17. Токовое зеркало.

Токовое зеркало– это электронное устройство, выходной ток которого равен входному как по величине, так и по направлению (рис. 6). По существу является источником тока (управляемый током), коэффициент передачи которого, равен единице. Для нормальной работы токового зеркала необходимо, чтобы параметры транзисторов Т₁и Т₂были полностью идентичны.

Транзистор Т1 используется в диодном включении, т.к. U_кб= 0. Коллекторный и базовый токи связаны соотношениемI_к=h₂₁I_б, кроме тогоU_б-э1=U_б-э2, но при этомI_к1=I_к2.

Для входного тока можно записать:

I_вх=I_к1+I_б1+I_б2или, откуда.

Для современных транзисторов h₂₁>> 1, поэтомуI_к1=I_вх=I_к2.

При h₂₁= 50,= 4 %. Если эта погрешность велика, то применяют более сложные схемы.

18. Усилительный каскад с динамической нагрузкой.

Особенностью этого усилителя является то, что в качестве коллекторного сопротивления включают дополнительный транзистор (рис. 8).

Дополнительный транзистор выполняет функции источника тока с высоким дифференциальным сопротивлением, что позволяет увеличить коэффициент усиления, не нарушая режима по постоянному току.

Рис. 8. Усилительный каскад с динамической нагрузкой

Из семейства выходных характеристик выбираем I_к01– ток покоя Т₁и соответствующее емуU_кэ01при заданном значенииR_э.I_к01обеспечивается выбором резисторовR₁иR₂, тогдаU_к01=U_кэ01+I_к01R_э, следовательно на Т₂должно падать напряжениеU_кэ02= Е_к–U_к01= Е_кU_кэ01I_к01R_э.

Используя выходную характеристику Т₂, можно найти параметры генератора тока, удовлетворяющего условию I_к02 = I_к01. Если Т₂ работает на горизонтальном участке характеристики, где I_к2 практически не зависит от U_кэ2, то

.

Рис. 9. Выходная характеристика транзистора для схемы ОЭ

При подаче на базу Т₁усиливаемого напряжения, ток транзистора Т₂изменяется незначительно, что равносильно увеличению сопротивления коллекторной нагрузки до значенияR_кд2, без изменения режима по постоянному току.

. Если принятьR_н,

.

Усилитель с динамической нагрузкой обеспечивает высокий коэффициент усиления, который достигает 10⁵, и используется в ОУ в сочетании со схемой ОК один или два каскада для обеспеченияR_н=R_вхок max.

19. Операционный усилитель (оу). Общие сведения.

Операционный усилитель – это аналоговая интегральная схема (ИС), представляющая собой многокаскадный усилитель (рис. 12), содержащий от десятков до сотен транзисторов, на выходе которой формируется напряжение U_вых, равное разности входных напряжений, усиленной ОУ:

U_вых= К_у(U_вх1–U_вх2).

Рис. 12. Структурная схема операционного усилителя

Входной каскад операционного усилителя является наиболее ответственным функциональным узлом, поскольку именно им определяется входное сопротивление ОУ и в нем минимизируется чувствительность к синфазному сигналу и напряжению сдвига (сигналы называются синфазными, если они имеют одинаковые амплитудно-временные параметры; напряжение сдвига – это сигнал на выходе ОУ при нулевых входных сигналах на обоих входах).

За входным каскадом следует несколько промежуточных каскадов, которые обеспечивают необходимый коэффициент усиления.

Оконечный каскад обеспечивает усиление по мощности с заданным К_ги согласование с нагрузкой (минимальное выходное сопротивление). Схемное обозначение ОУ показано на рис. 13, где Е_п– выводы питания,FC– выводы частотной коррекции,NC– выводы балансировки (коррекция напряжения сдвига). В переводной литературе используется, как правило, обозначение, приведенное на рис. 13, а.

Операционный усилитель чувствителен только к разности входных сигналов U_вх1иU_вх2:

U_д=U_вх1–U_вх2,

где U_д– дифференциальное входное напряжение.

Рис. 13. Условные обозначения ОУ с указанием функционального

назначения выводов: а, б – без дополнительного поля;

в – с дополнительным полем

ОУ совершенно не чувствителен к составляющим входных сигналов, общих для обоих входов, т. е. U_вх1 =U_вх2:

,

где U_с– синфазный входной сигнал.Коэффициент усиления современных ОУ без обратной связи, это положительная безразмерная величина, которая на низких частотах до 30 Гц достигает величины 10⁵– 10⁶.