Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Операционный усилитель с отражателем тока во входном каскаде
В интегральных усилителях цепи смещения транзисторов реализуют на основе отражателей тока. Преимущество таких цепей смещения заключается в том, что отражатели тока имеют большое внутреннее сопротивление и при этом занимают меньшую площадь, чем резисторы большого номинала. ОУ, изображенный на рис. 4.4 имеет структуру, аналогичную структуре трехкаскадного усилителя на рис. 4.3. Отличие заключается в том, что цепью смещения дифференциального каскада является отражатель тока на транзисторах VT5, VT6. Такая схема обеспечивает значительно большее ослабление синфазного сигнала. Рис. 4.4 Требуемое значение тока смещения задается резистором . Его величина рассчитывается по формуле . Остальные токи и напряжения рассчитываются так же, как и в схеме на рис. 4.3.
Четырехкаскадный ОУ
Третий каскад реализован на p-n-p транзисторе VT7. Этот каскад обеспечивает дополнительное усиление схемы. Однако его главное назначение – сдвиг постоянной составляющей напряжения. Последним каскадом ОУ является эмиттерный повторитель на транзисторе VТ4. Его назначение – усиление мощности выходного сигнала и обеспечение малого выходного сопротивления ОУ.
Расчет постоянных составляющих токов и напряжений в схеме ОУ на рис. 4.5 Для упрощения расчетов полагаем, что коэффициент , так что для всех транзисторов . Все транзисторы работают в активном режиме, поэтому . 1. Рассчитываем сопротивление резистора , обеспечивающего заданное значение тока смещения . 2. Поскольку схема входного каскада симметрична, токи коллекторов VT1 и VT2 . 3. Напряжения коллекторов VT1 и VT2 . 4. Для обеспечения нужного тока смещения для второго каскада транзистор VT6 образован четырьмя транзисторами, соединенными параллельно. Поэтому . 5. Второй каскад – дифференциальный усилитель, и ток делится поровну междутранзисторами VT4 и VT5 . 6. Напряжение коллектора пятого транзистора 7. Напряжение коллектора второго транзистора подается на базу VT5. Поэтому , а напряжение эмиттера VT . 8. Напряжение эмиттера p-n-p транзистора VT7 . 9. Токи коллектора и эмиттера VT7 . 10.Напряжение коллектора VT7 . 11. Выходное напряжение ОУ меньше напряжения на величину : . Рекомендации по сборке схем В схемах ОУ на рис. 4.3, 4.4, 4.5 использовать модель n-p-n транзистора Q2N3904 и модель p-n-p транзистора Q2N3906 (VT3) из библиотеки EVAL.slb. В схеме ОУ на рис. 3.5 использовать модель n-p-n транзистора Q2N3904 (кроме VT6) и модель p-n-p –транзистора Q2N3906 из библиотеки EVAL.slb. Транзистор VT6 реализовать в виде параллельного соединения двух n-p-n транзисторов Q2N2222.
Рис.4.5.
Предварительный расчет. 1. Рассчитать постоянные составляющие токов и напряжений в схеме простейшего ОУ на рис. 4.3. Значения элементов указаны в табл. 4.1. Считать, что коэффициент , так что для всех транзисторов . Напряжения эмиттерных переходов . 2. Определить коэффициенты усиления каскадов усилителя. Для упрощения расчетов принять, что входное сопротивление следующего каскада бесконечно велико. 3. Рассчитать сопротивление резистора в схеме токового зеркала, обеспечивающее заданное значение тока смещения для входного каскада в схеме на рис. 4.4. 4. В схеме усилителя на рис. 4.3.5 рассчитать сопротивление резистора , обеспечивающее заданное значение выходного тока токового зеркала . Исходные данные для расчета приведены в табл. 4.2. 5. Рассчитать постоянные составляющие токов и напряжений транзисторов в схеме усилителя на рис. 4.5. Значения элементов указаны в табл. 4.3. 6. Результаты расчетов записать в отчет
Порядок выполнения работы 1. Исследование трехкаскадного усилителя. a) Собрать схему трехкаскадного ОУ (рис. 4.6) и установить значения элементов и напряжения питания в соответствии с номером варианта (табл. 4.1). b) Включить на входе источники дифференциального и синфазного сигналов (источники синусоидального напряжения VSIN из библиотеки SOURCE.slb). Установить атрибуты источников дифференциального сигнала: DC = 0, АC = 1V, VOFF = 0, VAMPL = 10uV, FREQ = 1k. Атрибуты источника синфазного сигнала: DC = 0, АC = 1V, VOFF = 0, VAMPL = 1V, FREQ = 50. Таблица 4.1
c) В режиме DC Sweep построить передаточные характеристики для дифференциальной и синфазной составляющих входного сигнала. d) В режиме AC Sweep построить и скопировать в отчет графики амплитудно-частотных характеристик для дифференциального и синфазного сигналов. Определить коэффициент усиления и частоту среза АЧХ для дифференциальной и синфазной составляющих. e) По результатам моделирования определить коэффициент ослабления синфазной составляющей .
2. Исследование ОУ с отражателем тока во входном каскаде. a)Собрать схему усилителя, показанную на рис. 4.7. Установить значения элементов и напряжения питания в соответствии с номером варианта (табл. 4.2). Установить сопротивление резистора в отражателе тока, полученное в ходе предварительных расчетов. b) Повторить п. 1.a – 1.e. Результаты моделирования скопировать в отчет.
Рис. 4.7 Таблица 4.2
3.Исследование четырехкаскадного ОУ. a) Собрать схему ОУ, показанную на рис. 4.8. Установить значения элементов, приведенные в табл. 4.3 и полученные в ходе предварительного расчета. b) Повторить 1.a – 1.e. Результаты моделирования скопировать в отчет. Рис. 4.8. Таблица 4.3
4.Сравнить характеристики исследованных схем (коэффициенты усиления дифференциальной и синфазной составляющих, коэффициенты ослабления синфазной составляющей, частотные характеристики). Выводы записать в отчет. Контрольные вопросы и задания
Лабораторная работа №5 Тема работы:Исследование функциональных узлов на основе ОУ Цель работы: Иcследование функциональных узлов на основе ОУ
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 273. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |