|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы  Фиг. 3.11. Выходной эмиттерный повторитель в режиме класса А. свойства эмиттерного повторителя, который также может применяться в качестве выходного каскада,, были изложены в предыдущем разделе, где было показано, что эта схема обладает высоким входным и низким аы-ходным сопротивлениями,- большим усилением по току и широкой полосой пропускания, т. е. отвечает необходи: мым требованиям. Улучшение ряда параметров - снижение тока покоя, повышение диапазонов выходных напряжений и токов - достигается в случае использования некоторых усовершенствованных схем на основе эмиттерного повторителя. Еще одной распространенной разновидностью выходного каскада является ехема с управляемой динамической нагрузкой, которая будет также рассмотрена в этой главе. Эта схема обладает не только способностью преобразовывать сопротивления, но и дает усиление по напряжению. Основная схема эмиттерного повторителя удовлетворяет многим из требований, предъявляемых к выходным каскадам, но потребляет повышенный ток покоя в случае, если необходимо обеспечивать выходной сигнал обеих полярностей. Из рассмотрения схемы эмиттерного повторителя класса А (фиг. 3.11) очевидно, что при выходном сигнале отрицательной полярности ток через транзистор уменьшается и максимальный размах выходного сигнала ограничен величинами сопротивления Rb и напряжением источника питания V . Для того чтобы подать в нагрузку выходной ток заданной амплитуды /о при отрицательном напряжении, режимный ток через резистор Rb должен быть по меньшей мере равен /о. Таким образом, величина выходного тока ограничена значением 1/оК В действительности для уверенной передачи отрицательного выходного сигнала при заданной величине выходного тока необходимо установить ток покоя с некоторым запасом. В случае выходного сигнала, характеризующегося максимальными значениями тока и напряжения /о max и Уотах соответственно, требуемый ток покоя равен Если требуется выходное напряжение только одной полярности, то необходимость больших токов покоя отпадает, поскольку QI/h-  О tn  Фиг. 3.12. Двухтактнь;е выходные эмиттерные повторители, работающие в режимах класса В (а) и АВ (б). весь выходной ток проходит через транзистор. Однако для большинства операционных усилителей желателен разнополяр-ный выход; при этом часто применяются каскады в режиме класса В, в которых ток покоя меньше, чем амплитуда выходного тока. В каскаде эмиттерного повторителя в режиме класса В используются два различных транзистора для передачи сигнала каждой полярности. Как видно из фиг. 3.12, а, выходные уровни сигнала не зависят здесь от величины тока покоя. В самом деле, при использовании биполярных транзисторов в режиме класса В можно обойтись вообще без тока покоя, так как оба эмиттерных перехода заперты при нулевых напряжениях на входе и вы- ходе. Однако в диапазоне входных сигналов примерно от -0,5 "В до --0,5 В возникает нелинейность типа , «зоны нечувствительности», когда оба транзистора заперты. Внутри этой зоны выходной сигнал равен нулю; в результате возникают переходные искажения, как показано на фиг. 3.13 для случая синусоидального сигнала. Обратная связь, поданная с выхода на Фиг. 3.13. Переходные ис-предыдущие каскады, уменьшает ис- ГнГа\ыхГн1°ГГд°о° кажения, ускоряя переход входного „а биполярных транзисто-Сигнала через «зону нечувствитель- рах в режиме класса В.  НОСТИ». Практически чаще используется другое схемное решение, позволяющее устранить запертое состояние, несколько изменив режим каскада. В схеме фиг. 3.12,6, работающей в режиме класса АВ, добавлены диоды, задающие прямое смещение на выходные транзисторы в режиме покоя. При этом один из транзисторов начинает открываться, когда изменение сигнала запирает другой. Ток покоя данного выходного каскада определяется током через диоды, соотношением падений напряжений на диодахи выходных транзисторах и сопротивлением резисторов в цепях эмиттеров. Обычно используются диоды с площадями р - «-переходов, меньшими, чем площади эмиттерных переходов транзисторов, а падения напряжений на диодах в режиме покоя оказываются соответственно большими. Характеристики двухтактных каскадов в режимах классов В и АВ на основе эмиттерного повторителя аналогичны соответствующим характеристикам обычного повторителя, рассмотренным в предыдущем разделе. Исключение представляют величины токов покоя. При сигнале, отличном от нуля, один из двух транзисторов схемы в режиме класса В работает в активном режиме и по существу представляет собой обыкновенный эмиттерный повторитель, нагруженный запертым транзистором. Почти во всем диапазоне выходных сигналов один из транзисторов каскада в режиме класса АВ также закрыт, и для приближенного анализа можно использовать это обстоятельство. Предположим, что в схемах фиг. 3.12 каскадов в режиме классов В или АВ заперт р - п - р-транзистор; в этом случае пригодна эквивалентная схема фиг. 3.14 для анализа по переменному току; Здесь приняты два допущения. Во-первых, обратное сопротивление эмиттерного перехода транзистора р - п - р исключено из рассмотрения, поскольку оно практически не шунтирует выходное сопротивление транзистора п - р - п. Во-вторых, опущено прямое Сопротивление смещающего диода, пренебрежимо малое по сравнению с входным сопротивлением транзистора п - р - п. В результате влияние закрытого транзистора ограничено его емкостью коллектор - база Сс2- Параметры каскадов в режиме классов В и АВ, такие, как усиление, входное и выходное сопротивления, совершенно аналогичны соответствующим параметрам простого эмиттерного повторителя, рассмотренным в разд. 3.2. Входные емкости каскадов в режиме классов В и АВ больше, чем у обычного, для которого справедливо выражение (3.5). Учитывая емкость Сс2 запертого транзистора, получаем С/ = 2С, при Сс1Сс2. (3.29) Увеличение входной емкости повлияет также и на частоту полюса передаточной функции. Соответствующее уравнение (3.6) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 |