Сравнение схем усилителей.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ.

Простейшая схема дифференциального каскада приведена на рис.1.

Рис. 1. Схема дифференциального усилителя.

Источник сигнала может подключаться ко входу одного из транзисторов (при этом вход другого транзистора заземляется), либо между базами двух транзисторов. Благодаря ООС по току, воздействие сигнала на вход одного из транзисторов вызывает равные по величине и противоположные по знаку изменения токов и напряжений в обоих транзисторах.

Отметим, что при подаче сигнала на вход транзистора Т₂ физические процессы каскада не изменятся. Однако полярность выходного сигнала будет противоположной входному. Т.е. в связи с этим вход транзистора Т₁ называют прямым, а вход транзистора Т₂ – инверсным.

ООС не влияет на коэффициент усиления каскада. Следовательно, R_э может быть достаточно большим. Коэффициент усиления не зависит от значения R_э.

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ.

В настоящее время широко начинают использоваться готовые функциональные

узлы в виде интегральных микросхем (ИМС). Схемные решения ИМС тщательно проработаны и обеспечивают высокое качество аппаратуры. Разработаны универсальные микросхемы, которые можно применять в качестве различных функциональных узлов. Одной из таких ИМС является операционный усилитель (ОУ). ОУ имеет чрезвычайно высокий коэффициент усиления по напряжению (десятки и даже сотни тысяч), большое входное сопротивление (сотни кОм), малое выходное сопротивление (десятки – сотни Ом). Он усиливает широкий спектр частот, вплоть до постоянной составляющей. Схемное обозначение ОУ приведено на рис. 2.

Рис.2. Схема ОУ.

Недостатки операционного усилителя:

Коэффициент усиления ОУ К_U меняется от экземпляра к экземпляру в очень широких пределах. Например, для ОУ серии К153УД1

Коэффициент усиления К_U сильно зависит от температуры окружающей среды. Это обусловлено зависимостью от температуры коэффициента передачи тока базы транзисторов –b.

Такая нестабильность К_U сильно затрудняет применение ОУ непосредственно в качестве усилителя. Значительно уменьшить недостатки ОУ позволяет применение ОС. Схема ОУ с ОС приведена на рис. 3. Входной сигнал подается на прямой вход ИМС. С выхода ОУ напряжение ОС через делитель R₁R₂ поступает на инвертирующий вход ОУ. Выходное напряжение ОУ представляется разностью U_вх –U_ОС. Такая ОС называется отрицательной ОС (ООС).

Рис. 3. Схема ОУ с ООС.

Введение ООС в схему ОУ позволяет повысить стабильность коэффициента усиления, расширить линейный участок передаточной характеристики и снизить искажения при передаче сигналов большой амплитуды.

Выбор микросхемы унч.

Исходя из задания, полученного на курсовой проект и в соответствии с рассмотренными элементами источников питания целесообразно реализовать проек-тируемое устройство на основе операционного усилителя, так как необходимо получить усилитель с большим коэффициентом усиления по напряжению (K_U = 100), большим входным сопротивлением (R_вх = 1000 Ом) и широкой полосой частот (300-20000 Гц).

М икросхему, удовлетворяющую параметрам, получаем из справочника, просмотрев графики зависимостей коэффициента усиления от частоты. На рис.4 изображен график для микросхемы К553УД2.

Рис.4. График для микросхемы К553УД2.

Заданные верхняя граничная частота и коэффициент усиления соответствуют зависимости на графике, следовательно, данная микросхема подходит для дальнейшего расчета

.

Рис.5. Блок питания. Рис.6. Микросхема К553УД2.