозволяючи забезпечити зв'язок низкоомной навантаження з високоомним джерелом сигналу, здійснюючи при цьому посилення струму, а отже, і потужності.

10.2.2. істоковий повторювач

Принципова схема повторювача наведена на рис. 10.11, а, а еквівалентна малосигнальная схема - на рис. 10.11, б. У схемі використаний польовий транзистор з керуючим р-n-переходом. Висновки, зроблені для цієї схеми, можуть бути застосовні і до Істоковий повторителю на МДП-транзисторі. У наведеній схемі (рис. 10.11) стік через дуже мале опір джерела живлення ЕC з'єднаний із загальною шиною каскаду, т. е. висновок стоку є загальним для вхідний і вихідний ланцюгів. Тому істоковий повторювач включений за схемою із загальним стоком (ОС), як і емітерний повторювач за схемою із загальним колектором (ОК).

Для каскаду з ОС по еквівалентній схемою, наведеною на рис. 10.11, можна обчислити коефіцієнт посилення по напрузі:

 (10.20)

З формули випливає, що КU <1, Але при збільшенні  . При цьому неважко переконатися, що каскад з ОС не інвертує фазу сигналу. Обидва ці фактори і визначили назву «повторювач напруги».

Вихідний опір для каскаду з ОС на низьких частотах, певне як і раніше,

 (10.21)

якщо  , то  і в разі

 (10.21а)

Таким чином, чим менше крутість польового транзистора (а вона знижується при зменшенні робочого струму), тим вище .

Що стосується вхідного опору истокового повторювача, то воно принципово велике - це диференціальне опір обратновключенного керуючого переходу, а в разі схеми на МДП-транзисторі - ще вище, так як визначається опором діелектричної плівки під затвором.

 



 Підсилювальні каскади ІС |  Підсилювальний диференційний каскад

 Джерела стабільного струму |  Каскади зсуву потенційних рівнів |  Операційний посилювач |  Діапазон зміни синфазних вхідних напруг ... ± 10В |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати