Популярное

Мифы о звукоизоляции



Как построить дом из пеноблоков



Как построить лестницы на садовом участке



Подбираем краску для ремонта



Каркасные дома из дерева


Главная » Схемотехника s-коммутаторов тока

СХЕМОТЕХНИКА S-КОММУТАТОРОВ ТОКА И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ

УСИЛИТЕЛЕЙ НА ИХ ОСНОВЕ

Транзисторные ключи и коммутаторы находят широкое применение в аналого-цифровых устройствах[1]. В данной работе рассматриваются коммутаторы, реализованные на основе классических повторителей тока(ПТ)[2]. При этом ПТ предлагается использовать в роли самокоммутирующихся ключей-коммутаторов), состояние которых (включено-выключено) зависит от величины протекающего через них тока.

На рис.1 приведён пример ПТ на n-p-n транзисторе. В зависимости от соотношении токов I0 и 1к транзистор VT1 может находиться либо в режиме насыщения(при 10>1к) либо в активном режиме( 10<[к). Это свойство ПТ может быть использовано для целенаправленного изменения свойств тех или иных аналоговых устройств.

Прокопенко Н.Н.(шаИ@888и.ги), Никуличев Н.Н., Гущин Н.Г.

Южно-российский государственный университет экономики и сервиса (г.Шахты)


о

Рис. 1 Базовый каскад S-коммутатора тока





Рис. 2. Пример построения дифференциального S-коммутатора тока I0




На основе ПТ возможно построение дифференциального коммутатора тока I0, структура и статические характеристики которого, приведены соответственно на рис.2,3.



Дифференциальный коммутатор реализован на основе повторителей тока VTк1-VDк1 и \ГГк2-уТ)к2 (рис.2). Режимы его работы определяются соотношением токов Ioi=Io2 и I0. В статическом режиме, когда ивх=и9Л0=0, транзисторы VTd и

находятся в насыщении, что обеспечивается выбором 101=102>1ктк1=10/2. При и9=и10 ток 10=1ктк1 +1ктк2 . Если ивх=и910>0 коллекторный ток VTd увеличивается. Когда он достигает значений I1<I0, транзистор \ГГк1 переходит в активный режим, что ограничивает дальнейший рост 1ктк1 и приводит к изменению (пропорциональному ивх) напряжения и9з3 между узлами 9 и 3 от уровня иост. Дифференциальное напряжение и910 (при равенстве остаточных напряжений транзисторных ключей иост) изменяется пропорционально ивх от нулевого уровня. Наклон tgy0 характеристики 1ктк1=/(ивх) определяется сопротивлением открытых транзисторных ключей \ГГк1, VT.

Рассмотрим примеры применения S-коммутаторов в аналоговых устройствах.

Для расширения диапазона активной работы дифференциальных усили-телей(ДУ) и, как следствие, повышения на 1-2 порядка быстродействия операционных усилителей, могут применяться нелинейные корректирующие цепи(НКЦ) SU-класса[2]. В этих схемах управляющие напряжения для НКЦ формируются с помощью дифференциальных коммутаторов(рис.2). На рис.4 изображена схема ДУ с НКЦ SU-класса, в которой базовый каскад образуют транзисторы VT1, VT2 и АН. Коммутаторы S1, S2, выполнение на базе повторителей тока ПТ1, ПТ2, при малых входных сигналах находятся в замкнутом состоянии (их выходные транзисторы насыщены). При этом транзисторы VT3, VT4, VT5 закрыты, так как


tg¥1

101 + 103 + 102

4<Рг

H.max a-j 03 1 01 )> In.max < в5(103 - I02 )

Рис.4 Дифференциальный усилитель с S-коммутаторами тока

напряжение на их эмиттерно-базовых переходах меньше порога открывания транзистора и0~0,6В. При положительном приращении напряжения на базе VT1 ток через S1 увеличивается. Как только он станет равным I01, цепь S1 размыкается, что приводит к фиксации потенциала базы транзистора VT5. При этом дальнейшее приращение входного напряжения прикладывается к участку



цепи U36.3-R1-U36.5 , что и обеспечивает приращение тока коллектора VT3 (VT5) и, следовательно, тока в нагрузке.

Проходная характеристика ДУ рис.4 приведена на рис. 5, где на рис. 5а показан начальный участок, соответствующий режиму малого сигнала. Графики получены при разных сопротивлениях резистора R1, определяющего крутизну ДУ в режиме большого сигнала и !0=0,32мА, !01=0,2мА.


Рис.5 Проходная характеристика квазилинейного ДУ рис. 4

с НКЦ SU-класса

Коммутаторы S1 и S2 могут быть выполнены на n-p-n транзисторах. Пример такого ДУ приведен на рис.6. Базовый каскад образуют транзисторы VT1, VT2. Коммутаторы S1 и S2 реализованы на элементах VT3, VD1 и VT4, VD2. Значения токов I01 выбраются из условия I01>I0/4, чем обеспечивается замкнутое состояние S1 , S2 в статическом режиме. При увеличении входного напряжения >Uipi S1 размыкается, транзистор VT5 открывается и обеспечивает приращение тока нагрузки, который в дальнейшем зависит от сопротивления резистора R1 .



Рис. 6. Квазилинейный ДУ с НКЦ SU-класса (VT5-VT6)



Проходная характеристика рассмотренного выше ДУ приведена на рис.7. Рисунок 7а соответствует режиму малого сигнала. Кривые 1-3 получены при разных сопротивлениях резистора R1=R2 и следующих значениях токов: 10=0,7мА, 101=0,2мА, которые должны выбираться в соответствии с рекомендациями рассмотренными выше.


Рис. 7. Проходная характеристика квазилинейного ДУ рис. 6 с

НКЦ SU-класса

Таким образом, приведённые выше примеры построения и применения S-коммутаторов показывают, что на их основе возможно создание новых схемотехнических решений аналоговых устройств с улучшенными качественными параметрами [3,4].

Список литературы

1. Волгин Л.И. Элементный базис реляторной схемотехники .- Тольяти : Изд-во Поволжского технологического института сервиса, 1999.- 71с.

2. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов / В. И. Анисимов, М.В. Капитонов, Н.Н. Прокопенко, Ю.М. Соколов. Л., 1979.

3. Прокопенко Н. Н. Основы структурного синтеза нелинейных корректирующих цепей усилительных каскадов./ М.,1992. Деп. в ВИНИТИ 01.02.92, № 76550.

4. Прокопенко Н. Н. Вопросы проектирования входных каскадов микроэлектронных операционных усилителей. Канд. Диссертация., Л., 1 975.



© 2017 РубинГудс.
Копирование запрещено.