2。 等级变换器

等级变换器

即使放大器的输入具有零伏的平均值,由于偏置效应,输出通常具有非零的平均电压。 这些 dc 电压可能导致不希望的偏移,从而对系统的运行产生不利影响。

由于运算放大器是多级的 dc 高增益放大器,不需要的 dc 电压可能是一个令人担忧的问题。 早期的小偏移可以在后期阶段饱和。

电平移位器 放大器是为了补偿而增加或减少来自输入的已知电压的放大器 dc 偏移电压。 运算放大器的设计中包含电平转换器。

图7说明了一个简单的电平移位器。 我们证明了这个移位器是一个单位增益放大器 ac 同时提供可调节的 dc 输出。

我们通过在图7(a)的输入循环中使用KVL并开始分析来开始分析 vin = 0获得

(34)

从那以后

(35)

我们解决了 dc 输出电压值, V输出.

(36)

等式(36)表明通过变化 RE, V输出 可以设置为任何所需的 dc 等级(限制为最大值 VBBVBE)。 以来 VBBdc 从前一阶段获得的水平,该放大器用于移动水平 向下 (降低值)。 如果 向上 需要移位,使用了类似的电路,但是 PNP 晶体管代替了 NPN 晶体管。 具有有源电流源的完整电路如图7(b)所示。

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图7-电平移位器

我们现在检查电路 ac 信号应用。 图7(c)说明了 ac 等效电路。 注意 β2ib2 是有源电流源中的集电极电流,我们假设它是一个常数。 因为 ac 电流值为零,该电流源由开路代替。 我们写的 ac 使用KVL的方程式。

(37)

(38)

的比例 ac 输出到 ac 输入是

(39)

公式(39)表示为 ro2 变大,输出与输入之比接近于1,电平移位器就像射极跟随器一样 ac。 这是期望的结果。

例如: 

两个直接耦合的CE放大器串联放置,以实现所需的电压增益。 设计一个电平转换器,放置在两个CE放大器之间,以提供一个 dc 电压足够低以防止第二个CE放大器饱和。 通过向第二阶段提供1 V偏置来实现此目的。 集电极电压, VC,第一个放大器是4 V,和 RC 该放大器的1kΩ。 设计水平移位器有一个 IC 1 mA使用a  电源。 使用图3中所示类型的电流源(参见章节:差分放大器1.3)和晶体管 β(S) = 100, VBE() = 0.7 V,和 VON = 0.7 V.

解决方案: 电平转换器如图7(b)所示。 我们需要找到的价值观 RE, R1, R2R'E。 由于第一个放大器有一个 VC 4 V的值, VBB 公式(36)是4 V,而 RB 该公式为1kΩ。 请注意,这是使用前一个放大器的戴维宁等效电路。 等式(36)然后产生,

将电流源晶体管工作点设置在中间位置 dc 载重线,我们有

电压跨越 R'E 是5.5 V.然后

我们现在知道电压 R1R2 和平行电阻。 这产生两个方程,其中我们假设图9.7(b)的下部晶体管中的基极电流可忽略不计。

因此设计完成。

申请须知

此外,您可以使用TINA或TINACloud电路模拟器执行这些计算,使用他们的解释器工具,单击下面的链接。

电平移位器电路仿真