2. Рівні перемикачі
ТОК - 2. Перемикачі рівня
ПОПЕРЕДНЯ 1. Диференціальні підсилювачі
Рівні перемикачі
Навіть якщо вхід на підсилювач має середнє значення нуль вольт, вихід часто має ненульову середню напругу через вплив зсуву. Це dc напруги можуть викликати небажане зміщення, що негативно впливає на роботу системи.
Оскільки операційний підсилювач є багатоступеневим dc підсилювач з високим коефіцієнтом посилення, небажаний dc напруга може бути джерелом занепокоєння. Невелике зміщення на ранній стадії може наситити більш пізню стадію.
Перемикачі рівня є підсилювачами, які додають або віднімають відоме напруга з входу для компенсації dc зміщення напруги. Op-amps мають перемикачі рівня, що входять до їх конструкції.
Малюнок 7 ілюструє простий перемикач рівня. Ми показуємо, що цей перемикач діє як підсилювач одиничного посилення ac одночасно забезпечуючи регульований dc вихід.
Розпочнемо аналіз, використовуючи KVL у вхідному циклі на малюнку 7 (a) і дозволяючи vin = 0 для отримання
(34)
Тепер з
(35)
ми вирішуємо для dc значення вихідної напруги, Vз.
(36)
Рівняння (36) показує, що шляхом варіювання RE, Vз може бути встановлено будь-яке бажане dc рівень (обмежений максимум VBB-VBE). З VBB є dc Рівень, набутий з попереднього етапу, цей підсилювач використовується для зрушення рівня вниз (до меншого значення). Якщо вгору необхідне перемикання передач, використовується аналогічна схема, але PNP замінюються транзистори npn транзистори. Повна схема з активним джерелом струму показана на малюнку 7 (b).
Малюнок 7– Рівень перемикання
Тепер розглянемо схему з ac сигнали. Фігура 7 (c) ілюструє ac еквівалентна схема. Зверніть увагу на це β2ib2 - струм колектора в активному джерелі струму, і ми вважаємо його постійною. Тому що ac значення струму дорівнює нулю, цей джерело струму замінюється на розімкнений ланцюг. Ми пишемо ac рівняння з використанням КВЛ.
(37)
та
(38)
Відношення ac вихід до ac вхід
(39)
Рівняння (39) показує, що як ro2 стає великим, відношення вихідного виходу до вхідних даних наближається до одиниці, а рівень перемикання рівнів виступає як повторювач емітера ac. Це бажаний результат.
Приклад
Два послідовно підключених підсилювача CE розташовані послідовно для досягнення бажаного посилення напруги. Проектуйте перемикач рівнів, який буде розміщений між двома підсилювачами CE, щоб забезпечити a dc Напруга досить низька для запобігання насичення другого підсилювача CE. Зробіть це, надавши зміщення 1 V до другого етапу. Напруга колектора, VC, перший підсилювач 4 V, і RC цього підсилювача є 1 kΩ. Дизайн рівня перемикання мати IC 1 mA з використанням a 
харчування. Використовуйте джерело струму типу, показаного на малюнку 3 (див. Розділ: Диференціальний підсилювач 1.3) з транзисторами, які мають β (s) = 100, VBE(И) = 0.7 V, і VON = 0.7 V.
Рішення: Рівень перемикання показаний на малюнку 7 (b). Потрібно знайти значення RE, R1, R2 та R 'E. Оскільки перший підсилювач має a VC 4 V, значення VBB для рівняння (36) 4 V, тоді як RB цієї формули 1 kΩ. Зверніть увагу, що це використовує еквівалентну схему Thevenin попереднього підсилювача. Рівняння (36) потім дає,
Встановлення робочої точки транзистора струму в середині dc Навантажувальна лінія у нас є
та
Напруга через R 'E 5.5 V. Потім
Тепер ми знаємо напруги через R1 та R2 і паралельний опір. Це дає два рівняння, де ми припускаємо, що базовий струм в нижньому транзисторі на малюнку 9.7 (b) незначний.
та
Дизайн, таким чином, завершений.
ЗАСТОСУВАННЯ
Крім того, ви можете виконати ці розрахунки за допомогою симуляторів схеми TINA або TINACloud, використовуючи їх інтерпретатор, натиснувши на посилання нижче.