1. Turli kuchaytirgichlar
OQIDA - 1. Differentsial kuchaytirgichlar
O'TGAN - Amaliy ishlab chiqarish kuchaytirgichlari - Kirish
Turli kuchaytirgichlar
Ko'p operatsion kuchaytirgichlar bitta chipda to'liq tizimni tashkil etadigan bir qator tranzistorlar, qarshilik va kondansatörlerdan iborat. Bugungi kunda mavjud kuchaytirgichlar ishonchli, kattaligi kichik va juda kam quvvat iste'mol qiladi.
Ko'pgina op-amplarning kirish bosqichi D diriffatli kuchaytirgich Rasm 1da eng oddiy shaklda ko'rsatilgan.
Shakl 1 - termoq kuchaytirgichi
Differensial kuchaytirgich ikkita emitter bilan birlashgan umumiy emitentdan iborat dc kuchaytirgichlar. U ikkita kirishga ega, v1 va v2va uchta chiqishi, vo1, vo2 va vtashqarida. Uchinchi chiqish, vtashqarida, orasidagi farq vo1 va vo2.
1.1 shahar uzatish xususiyatlari
Differensial kuchaytirgich katta signalli kirishlar bilan lineer ishlamaydi. Tahlilni soddalashtirish uchun biz RE ning har bir transistorning tayanch qarshiligi kamligi va har bir tranzistorning chiqish qarshiligi katta ekanligini taxmin qilamiz. Bu erda qo'llanilgan qarshilik katta bo'lganligi va oqim manbaiga mos keladigan qarshilik bo'lishi mumkin, chunki differentsial kuchaytirgichda REni emas, REE dan foydalanamiz. REE ning katta qiymati emitentning qarshiligi kuchlanishining deyarli o'zgarmasligini ta'minlaydi.
Keling, ushbu o'chirib, chiqish zo'riqishida uchun hal qilamiz. Biz shakl 1 elektron uchun bazaviy birikma pastadir atrofida KVL tenglamasini yozish bilan boshlaymiz.
(1)
(2)
Biz kollektor oqimlari uchun ifodalarni topishimiz kerak, iC1 va iC2. Asosiy emitter kuchlanishlari tenglama bilan beriladi,
Tenglama (2) Io1 va Io2 uchun teskari to'yingan oqimlar mavjud Q1 va Q2 navbati bilan. Transistorlar bir xil deb hisoblanadi. Tenglamalarni birlashtirish (1) va (2) hosil bo'ladi
(3)
Hozirgi nisbat uchun tenglama echimini (3) topishimiz mumkin,
(4)
Biz taxmin qilishimiz mumkin iC1 taxminan tengdir iE1 va iC2 taxminan tengdir iE2. Shuning uchun
(5)
Tenglamalarni birlashtirish (4) va (5), biz bor
(6)
Eslab qoling
(7)
Muhim kuzatish Denklemni (6) ko`rish orqali amalga oshirilishi mumkin. Agar v1 - v2 bir necha yuz millivoltsdan ortiqroq bo'lsa, transistorli 2da kollektor oqimi kichik bo'lib, tranzistor aslida kesiladi. Transistorli 1dagi kollektor oqimi deyarli teng iEE, va bu tranzistor to'yingan. Kollektor toklari va shuning uchun chiqish voltaji vtashqaridaIkki kirish kuchlanish o'rtasidagi farqlardan mustaqil bo'lish.
Chiziqli kuchaytirish faqatgina taxminan 100 mV dan kam bo'lgan kirish kuchlanishidagi farqlar uchun paydo bo'ladi. Kirish kuchlanishining chiziqli oralig'ini oshirish uchun kichik emitent rezistorlar qo'shilishi mumkin.
1.2 umumiy rejim va differentsial rejimga ega bo'ladi
Differensial kuchaytirgich faqat ikkita kirish kuchlanishining farqiga javob berishga mo'ljallangan, v1 va v2. Biroq, amaldagi op-ampda bu chiqish bir darajaga bog'liq. Misol uchun, agar har ikkala uskuna teng bo'lsa, chiqish zo'riqishi ideal holda nol bo'lishi kerak, lekin amaldagi kuchaytirgichda emas. Vaqtning farqiga javob berganida biz ishni yoritamiz farqli rejim. Agar ikkita uskuna teng bo'ladigan bo'lsa, biz devredeymiz umumiy tartib. Ideal holda, elektronning faqatgina differentsial rejimda ishlab chiqarishini kutishimiz mumkin.
Har qanday ikkita kirish kuchlanish, v1 va v2, umumiy va farqning bir qismiga aylanishi mumkin. Biz ikkita yangi kirish kuchlanishini quyidagicha aniqlaymiz:
(8)
Voltaj, vdi, differensial rejimdagi kirish kuchlanishidir va u faqat ikkita kirish kuchlanish o'rtasidagi farqdir. Voltaj, vci, umumiy rejimdagi kirish kuchlanishidir va u ikkita kirish kuchlanishining o'rtacha qiymatidir. Asl kirish kuchlanishlari quyidagi yangi miqdorlar bilan ifodalanishi mumkin:
(9)
Agar biz ikkita kirish kuchlanishini teng qilsak, bizda mavjud
(10)
Ikki kirish teng bo'lgandan beri, emitter-bazaga ulanish kuchlanishlari teng (tranzistorlar bir xil bo'lsa). Shunday qilib, kollektor oqimlari bir xil bo'lishi kerak.
Shakl 2 (a) Differensial rejim kuchaytirgichi ekvivalent davri
Keling, shakl 2 (a) da ko'rsatilgandek differensial rejimdagi kirish voltajining mos keladigan pallasida ko'rayapmiz. Eslatib o'tamiz, hozirgi vaqtda Q1 oqimining oshishi Q2 bir xil tezlik va amplitudada elektron pasayadi. Bu kirishdan boshlab to'g'ri Q2 Bunga teng Q1 ammo 180o o'zgarishlarsiz. Shunday qilib, kuchlanish o'zgaradi REE nol bo'ladi. Bu yildan beri ac Signali kuchlanish bo'ylab REE nol bo'lsa, uning o'rnini qisqa tutashuv bilan almashtirish mumkin ac teng oqim davri. Har bir tranzistor bazasida amplituda teng bo'lgan, lekin 180 bo'lgan kuchlanishlarni joylashtirishni unutmango fazaning ikki tranzistorli tagliklari o'rtasida ikki marta amplitudali kuchlanish o'rnatilishi bilan teng. Chastotalar vo1 va vo2 teng darajada amplitudalar mavjud bo'lsa-da, qarama-qarshi faza va differentsial rejimga ega bo'ladi
(11)
Ushbu differentsial rejimdagi daromad a bir martalik chiqish chunki u bitta kollektor va er o'rtasida olinadi. Chiqib ketgan bo'lsa vo1 va vo2, differensial rejimga ega daromadni "a" deb atashadi ikki natija chiqdi va tomonidan beriladi
(12)
Shunga o'xshash tahlillar shakl 2 (b) da umumiy rejimdagi ekvivalentli devorga qo'llanilishi mumkin.
Shakl 2 (b) Umumiy tartib-kuchaytirgichning mos davri
Agar qarshilikni ajratsak REE har ikkisi ham ikki barobar chidamli qarshiligiga ikkita parallel qarshiligiga kirib, uskuna faqat yarmini tahlil qilib chiqdi. Transistorlar bir xil bo'lsa va umumiy rejimdagi kirish kuchlanishlari teng va bir xil bo'lsa, 2REE rezistorlar bir xil. Shunday qilib, ko'rsatilgan ikkita parallel qarshilik o'rtasidagi oqim nolga teng va biz faqat elektronning bir tomoniga qarashimiz kerak. Keyinchalik umumiy rejim kuchlanishining ortishi
(13)
Tenglama (13) aytadi REE katta va re<<REE.
Ikki tomonlama chiqish zo'riqishini umumiy rejim va differentsial rejimga ega daromad jihatidan quyidagicha topamiz:
(14)
Differensial rejimdagi daromad umumiy rejimdagi daromaddan kattaroq bo'lishi kerak, shuning uchun kuchaytirgich birinchi navbatda kirish voltajlari orasidagi farqga javob beradi. The umumiy rejimni rad etish darajasi, CMRR, differensial rejimdagi daromadning umumiy rejimdagi daromadga nisbati sifatida tavsiflanadi. Odatda JB da ifodalanadi.
(15)
Endi kuchaytirgichning kirish qarshiligini ham differentsial rejimda, ham umumiy rejimda aniqlaymiz. Differensial rejim uchun ikkala tranzistorlar bazasida amplifikatatorni ko'rib chiqamiz. Bu esa, tranzistorlar har ikkala transistorlar orqali to'liq bir to'ldiradi va kirish qarshilik hisoblanadi
(16)
Endi umumiy rejim usuli uchun 2 (b) formatidagi kuchaytirgichni ko'rib chiqamiz. Shunday qilib, kirish qarshilik
(17)
Ushbu natijalar umumiy rejimning kirish qarshiligi differensial rejimga qaraganda ancha yuqori ekanligini ko'rsatadi.
Diferensial kuchaytirgichni tahlil qilish tranzistorli qurilish bloklari sifatida BJTlarga asoslanadi. FETs shuningdek, diferensial kuchaytirgichlarda ham kam kirish pasayish oqimi va deyarli cheksiz kirish empedansining afzalliklari bilan foydalanish mumkin. FETs yordamida differentsial kuchaytirgichni tahlil qilish BJT tahlillari bilan bir xil tarzda amalga oshiriladi.
Dvigatelning to'g'ri ishlashini ta'minlash uchun differentsial kuchaytirgichlar mos keladigan transistorlar kerak. Agar differentsial kuchaytirgich integrallashgan devredeyse, bu qo'shimcha talab bir muammo emas, chunki ikki tranzistorlar bir xil ma'lumotdan foydalanib, bir vaqtning o'zida ishlab chiqilgan.
Ruxsat etilgan oqim manbai bo'lgan 1.3 termoq kuchaytirgichi
Buni qilish kerak REE umumiy rejimdagi mahsulotni kamaytirish uchun imkon qadar ko'proq imkon yaratadi. Denktsiya shuni ko'rsatadiki, biz CMRRni katta qilishimiz kerak REE katta. Buyuk qarshiliklarni IC chipslarida ishlab chiqarish qiyin bo'lgani uchun muqobil usulni qidiramiz. Bu o'zgarish bilan amalga oshiriladi REE bilan dc joriy manba. Ideal oqim manbai abadiy empedansga ega, shuning uchun biz uni almashtirish imkoniyatini o'rganamiz REE Bunday oqim manbai. Shakl 9.3 diapazoni kuchaytirgichni aks ettiradi, bu erda qarshilik, REE, doimiy oqim manbai bilan almashtiriladi.
(18)
Resurs ideal qaynoq oqim manbaiga qanchalik yaqin bo'lsa, umumiy rejimni rad etish darajasi yuqoriroq bo'ladi. Biz diyot bilan kompensatsiyalanadigan sobit-bias oqim manbasini ko'rsatamiz. Kompensatsiya haroratning o'zgarishiga bog'liq bo'lmagan kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Diyot D1 va transistorlar Q3 ish harorati oralig'ida deyarli bir xil xususiyatlarga ega bo'lishi uchun tanlangan.
Shakl 3 (a) ning devorlarini tahlil qilish va CMRR ni topish uchun biz unga mos qarshilikni aniqlashimiz kerak, RTH (doimiy oqim manbaining Thevenin ekvivalenti). Ekvivalent qarshilik [rasm 3 (b)] ga binoan berilgan.
1 tugunida KCL tenglamasini yozishimiz kerak
(19)
qayerda ro ko'rsatilgan tranzistor nuqtasida tranzistorning ichki qarshiligi. U tomonidan beriladi
(20)
Shakl 3 - Ruxsat etilgan oqim manbai bo'lgan differentsial kuchaytirgich
2 tugunida KCL denklemi hosil bo'ladi
(21)
qayerda
(22)
O'zgartirish v1 va v2 2 tugunidagi tenglama ichiga kiramiz
(23)
Va nihoyat, Thevenin qarshiligi (22) va (23) tenglamalarni (18) tenglamaga almashtirish orqali beriladi.
(24)
Keling, ushbu ifodani juda soddalashtiradigan bir qator taxminlar qilamiz. Tanqidiy barqarorlikni saqlab qolish uchun biz ushbu qo'llanmani qo'llaymiz
(25)
Ushbu qiymatni almashtirish RB Tenglama (24) va ajratish β, bizda ... bor
(26)
Biz ushbu iborani eslatib, soddalashtira olamiz
(27)
Keyin bizda bor
(28)
Ushbu tenglamadagi ikkinchi muddat dastlabki holatdan kattaroqdir, shuning uchun e'tibordan chetda qolmasligimiz mumkin RE olish uchun
(29)
Quyidagi shart mavjud bo'lganda ushbu tenglama soddalashtirilishi mumkin:
(30)
Bunday holda biz oddiy natijaga egamiz
(31)
Shunday qilib, agar barcha taxminlar haqiqiy bo'lsa, RTH mustaqil β va uning qiymati juda katta.
Bitta tugmali kirish va chiqish bilan birga 1.4 termoq kuchaytirgichi
Shakl 4 diapazoni kuchaytirgichni ko'rsatadi, bu erda ikkinchi kirish, v2, Nolga teng o'rnatilgan va chiqdi sifatida qabul qilinadi vo1.
Biz o'rniga doimiy oqim manbaidan foydalanamiz REEoldingi bobda muhokama qilingan. Bu "a" deb nomlanadi o'zgarishlar qisqarishi bilan bir martalik kirish va chiqish kuchaytirgich. Kuchaytirgich sozlamalari bilan tahlil qilinadi v2 = 0 avvalgi tenglamalarda. Turli xil kirish oddiygina
(32)
chiqdi
(33)
Shakl 4 - o'zgarishlar qisqarishi bilan bir martalik kirish
Kam manfiy belgisi bu kuchaytirgichning 180 ko'rinishini bildiradio Chiqish va kirish o'rtasidagi o'zgarishlar sxemasi. Odatda sinusoidal kirish va chiqish shakllari 5da tasvirlangan.
Shakl 5 - Sinusoidal kirish va chiqish
Chiqish signalini erga havola qilish kerak bo'lsa, lekin bir o'zgarishlar teskarisi talab qilinmasa, chiqish transistorlar Q2.
1-misol - Differentsial kuchaytirgich (tahlil)
Differensial kuchlanishni, umumiy rejimdagi kuchlanishni va 1da ko'rsatilgan elektron uchun CMRRni toping. Tasavvur qiling Ri = 0, RC = 5 kŌ, VEE = 15 V, VBE = 0.7 V, VT = 26 mV, va REE = 25 kŌ. Qani v2 = 0 va chiqishni oling vo2.
Qarori: Hozirgi paytda REE zo'riqish holatida topiladi. Baza asosan Q2 topraklanmış bo'lsa, emitör voltajıdır VBE = 0.7 V, va
Har bir tranzistorda susaygan oqim bu miqdorning yarmini tashkil etadi.
chunki
har bir tranzistorda differentsial kuchlanish hosil bo'lishi
Umumiy rejimdagi voltajning oshishi
Keyinchalik umumiy rejimni rad etish nisbati beriladi
ILOVA
Bundan tashqari, quyidagi hisob-kitoblarni Tina yoki TINACloud tuman simulyatorlari yordamida quyidagi matnni bosish orqali Tarjimon vositasidan foydalana olasiz.
1-Differensional Amplifikatchi O'chirish Simulyatsiyasi
misol 2
Misol 1da tasvirlangan diferansiyali kuchaytirgich uchun o'zgarish uchun issiqlik bilan kompensatsiyalangan sobit-bias oqim manbai (shakl 3) o'rnating. REE va farqlovchi kuchaytirgich uchun yangi CMRR ni aniqlang ro = 105 kŌ, VBE = 0.7 V, va β = 100. Tasavvur qiling R1 = R2.
Qarori: Transistor operatsion nuqtasini o'rtasiga joylashtiramiz dc yuklaydi.
Shundan so'ng, shakl 3 (a) ning joriy manbasini nazarda tutib,
Nosozlik barqarorligi uchun,
so'ng
0.1 beriRE>>re (ya'ni 1.25 kΩ >> 26 / 0.57 Ω), keyin (31) tenglamadan bizda mavjud
CMRR tomonidan beriladi
ILOVA
Bundan tashqari, quyidagi hisob-kitoblarni Tina yoki TINACloud tuman simulyatorlari yordamida quyidagi matnni bosish orqali Tarjimon vositasidan foydalana olasiz.
2-Differensional Amplifikatchi O'chirish Simulyatsiyasi
misol 3
Maksimal chiqish quvvati sxemasi uchun 6 shaklida ko'rsatilgan shartlarga erishish uchun elektronni loyihalash. Besh transistorlar, Q1 uchun Q5, har biri bor β = 100 vaqtida Q6 ega bo'lgan β 200 bo'yicha. VBE barcha tranzistorlar uchun 0.6 V, VT = 26 mV, va VA = 80 V. Barcha tranzistorlar bir xil.
Belgilab qo'yilsinki,
(A) RC, R1, va CMRR.
(b) Umumiy rejimdagi chiqish voltaji.
(c) Differensial rejimdagi chiqadigan kuchlanish.
(d) differentsial rejim kirish Kuchlanish vdi maksimal chiqish uchun.
Shakl 6 - Misol 3 uchun differentsial kuchaytirgich
Qarori: Biz elektronni uchta bo'limga o'tkazamiz:
- 1. Darlington amplifikatori.
- 2. Differensial kuchaytirgich
- 3. Oddiy oqim manbai
Endi jami tizim uchun
Differensial kirish vdi maksimal darajada ajratilmagan chiqdi kuchlanishini ishlab chiqarish uchun zarur
ILOVA
Bundan tashqari, quyidagi hisob-kitoblarni Tina yoki TINACloud tuman simulyatorlari yordamida quyidagi matnni bosish orqali Tarjimon vositasidan foydalana olasiz.
3-Differensional Amplifikatchi O'chirish Simulyatsiyasi