2 レベルシフタ

レベルシフタ

増幅器への入力がゼロボルトの平均値を持っていても、バイアス効果のために出力はしばしばゼロではない平均電圧を持ちます。 これら dc 電圧はシステムの動作に悪影響を及ぼす望ましくないオフセットを引き起こす可能性があります。

オペアンプは多段式なので dc 高利得アンプ、不要 dc 電圧が問題になる可能性があります。 初期段階での小さなオフセットは、後の段階で飽和する可能性があります。

レベルシフタ 補償するために入力から既知の電圧を加算または減算するアンプです。 dc オフセット電圧 オペアンプのデザインにはレベルシフタが含まれています。

図7は単純なレベルシフタを示しています。 このシフターは、 ac 調節可能を提供している間 dc 出力。

図7(a)の入力ループでKVLを使用して、 vin 取得する= 0

(34)

今から

(35)

我々は解決します dc 出力電圧の値 Vでる.

(36)

式(36)は、 RE, Vでる 任意の値に設定できます dc レベル(最大 VBBVBE) 以来 VBBdc 前段から取得したレベル、このアンプはレベルをシフトするために使用されます 下向きの (低い値に)。 もし 上向きに シフトが必要で、同様の回路が使用されますが PNP トランジスタは、 NPN トランジスタ。 アクティブな電流源を備えた完全な回路を図7(b)に示します。

レベルシフタ、実用的オペアンプ、回路シミュレーション

図7 - レベルシフタ

これで回路を調べます。 ac 適用された信号。 図7(c)は ac 等価回路。 ご了承ください β2ib2 はアクティブ電流源のコレクタ電流であり、我々はそれが一定であると仮定する。 なぜなら ac 電流の値がゼロの場合、この電流源は開回路に置き換えられます。 私達は書く ac KVLを使った方程式

(37)

および

(38)

比率 ac に出力 ac 入力は

(39)

式(39)は、 ro2 値が大きくなると、入力に対する出力の比率が1に近づき、レベルシフタはエミッタフォロワのように動作します。 ac。 これは望ましい結果です。

例 

所望の電圧利得を達成するために、2つの直接結合CE増幅器が直列に配置されている。 2つのCEアンプの間に配置するレベルシフタを設計して、 dc 2番目のCEアンプが飽和するのを防ぐのに十分な低電圧。 これを行うには、第2段階に1 Vバイアスをかけます。 コレクタ電圧 VC最初のアンプの、は4 Vです。 RC そのアンプの1kΩです。 を持つようにレベルシフタを設計する IC を使用して1 mAの  電源。 図3(「差動アンプ1.3」の章を参照)に示すタイプの電流源を使用してください。 β(s) = 100、 VBE(S) = 0.7 V、および VON = 0.7 V.

解決法: レベルシフタを図7(b)に示します。 の値を見つける必要があります。 RE, R1, R2, R 'E。 最初のアンプは VC 4 Vの値 VBB 式(36)の場合、4 Vです。 RB その式の1kΩです。 これは前のアンプのThevenin等価回路を使っていることに注意してください。 式(36)は次のようになります。

電流源トランジスタの動作点を dc 負荷ライン、私達にあります

および

両端の電圧 R 'E 5.5 Vです。

これで、両端の電圧がわかりました。 R1 および R2 そして並列抵抗。 これにより2つの式が得られ、ここで図9.7(b)の下側のトランジスタのベース電流は無視できると仮定しています。

および

そのため、デザインは完成しました。

お申込み

また、TINAまたはTINACクラウドサーキットシミュレータを使用して、下のリンクをクリックしてインタープリタツールを使用してこれらの計算を実行することもできます。

レベルシフタ回路シミュレーション