2. Level Shifters
CURENT - 2. Schimbătoare de nivel
PREVIOUS- 1. Amplificatoare diferențiale
Level Shifters
Chiar dacă intrarea unui amplificator are o valoare medie de zero volți, ieșirea are de obicei o tensiune medie diferită de zero, datorită efectelor de biasing. Aceste dc tensiunile pot provoca o deplasare nedorită care afectează negativ funcționarea unui sistem.
Deoarece op-ampul este o etapă multiplă dc amplificator cu câștig ridicat, nedorit dc tensiunile pot fi o sursă de îngrijorare. O mică compensare într-un stadiu incipient poate satura o etapă ulterioară.
Schimbătoare de nivel sunt amplificatoare care adaugă sau scad o tensiune cunoscută de la intrare pentru a compensa dc offset tensiuni. Amplificatoarele optice au schimbătoare de nivel incluse în designul lor.
Figura 7 ilustrează un schimbător de nivel simplu. Arătăm că acest schimbător de viteze acționează ca un amplificator cu amplificare unitară ac oferind în același timp o funcție reglabilă dc ieșire.
Începem analiza folosind KVL în bucla de intrare a Figura 7 (a) și închirierea vin = 0 pentru a obține
(34)
De atunci
(35)
am rezolvat pentru dc valoarea tensiunii de ieșire, Vafară.
(36)
Ecuația (36) arată că prin variație RE, Vafară poate fi setat la orice dorit dc nivel (limitat la un maxim de VBB-VBE). De cand VBB este dc nivel achiziționat din etapa anterioară, acest amplificator este folosit pentru a schimba nivelul în jos (la o valoare mai mică). Dacă în sus schimbarea este necesară, se folosește un circuit similar, dar pnp sunt înlocuite tranzistoarele NPN tranzistoare. Un circuit complet cu sursă de curent activ este prezentat în Figura 7 (b).
Figura 7 - Schimbător de nivel
Acum examinăm circuitul cu ac semnalele aplicate. Figura 7 (c) ilustrează ac circuit echivalent. Rețineți că β2ib2 este curentul colectorului din sursa de curent activă și presupunem că este o constantă. Deoarece ac valoarea curentului este zero, această sursă de curent este înlocuită cu un circuit deschis. Noi scriem ac ecuații folosind KVL.
(37)
și
(38)
Raportul dintre ac ieșire la ac intrarea este
(39)
Ecuația (39) arată că ro2 devine mare, raportul dintre ieșire și intrare se apropie de unitate și schimbătorul de nivel se comportă ca un follower al emițătorului ac. Acesta este rezultatul dorit.
Exemplu
Două amplificatoare CE cu cuplare directă sunt plasate în serie pentru a obține câștigul de tensiune dorit. Proiectați un schimbător de nivel pentru a fi plasat între cele două amplificatoare CE pentru a oferi o dc tensiune suficient de scăzută pentru a împiedica saturarea celui de-al doilea amplificator CE. Faceți acest lucru prin furnizarea unei părtinire 1 V la a doua etapă. Tensiunea colectorului, VC, a primului amplificator este 4 V, și RC din acest amplificator este 1 kΩ. Proiectați schimbătorul de nivel pentru a avea un IC din 1 mA folosind a 
alimentare electrică. Utilizați o sursă de curent de tipul prezentat în Figura 3 (vezi capitolul: Amplificator diferențial 1.3) cu tranzistoare care au β (s) = 100, VBE(E) = 0.7 V, și VON = 0.7 V.
Soluţie: Schimbătorul de nivel este prezentat în Figura 7 (b). Trebuie să găsim valorile RE, R1, R2, și R 'E. Deoarece primul amplificator are a VC din 4 V, valoarea lui VBB pentru Ecuația (36) este 4 V, în timp ce RB din acea formulă este 1 kΩ. Rețineți acest lucru folosind circuitul echivalent Thevenin al amplificatorului anterior. Ecuația (36) produce apoi,
Setarea punctului de operare al tranzistorului de curent în mijlocul dc linia de încărcare, avem
și
Tensiunea dincolo R 'E este 5.5 V. Apoi
Acum stim tensiunile R1 și R2 și rezistența paralelă. Aceasta produce două ecuații, unde presupunem că curentul de bază din tranzistorul inferior din Figura 9.7 (b) este neglijabil.
și
Prin urmare, designul este complet.
APLICARE
De asemenea, puteți efectua aceste calcule cu simulatoarele de circuite TINA sau TINACloud, utilizând instrumentul interpretului, făcând clic pe link-ul de mai jos.