Схема смещения уровня оу

Схема смещения уровня оу

В многокаскадных усилителях, не имеющих гальванической связи между каскадами и охваченных общей отрицательной обратной связью, возникает опасность самовозбуждения на инфранизкой частоте. Как известно, каждый переходной, а также блокирующий конденсатор вносит максимальный сдвиг по фазе на низких частотах до 90°. При наличии трёх и более таких фазовращателей возникает опасность самовозбуждения.
Самовозбуждение не возникает, пока коэффициент усиления при сдвиге фазы 180° меньше единицы (сплошная линия), и сразу же наступает как только коэффициент усиления становится равным или чуть больше 1 (пунктирная линия):

Помимо фазовых искажений, многие типы конденсаторов вносят существенные (до 1%) нелинейные искажения, а установленные на входе высокочувствительных усилителей, ещё и шумы. Отсюда понятно, насколько важно по возможности обходиться без них.
Особое место среди усилителей занимают усилители постоянного тока, кожффициент усиления которых не изменяется при уменьшении частоты до нулевого значения. Однако при непосредственной связи между каскадами, особенно на транзисторах одной проводимости, приходится согласовывать сравнительно большой (по модулю) потенциал на выходе предыдущего каскада с малым потенциалом на входе последующего. Среди методов согласования каскадов можно выделить четыре наиболее распространённых:

1. С дополнительным источником напряжения в цепи связи.

2. С диодом Зенера (стабилитроном) в цепи связи.

3. С делителем напряжения и дополнительным источником.

Применение делителя с дополнительным источником требует частотной коррекции из-за опасности ограничения полосы пропускания сверху, т.к. возникает интегрирующая RC — цепь. Условие компенсации выглядит следующим образом: R2Cк=R3Cвх, откуда Ск=R3Свх/R2. Очевидно, что такой способ коррекции несовершенен, т.к. требует точной настройки и применения каскада, свободного от эффекта Миллера.

Более совершенный каскад.

Здесь резисторы R1-R4 образуют своеобразный мост, в диагональ которого включён конденсатор С. При этом необходимо выполнение условия: R1/R2=R4/R3. При этом ёмкость конденсатора подбирать нет необходимости, достаточно, чтобы она была несколько больше входной ёмкости. Обычно её выбирают в пределах 220. 470 пФ.

4. Со схемой сдвига уровня.

Простейшая схема сдвига уровня с помощью резистивного делителя:

Напряжение сдвига уровня пропорционально резисторам R1, R2. При этом неизбежно происходит потеря коэффициента передачи. применение генератора тока вместо резистора R2 позволяет устранить этот недостаток:

При этом смещение по постоянному току зависит как от номинала резистора, так и от тока ГСТ и равно I*R1. При необходимостиподстройки напряжения смещения резистор R1 выбирают подстроичным или делают регулируемым ГСТ.

Схема сдвига уровня с коэффицментом передачи больше единицы.

Благодаря положительной обратной связи с делителем на резисторах R2, R3 превращает генератор тока на VT2, R3 в активный источник тока (АИТ).

Читайте также:  Кожух оцинкованный для изоляции труб

Относительно простую схему сдвига уровня сигнала без изменения его фазы можно получить с помощью каскада с общей базой:

Применение транзистора VT3 повышает точность передачи сигнала, т.к. компенсирует изменения напряжения базоэмиттерного перехода транзистора VT2. Вообще, строго говоря, таких транзисторов необходимо устанавливать два и последовательно — для компенсации изменения напряжения переходов транзисторов VT1, VT2.

В заключении раздела предлагается схема высококачественного усилителя мощности, разработанного на основании вышеизложенного:

Коэффициент усиления с разомкнутой петлёй ООС увеличен примерно на 10 дБ. Цепочка R13, C9, R14, C10 служит для устранения перекомпенсации входной ёмкости. В качестве источника смещения выходного каскада применён встречно — параллельный генератор опорного напряжения. С целью улучшения отслеживания средней точки введён резистор R3. Питание усилителя — от источника с незаземлённой средней точкой, что избавляет от необходимости защиты громкоговорителей по постоянному току. Налаживание усилителя сводится к установке тока покоя выходных транзисторов порядка 50. 70 мА подбором резистора R17 и установке половины напряжения питания на выходе усилителя подбором резистора R5 (R8), а в случае необходимости (при большом разбросе параметров транзисторов противоположных плеч) — подбором резистора R9 (R12).
Частота среза усилителя без конденсатора С2 — около 3МГц. Поэтому такой усилитель может найти широкое применение в качестве выходного усилителя мощности передатчиков проводных линей ВЧ — связи.

В многокаскадных усилителях, не имеющих гальванической связи между каскадами и охваченных общей отрицательной обратной связью, возникает опасность самовозбуждения на инфранизкой частоте. Как известно, каждый переходной, а также блокирующий конденсатор вносит максимальный сдвиг по фазе на низких частотах до 90°. При наличии трёх и более таких фазовращателей возникает опасность самовозбуждения.
Самовозбуждение не возникает, пока коэффициент усиления при сдвиге фазы 180° меньше единицы (сплошная линия), и сразу же наступает как только коэффициент усиления становится равным или чуть больше 1 (пунктирная линия):

Помимо фазовых искажений, многие типы конденсаторов вносят существенные (до 1%) нелинейные искажения, а установленные на входе высокочувствительных усилителей, ещё и шумы. Отсюда понятно, насколько важно по возможности обходиться без них.
Особое место среди усилителей занимают усилители постоянного тока, кожффициент усиления которых не изменяется при уменьшении частоты до нулевого значения. Однако при непосредственной связи между каскадами, особенно на транзисторах одной проводимости, приходится согласовывать сравнительно большой (по модулю) потенциал на выходе предыдущего каскада с малым потенциалом на входе последующего. Среди методов согласования каскадов можно выделить четыре наиболее распространённых:

Читайте также:  Электромагнит и постоянный магнит

1. С дополнительным источником напряжения в цепи связи.

2. С диодом Зенера (стабилитроном) в цепи связи.

3. С делителем напряжения и дополнительным источником.

Применение делителя с дополнительным источником требует частотной коррекции из-за опасности ограничения полосы пропускания сверху, т.к. возникает интегрирующая RC — цепь. Условие компенсации выглядит следующим образом: R2Cк=R3Cвх, откуда Ск=R3Свх/R2. Очевидно, что такой способ коррекции несовершенен, т.к. требует точной настройки и применения каскада, свободного от эффекта Миллера.

Более совершенный каскад.

Здесь резисторы R1-R4 образуют своеобразный мост, в диагональ которого включён конденсатор С. При этом необходимо выполнение условия: R1/R2=R4/R3. При этом ёмкость конденсатора подбирать нет необходимости, достаточно, чтобы она была несколько больше входной ёмкости. Обычно её выбирают в пределах 220. 470 пФ.

4. Со схемой сдвига уровня.

Простейшая схема сдвига уровня с помощью резистивного делителя:

Напряжение сдвига уровня пропорционально резисторам R1, R2. При этом неизбежно происходит потеря коэффициента передачи. применение генератора тока вместо резистора R2 позволяет устранить этот недостаток:

При этом смещение по постоянному току зависит как от номинала резистора, так и от тока ГСТ и равно I*R1. При необходимостиподстройки напряжения смещения резистор R1 выбирают подстроичным или делают регулируемым ГСТ.

Схема сдвига уровня с коэффицментом передачи больше единицы.

Благодаря положительной обратной связи с делителем на резисторах R2, R3 превращает генератор тока на VT2, R3 в активный источник тока (АИТ).

Относительно простую схему сдвига уровня сигнала без изменения его фазы можно получить с помощью каскада с общей базой:

Применение транзистора VT3 повышает точность передачи сигнала, т.к. компенсирует изменения напряжения базоэмиттерного перехода транзистора VT2. Вообще, строго говоря, таких транзисторов необходимо устанавливать два и последовательно — для компенсации изменения напряжения переходов транзисторов VT1, VT2.

В заключении раздела предлагается схема высококачественного усилителя мощности, разработанного на основании вышеизложенного:

Коэффициент усиления с разомкнутой петлёй ООС увеличен примерно на 10 дБ. Цепочка R13, C9, R14, C10 служит для устранения перекомпенсации входной ёмкости. В качестве источника смещения выходного каскада применён встречно — параллельный генератор опорного напряжения. С целью улучшения отслеживания средней точки введён резистор R3. Питание усилителя — от источника с незаземлённой средней точкой, что избавляет от необходимости защиты громкоговорителей по постоянному току. Налаживание усилителя сводится к установке тока покоя выходных транзисторов порядка 50. 70 мА подбором резистора R17 и установке половины напряжения питания на выходе усилителя подбором резистора R5 (R8), а в случае необходимости (при большом разбросе параметров транзисторов противоположных плеч) — подбором резистора R9 (R12).
Частота среза усилителя без конденсатора С2 — около 3МГц. Поэтому такой усилитель может найти широкое применение в качестве выходного усилителя мощности передатчиков проводных линей ВЧ — связи.

Читайте также:  Как сделать сахар видео

Maxim MAX4380

По мере расширения функциональности и одновременного сокращения размеров устройств с батарейным питанием все более ценным ресурсом становится площадь печатной платы. Сберечь место на плате и снизить стоимость помогают схемы с однополярным питанием. Однако при добавлении сигналов аудио и видео могут возникать проблемы, связанные с тем, что обычно эти сигналы привязаны к земле, и большинство микросхем с однополярным питанием не в состоянии работать с отрицательными относительно земли напряжениями.

Следовательно, чаще всего входные аудио и видео сигналы должны на достаточный уровень сдвигаться схемой относительно земли. Кроме того, для видеосигналов важно сохранение исходной полярности сдвинутых сигналов. К сожалению, использование одного источника питания при необходимости сохранения полярности сигнала невозможно с традиционными схемами сдвига, для которых требуются два ОУ и отрицательная шина питания.

Рисунок 1. Неинвертирующая схема сдвига уровня позволяет разработчикам
смещать входной сигнал на величину опорного напряжения,
устанавливаемого потенциометром и блокировочным конденсатором.
В этой схеме используется лишь один операционный усилитель и
один источник питания.

Все эти проблемы решает схема на Рисунке 1, сдвигающая уровень сигнала заземленного источника с помощью единственного ОУ с однополярным питанием. Смещенный сигнал на выходе ОУ, включенного неинвертирующим сумматором, равен сумме опорного напряжения и входного сигнала. Величина опорного напряжения устанавливается с помощью стандартного потенциометра с блокировочным конденсатором, однако здесь подойдет и любой другой опорный источник, способный обеспечить достаточный ток для ОУ и суммирующих резисторов.

Рисунок 2. Нижняя осциллограмма (синий цвет) соответствует входному сигналу
от заземленного 10-мегагерцового источника, а верхняя (красный цвет)
– выходному сигналу схемы, сдвинутому на +1.5 В.

В приведенном примере схема содержит 75-омные согласующие резисторы, необходимые для стандартных видео приложений. Использованный операционный усилитель имеет небольшие размеры и широкую полосу пропускания, необходимую для обработки видеосигналов. Рисунок 2 иллюстрирует работу схемы при сдвиге на +1.5 В привязанного к земле 10-мегагерцового входного сигнала.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Ссылка на основную публикацию
Схема подключения котла бакси луна 3
Для владельцев частных домов или иных помещений важнейшим вопросом становится организация отопления. Использование ЦО возможно не всегда, а тарифы ЖКХ...
Сушилки для рук для дома
Сушилка для рук – удобный и незаменимый элемент бытовой техники в ванной комнате. Данный аппарат особенно популярен в санузлах в...
Сушильная машина что это такое
Необходимость сушильной машины – спорный вопрос. Спорный только для тех, кто живёт в частном доме, в экологически чистом месте и...
Схема подключения лан кабеля
Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов Компьютерная локальная и интернет сеть создается с помощью специальных кабелей. А для того...
Adblock detector