2.1.2. Генератор малого стабильного напряжения

Генераторы (или источники) малого стабильного напряжения (ГMCH) порядка 1 В применяются в основном для задания напряжения смещения транзисторов. Они являются двухполюсниками, напряжение на которых слабо зависит от пропускаемого через них тока.

П ростейшим ГМСН является открытый диод. Благодаря экспоненциальному виду его вольтамперной характеристики (рис.2,а), он обладает свойством стабилизировать напряжение около 0,7 В.

Для получения большего напряжения применяется либо последовательное соединение диодов, либо транзистор VT2 (рис.2,б), коллекторный переход которого шунтирован прямосмещенным диодом (в режиме диода включен транзистор VT1). Выходное напряжение получается равным U_БЭ1+ U_БЭ2.

2.1.3. Схема сдвига уровня

У транзистора потенциал коллектора значительно отличается от потенциала базы. Поэтому в схемах с ОЭ и ОБ происходит сдвиг постоянного напряжения на выходе (коллекторе) относительно входа. Так как в микросхемах разделительные конденсаторы не применяются, сдвиги отдельных каскадов суммируются, что приводит к значительному сдвигу уровня постоянного напряжения точки выхода и, следовательно, к уменьшению максимально достижимой амплитуды переменного выходного напряжения. Для предотвращения этого требуется в цепях передачи сдвигать уровень постоянного напряжения в обратную сторону. Делается это при помощи специально включаемых схем или цепей сдвига уровня, которые, однако, должны почти без ослабления передавать полезный сигнал.

Простейшим элементом сдвига уровня является стабилитрон. Однако он вносит большие шумы, а его пороговое напряжение не зависит от напряжения питания и плохо контролируется при изготовлении.

Наиболее распространена схема сдвига уровня, приведенная на рис.2,в. Эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 обеспечивает высокое входное сопротивление. В его эмиттерную цепь включен делитель напряжения, одним плечом которого является резистор R , а другим - ГСТ на VT2. Так как динамическое сопротивление токостабилизирующего транзистора VT2 велико (много больше, чем R), то делитель незначительно ослабляет полезный сигнал. Необходимый сдвиг уровня создается падением постоянного напряжения на резисторе R.

2.1.4. Дифференциальный каскад с эмиттерной связью

Н азначение дифференциального каскада (ДК) - усиливать разность двух входных напряжений, подаваемых на базы транзисторов VT1 и VT2 схемы (рис.3,а). Постоянные токи эмиттеров обоих транзисторов протекают через общий резистор R_Э. Напряжение между базами называется входным дифференциальным, причем U_ВХ..Д = (U_ВХ1 - U_ВХ2). Оно управляет транзисторами противофазно: когда ток одного из них увеличивается, ток другого - уменьшается. Поэтому напряжения на коллекторах VT1 и VT2 взаимно противофазны.

Выходное напряжение каскада можно снимать либо с одного из коллекторов, либо между коллекторами. В последнем случае выход называется симметричным или дифференциальным, U_ВЫХ..Д = (U_ВЫХ1 - U_ВЫХ2).

В случае хорошей симметрии (идентичности плеч) ДК, что легко достигается при интегральном исполнении, его дифференциальное выходное напряжение почти не подвержено дрейфу и зависит только от дифференциального входного напряжения U_ВХ..Д, т.е. от разности (U_ВХ1-U_ВХ2). Нечувствительность к синфазным входным напряжениям (т.е. к напряжениям, одинаковым на обоих входах), является его ценным свойством, так как оно позволяет избавиться от помех, наводимых на входных проводах.

Если выходное напряжение снимать не между коллекторами двух транзисторов, а с одного из коллекторов, то оно будет определяться разностью входных напряжений (нечувствительность к синфазной помехе) только при R_Э = ∞. Только в этом случае переменные составляющие токов эмиттеров одинаковы, т.е. каждое из входных напряжений U_ВХ1 и U_ВХ2 действует на ток одного и того же транзистора (например, VT1) одинаково, но в противофазе по сравнению с другим входным напряжением. Чтобы увеличить сопротивление резистора R_Э для переменного тока, в качестве него часто применяют ГСТ (VT3 на рис.3,6).

Несимметричный выход (т.е. с одного из коллекторов) используется для перехода к последующему недифференциальному каскаду устройства. В этом случае выходное напряжение при конечном R_Э пропорционально не точной разности входных напряжений, кроме разности на выход частично проходит и синфазное входное напряжение. Отношение коэффициентов передачи дифференциального и синфазного напряжений называется коэффициентом ослабления синфазной помехи и обозначается К_осл.сф.

К параметрам ДК относятся также его входные сопротивления. Их два. Для дифференциального сигнала (между базами)

R_ВХ.Д ≈ 2h_11Э.

Оно составляет от единиц килоом до единиц мегаом. Для синфазного входного напряжения входное сопротивление определяют между землей и соединенными между собой базами. Оно очень велико (много мегаом).