Схемотехника аналоговых микросхем

Принципиальная схема ДУ на биполярных транзисторах и принцип работы.

Основные параметры ДУ

1. Коэффициенты усиления дифференциального сигнала:

Для несимметричного выхода

Для симметричного выхода

 

 

Коэффициент усиления синфазного сигнала

 

Коэффициент ослабления синфазного сигнала

Входное сопротивление для дифференциальной составляющей

Rвх.диф = UВХ 1/ IБ1= 2h11Э =2[(β + l)Rэ+ Rb`].

Входное сопротивление для синфазной составляющей Rс = (β +l)Ri.

Поскольку Ri » Re` то Rс >> Rдиф.

•  

Схема дифференциального усилителя с несимметричным (однотактным) выходом

Недостатки простого ДК: 1. Малое значение Кu;
2. Нагрузка не связана с землей.
Первый недостаток устраняется путем использования к качестве нагрузки БТ «токового зеркала» см. рис. 14.9, а показан каскад с ОЭ, нагруженный «токовым зеркалом» на транзисторах VТ2 и VT3.
Такую же нагрузку применяют и в дифференциальном каскаде усиления с несимметричным выходом (рис. 14.9, б). Транзистор VT4 не является просто пассивной нагрузкой транзистора VT2, а также участвует в усилении сигнала. Он управляется выходным током транзистора VT1.
Схема такого дифференциального каскада приведена на рис. .Она выполнена на комплементарных парах взаимно-согласованных транзисторов. Транзисторы VT1 и VT2 - это дифференциальный каскад, а VТ3 и VT4 – это токовое зеркало. При этом, пренебрегая малостью токов базы по сравнению с токами коллектора, запишем: Iк1=Iк3. Поскольку пары согласованы то Iк3=Iк4. Отсюда следует, что
Iвых=Iк4 - Iк2= Iк1 - Iк2 = αI0th(Uвх/2φт).
Таким образом, мы получили дифференциальный каскад с выходным током, который пропорционален разности выходных напряжений.

Усилители мощности

• Усилители мощности – это выходные каскады многокаскадных усилителей, они должны иметь:
• Малое выходное сопротивление (Rвых=0) и напряжение на выходе =0, если напряжение на входе тоже =0.
• Задачей выходных каскадов является обеспечение заданной мощности в нагрузке.
• Основные параметры усилителей мощности Коэффициент усиления напряжения является для выходных каскадов второстепенным параметром; для них наиболее важными являются коэффициент полезного действия и коэффициент нелинейных искажений при обеспечении задан­ий мощности.
• Выходные каскады обычно потребляют основную часть мощности усилителя, этому высокий КПД имеет существенное значение. Это особенно важно для интегральных схем, в которых мощность, рассеиваемая кристаллом, ограничена. Что касается коэффициента нелинейных искажений, то для выходных каскадов он имеет немаловажное значение, поскольку в таких каскадах усиливаемые сигналы максимальны.
• Коэффициент полезного действия определяется как отношение выходной мощности каскада к мощности, отбираемой от источника питания Ucc: КПД =UMIM/2 UссIcр, где UMIM — амплитуды выходного тока и напряжения; Icр — среднее значение потребляемого каскадом тока.
• Коэффициент нелинейных искажений характеризует отличие формы выходной сигнала от формы входного, что обусловлено нелинейностью амплитудной характеристики каскада. Нелинейные искажения проявляются в возникновении в выходном сигнале новых гармоник, отсутствующих во входном. Характеристикой нелинейных искажений является отношение суммарной мощности высших гармоник, начиная второй, к мощности первой гармоники (на частоте входного сигнала).