Генератор стабильного тока ДУ

На рис. 2.6 приведена схема транзисторного генератора стабильного тока, которая часто применяется в ИМС. В схеме осуществляется управ­ление величиной тока I ₀подачей сигнала на базу или эмиттер транзисто­ра Т _З. Благодаря большому выходно­му сопротивлению ка­скада по переменному току в схеме ДУ обеспечивается хорошее подавление синфазной помехи. Компенсация влияния температуры на напряжение база - эмиттер транзистора Т _Зосуществляется смещенным в прямом направлении диодом D. Вольт-амперная характеристика этого диода близка к входной характе­ристике транзистора Т _З. Поэтому можно считать, что падение напряжения на диоде . Это допущение тем вернее, чем ближе значения эмиттерного тока тран­зистора Т _Зи тока через диод D.

Коллекторный ток транзистора Т _Зявляется питаю­щим током I ₀дифференциального каскада. На основа­нии законов Кирхгофа для схемы, приведенной на рис. 6, находим

.

(12)

Рис. 6. Принципиальная схема транзисторного генератора стабильного тока

При подаче на базу транзистора Т _Зотносительно общей точки схемы малого переменного напряжения , не содержащего постоянной составляющей, коллекторный ток равен

.

(13)

Здесь – крутизна каскада на транзисторе, определяемая его передаточной характеристикой. В рассматриваемом случае каскад представляет собой схему с общим эмиттером, охваченную отрицательной обратной связью по току за счет эмиттерного сопротивления R ₇, которое и определяет . Получаем

.

(14)

Выходное сопротивление каскада определяется так же, как для схемы ОЭ с отрицательной обратной связью по току, и может быть выражено, например, через h -параметры транзистора Т _Зв схеме с ОЭ.

Практически сопротивление R _э на низких частотах лежит в пределах от сотен килоом до единиц мегаом, с ростом частоты уменьшается.

Проведенный анализ позволяет сделать следующие выводы:

1. Ток I ₀ зависит от напряжения источника питания – Е _п (рис. 2) и не зависит от + Е _п . Поэтому основные параметры ДУ также не зависят от напряжения + Е _п, которое определяет только постоянные состав­ляющие напряжений на коллекторах транзисторов дифференциального каскада. Это позволяет не предъявлять высоких требований к стабильности напряжения источника питания + Е _п (особенно при использовании симметричного выхода ДУ) и облегчает развязку различных каскадов по цепям питания источника + Е _п. Таким образом, главное преимущество питания схемы ДУ от двух источников по сравнению с питанием схемы от одного источника состоит в упрощении блока питания.

Крутизна передаточной характеристики генератора стабильного тока может регулироваться изменением сопротивления R ₇ и тока I ₀

Простейшая схема компаратора и его передаточная характеристика представлены на рисунке 2.

Рис. 2 Схема компаратора на ОУ

Вследствие большого коэффициента усиления ОУ на его выходе получается последовательность практически прямоугольных импульсов, причем положение моментов переключения соответствует равенству = . Если входы ОУ поменять местами, то поменяет знак. Входные диоды служат для защиты ОУ от большого дифференциального входного напряжения. Выходное напряжение компаратора может быть использовано для управления каким-либо устройством, например, широтно-импульсным модулятором. При получим так называемый нуль-индикатор или детектор нулевого уровня.

Рис. 3. Упрощенная принципиальная схема двухкаскадного ОУ

Принципиальная схема ДУ с транзисторным токопитающим каскадом приведена на рис. 3. Усилитель состоит из дифференциального каскада на транзисторах T _I, Т ₂с нагрузочными резисторами R ₁, R ₂и токопитающего каскада на транзисторе Т _З, выполняющего роль источника тока для эмиттерной цепи транзисторов Т ₁и Т ₂. Введение в схему ДУ транзисторного источника (генератора) тока позволило, кроме значительного увеличения коэффици­ента подавления синфазной помехи, заметно расширить возможности линейных и нелинейных преобразований сигналов за счет управления этим током, т. е. позволило получить схему многоцелевого назначения.

Рис. 3. Принципиальная схема ДУ с транзисторным токопитающим каскадом

Входные сигналы могут подаваться как на дифференциальный (Вх.1 и Вх.2), так и на токопитающий (Вх.З) каскады. Источник входного напряжения может вклю­чаться как между Вх.1 и Вх.2 (симметричный вход, при этом оба полюса источника сигнала должны быть либо изолированы от общей точки схемы, либо источник сиг­нала должен иметь симметричный выход), так и между общей точкой и Вх.1 или Вх.2 (несимметричный вход, при этом неиспользуемый вход соединяется с общей точкой). На Вх.3 напряжение подается относи­тельно общей точки (корпуса). Источник сигнала с двумя изоли­рованными выходами может быть подключен между Вх.3 и Вх.4. Выходное напряжение схемы может сни­маться между Вых.1 и Вых.2 (симметричный выход) или с любого из них относительно общей точки (несим­метричный выход). Вых.1 является инвертирующим для Вх.1 и неинвертирующим для Вх.2; Вых.2 - инверти­рующим для Вх.2 и неинвертирующим для Вх.1.