E - Zespół Układów Elektronicznych

Transkrypt

Wzmacniacze tranzystorowe
prądu stałego
i szerokopasmowe
Wrocław 2009
Politechnika Wrocławska
Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Układ Darlingtona
Układ stosowany gdy potrzebne duże wzmocnienie prądowe (np. do WK).
C’
IC
IC1
B’
C’
IC2
T1
B’
IE1=IB2
T2
E’
E’
β '=
I C I C1 + I C 2
=
I B1
I B1
I C1 = β1 I B1
I C 2 = β 2 I E1 = β 2 (β1 I B1 + I B )
β ' = β1 + β 2 (β1 + 1) ≈ β1β 2
1
Układ Darlingtona
C’
rwe = rbe1 + β1rbe 2
IC
IC1
B’
IC2
T1
ponieważ:
I C 2 ≈ β 2 I C1
rwe = 2rbe1 = 2 β '
T2
IE1=IB2
otrzymujemy
E’
rwy = rce 2
ponieważ:
rce1 = β rce 2
rce1 (1 + g m rbe 2 )
β2
rbe 2 =
1
β1
rbe1
zatem:
ϕT
IC
= rce 2
2rce1
β2
otrzymujemy:
rwy = rce 2 2rce2 =
2
rce 2
3
Układ Darlingtona
C’
IC
C’
IC1
B’
Typowe układy Darlingtona mają górną częstotliwość
graniczną rzędu 10...50kHz zastosowanie ich zatem
do: ...............................................
IC2
T1
B’
IE1=IB2
R
T2
E’
Układ Darlingtona jest też stosunkowo „wolny” – aby
przyspieszyć proces wyłączenia (zwiększyć szybkość
usuwania nośników z bazy T2) stosuje się .................
jednak zimniejsza to ..........................
E’
2
Układ Darlingtona (Sziklai)
Układ Darlingtona z przeciwstawnych tranzystorów.
E’
Gdy T1 jest p-n-p to cały układ zachowuje się jak układ p-n-p, T2
wzmacnia prąd (T1 –WE, T2 – WK).
B’
T1
β ' ≈ β1 β 2
T2
U B 'E ' ≈ 0,6V
rwe = rbe1 = β '
C’
rwy =
ϕT
IC
1
rce2
2
Układ kaskody – wprowadzenie
WE - efekt Millera
i1
ib
WE
RB1
ic
Y
gbe
RB2
i2
C
If
ube
u1
RG
cbc
X
B
WY
uce
u2
gce
cbe
il
RL
RC
gmube
EG ~
E
i1
E
ib
WE
Y
ic
RB1
i2
C
ube
u1
RG
X
B
uce
gbe
RB2
cbe
CX
CY
gce
WY
il
u2
RC
RL
gmube
EG ~
E
cwe = cbe + C X = cbe + cbc (1 − ku )
E
fg =
1
2 ⋅ π ⋅ cwe ⋅ rwe RG
3
Układ kaskody – wprowadzenie
Układ WB
i1
RG
ie
WE
ueb
u1
i2
C
E
ucb
geb
RE
cbe
αie
cbc
WY
il
u2
RC
RL
EG ~
B
rwe ≈ reb =
B
1
gm
Układ kaskody WE–WB
schemat ideowy
schemat zmiennoprądowy
T1 pracuje w konfiguracji ..................
T2 pracuje w konfiguracji .................. ze sterowaniem prądowym
kuT1 = − g m Robc = − g m
1
= −1
gm
wyeliminowany efekt Millera dla WE
cwe = cbe + C X = cbe + cbc (1 − ku ) = cbe + cbc (2)
4
Układ kaskody WE–WB
schemat ideowy
schemat zmiennoprądowy
Przez oba tranzystory płynie w przybliżeniu ten sam IC zatem:
kuT1T2 = − g m RC
a
f gr ≈ fT
ponadto:
rwy = RC
rwe = rbeT 1
Układ WK–WB
+UCC
RC
WY
T1 pracuje w konfiguracji ..................
T2 pracuje w konfiguracji .................. ze
sterowaniem napięciowym
WE
RE
-UCC
rwyT1 =
1
g mT 1
rweT2 =
1
g mT 2
oba tranzystory pracują przy tym samym IC zatem
mają takie same gm dlatego:
rwyT1 = rweT 2
5
Układ WK–WB
+UCC
Zatem na ET2 występuje połowa zmiennego
napięcia wejściowego i otrzymujemy:
RC
WY
Gm =
WE
IC 2
IC 2
1
=
= − gm
U we − 2U be2
2
a wzmocnienie napięciowe jest równe:
1
ku = Gm RC
2
RE
-UCC
rwe = 2rbe
rwy ≈ RC
Układ WK–WB
Wzmacniacz w konfiguracji WK ma dużo większą częstotliwość graniczną
w porównaniu do układu WE. Dlatego układ charakteryzuje się bardzo dobrymi
właściwościami częstotliwościowymi (porównywalnie z kaskodą).
Wzmocnienie napięciowe zapewnia stopień WB. Lecz jest ono mniejsze niż dla
kaskody.
Zaletą układu jest kompensacja zmian temperaturowych napięcia UBE
(ograniczony wpływ temperatury) tranzystorów co nie występuje w kaskodzie.
Takie rozwiązanie układowe jest stosowane w technice scalonej.
6
Wzmacniacze prądu stałego
W.p.s. są to symetryczne wzmacniacze dolnoprzepustowe o dwóch wejściach
i jednym (wzmacniacz operacyjny) lub dwóch (wzmacniacz różnicowy)
wyjściach, służące do wzmacniania sygnałów o określonym paśmie
częstotliwości włączając w to sygnały wolnozmienne i stałoprądowe. Do
sprzęgania kolejnych stopni oraz wejścia i wyjścia wzmacniacza nie stosuje się
.........................................................................
Wzmacniacze te zapewniają wzmocnienie sygnałów użytecznych (różnicowych)
oraz tłumienie sygnałów niepożądanych (np. wejściowych sumacyjnych).
Na wej i wyj napięcie DC = 0.
Sygnały niepożądane mogą powstawać we wszystkich stopniach wzmacniacza,
jednak największe ma znaczenie ma dryft stopnia wejściowego, który podlega
największemu wzmocnieniu. Z tego względu stopnie te realizuje się jako wzm.
różnicowe (ang. emitter-coupled pair).
Wzmacniacze prądu stałego
Wzmacniacz
operacyjny
we1
Wzmacniacz z wyjściem
niesymetrycznym
wy
we2
Uwe1
Uwy
Uwe2
Wzmacniacz
różnicowy
we1
wy1
we2
wy2
Uwy1
Uwe1
Uwe2
Uwy2
Wzmacniacz z wyjściem
symetrycznym
7
Wzmacniacz różnicowy
Można zdefiniować dwa rodzaje sygnałów:
- różnicowe
U wer = U we1 − U we 2
U wyr = U wy1 − U wy 2
- sumacyjne, zobrazowane na rys.
U wes =
U wys =
U we1 + U we 2
2
U wy1 + U wy 2
2
Wzmacniacz
różnicowy
we1
wy1
we2
wy2
0.5Uwyr
0.5Uwer
Uwes
0.5Uwyr
0.5Uwer
Uwys
Rys.3. Sterowanie sumacyjne wzmacniacza różnicowego
8
Zależności na UWY wzmacniacza różnicowego przybierają postać:
- napięcie wyjściowe różnicowe:
U wyr = KURU wer + KUSU wes
- napięcie wyjściowe sumacyjne:
U wys = KUSRU wer + KUSSU wes
Poszczególne wzmocnienia definiujemy następująco:
– wzmocnienie różnicowo – różnicowe (powszechn. wzmocnienie różnicowe):
KUR =
U wyr
U wer
przy
U wes = 0
– wzmocnienie różnicowo – sumacyjne (powszechn. wzmocnienie sumacyjne):
KUS =
U wyr
U wes
przy
U wer = 0
– wzmocnienie sumacyjno – różnicowe:
KUSR =
U wys
U wer
przy
U wes = 0
– wzmocnienie sumacyjno – sumacyjne:
KUSS =
U wys
U wes
przy
U wer = 0.
9
Najważniejszymi są wzmocnienia KUR i KUS. Są to parametry charakterystyczne
wzmacniacza różnicowego. Na ich podstawie określa się dodatkowy parametr –
współczynnik tłumienia sygnału sumacyjnego CMRR (ang. Common Mode
Rejection Ratio). Współczynnik ten jest miarą jakości wzmacniacza różnicowego.
CMRR =
KUR
KUS
Tranzystory bipolarne
+UCC
RC1
WYA
WE1
Podstawowa
cecha
w.r.
jest
zdolność
wzmacniania różnicy wartości sygnałów wej.
(tzw. różnicowych), tłumienia natomiast ich
wspólnej części (tzw. wspólnych) – możliwe jest
zatem wzmacnianie małych sygn. różnicowych
na tle dużych sygn. wspólnych.
RC2
WYB
T2
T1
WE2
Sposoby sterowania:
1. ...........................................
RE
2. ...........................................
-UCC
RC1 = RC 2 = RC
g m1 = g m 2 = g m
3. ...........................................
Wyjście układu:
1. ...........................................
2. ...........................................
10
Sterowanie
+UCC
Jeśli U WE1 = U WE 2 = 0
RC1
RC2
WYA
WE1
IE1
tzn.
WE2
T2
T1
I E1 = I E 2 =
to
WYB
1
I
2
lub U WE1 = U WE 2
UWYA = UWYB
oraz
UWY = UWYA − UWYB = 0
⇒ K US = 0
IE2
Sterowanie wspólne
I
RE
Jeśli, np. U WE1 > U WE 2
-UCC
to I E1 ≈ I C1
I E 2 ≈ IC 2
∆I C1 = − ∆I C 2
U WY = U WYA − U WYB ≠ 0
⇒ K UR ≠ 0
Sterowanie różnicowe
Sterowanie
+UCC
RC1
WYA
WE1
Podobnie jak dla sterownia sumacyjnego, w.r.
zachowuje się w przypadku:
RC2
- zmian parametrów tranzystora
zjawiskami termicznymi;
WYB
T2
T1
IE1
wywołanymi
WE2
- zmiany napięć zasilających;
IE2
- wystąpienia zakłóceń;
I
- wzmacniania parzystych harmonicznych napięć
sterujących.
RE
-UCC
11
Parametry – wzmacniacz symetryczny
+UCC
RC1
WYA
WE1
KUR = − g m (RC rce )
RC2
WYB
KUS = 0
T2
T1
IE1
WE2
CMRR =
IE2
I
KUR
=∞
KUS
RE
-UCC
rwer = 2rbe
r
rwes = be + (β + 1)RE
2
rwy =
RC rce
≈ RC
RC + rce
Parametry – wzmacniacz niesymetryczny
Stosowany np. gdy:
- wzmacniany jest tylko jeden sygnał wej. (B drugiego T na potencjale masy);
- wyjście tylko z jednego z C.
1
KUR = − g m (RC rce )
2
R
KUS = − C
2 RE
CMRR =
KUR
≈ g m RE
KUS
12
Prądowa charakterystyka przejściowa
+UCC
RC1
R C2
WYA
WE1
WYB
T2
T1
IE1
WE2
IE2
I
RE
-UCC
Prądowa charakterystyka przejściowa
Prądy kolektorów tranzystorów są opisane zależnościami:
I C1 =
α 0 (I E1 + I E 2 )
−U wer
1+ e
IC 2 =
α 0 (I E1 + I E 2 )
ϕT
U wer
1 + e ϕT
Napięcie wyjściowe różnicowe dane jest równaniem:
U
U wyr = −α 0 (I E1 + I E 2 )ROBC tgh wer
 ϕT



13
Napięciowa charakterystyka przejściowa
Liniowość układu
Dla temperatury:
T = 300K
ϕT = 26mV
wzmacniacz pracuje liniowo dla napięć wejściowy z zakresu:
U wer = (− 2ϕT ÷ 2ϕT ) = (− 52mV ÷ 52mV )
Aby zwiększyć liniowość wprowadza się sprzężenie zwrotne dla sygnałów
różnicowych zrealizowane na rezystorach Re.
14
Poszerzenie zakresu liniowej pracy układu
+UCC
RC1
WYA
WE1
RC2
WYB
T2
T1
RE
WE2
RE
REE
Dla wzmacniacza z poszerzonym zakresem
liniowości zakres napięć wejściowych, dla
których wzmacniacz pracuje liniowo
wynosi:
-UCC
U wer = [(− 2ϕT − I E RE ) ÷ (2ϕT + I E RE )] = [(− 52mV − I E RE ) ÷ (52mV + I E RE )]
Dla układu ze sprzężeniem zwrotnym wzmocnienie różnicowe wzmacniacza
wynosi:
KUR = −
g m (RC rce )
1 + g m RE
≈
RC rce
RE
Poszerzenie zakresu liniowej pracy układu
15
Źródła prądowe stosowane we w.r.
Zastosowanie źródeł prądowych:
- zapewnienie przepływu stałego prądu przez obciążenie źródła – niezależnie od
wartości obciążenia,
- zapewnienie dużych wartości rezystancji dynamicznych przy małych spadkach
napięcia
Źródło z potencjometrycznym zasilaniem bazy
+ EC
RL
IWY = I źr =
UWY
R1
IWY
rWY = Rdyn
UB
UE
R2
RE
IWY = const dopóki UCE > UCEsat
U E U B − U BE
=
RE
RE


dUWY
β RE
=
= rce 1 +

dIWY
 (R1 R2 ) + rbe + RE 
W szczególności rWY przyjmuje wartości, gdy R1 || R2 << rbe (aby nie wpływały na
wartość rWY):
1) gdy RE = 0 to rWY = rce (rezystancji wyj. tranzystora),
2) gdy RE << rbe (rWY rośnie liniowo ze wzrostem RE)


β
rWY = rce 1 + RE  = rce (1 + g m RE ) = rce + ku max RE
r
be


3) gdy RE >> rbe (rWY nie rośnie przy zwiększaniu RE, jest to zatem max rWY dla tr.bip.)
rWY = rce (1 + β ) ≈ βrce
16
Inne źródła – źródło dla napięć dodatnich i ujemnych
+ EE
Źródło dostarcza dodatniego lub ujemnego prądu
o wartości proporcjonalnej do UWE.
RE
R
gdy UWE = 0 to I1 = I2
T1
3R
I1
UWE
gdy UWE > 0 to I1 maleje, I2 rośnie a IWY < 0.
IWY
I2
3R
RL
IWY = I źr = −
T2
R
a IWY = 0,
U WE
2 RE
RE
- EE
Lustro prądowe
+ EC
RL
R
IWE
IWY
2IB
IWE - 2IB
IWE - 2IB
T1
IB
IWE = I C + 2 I B
IC =
EC − U BE
I
−2 C
R
β
IWY = I C =
β
β +2
IWE
jeśli EC>>UBE, β>>2, zatem:
IB
T2
UBE
I CQ = IWY ≈
EC
R
 R 
U CEQ = EC − IWY RC ≈ EC 1 − C 
R 

p.p. T2 nie zależy od temp. ale od różnicy parametrów między T1 a T2
17
Lustro prądowe
+ EC
Rezystancja statyczna:
Rstat =
U CEQ
I CQ
Rdyn =
U EY
I CQ
RL
R
Rezystancja dynamiczna:
IWE
IWY
2IB
IWE - 2IB
IWE - 2IB
IB
T1
IB
T2
IC
nachylenie gce
UBE
Rdyn >> Rstat
UEY
bo U EY >> U CEQ
UCE
npn ~ (80-200) V
pnp ~ (40-150) V
Inne źródła – źródło prądowe Wilsona
+ EC
RL
R
IWY=IWE
IWE
IB
IWE -IB
IWE +IB
IWE - IB
T1
IWY = IWE
T3
2IB
IB
Źródło o dużej dokładności i dużej rezystancji
wyjściowej.
IB
T2
W układzie możliwe jest wytworzenie całkowitych
wielokrotności lub ułamkowych części IWE przez
równoległe dołączenie do T2 lub T1 odpowiedniej
liczby tranzystorów (identycznych).
UBE
18
Zwiększenie wzmocnienia różnicowego wzmacniacza
CMRR – zastosowanie źródeł prądowych
i współczynnika
Zwiększenie KUR – zastąpienie rezystorów RC lustrem prądowym – obciążenie
dynamiczne.
Zastosowanie – głównie technika scalona z powodu trudności w realizacji
dużych rezystancji w strukturze układów scalonych.
Z obciążeniem dynamicznym – zwiększenie KUR
KUR = − g m ROBC
+UCC
T3
T4
KUS = −
WY
WE1
T2
T1
WE2
RL
REE
RL
2
2 REE 2 + β 3
CMRR =
ROBC =
-UCC
g m ROBC REE (2 + β 3 )
RL
RL rce 4
RL + rce 4
rce 4 =
U EY
I CQ 4
Zwiększenie CMRR:
- zwiększenie KUR – źródło prądowe zamiast RC
- zmniejszenie KUS – zastosowanie źródła prądowego zamiast REE.
19
Zwiększenie KUR , zmniejszenie KUS
+UCC
T3
KUS =
T4
WY
Rźr
WE1
T2
T1
− ROBC
2 Ree
dla REE = Rdyn
WE2
RL
KUS =
T6
− ROBC
2 Rdyn
T5
-UCC
gdzie:
Rdyn =
U EY
I CQ 5
I CQ 5 =
U cc + U ee − U BE 6
Rzr
Analiza w funkcji częstotliwości
Wzmacniacz różnicowy wzmacnia napięcia stałe ale także napięcia zmienne.
Obydwa wzmocnienia: różnicowe i sumacyjne zależą od częstotliwości.
20
Kus
+20dB/dek
[dB]
fE
f [log]
Kur
[dB]
-20dB/dek
fg
f [log]
CMRR
-20dB/dek
[dB]
-40dB/dek
f [log]
fg =
1
2πRCwe
R 

rb 'e  rbb ' + g 
2 
R= 
R
rb 'e + rbb ' + g
2
fE =
1
2π (Cwy + Cm )rwy
Cwe = Cb 'e + Cb 'c (1 − KUR ( jω = 0) )
Cwy – pojemność widziana od strony zacisków rezystora (lub źródła/lustra
prądowego) REE znajdującego się we wzmacniaczu różnicowym.
Cm – pojemności montażowe
rwy – rezystancja rezystora REE (lub wyjścia źródła/lustra prądowego)
znajdującego się we wzmacniaczu różnicowym.
21
Tranzystory polowe
+UDD
RD1
WYA
WE1
RD2
KUR = − g m RD
WYB
T2
T1
WE2
RSS
-UDD
KUS = −
g m RD
1+ 2 RSS g m
CMRR ≈ g m RSS
rwer = rwes ≈ ∞
rwy =
RD rds
RD + rds
Tranzystory polowe
Zalety zastosowania tranzystorów unipolarnych:
- liniowość wzmacniacza |Uwemax| = (2÷5)V dużo większa niż dla układu
z tranzystorami bipolarnymi |Uwemax| = 52mV.
- dużo większa rezystancja wejściowa wzmacniacza w porównaniu do rozwiązań
z tranzystorami bipolarnymi
Wada:
- przy tych samych prądach polaryzacji wzmacniacz zbudowany na tranzystorach
polowych ma dużo mniejsze wzmocnienie różnicowe ze względu na małą
wartość gm.
22
Tranzystory polowe – MOSFET
W strukturach scalonych wykorzystuje się bardzo często wzmacniacze
różnicowe zrealizowane kompleksowo z wykorzystaniem tranzystorów typu
MOS. Typowe rozwiązanie.
Prąd źródła prądowego zależy od napięcia Ugg (charakterystyka przejściowa
tranzystora).
Wzmocnienie różnicowe:


1
g m1 g m 4
1


KUR = −  g m1 +
2
g ds1 + g m 3 + g ds 3  g ds 2 + g ds 4 
przy pełnej symetrii tranzystorów M3 i M4 wyrażenie upraszcza się do postaci:
KUR = −
g m1
g ds 2 + g ds 4
23
Wzmocnienie sumacyjne:
KUS = −
g m1rds 3
1 + 2 g m1rds 5
Współczynnik CMRR:
CMRR =
g ds 3 (1 + 2 g m1rds 3 )
g ds 2 + g ds 4
Rezystancje wejściowe wzmacniacza:
rwer = rwes ≈ ∞
Rezystancja wyjściowa wzmacniacza:
rwy =
1
g ds 2 + g ds 4
24
Wzmacniacz różnicowy – zastosowanie
Transkonduktancyjne układy mnożące
u WY = k m u x u
gdzie :
ux, uy - napięcia wejściowe,
km = 1/ER - stała skalowania,
ER - normujące napięcie odniesienia, zazwyczaj równe +10 V lub -10 V.
y
=
ux u
E
y
R
Operację mnożenia można zrealizować w układach elektronicznych w sposób
bezpośredni np. poprzez zastosowanie sterowanego podziału prądu lub zmiennej
transkonduktancji.
Podstawowym blokiem stosowanym w różnych rozwiązaniach układów
mnożenia bezpośredniego jest wzmacniacz różnicowy, w którym wydajność
źródła prądowego można regulować dodatkowym napięciem uY.
Dwućwiartkowy mnożnik transkonduktancyjny
Napięcie sterujące uX może być dodatnie lub ujemne, natomiast
napięcie uY (w tym rozwiązaniu) może być tylko dodatnie. Stąd
efekt mnożenia może wystąpić tylko w pierwszej i trzeciej
ćwiartce (układ dwućwiartkowy lub dwukwadrantowy).
25
Źródło prądowe wzmacniacza
wydajność opisaną zależnością:
ma
i0 (u y ) = I 0 + g m u y
Różnicowe
napięcie
wzmacniacza:
uWYR = i0 RC tgh
wyjściowe
ux
2ϕT
Korzystając za zależności:
tgh
otrzymujemy:
ux
u
≈ x
2ϕT 2ϕT
uWYR = (I 0 + g mu y )RC tgh
dla
u x << 2ϕT
u xu y
ux
u
≈ I 0 RC x + g m RC
2ϕT
2ϕT
2ϕT
uu
ux
u
≈ I 0 RC x + g m RC x y
2ϕT
2ϕT
2ϕT
Pierwszy człon równania wyraża wzmocnienie napięcia uX, natomiast drugi –
mnożenie uX uY.
Gdy uX = 0 to i uWYR = 0, natomiast gdy uY = 0 to w ogólnym przypadku
uWYR ≠ 0. Oznacza to, że wyjście układu mnożnika dwućwiartkowego jest
zrównoważone względem sygnału uX, a nie jest zrównoważone względem
sygnału uY..
u 2 R ≈ RC
I 0 + g m uY
u X = RC g m' u X
2 ϕT
26
uWYR ≈ RC
u xu y
ux
u
≈ I 0 RC x + g m RC
2ϕT
2ϕT
2ϕT
I0 + gm u y
2 ϕT
u x = RC g m' u x
Układ ten może być zatem traktowany jako wzmacniacz sygnału różnicowego uX
o zmiennej transkonduktacji gm’ , modulowanej przez sygnał uY. Układ ten jest
nazywany również modulatorem pojedynczo zrównoważonym (względem uX)
Czteroćwiartkowy mnożnik transkonduktancyjny
modulator podwójnie zrównoważony
oba sygnały sterujące uX i uY mają symetryczne wejścia różnicowe.
W odróżnieniu od układu dwućwiartkowego, napięcie wyjściowe
uWYR jest równe zeru, jeśli tylko którykolwiek z sygnałów (uX lub uY)
jest równy zeru.
27
Transkonduktancyjny układy mnoŜący
zasada działania
zasada działania
28
zasada działania
zasada działania
29
Czteroćwiartkowy mnożnik transkonduktancyjny
Wyjściowy prąd różnicowy układu wynosi:
 u
iWYR = i5tgh x
 2ϕT

 u
 − i6tgh x

 2ϕT

 u
 = (i5 − i6 )tgh x

 2ϕT

 u
 = I 0  y

 2ϕT
 u x

 2ϕT
 I0
 ≈ 2 u xu y
 4ϕT
u x , u y << ϕT
przy napięciach wejściowych:
Napięcie wyjściowe układu dane jest zależnością:
uWYR = iWYR RC
Wadą obu prezentowanych mnożników transkonduktancyjnych jest bardzo mały
zakres napięć wejściowych przy których układ mnoży poprawnie. Można ten
zakres liniowej pracy powiększyć dwoma sposobami:
- zastosowanie tzw. przetwornika Gilberta,
- zastosowanie we wzmacniaczach różnicowych dużych rezystancji emiterowych
(powoduje to znaczne zmniejszenie nieliniowości układu, ale jednocześnie
zmniejsza nachylenie charakterystyk układu mnożącego).
Bardzo często stosuje się oba sposoby linearyzacji jednocześnie.
30
Przetwornik Gilberta
Przetwornik Gilberta
Para różnicowa jest sterowana napięciem na
diodach D1 i D2. Jeżeli złącza diod i złącza
baza-emiter tranzystorów mają takie same
charakterystyki napięciowo – prądowe to, przy
zachowaniu
warunków
iA+iB=const,
i1+i2=const, zachodzi proporcja:
i2 i A
=
i1 i B
Diody są zazwyczaj sterowane prądami kolektorowymi oddzielnej pary
różnicowej, która może być zlinearyzowana poprzez zastosowanie rezystorów
emiterowych, co powoduje także linearyzację pracy pary różnicowej T1, T2.
31
Czteroćwiartkowy mnożnik transkonduktancyjny - zlinearyzowany
Napięcia wejściowe są powiązane z prądami wejściowymi zależnościami:
ix =
ux
Rx
iy =
uy
Ry
Różnicowy prąd wyjściowy układu jest dany równaniem:
iWYR = 2
ixi y
I 01
Napięcie wyjściowe obliczamy z zależności:
uWYR = iWYR RC =
gdzie
km =
2 RC
u xu y = kmu xu y
I 01 R x R y
2 RC
jest stałą mnożenia, różną zwykle 0.1 V-1.
I 01 R x R y
32
Typowe zlinearyzowane charakterystyki układu mnożącego i jego symbol
Zapamiętać
•Co to jest układ Darlingtona i Sziklai’ego – podstawowe własności,
•Układ kaskody – własności,
•Układd WK-WB – własności,
•Wzmacniacz różnicowy:
•rodzaje wzmocnień
•współczynnik CMRR
•co daje zastosowanie obciążenia aktywnego, źródła prądowego w emiterach, układu
Gilberta, rezystorów w obu emiterach pary różnicowej
•Układ transkonduktancyjny dwu i cztero-ćwiartkowy, mnożący – działanie,
własności
33

E - Zespół Układów Elektronicznych

Transkrypt

Podobne dokumenty

Politechnika Wrocławska

Wzmacniacze operacyjne. - Politechnika Wrocławska

Politechnika Wrocławska

W1_Historia elektroniki - Politechnika Wrocławska

W12_Klucze analogowe [tryb zgodnoœci]

II Sympozjum Naukowe pt. „Innowacyjność w biznesie – organizacja

program vii konferencji