2. Μετατοπιστές επιπέδου
ΤΡΕΧΟΝ - 2. Μετατοπιστές επιπέδων
ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΟ- 1. Διαφορικοί ενισχυτές
Μετατοπιστές επιπέδου
Ακόμη και αν η είσοδος σε έναν ενισχυτή έχει μέση τιμή μηδέν βολτ, η έξοδος συχνά έχει μη μηδενική μέση τάση λόγω των επιδράσεων πόλωσης. Αυτά τα dc οι τάσεις μπορούν να προκαλέσουν ανεπιθύμητη μετατόπιση η οποία επηρεάζει δυσμενώς τη λειτουργία ενός συστήματος.
Δεδομένου ότι το op-amp είναι ένα multi-stage dc ενισχυτή με υψηλό κέρδος, ανεπιθύμητη dc οι τάσεις μπορούν να αποτελέσουν πηγή ανησυχίας. Μια μικρή αντιστάθμιση σε πρώιμο στάδιο μπορεί να κορεστεί αργότερα.
Μετατοπιστές επιπέδου είναι ενισχυτές που προσθέτουν ή αφαιρούν μια γνωστή τάση από την είσοδο για να αντισταθμίσουν dc αντισταθμισμένες τάσεις. Οι ενισχυτές-ενισχυτές έχουν τους μετατοπιστές στάθμης που περιλαμβάνονται στο σχεδιασμό τους.
Το σχήμα 7 απεικονίζει έναν απλό μετατοπιστή στάθμης. Δείχνουμε ότι αυτός ο επιλογέας λειτουργεί ως ενισχυτής μονάδας κέρδους για ac παρέχοντας ένα ρυθμιζόμενο dc εξόδου.
Αρχίζουμε την ανάλυση χρησιμοποιώντας KVL στον βρόχο εισόδου του Σχήματος 7 (a) και αφήνοντας vin = 0 για να λάβετε
(34)
Τώρα από τότε
(35)
λύσουμε για το dc τιμή της τάσης εξόδου, Vέξω.
(36)
Η εξίσωση (36) δείχνει ότι μεταβάλλοντας RE, Vέξω μπορεί να ρυθμιστεί σε οποιαδήποτε επιθυμητή ρύθμιση dc επίπεδο (περιορισμένο σε μέγιστο VBB-VBE). Από VBB είναι το dc επίπεδο που αποκτήθηκε από το προηγούμενο στάδιο, αυτός ο ενισχυτής χρησιμοποιείται για τη μετατόπιση του επιπέδου προς τα κάτω (σε χαμηλότερη τιμή). Αν προς τα άνω απαιτείται αλλαγή, χρησιμοποιείται ένα παρόμοιο κύκλωμα αλλά PNP τα τρανζίστορ αντικαθιστούν το npn τρανζίστορ. Ένα πλήρες κύκλωμα με πηγή ενεργού ρεύματος φαίνεται στο σχήμα 7 (b).
Σχήμα 7- Μετατοπιστής επιπέδου
Τώρα εξετάζουμε το κύκλωμα με ac εφαρμοζόμενα σήματα. Το σχήμα 7 (c) απεικονίζει το ac ισοδύναμο κύκλωμα. Σημειώστε ότι β2ib2 είναι το ρεύμα συλλέκτη στην ενεργή πηγή ρεύματος και υποθέτουμε ότι είναι σταθερή. Επειδή η ac η τιμή του ρεύματος είναι μηδέν, αυτή η πηγή ρεύματος αντικαθίσταται από ένα ανοιχτό κύκλωμα. Γράφουμε το ac εξισώσεις χρησιμοποιώντας KVL.
(37)
και
(38)
Ο λόγος του ac έξοδος προς ac η είσοδος είναι
(39)
Η εξίσωση (39) δείχνει ότι ως ro2 γίνεται μεγάλος, ο λόγος της εξόδου προς την είσοδο πλησιάζει την ενότητα και ο μετατοπιστής επιπέδου ενεργεί όπως ο ακόλουθος εκπομπός ac. Αυτό είναι το επιθυμητό αποτέλεσμα.
Παράδειγμα
Δύο ενισχυτές CE με άμεση σύνδεση τοποθετούνται σε σειρά για να επιτευχθεί το επιθυμητό κέρδος τάσης. Σχεδιάστε έναν μετατοπιστή στάθμης που πρέπει να τοποθετηθεί μεταξύ των δύο ενισχυτών CE για την παροχή ενός dc χαμηλή τάση ώστε να αποφευχθεί ο κορεσμός του δεύτερου ενισχυτή CE. Κάνετε αυτό παρέχοντας μια προκατάληψη 1 V στο δεύτερο στάδιο. Η τάση του συλλέκτη, VC, του πρώτου ενισχυτή είναι το 4 V και το RC του εν λόγω ενισχυτή είναι 1 kΩ. Σχεδιάστε το μετατοπιστή στάθμης για να έχετε ένα IC του 1 mA χρησιμοποιώντας a 
παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Χρησιμοποιήστε μια πηγή ρεύματος του τύπου που φαίνεται στο σχήμα 3 (βλέπε κεφάλαιο: Διαφορικός ενισχυτής 1.3) με τρανζίστορ που έχουν β (s) = 100, VBE(Ων) = 0.7 V, και VON = 0.7 V.
Λύση: Ο μετατοπιστής επιπέδου εμφανίζεται στο σχήμα 7 (b). Πρέπει να βρούμε τις αξίες του RE, R1, R2, να Ρ 'E. Από τη στιγμή που ο πρώτος ενισχυτής έχει α VC του 4 V, η τιμή του VBB για την Εξίσωση (36) είναι 4 V, ενώ η RB του τύπου είναι 1 kΩ. Σημειώστε ότι αυτό χρησιμοποιεί το κύκλωμα ισοδύναμου Thevenin του προηγούμενου ενισχυτή. Η εξίσωση (36) τότε αποδίδει,
Ρύθμιση του σημείου λειτουργίας του τρανζίστορ τρέχουσας πηγής στη μέση του dc γραμμή φόρτωσης, έχουμε
και
Η τάση απέναντι Ρ 'E είναι 5.5 V. Στη συνέχεια
Τώρα γνωρίζουμε τις τάσεις απέναντι R1 και R2 και την παράλληλη αντίσταση. Αυτό δίνει δύο εξισώσεις, όπου υποθέτουμε ότι το ρεύμα βάσης στο κατώτερο τρανζίστορ του Σχήματος 9.7 (b) είναι αμελητέο.
και
Ο σχεδιασμός είναι επομένως πλήρης.
ΑΙΤΗΣΗ
Επίσης, μπορείτε να πραγματοποιήσετε αυτούς τους υπολογισμούς με προσομοιωτές κύκλων TINA ή TINACloud, χρησιμοποιώντας το εργαλείο διερμηνέα κάνοντας κλικ στον παρακάτω σύνδεσμο.