2. Level Shifters
AKTUELT - 2. Nivåskiftere
TIDLIGERE - 1. Differensialforsterkere
Level Shifters
Selv om inngangen til en forsterker har en gjennomsnittsverdi på null volt, har utgangen ofte en ikke-null gjennomsnittsspenning på grunn av forspenningseffekter. Disse dc spenninger kan forårsake uønsket offset som påvirker driften av et system negativt.
Siden op-amp er en flerfaset dc forsterker med høy forsterkning, uønsket dc spenninger kan være en kilde til bekymring. Et lite kompensasjon i et tidlig stadium kan mette et senere stadium.
Nivå shifters er forsterkere som legger til eller trekker en kjent spenning fra inngangen for å kompensere for dc offset spenninger. Op-ampere har nivå shifters inkludert i deres design.
Figur 7 illustrerer et enkelt nivå shifter. Vi viser at denne shifter fungerer som en enhedsforsterker for ac mens du gir en justerbar dc utgang.
Vi starter analysen ved å bruke KVL i inngangsløkken i figur 7 (a) og utleie vin = 0 for å oppnå
(34)
Nå siden
(35)
vi løser for dc verdien av utgangsspenningen, Vut.
(36)
Ligning (36) viser at ved å variere RE, Vut kan settes til ønsket dc nivå (begrenset til maksimalt VBB-VBE). Siden VBB er den dc nivå oppnådd fra forrige fase, denne forsterkeren brukes til å flytte nivået nedadgående (til en lavere verdi). Hvis oppadgående skifting er nødvendig, en lignende krets brukes, men pnp transistorer er erstattet av npn transistorer. En komplett krets med aktiv strømkilde er vist i figur 7 (b).
Figur 7-nivå shifter
Vi undersøker nå kretsen med ac signaler påført. Figur 7 (c) illustrerer ac ekvivalent krets. Noter det β2ib2 er kollektorstrømmen i den aktive strømkilden, og vi antar at det er en konstant. Fordi det ac verdien av strømmen er null, denne nåværende kilden er erstattet av en åpen krets. Vi skriver ac ligninger som bruker KVL.
(37)
og
(38)
Forholdet mellom ac output til ac input er
(39)
Ligning (39) viser at som ro2 blir stor, forholdet mellom utgang og inngang nærmer seg enhet og nivået skifter fungerer som en emitter tilhenger til ac. Dette er ønsket resultat.
Eksempel
To direktekoblede CE-forsterkere er plassert i serie for å oppnå ønsket spenningsforsterkning. Design et nivåskifter som skal plasseres mellom de to CE-forsterkerne for å gi en dc spenning tilstrekkelig lav til å forhindre den andre CE-forsterkeren i å mette. Gjør dette ved å gi en 1 V-bias til den andre fasen. Kollektor spenningen, VC, av den første forsterkeren er 4 V, og RC av forsterkeren er 1 kΩ. Design nivået shifter å ha en IC av 1 mA ved hjelp av a 
strømforsyning. Bruk en aktuell kilde av typen som er vist i Figur 3 (Se kapittel: Differensialforsterker 1.3) med transistorer som har β (s) = 100, VBE(s) = 0.7 V, og VON = 0.7 V.
Løsning: Nivåforskyvingen er vist i Figur 7 (b). Vi må finne verdiene til RE, R1, R2og R 'E. Siden den første forsterkeren har a VC av 4 V, verdien av VBB for ligning (36) er 4 V, mens RB av den formelen er 1 kΩ. Merk at dette bruker Thevenin-ekvivalentkretsen til den forrige forsterkeren. Ligning (36) gir deretter,
Setter strømkilden for transistorens transistor i midten av dc last linje, har vi
og
Spenningen over R 'E er 5.5 V. Deretter
Vi kjenner nå spenningen over R1 og R2 og den parallelle motstanden. Dette gir to ligninger, hvor vi antar at basestrømmen i den nedre transistoren i figur 9.7 (b) er ubetydelig.
og
Designet er derfor komplett.
SØKNAD
Du kan også utføre disse beregningene med TINA eller TINACloud-kretssimulatorer, ved hjelp av deres tolkverktøy ved å klikke på linken nedenfor.