Достойный встраиваемый цифровой усилитель НЧ своими руками за разумные деньги

Добрый день, Хабр!

Наша прошлая статья о DIY-аудиотехнике вызвала довольно большой резонанс и сегодня мы хотели бы рассказать о другой нашей разработке из области аудио — высококачественном УНЧ. Устройство было создано Олегом Тетушкиным для собственных нужд. Но в результате усилитель прижился в офисе. Собран, разумеется, из того, что плохо лежало было под рукой на складе. В данном случае он собран в самодельном корпусе. Но по сути, его можно встроить куда угодно — хоть в мебель. На что хватит фантазии.

В комментах к вышеупомянутой статье разгорелся спор о том, что можно и что нельзя называть HiFi или даже просто качественным. Поэтому хочется пояснить — определение «качественный» основывается исключительно на нашем чувстве прекрасного. Мы считаем, что звук данного усилителя вполне достойный и удовлетворит любого среднего человека. Хотя у аудиофилов может быть другое мнение по этому поводу.

Вот такой красавец должен получиться в результате

Что было использовано:

• MP5613 — Цифровой усилитель D-класса мощностью 2 x 150 Вт. Технология PurePath HD.
• MP5630I2 — Индикатор для мощного усилителя НЧ (стерео).
• MP1054 – Светодинамический стрелочный индикатор уровня сигнала.
• MP1231 — Аудиорегулятор 2 канала.
• ESE150-24 – Блок питания. 150 Вт. 24 В.
• SL-01H — Теплоотвод с вентилятором.
• WP4-18FB — Kлеммник нажимной 4 контакта
• Светодиоды 5мм – 7 шт.

Как это работает?

Для MP5613 был использован блок питания в 24В, следовательно, в нагрузку 4 ОМа будет отдаваться около 70 Ватт на канал. Результат — получаем 2*70 Ватт качественного звука PurePath.

На входе усилителя устанавливаются MP1231 (сборка на AD8402), для работы регулятором громкости и баланса стереоканалов, плюс MP5630I2, который используется в роли предварительного усилителя. После этого этапа стереосигнал идет на вход MP5613, и уже потом — на акустические системы. Что касается сигнала для светодинамического стрелочного индикатора, то его снимаем с выхода усилителя мощности, прямо с акустических систем.

Как это сделать?

Регулировка громкости на МР1231. Основная схема

Начинаем процесс с входного каскада MP1231 + MP5630I2.

Вначале потенциометр МР1231 подключаем сразу перед МР563012 (это показано на схеме. Чтобы добиться задуманного, на обратной стороне платы МР563012, сразу после RCA-разъема (рис.1 и 1.2) нужно перерезать сигнальные проводники на печатной платы, с зачисткой обоих проводников с двух сторон. Разрез делается для того, чтобы здесь можно было установить потенциометр. Важная деталь: обязательно нужно использовать экранированный провод для соединения потенциометра и предварительного усилителя. Подключать все элементы (наверное, об этом на Хабре можно не говорить) нужно в полном соответствии как с цветом, так и с маркировкой.

А питание на МР1231 подводится с МР563012. На рисунке 2 это показано:

Рис.1

Рис.1.2

Рис. 2

Комментарий: Для того, чтобы улучшить помехозащищенность системы (MP1231 всем хорош, кроме помехозащиненности), нужно немного доработать схему. Для решения проблемы необходимо выполнить четыре простых шага (показано на рис. 3):

• Непосредственно к клеммам питания MP1231 вместе с подводящими проводниками зажать электролит на 1000 мкФ или больше.
• Электролит на 470 мкФ подпаять параллельно конденсатору С4.
• Корпус валкодера у MP1231 соединить с GND. Зачистить маску рядом с ножкой корпуса и пропаять.
• Соединить GND MP1231 и GND драйвера усилителя толстым проводом можно даже оплеткой. Это нужно сделать потому что источник 12В установлен на драйвере. Как это лучше всего сделать показано на рис.4.

Корпус и вывод индикаторов на переднюю панель

Перед тем, как приступить к сборке корпуса, необходимо немного доработать усилитель МР5613 и индикатор МР563012. Доработка заключается в подпайке выводных каналов к платам, на проводах с длиной 10-12 сантиметров. Что касается плат конфигуратора, то здесь установлены СМД-светодиоды, 6 штук, которые индицируют состояние усилителя: температурные режимы (2), ошибка, готовность, перегрузка и сброс. После доработки все это можно вставить на переднюю панель устройства:

Кроме того, на обратной стороне платы конфигуратора нужно подпаять провод длиной 15-20 сантиметров. Провод подпаивается к одному из выходов (можно использовать любой) каждого канала, через пленочные конденсаторы 0.1 мкФ. Таким образом организовывается снятие сигнала на индикатор уровня.

Теперь приступаем к созданию корпуса

Его мы вырезали и склеили из листов вспененного ПВХ. Этот материал нам понравился тем, что его очень легко обработать, плюс можно клеить любым клеем для пластика. Такой материал легко красится. Здесь можно скачать фалы передней и фальш-панели (формат .lay).

Размеры деталей:

• боковых стенок – 110 * 200
• дна и крышки – 210 * 200
• задней стенки – 210 * 100

Корпус мы решили покрасить краской из обычного баллончика. Переднюю панель покрасили под металл, а сам корпус — темно-зеленой (почти черной) краской. На корпусе крепим модули индикатора и регулятора, винтами М3.

Под зажимы акустики вырезаем отверстие под выключатель, плюс сверлим отверстия под зажиммы акустики.

Блок питания, что логично, ставим на длинную сторону.

Усилитель крепится на дно через стойки 5 мм. Переднюю панель закрепляем с помощью саморезов для дерева.

Комментарий. Для того, чтобы полностью исключить помехи от ШИМ модуляции выполняем следующие шаги:

• Соединяем последовательно GND всех задействованных модулей либо толстым проводом, либо оплеткой;
• Около разъемов питания каждого модуля прикрепляем электролиты по 1000 мкФ или больше.

Теперь можно подключать мощные колонки и радоваться качественному звуку.

Если есть желание, можно модернизировать дизайн конструкции. Вот видео с демонстрацией работы всего, что получилось:

Усилитель мы сделали довольно давно, и он до сих пор служит нам верой-правдой. Возможно, вы сможете посоветовать, как сделать конструкцию лучше? Усилитель получился отличный, но нет пределу совершенства, это уже давно известно.

Если кому-то захочется повторить наш путь и за выходные обзавестись очень приличным усилителем, вот здесь есть вся его электронная начинка. Что касается корпуса, то это — дело вкуса и наличия подсобного материала.

Ваш Мастер Кит

Усилитель звука для колонок своими руками: инструкция по созданию

Усилители звука в магазинах стоят дорого и притом не всегда отличаются высоким качеством. Следовательно, возникает желание сделать его самому. В данной статье будет рассказано, как это сделать.

Содержание статьи

Можно ли сделать усилитель колонок своими руками

В различных торговых точках можно найти большое количество усилителей для колонок, но любой радиолюбитель может создать его без особых усилий. Изготовление вручную усилителей колонок в разы экономичней. Для её создания не требуется особых знаний. Необходимо только желание и знать, как правильно её собрать, предварительно закупив необходимые материалы. Ниже рассмотрим подробную инструкцию по сборке самодельных усилителей.

Как собрать стереоусилитель для колонок своими руками 12в

Все кто решается на создание усилителя для колонок, прежде всего интересуется компонентами, которые нужны для сборки. Подобные устройства работают благодаря микросхемам и транзисторам, хотя есть и случаи, когда используются лампы.

Рекомендации

Созданный вручную усилитель звука, основанный на микросхемах типа TDA и ему подобных, очень быстро нагревается. Для того чтобы предотвратить перегрев необходимо устанавливать радиаторные решётки. Размеры и типы решёток зависят от вида микросхем и мощности создаваемого устройства. Поэтому, необходимо предварительно в корпусе оставить для неё место.

Внимание.К ручному созданию усилителя требуется отнестись серьёзно во избежание коротких замыканий и выхода из строя компонентов устройства.

Что вам понадобится в процессе

Чтобы приступить к изготовлению устройства, понадобится:

• корпус;
• штекер;
• блок питания;
• микросхема;
• кнопка-выключатель;
• проводки;
• охладительный радиатор;
• шурупы;
• термоклей с термопастой;
• паяльник и канифоль.

1. Бур — расширитель. Он необходим для бурления отверстий в пластике или металле. Это очень удобный и точный инструмент, при помощи которого можно легко собрать корпус.
2. Микросхемы. Необходимые микросхемы типа TDA легко можно найти на прилавках магазинов. В качестве альтернативы можно разобрать старый телевизор, и изъять оттуда нужную микросхему.
3. Транзисторы. Транзисторы удобны своим маленьким потреблением энергии и тем, что их легко вмонтировать в любое устройство. Они отлично передают звук и его не нужно настраивать.
4. Лампы. Уже мало кто создаёт устройства основанного на лампах. Но, тем не менее, такие устройства обладают отличными параметрами звука. Такие устройства имеют большой ряд недостатков: употребляют много энергии, занимают много места, тяжелее обычных, дорогие.

Разобравшись с необходимыми компонентами можно приступать к сборке устройства.

Схемы и инструкции по сборке

Существует множество схем по сборке усилителей. Они в первую очередь зависят от того старая или цифровая техника будет создана, размера и источника питания устройства. Собираются схемы на печатной плате, которая в итоге сделает устройство компактным. Также для сборки следует иметь в наличии паяльник.

Схема, которая, была разработана британцем Джоном Линсли-Худом, базируется на использовании четырёх транзисторов без использования микросхем. Такая схема позволяет с точностью воспроизводить форму входного сигнала, что даёт в итоге качественное усиление и синусоиду.

Справка. Самым простым видом схем является создание усилителя на основе микросхемы, в составе которой есть транзисторы и конденсаторы.

Только профессионалы могут создавать собственные схемы. Для новичков существует программа Sprint Layout, где можно посмотреть схемы и выбрать нужную.

Усилитель своими руками для автомагнитолы

Бывает, что звук музыки в машине не такой качественный как хотелось бы. Для тех, кто не хочет тратить большие деньги на усилители, есть возможность собрать усилитель самому.

Для осуществления такой задумки, вполне подойдёт микросхема TDA8569Q. Она пользуется большой популярностью благодаря своим характеристикам:

• напряжение составляет от шести до 18 вольт;
• высокая входная мощность;
• издает частоту от 20 до 20000 Гц.

Первым этапом в сборке будет рисование печатной платы. Потом рекомендовано обработать плату хлорным железом. Дальше стоит припаять все компоненты микросхемы. Для того чтобы небыло присадок питания нужен толстый слой припоя. Также нельзя забывать оставить на корпусе место для радиаторной решётки, которая выступает в роли охлаждения.

Усилитель для компьютерных колонок своими руками для чайников

При просмотре фильмов или прослушивании музыки, нам часто недостаточно мощности стандартных колонок. Ниже будет подробно описано как можно создать усилитель для колонок вручную. При создании усилителя следует учитывать силу мощности внешних колонок, которая составляет не больше двух ватт и сопротивляемость обмоток, что равна четырёх ОМ.

Чтобы собрать устройство понадобятся такие компоненты:

• печатная плата;
• 9 — вольтный блок питания;
• микросхема серии TDA;
• корпус;
• следующие конденсаторы: два неполярных 0,2 мкФ.полярный 100 мкФ, полярный 220 мкФ, полярный 470 мкф;
• постоянный резистор. 10 Ком м 4,7 ОМ;
• кнопка — выключатель;
• разъём для входа.

Инструкция по созданию

Процесс сборки усилителя для компьютера напрямую зависит от той схемы, которую вы выбрали. Важно лишь, оставить на корпусе место для радиаторных решёток. Они важны тем, что дают воздуху из внешней среды охлаждать микросхемы.

• Первым этапом будет установка радиодеталей на печатную плату соблюдая полярность.
• Собираем корпус. При сборке корпуса следует предусмотреть место для радиаторных решёток и прочих дополнительных деталей. Корпус можно создать самому или приобрести готовый. Также в корпус можно вмонтировать плату.
• Для выявления неисправностей, следует включить устройство в тестовом режиме.
• Собираем усилитель. Для этого подключаем к блоку питания.

Собирать любые виды усилителей для колонок в домашних условиях — выполнимая задача, с которой справится каждый начинающий радиолюбитель. Простота заключается в том, что для начала сборки необходимо лишь приобрести необходимые материалы для последующей спайки. Дальше просто нужно пересмотреть все возможные и доступные схемы, и выбрать ту, которая вам подойдёт. Самый главный плюс — экономия. Ведь покупка в магазине такого устройства, обойдётся гораздо дороже.

Подпишитесь на наши Социальные сети

Учимся собирать усилители — Конструкции простой сложности — Схемы для начинающих

Каждый радиолюбитель, особенно начинающий, со временем проявляет интерес к звуковоспроизведению. Хочется собрать что-нибудь вроде магнитофона или усилителя звуковой частоты и продемонстрировать его друзьям. Благодаря новым технологиям стереофонический или квадрофоничес-кий усилитель звуковой частоты можно собрать всего на одной микросхеме.

Как известно, звук делится на несколько категорий -моно, стерео, квадро и т.д. Монофонический звук уже давно ушел в прошлое, стереозвук тоже начинает терять свои позиции, а вот остальные категории приобретают все большую популярность. Технически стерео- и квадрозвук называются Digital Surround и Dolby Digital Pro Logic II. В народе — звук 5.1 (5 и 1) или звук 7.1 (7 и 1). Это означает, что звук разделяется на несколько колонок — 6 и 8 соответственно. При этом колонки системы 5.1 имеют 5 сателлитов — маленьких колоно-чек и 1 сабвуфер — большую колонку, а 7.1 — 7 сателлитов и 1 сабвуфер. На сателлиты усилитель звуковой частоты подает сигналы высоких и средних частот, а на сабвуфер — низких частот. Благодаря такому разделению звук получается насыщенным и живым, близким к реальному.

В усилителях звука есть свое сокращение — УМЗЧ (усилитель мощности звуковой частоты) или УНЧ (усилитель низкой частоты). В последнее время чаще всего используется вторая аббревиатура, так как низкие частоты (басы) — это то, на что в первую очередь ориентируется покупатель при выборе музыкального центра или домашнего кинотеатра. Надо также учитывать диапазон воспроизводимых частот, коэффициент шума и искажений.

Например, высококачественный музыкальный центр или акустика должны воспроизводить звук в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц. Обращайте внимание на шум в колонках, он не должен резать слух. Для музыкального центра очень важно, чтобы на большой громкости компакт-диск не перепрыгивал с трека на трек. Ну и, конечно, не делайте акцент на громоздкие сателлиты, так как они воспроизводят только средние и высокие частоты, важную роль в мощности звука играет сабвуфер.

Итак, приступим к сборке своего первого УНЧ. Собирать мы будем усилитель мощности на микросхеме фирмы Philips -TDA7050 (рис. 7.2). Она имеет прекрасные частотные характеристики, защиту от переполюсовки (если вдруг вы неправильно подключите питание, она не сгорит), низкое напряжение питания и потребляемый ток, абсолютно неприхотлива в работе. TDA7050 — находка для разработчиков портативной радиоаппаратуры. Технические характеристики усилителей мощности на этой микросхеме вы можете увидеть ниже.

Номинальная выходная мощность 2×75 мВт, 150 мВт
в мостовом включении
Коэффициент нелинейных искажений не более 10%
Входное сопротивление 2 мОм
Сопротивление нагрузки 32 Ом на стереоканал,
64 Ом в мостовом включении
Потребляемый ток не более 6 мА
Напряжение питания 1,8-6 В

На принципиальной схеме (рис. 1) показаны два усилителя мощности. На самой верхней схеме — стереофонический усилитель для наушников, в которых мы зачастую слушаем плеер, на нижней — монофонический (так называемое
мостовое включение).

Рис. 1 — Схемы усилителей на TDA7050

На выходе подключена малогабаритная динамическая головка, что дает более мощный, громкий сигнал. Вы можете собрать любой из представленных усилителей. Так как питание УНЧ всего 3 В (две батарейки по 1,5 В, подключенные последовательно), его часто используют в плеерах.

Рис. 2 — Внешний вид микросхемы TDA7050

Как видите, на схеме появилось новое обозначение. Это так называемый общий провод (или земля). Все выводы, отмеченные данным обозначением, необходимо соединить вместе и подключить к минусу питания.

В УНЧ использовано очень мало деталей: на входах усилителей стоят переменные резисторы R1 и R4, которыми регулируется громкость, на самой верхней схеме для регулирования громкости используется сдвоенный переменный резистор.

Большинство стереотелефонов (наушников) при воспроизведении сигналов сильно ослабляют низкие звуковые частоты. Чтобы компенсировать этот недостаток, многие фирмы вводят в свои изделия системы Bass Boost. Для желающих использовать подобное усовершенствование для улучшения качества звучания, на рис. 3 приведена принципиальная схема простого пассивного Bass Boost.

Рис. 3 — Схема устройства Bass Boost

На каждый канал соберите по одному такому устройству и подключите к выводам 2 и 3 микросхемы. Резистором R1 регулируется громкость, переключателем S1 — включение/ выключение Bass Boost (на схеме выключено). Переключатель поставьте такой, чтобы включение/выключение эффекта было одновременно для двух стереоканалах.

УНЧ можно собрать навесным монтажом или на куске картона. При правильной сборке он начинает работать сразу. Для того чтобы на скорую руку проверить его работоспособность, подключите к усилителю питание и дотроньтесь пальцем до какого-нибудь входа. В наушниках или громкоговорителе вы услышите треск — это будет означать, что устройство работает. Подключив ко входу усилителя выход музыкального центра, звуковой платы компьютера или телевизора, вы сможете прослушивать звук на своем УНЧ.

Рис.4 — Экранированый провод

Для подключения источника сигнала к УНЧ используется экранированный провод (рис. 4). Такой провод позволяет избавиться от лишних шумов. Основной провод подсоединяется ко входу усилителя, а общий соответственно к общему проводу. Другой конец экранированного провода подсоединяется к выходу источника сигнала таким же образом.

Собираем мощный автомобильный УНЧ

Простой, надежный и мощный усилитель (рис. 5) можно собрать на микросхеме Philips — TDA1552Q. Данный чип содержит встроенный стабилизатор напряжения, защиту от перегрева, короткого замыкания в нагрузке, переполюсовки питания. Технические характеристики усилителя мощности на TDA1552Q перечислены ниже.

Номинальная выходная мощность при напряжении питания 14,4 В 2X22 Вт
Коэффициент нелинейных искажений не более 10%
Входное сопротивление 60 кОм
Уровень собственных шумов не более -80 дБ
Сопротивление нагрузки 4-8 Ом
Напряжение питания 6-18 В

Компонентами СЗ и R1 задается время задержки подключения динамиков, что избавляет их от характерных хлопков при включении питания усилителя. Задержку можно регулировать, изменяя сопротивление резистора или емкость конденсатора.

Рис. 7.5 — Схема усилителя на TDA1552Q

Внешний вид микросхемы представлен на рис. 6. Эбязательно привинтите микросхему к радиатору. Им ножет быть кусок алюминие-зой пластины размером 120×50 мм. Чем больше радиатор, тем большую мощность будет отдавать микросхема в нагрузку, меньше перегреваться и ее внутренняя защита не будет срабатывать. Напряжение питания должно быть нестабилизированным, как уже упоминалось выше, микросхема содержит встроенный стабилизатор напряжения. В качестве источника питания подойдет автомобильный аккумулятор, для питания от него собственно и рассчитана данная микросхема. Но, если вы захотите использовать усилитель в домашнем обиходе, вам понадобится блок питания.

Рис. 6 — Внешний вид микросхемы TDA1552Q

Блок питания усилителя может быть собран по схеме, представленной на рис. 7. Он не содержит стабилизатора, так как «зашит» в самой микросхеме. Вам понадобится сетевая вилка (XI, Х2) с проводом, предохранитель F1 на ток не
более 1 А, трансформатор Т2 с первичной обмоткой 220 В с вторичной на 10-13 В, диодный мост D1 и конденсатор н большую емкость С1. И самое важное — провода питания идущие к микросхеме УНЧ, должны быть скручены, инач при повышении громкости микросхему будет «заваливать (на слух — это ужасные искажения).

Рис. 7 — Блок питания усилителя на TDA1552Q

Так как данный блок питания питается от электрической сети, вы должны быть очень внимательны при подключении всех деталей и соблюдать правила безопасности. Лучше попросить кого-то проверить правильность соединения, а потом подключить устройство к сети. Прежде чем подсоединять блок питания к УНЧ, проверьте также тестером напряжение между общим проводом и контактом ХЗ. В этой цепи должно быть не более 17 В, так как сама микросхема рассчитана на максимальное напряжение 18 В.

В качестве громкоговорителей SPK L и SPK R могут использоваться динамики ваттностью не менее 20. Вы можете также подключить колонки от музыкального центра. Внешний вид собранного блока питания вы можете увидеть на рис. 8.

Рис. 8 — Внешний вид собранного блока питания

5 Объяснение простых схем предусилителя

Как следует из названия, схема предусилителя предварительно усиливает очень слабый сигнал до определенного уровня, который может быть дополнительно усилен подключенной схемой усилителя мощности. По сути, он действует как буферный каскад между источником входного слабого сигнала и усилителем мощности. Предварительный усилитель используется в приложениях, где входной сигнал слишком мал и усилитель мощности не может обнаружить этот слабый сигнал без каскада предусилителя.

В этом посте рассказывается о 5 схемах предусилителя, которые можно быстро сделать с помощью пары транзисторов (BJT) и нескольких резисторов.Первая идея основана на просьбе г-на Равиша.

Цели и требования к схемам

1. Электроника — мое хобби на протяжении многих лет. Часто просматриваю ваш сайт и находю много полезных проектов. Я требую от тебя одолжения.
2. У меня есть модуль FM-передатчика, который работает от 5 вольт постоянного тока с возможностью подключения с компьютера через USB или от аудиовыхода любого другого устройства через аудиоразъем 3,5 мм.
3. Модуль отлично работает в компьютерном режиме USB с отличным уровнем сигнала, качеством и покрытием.Но когда я подключаю то же самое через аудиовход к приставке DTH, сила сигнала становится слабой даже при полной громкости как в приставке, так и в модуле FM. Я считаю, что уровень аудиосигнала от приставки недостаточен для FM модуля.
4. Пожалуйста, порекомендуйте мне схему предусилителя слабого сигнала стереозвука хорошего качества, которая может работать от однополярного источника питания 5 или 6 вольт, не нагружая телеприставку, предпочтительно с использованием хорошего малошумящего операционного усилителя с подробной схемой и этикеткой деталей.

1) Предварительный усилитель на двух транзисторах

Простую схему предварительного усилителя можно очень легко построить, собрав пару транзисторов и несколько резисторов, как показано на следующем рисунке:

Схема представляет собой простой двухтранзисторный предварительный усилитель использование петли обратной связи для увеличения усиления.

Любая музыка, как мы знаем, имеет форму постоянно меняющейся частоты, поэтому, когда такой изменяющийся вход подается на указанные концевые клеммы C1, то же самое доставляется через базу T1 и землю.

Более высокие амплитуды обрабатываются нормально и воспроизводятся с потенциалом, который приблизительно равен напряжению питания, однако для более низких амплитуд несовпадающих сигналов T2 разрешено проводить с более высоким коэффициентом, который может пройти к его эмиттеру.

В это время, когда фактическое улучшение музыки реализовано путем передачи этого накопленного более высокого потенциала обратно на базу T1, которая, соответственно, насыщается с гораздо оптимальной скоростью.

Это двухтактное действие в конечном итоге приводит к общему усилению незначительно маленькой музыки или входных данных в значительно больший выходной сигнал.

Эта простая схема позволяет поднять чрезвычайно малые или минимальные частоты до заметно больших выходов, которые затем могут использоваться для питания больших усилителей.

Обсуждаемая схема на самом деле широко использовалась в старых записывающих устройствах кассетного типа в их каскадах предусилителя для усиления мельчайших сигналов с магнитофонной головки, так что выходной сигнал этого небольшого усилителя стал совместимым с подключенным усилителем большой мощности.

Список деталей

• R1 = 22K
• R2 = 220 Ом
• R3 = 100k
• R4 = 4K7
• R5 = 1K
• C1 = 1 мкФ / 25 В
• C2 = 10 мкФ / 25 В
• T1 / T2 = BC547

Схема регулируемого предусилителя

Эта полезная схема предусилителя является усовершенствованной версией вышеуказанной конструкции.Он имеет коэффициент усиления по напряжению, который можно установить на любой уровень от пяти до ста раз с помощью резистора обратной связи соответствующего значения. Входной импеданс высокий, обычно около 800 кОм, и получается низкий выходной импеданс около 120 Ом.

Шум и искажения, создаваемые схемой, очень низкие.

Максимальный уровень выходного сигнала около 6 вольт от пика до пика может быть обработан до того, как произойдет ограничение.

На рисунке показана схема блока, и это прямой двух транзистор с прямой связью, причем оба транзистора используются в режиме общего эмиттера.R2 обеспечивает локальную отрицательную обратную связь по Tr1 и обеспечивает удобную точку tn, в которой общая отрицательная обратная связь может быть применена к схеме.

Эта обратная связь получается от коллектора Tr2 через блокирующий конденсатор постоянного тока C3. а значение RF определяет количество обратной связи, применяемой к усилителю. Чем ниже значение этого компонента, тем больше применяется обратная связь и тем ниже коэффициент усиления по напряжению в замкнутом контуре.

Требуемое значение Rf находится путем умножения требуемого усиления напряжения на 560.Таким образом, для увеличения напряжения в десять раз, например, требуется, чтобы Rf имел значение 5,6 кОм. Рекомендуется поддерживать коэффициент усиления по напряжению в указанных ранее пределах. C2 переключает высокочастотную характеристику усилителя и необходим, поскольку в противном случае может возникнуть нестабильность.

Верхний -3 дБ отклик устройства все еще находится на уровне около 200 кГц, даже если усилитель используется с усилением напряжения в сто раз. При использовании в качестве нижнего усиления верхняя точка -3 дБ сдвигается пропорционально выше.Кстати, нижняя точка -3 дБ находится примерно на уровне 20 Гц.

Другая конструкция транзисторного предусилителя

Это входной двухступенчатый предусилитель с высоким импедансом, который имеет регулируемое усиление по напряжению от 1,5 до 10. Это усиление может быть изменено путем настройки VRI и становится удобным там, где требуется частое изменение чувствительности микрофона. .

Как показано выше, схема фактически предназначена для кварцевых микрофонов или керамических картриджей.

Список деталей

2) Использование полевого транзистора

Конструкция второго предварительного усилителя выглядит еще проще, поскольку он работает с использованием одного недорогого полевого транзистора.Принципиальную схему можно увидеть ниже.
Схема не требует пояснений и может быть интегрирована с любым стандартным усилителем мощности для дальнейшего усиления.

Гитарный предусилитель

Обычно возникает необходимость соединить электрогитару с микшерной панелью, аудиодекой или портативной студией.

Что касается проводки, это может не быть проблемой, однако согласование высокого импеданса гитарного компонента с низким импедансом линейного входа микшерной панели действительно становится проблемой.

Даже ничего не подозревающие высокоимпедансные входы этих устройств плохо подходят для гитарного выхода. Как только гитара подключена к такому типу входа, вы вряд ли увидите сигнал, который может обработать панель или дека.

Возможно, гитару подключат к микрофонному входу (с высоким сопротивлением), однако это обычно слишком чувствительно для этой функции, что приводит к слишком легкому ограничению сигнала гитары.

Согласующий усилитель, представленный в этой статье, решает эти трудности: он оснащен входом с высоким импедансом (1 МОм), который выдерживает напряжения более 200 В.Выходное сопротивление довольно мало. Усиление — X2 (6 дБ).

Предлагаются двойная регулировка тона, контроль присутствия и регулировка громкости. Схема рассчитана на входные уровни до 3 В. При превышении этого уровня искажения возрастают, но это, естественно, может быть неплохим результатом для гитарной музыки.

Истинное ограничение входного сигнала не произойдет до тех пор, пока в конечном итоге не будут использованы значительно более высокие уровни, превышающие минимальные технические характеристики гитары. Схема питается от батареи 9 В (PP3), через которую цепь потребляет ток около 3 мА.

3) Стерео предусилитель с использованием микросхемы LM382

Вот еще одна симпатичная небольшая схема предусилителя, использующая двойную микросхему операционного усилителя LM382. Поскольку ИС обеспечивает двойной операционный усилитель, можно создать два предусилителя для стерео приложений. Можно ожидать, что выходной сигнал этого предусилителя будет очень хорошим.

Список деталей

R1, R2 = см. Приведенную ниже таблицу.
R3, R4 = 100K 1/2 Вт 5%
C1, C2 = 100 нФ полиэстер
C3 до C10 = см. Таблицу
C11 до C13 = 10 мкФ / 25 В
IC1 = LM382

4) Сбалансированный предусилитель

Если вы ищете Для чего-то более сложного вы можете попробовать этот сбалансированный предусилитель.Схема подробно описана в этой статье, которую вы можете использовать для удовольствия от чтения.

5) Предусилитель с регулятором тона

Регулятор тона обычно включает в себя функции низких и высоких частот для настройки динамического качества музыки. Однако, поскольку регулятор тембра также имеет возможность усиливать входящий сигнал, его можно эффективно использовать как выдающийся каскад предусилителя Hi-Fi. У нас есть система, которая работает двумя способами: для улучшения качества звука музыки, а также для предварительного усиления музыки для последующего каскада усилителя мощности.

Полную схему этого пятого предусилителя можно увидеть ниже:

ОБНОВЛЕНИЕ

Вот еще пара схем предварительного усилителя, которые могут вас заинтересовать.

6) Схема предусилителя MIC с низким Z (импедансом)

Схема, описанная до сих пор, конечно, подходит только для использования с микрофонами с высоким импедансом и обеспечивает недостаточное усиление для использования с типами с низким импедансом. Обычно они обеспечивают уровень выходного сигнала около 0,2 мВ. R.M.S., что примерно в десять раз меньше, чем у микрофона с высоким сопротивлением.

Принципиальная схема предназначена для предусилителя, который может использоваться с микрофонами с низким импедансом и должен давать выходной сигнал около 500 мВ. R.M.S. Было обнаружено, что прототип хорошо работает с динамическими микрофонами с сопротивлением 200 и 600 Ом, но он также должен хорошо работать с электретными типами, которые имеют встроенный буферный усилитель на полевых транзисторах, но не имеют повышающего трансформатора. Невзвешенные шумовые характеристики этой схемы не так хороши, как у предыдущей схемы, но все же составляют около -60 дБ относительно 500 мВ R.РС.

Эта схема действительно является адаптацией второй конструкции. Входной каскад полевого транзистора использует режим общего затвора, а не общий режим истока. Конфигурация общего затвора дает достаточно хорошее усиление по напряжению вместе с низким входным импедансом (несколько сотен Ом), который достаточно хорошо соответствует микрофону. Единственное другое изменение в схеме заключается в том, что эмиттер Tr2 подключается напрямую к отрицательной шине питания, и здесь нет резистора обратной связи. Это сделано для увеличения усиления схемы, которое, как объяснялось ранее, должно быть примерно в десять раз выше для микрофона с низким сопротивлением.

Схема предусилителя с нулевым шумом

Во многих приложениях (аудио, вычислительные устройства, аэрокосмические усилители, средства связи и т. Д.) Становится необходим исключительно малошумящий каскад предусилителя, и практически любая модельная стратегия, которая могла бы минимизировать шум даже на 1 дБ. тепло приветствовали все участники.

R11 is = 6k8

Схема, показанная ниже, обеспечивает фундаментальную концепцию дизайна, хотя и не совсем идеальную, но окончательные результаты на сегодняшний день обнадеживают.Применяя даже высокочувствительные измерительные устройства под рукой, мы по-прежнему не могли определить практически любой выходной шумовой сигнал! Сказав это, в настоящее время, похоже, все еще остается одна проблема: коэффициент усиления схемы равен нулю.

Схема предусилителя с автоматической регулировкой усиления

Этот микрофонный предусилитель имеет автоматическую регулировку усиления, которая поддерживает относительно стабильное качество выходного сигнала в широком диапазоне входных диапазонов. Схема особенно хорошо подходит для управления модулятором радиопередатчика и позволяет достичь большого типичного индекса модуляции.Это, возможно, может быть применено в системах усилителя мощности и домофонах, чтобы обеспечить лучшую разборчивость речи и компенсировать различные характеристики динамиков.

Конкретным каскадом усилителя сигнала является Т2, который работает в режиме общего эмиттера, выходной сигнал извлекается из его коллектора. Часть выходного сигнала подается через эмиттерный повторитель T3 на выпрямитель пиков, содержащий D1 / D2 и C4. Напряжение на C4 используется для регулирования базового тока T1, который составляет часть входного аттенюатора.

При пониженных концентрациях сигнала напряжение на C4 минимально, а T1 потребляет очень небольшой ток. Когда уровень входного сигнала повышается, напряжение на C4 повышается, и T1 включается сильнее, вызывая более сильное подавление входного сигнала. Общий эффект заключается в том, что по мере увеличения входного сигнала он должен проходить через повышенную степень ослабления, и выходной сигнал, таким образом, остается достаточно постоянным для широкого диапазона входных сигналов. Схема подходит для входов с пиковым входным уровнем до 1 В.Микрофон можно было заменить крошечным динамиком для преобразования схемы в домофон.

Схема предварительного усилителя 1,5 В

В то время как большинство усилителей не имеют достаточной входной чувствительности и почти не имеют места внутри корпуса, независимые предварительные усилители малой мощности, которые могут быть интегрированы извне, могут оказаться очень полезными.

Они должны состоять из минимального количества деталей и, вероятно, питаться только от одного сухого элемента.

Независимая схема предусилителя 1,5 В, описанная ниже, состоит из отдельного транзистора усиления, предшествующего эмиттерному повторителю.Отрицательная обратная связь постоянного тока поддерживает стабильный рабочий уровень.

Коэффициент усиления составляет примерно от x 10 до x 20. Если источник сигнала обеспечивает импеданс более 100 кОм, некоторое регулирование усиления возможно через P1. Достаточно долговременное резервное питание от батареи может быть получено за счет использования пары сухих элементов на 1,5 В (последовательно), а не одного.

Если напряжение упадет ниже 1 В, усилитель может перестать работать. Типичные сухие элементы часто быстро разряжаются до 1 вольт и впоследствии должны быть выброшены, хотя для каждой из двух ячеек может потребоваться больше времени, чтобы упасть до 0.5 вольт. Потребляемый ток при питании 3 В, вероятно, составит около 450 мкА.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Схемы операционных усилителей

• Изучив этот раздел, вы должны уметь:
• Понимать работу типовых схем операционного усилителя.
• • Повторитель напряжения.
• • Дифференциальный усилитель.
• • Инструментальный усилитель.
• • Суммирующий усилитель: (регулятор уровня постоянного тока, взвешенный резисторный ЦАП, аудиомикшер).
• • Дифференциатор.
• • Интегратор.
• • Активные фильтры: (НЧ, ВЧ, полосовой).

Схемы операционных усилителей

Операционные усилители

чрезвычайно универсальны и стали предпочтительным выбором для очень многих приложений.Преимущества интеграции также позволяют включать операционные усилители во многие специализированные интегральные схемы (ASIC), где в сочетании с другими элементами схемы микросхема может быть разработана для выполнения определенной функции, которая, например, может отличаться от выделенного тонального сигнала. управление или программируемая сеть фильтров для полной аудиосистемы или системы связи.

В этом разделе представлены некоторые базовые варианты усилителей напряжения, описанных в модуле 6.3, которые обычно используются во многих схемах.

Повторитель напряжения

Рис. 6.6.1 Повторитель напряжения

Повторитель напряжения, показанный на рис. 6.6.1, скорее похож на неинвертирующий усилитель напряжения, но без его обратной связи и входных резисторов. Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя напряжения обычно описывается с использованием значений R _f и R _в формулой:

Однако в цепи повторителя напряжения оба R _в и R _f заменены простыми проводниками, поэтому оба эти значения в приведенной выше формуле будут чрезвычайно малы, поэтому коэффициент усиления равен 1.Повторитель напряжения, следовательно, не действует как усилитель, выходное напряжение «следует» за входным напряжением, но схема действительно обладает некоторыми очень полезными свойствами.

Модуль 3.2 описывает, как отрицательная обратная связь может быть использована для увеличения входного сопротивления и уменьшения выходного сопротивления усилителя. Повторитель напряжения использует 100% отрицательную обратную связь, которая фактически выводится по напряжению и подается последовательно, поэтому влияние обратной связи на импеданс очень велико. Входное сопротивление схемы обычно увеличивается до многих мегом (10 ⁶ Ом) или даже тераом (10 ¹² Ом), в то время как выходное сопротивление операционного усилителя остается очень низким, в диапазоне от Ом до сотен Ом. .Как и в случае с любой другой отрицательной обратной связью (NFB), шум и искажения усилителя также уменьшаются.

Повторитель напряжения поэтому очень полезен в качестве буферного усилителя, который снижает влияние нагрузки на предыдущие схемы и, из-за своего низкого выходного сопротивления, подает больший ток в любую следующую схему.

Дифференциальный усилитель

На рис. 6.6.2 показан дифференциальный усилитель с одним выходом. Этот рабочий режим представляет собой комбинацию инвертирующего и неинвертирующего усилителя.В этом режиме на выходе будет разница между двумя входами, умноженная на коэффициент усиления замкнутого контура.

Рис. 6.6.2 Дифференциальный усилитель

Установка значения коэффициента усиления с обратной связью обычно достигается выбором соотношения резисторов обратной связи и входных резисторов. И в инвертирующем, и в неинвертирующем усилителях использовался только один вход, а другой вход был заземлен.

Однако в дифференциальном усилителе используются оба входа, поэтому для управления усилением необходимы две пары резисторов, по одной паре на каждый вход.Важно, чтобы коэффициенты усиления от обоих входов были равны, иначе выход будет равен разности напряжений и разнице в усилении.

Следовательно, на рис. 6.6.2 для равного усиления на каждом входе R1 должен быть равен R2, а R3 должен быть равен R4.

Одна из проблем схемы на рис. 6.6.2 заключается в том, что по сравнению с режимом ОУ с одним входом входное сопротивление довольно низкое. Другая проблема, особенно когда требуется коэффициент усиления больше 1, заключается в том, что становится трудно достаточно точно согласовать два коэффициента усиления даже с резисторами с жесткими допусками из-за неравных входных токов и очень небольших различий во входных напряжениях, которые могут быть усилены до производят более крупные ошибки на выходе.

Рис.6.6.3 Инструментальный усилитель

Инструментальный усилитель

Обе проблемы, упомянутые в предыдущем абзаце, относящиеся к входному сопротивлению и согласованию резисторов, могут быть решены путем использования немного более сложной конструкции, инструментального усилителя, показанного на рис. 6.6.3.

Эта схема решает проблему низкого входного импеданса за счет использования двух неинвертирующих буферных усилителей на входах для увеличения входного импеданса и спроектирована с резисторами обратной связи, которые дают коэффициент усиления замкнутого контура более 1.

Проблема несогласованных коэффициентов усиления входных буферных усилителей решается за счет использования общего входного резистора (R2), так что коэффициент усиления обоих входных усилителей устанавливается только одним резистором.

Выходной усилитель теперь может иметь коэффициент усиления 1, а значения R4, R5, R6 и R7 могут быть одинаковыми. Проблема производства усилителей и резисторов с жесткими допусками и одинаковыми температурными коэффициентами упрощается, если они производятся на одной кремниевой пластине внутри интегральной схемы.Производятся инструментальные усилители на интегральных схемах, такие как INA114 от Texas Instruments, которые очень похожи на одиночный операционный усилитель, но используют один резистор для установки своего усиления.

Суммирующий усилитель

Суммирующий усилитель — это расширение (обычно) инвертирующего усилителя, которое выполняет математическое сложение ряда аналоговых сигналов (переменного или постоянного тока) на своих входах. Может иметь ряд применений:

1. Регулятор уровня постоянного тока

Фиг.6.6.4 Добавление смещения постоянного тока в волну переменного тока

При подаче сигнала переменного тока на один из входов суммирующего усилителя и напряжения постоянного тока на другой, напряжение постоянного тока добавляется к сигналу переменного тока, изменяя уровень постоянного тока волны переменного тока. Примером этого может быть управление сдвигом Y на аналоговом осциллографе, изменяющее вертикальное положение сигнала.

2. Цифро-аналоговое преобразование с использованием суммирующего усилителя

Фиг.6.6.5 Цифро-аналоговое преобразование (ЦАП)

D 3	D 2	D 1	Д 0	В из
0	0	0	0	0V
0	0	0	1	333 мВ
0	0	1	0	666 мВ
0	0	1	1	999 мВ
0	1	0	0	1.333V
0	1	0	1	1,666 В
0	1	1	0	1.999V
0	1	1	1	2,333 В
1	0	0	0	2.666V
1	0	0	1	2.999V
1	0	1	0	3,333 В
1	0	1	1	3,666 В
1	1	0	0	3.999В
1	1	0	1	4,333 В
1	1	1	0	4,666 В
1	1	1	1	4,999 В

Самый простой тип цифроаналогового преобразователя (ЦАП) использует суммирующий усилитель и схему взвешенных резисторов, как показано на рис.6.6.5, где резисторы, имеющие значения в соотношении 1, 2, 4 и 8 подается из стабильных опорного напряжения и может быть индивидуально включен во входной цепи суммирующей ОУ. Выход усилителя будет иметь 16 различных уровней напряжения, в зависимости от 4-битного цифрового кода, применяемого к входам D _O — D ₃ . Предположим, что V _ref составляет 5 вольт, выходные напряжения для любого возможного входного кода будут такими, как показано в таблице на рис. 6.6.5.

3.Аудио микшер

Рис.6.6.6 Аудиомикшер с суммирующим усилителем

В аудиомикшере, показанном на рис. 6.6.6, используется суммирующий усилитель, сделанный из инвертирующего операционного усилителя с несколькими входными резисторами (R1, R2 и R3), которые вместе с резистором обратной связи R5 складывают отдельные входные напряжения сигнала при инвертировании. вход операционного усилителя. В аудиомикшерах R1, R2 и R3 обычно имеют одинаковое значение.

Поскольку суммирующий усилитель, используемый на первом этапе, основан на инвертирующем усилителе, сигнал на выходе первого этапа будет противофазен входному сигналу, поэтому для восстановления исходной фазы сигнала используется второй инвертирующий усилитель. .Если R1 — R8 имеют одинаковое значение, коэффициент усиления каждого каскада и, следовательно, общий коэффициент усиления будет 1.

Активные фильтры и формирование волны

Добавление операционного усилителя к пассивным схемам формирования сигналов и фильтров, описанным в модуле 8 теории переменного тока, решает проблему, состоящую в том, что коэффициент усиления пассивных схем всегда меньше 1, выход всегда меньше входного. Это может быть приемлемо, если используются только схемы первого порядка (имеющие только один формирователь волны или фильтрующий элемент), но поскольку эффективность схемы обычно повышается за счет использования нескольких элементов схемы, например, с использованием фильтра нижних частот и фильтра верхних частот. Фильтр в комбинации для создания полосового фильтра часто необходимы фильтры второго или даже четвертого порядка.В таких случаях ослабление, вызванное дополнительным пассивным фильтром, может вызвать неприемлемое уменьшение амплитуды сигнала.

С активными фильтрами и схемами формирования сигналов операционные усилители используются для преодоления потерь из-за пассивных компонентов, что позволяет использовать несколько фильтров (2-го, 3-го, 4-го и т. Д. более высокая добротность.

Дифференциатор ОУ (или активный фильтр высоких частот)

Рис. 6.6.7 Дифференциатор ОУ

Когда в схемах формирования сигналов используются операционные усилители, в работе схемы используются характеристики усилителя вместе со свойствами резисторов и конденсаторов для получения изменений формы волны.

Схема на рис. 6.6.7 использует постоянную времени CR C1 x R2 (10exp-9 x 470exp3) = 470 мкс для преобразования прямоугольной волны с периодическим временем 1/100 Гц = 10 мс в положительные и отрицательные импульсы. Постоянная времени дифференциатора короче периодического времени волны.

Временно игнорируя R1, операция следующая:

Схема, показанная на рис. 6.6.7, в основном представляет собой схему инвертирующего усилителя, но с добавлением конденсатора на инвертирующем входе.Если на левую пластину C1 подается постоянное напряжение, на C1 будет напряжение, поскольку правая пластина удерживается на уровне 0 В (виртуальная земля) под действием операционного усилителя, сохраняя на инвертирующем входе то же напряжение, что и на неустановленном. -инвертирующий вход, который подключен к 0В. Пока входное напряжение (прямоугольная волна) остается на постоянном уровне, через C1 не будет протекать ток и, следовательно, не будет тока через R2. Выходное напряжение также будет постоянным.

Когда входное напряжение внезапно меняется, в конденсаторе возникает внезапный импульс тока, поскольку он быстро заряжается (из-за малой постоянной времени CR) до нового уровня.Предположим, что входное напряжение стало более положительным, выход операционного усилителя станет отрицательным, чтобы поддерживать инвертирующий вход на уровне 0 В. Обратите внимание, что активная схема из-за действия инвертирующего усилителя вырабатывает импульс в фазе, противоположной ожидаемой от схемы пассивного дифференциатора.

Дифференциатор операционного усилителя обеспечивает хорошее (хотя и инвертированное) дифференцирование на низкой частоте, а амплитуда импульсов зависит от скорости изменения входной волны, а также от коэффициента усиления операционного усилителя.Усиление, в свою очередь, будет зависеть от отношения R2 к емкостному сопротивлению (X _C ) C1. Однако реактивное сопротивление уменьшается с увеличением частоты, поэтому коэффициент усиления операционного усилителя будет увеличиваться с увеличением частоты. На некоторой высокой частоте реактивное сопротивление C1 снизится практически до 0 Ом, а коэффициент усиления ОУ будет почти бесконечно высоким. Это вызовет серьезные проблемы, связанные с высоким уровнем шума и нестабильностью. Схема начнет неконтролируемые колебания. Назначение R1 — помочь предотвратить эту нестабильность, поскольку реактивное сопротивление C1 уменьшается, оно на некоторой частоте упадет ниже значения сопротивления R1, а поскольку C1 и R1 включены последовательно, низкое значение X _C становится неактуальным, и соотношение, управляющее максимальным усилением, теперь будет R2 / R1.

Рис. 6.6.8 Отклик активного фильтра высоких частот / полосы пропускания

Активный фильтр высоких частот

Как в пассивной, так и в активной схеме схема формирования сигнала дифференциатора, показанная на рис. 6.6.7, также действует как фильтр верхних частот, когда на входе является синусоидальная волна. Однако в активных версиях схемы есть существенное отличие от пассивной схемы. Потому что усиление операционного усилителя падает на некоторой частоте из-за ограничений полосы мощности и скорости нарастания напряжения.Это может повлиять на его работу на высоких частотах, так что активный фильтр верхних частот также будет вести себя до некоторой степени как полосовой фильтр с ослаблением как ниже, так и выше центральной полосы пропускания, как показано на рис. 6.6.8. Это может быть проблемой, но также и преимуществом, если частоты, на которых низкие и высокие угловые частоты управляются выбором соответствующих значений компонентов.

Интегратор / фильтр низких частот

Рис. 6.6.9 Интегратор операционного усилителя / Активный фильтр нижних частот

В схеме интегратора операционного усилителя конденсатор вставлен в контур обратной связи и создает постоянную времени CR с R1 на инвертирующем входе.Эта точка удерживается на виртуальной земле под действием операционного усилителя. Пока на входе 0 В, через резистор R1 не будет тока, поскольку инвертирующий вход LM324 находится на виртуальной земле.

C будет в разряженном состоянии из-за наличия R2, ​​который не позволяет C1 удерживать некоторый заряд из предыдущего состояния. Если бы это произошло, на выходе (подключенном к правой пластине C1) можно было бы легко переключиться либо на + V _S , либо на -V _S , в результате чего операционный усилитель «заблокируется» и не сможет восстановить нормальное состояние. выходное напряжение.

Если прямоугольная волна, приложенная к V _в , теперь входит в свой положительный полупериод и создает устойчивое положительное постоянное напряжение на V _в , ток будет течь через R1 и начнет заряжать C1. Поскольку напряжение на стыке R1 и C1 (инвертирующий вход LM324) удерживается на виртуальной земле, напряжение на выходе операционного усилителя (подключенном к правой пластине C1) начнет падать со скоростью контролируется постоянной времени CR. Выходное напряжение будет продолжать падать, пытаясь достичь отрицательного напряжения, равного и противоположного V _в . Это действие вызывает относительно линейное отрицательное линейное изменение на выходе до тех пор, пока (задолго до окончания одной постоянной времени) входная прямоугольная волна внезапно меняет полярность.

Изменение напряжения на V _в обратно на его более низкий уровень в начале отрицательного полупериода входной прямоугольной волны приведет к тому, что C1 начнет разряжаться, и сохранит инвертирующий вход на уровне 0V, напряжение на op выход усилителя начнет линейно увеличиваться. Это продолжается до тех пор, пока вход внезапно не станет снова положительным в начале следующего цикла.

Для получения линейного нарастания выходного треугольного сигнала постоянная времени CR схемы интегратора должна быть такой же или больше половины периодического времени входной волны.В случае, показанном на рис. 6.6.9, постоянная времени R1 x C1 (10exp3 x 22exp-9) = 220 мкс преобразует прямоугольный сигнал частотой 1 кГц с периодическим временем 1 / 2exp3 Гц = 500 мкс / 2 = 250 мкс в достаточно линейный треугольник. волна.

Активный фильтр 2-го порядка

Рис. 6.6.10 Активный фильтр нижних частот 2-го порядка

На рис. 6.6.10 показан фильтр нижних частот Саллена-Ки 2-го порядка с сетью фильтров нижних частот с двойной CR. Такие фильтры обычно проектируются с использованием графиков и таблиц значений компонентов для определенных частот, поскольку проектирование многоуровневых фильтровых сетей с использованием математики чрезвычайно сложно и требует много времени.Альтернативой является использование многокаскадных программируемых фильтров, которые содержат несколько активных фильтров в одной интегральной схеме. Они бывают двух основных конструкций: переключаемый конденсатор или аналоговые фильтры. На рис. 6.6.11 показан типичный пример аналогового фильтра UAF42 от Texas Instruments. Он содержит четыре отдельных аналоговых активных фильтра, которые можно запрограммировать в цифровом виде для создания любой комбинации из четырех основных типов фильтров.

Начало страницы

Конфигурации многокаскадных усилителей [Analog Devices Wiki]

Для большинства систем одиночный транзисторный усилитель не обеспечивает достаточного усиления или полосы пропускания или не имеет правильного согласования входного или выходного импеданса.Решение состоит в том, чтобы объединить несколько каскадов усиления. У нас есть три основные конфигурации усилителя с одним транзистором, которые можно использовать в качестве строительных блоков для создания более сложных систем усилителей, которые могут обеспечить более оптимизированные характеристики и производительность. В разделах этой главы, как правило, используются устройства BJT для иллюстрации концептуальных схем, но эти многокаскадные усилители могут быть построены из устройств MOS FET или их комбинации так же легко, и методы, используемые для их анализа, также во многом такие же.

Рисунок 10.1 Двухкаскадный каскадный усилитель

Необходимо учитывать, что происходит при последовательном включении неидеальных усилителей. Глядя на пример на рисунке 10.1, становится ясно, что входные и выходные сопротивления (или импедансы) вступают в игру за счет уменьшения общего усиления. Если бы усилители были идеальными (R _{на выходе} = 0 и R _в = 8), а каскады усилителей №1 и №2 имели коэффициенты усиления A ₁ и A ₂ , общее усиление было бы просто A ₁ * А ₂ .Для приведенного выше примера давайте теперь вычислим коэффициент усиления, не предполагая ничего о R _в и R _из каждого каскада, рассматривая их как делители напряжения между двумя каскадами, а также между последним каскадом и выходной нагрузкой. Обратите внимание, что на практике обычно используются импедансы Z _в , Z _из , а не сопротивления, но простое сопротивление будет служить для иллюстрации этого момента.

Первый каскад усиления с потерями между каскадом №1 и №2:

Второй каскад усиления с потерями на R _out2 и R _L :

Как и следовало ожидать, общее уравнение сводится к идеальному случаю: A _V = A ₁ * A ₂ для двух идеальных ступеней, когда мы позволяем R _{на выходе} перейти в 0, а R _в уходят в бесконечность.Фактически, нам действительно нужно только R _из , чтобы перейти в 0, чтобы резистивные делители перешли в 1. Приведенные выше уравнения предполагают, что отдельные коэффициенты усиления усилителя A не меняются с выходной нагрузкой. Этот эффект, если таковой имеется, смоделирован в R _из .

Для большинства усилителей на интегральных схемах, где R _в находится в диапазоне от МОм до ГОм, а R _{на выходе} находится в диапазоне от 50 до 100 Ом, коэффициенты усиления довольно близки к простому продукту каскадов усиления.Чтобы подтвердить это утверждение, предположим, что операционный усилитель с низкой производительностью с R _{на выходе} = 100 Ом и R _на = 1 МОм, каков коэффициент усиления с двумя последовательными ступенями усиления A ₁ и A ₂ ? (предположим, что R _L = 1 МОм)

Ответ довольно близок к A ₁ * A ₂ . Фактически, вам придется перейти к каскаду из 100 стадий с этими характеристиками, прежде чем вы даже потеряете 1% ожидаемого идеального усиления (, т.е. , чтобы получить 0.99 А ¹⁰⁰ ). К тому времени, как вы достигли этой точки, другие неблагоприятные эффекты вызвали бы гораздо больше проблем, например, тот факт, что шум от каждого последующего каскада добавляется к шуму, поступающему в этот каскад, и далее усиливается в каскаде усилителей.

Существуют практические причины, по которым вы просто не можете продолжать каскадирование каскадов «бесконечно…». При подключении по постоянному току реальные смещения невозможно отсечь. Даже при наличии связи по переменному току шум от предыдущих каскадов усиливается каждым последующим каскадом усилителя, через некоторое время создавая только источник шума.Обычно мы относим весь шум к входу сигнальной цепи, исключая влияние каскадов усиления.

10.1 Каскад из двух однотранзисторных каскадов

Влияние входной и выходной нагрузки можно минимизировать путем каскадного соединения двух усилителей с соответствующими входными и выходными характеристиками. Многокаскадное каскадирование можно использовать для создания усилителей с высоким входным сопротивлением, низким выходным сопротивлением и большим коэффициентом усиления.

10.1.1 Каскад с общим эмиттером / общим коллектором

Каскад каскада усилителя с общим эмиттером, за которым следует каскад усилителя с общим коллектором (эмиттер-повторитель), может обеспечить хороший общий усилитель напряжения, рис.10.1.1. Входное сопротивление общего эмиттера относительно высокое, а выходное сопротивление общего коллектора относительно низкое. Второй каскад повторителя напряжения, Q ₂ , не способствует увеличению усиления по напряжению, но обеспечивает выход, близкий к источнику напряжения (низкое сопротивление), так что коэффициент усиления практически не зависит от сопротивления нагрузки. Высокое входное сопротивление каскада с общим эмиттером Q ₁ делает входное напряжение почти независимым от сопротивления входного источника. Несколько каскадов с общим эмиттером могут быть включены в каскад, между которыми могут быть вставлены каскады с эмиттерным повторителем для уменьшения затухания из-за межкаскадной нагрузки.

Рисунок 10.1.1 Общий эмиттер, общий коллектор

Расчет условий смещения постоянного тока и необходимых значений сопротивления для каждого каскада в каскаде выполняется так же, как мы делали в предыдущей главе для одноступенчатых усилителей. Затем следует принять во внимание эффект межэтапной нагрузки, как мы только что обсуждали в первом разделе этой главы.

10.1.2 Каскады с общим эмиттером, связанные по постоянному току

Еще один многокаскадный усилитель, который следует изучить, — это просто каскадирование двух каскадов с общим эмиттером.На рисунке 10.1.2 показаны два каскада с общим эмиттером n-типа.

Рисунок 10.1.2 Каскады с общим эмиттером, связанные по постоянному току

Сложность при вычислении коэффициента усиления каскадных каскадов возникает из-за неидеальной связи между каскадами из-за нагрузки. Два каскадных каскада с общим эмиттером показаны на рисунке 10.1.2. Поскольку входное сопротивление второй ступени (резисторы R ₃ и R ₄ ) образует делитель напряжения с выходным сопротивлением (R _C1 ) первой ступени, общий коэффициент усиления не является просто произведением коэффициента усиления. для отдельных (отдельных) этапов.

Общий коэффициент усиления по напряжению можно рассчитать двумя способами. Первый способ: коэффициент усиления первого каскада рассчитывается с учетом нагрузки резистивного делителя R ₃ , R ₄ . Затем вычисляется усиление второй ступени с коллектора Q ₁ , который является выходом первой ступени. Поскольку нагрузка (R ₃ , R ₄ выходной делитель) учитывалась в усилении первого каскада, входная величина усиления второго каскада представляет собой базовое напряжение Q ₂ , v _B2 = v _o1 .

Второй способ: коэффициент усиления первого каскада определяется отключением входа второго каскада, что устраняет нагрузку на выходе. Затем эквивалентный выход Thevenin первого каскада подключается к входу второго каскада, и вычисляется его коэффициент усиления, включая входной делитель, образованный выходным сопротивлением первого каскада и входным сопротивлением второго каскада. В этом случае выходная величина усиления первого каскада — это эквивалентное напряжение Тевенина, а не фактическое напряжение коллектора усилителя с подключенным вторым каскадом.Второй способ включает межкаскадную нагрузку в качестве входного делителя в усилении второго каскада, а первый способ включает его в качестве выходного делителя в усилении первого каскада.

В многокаскадных каскадных усилителях с общим эмиттером со связью по постоянному току уровень выходного смещения каждого каскада увеличивается, чтобы коллектор оставался более положительным, чем база (работа с постоянным током). Если это «суммирование» напряжений является серьезным, на последних стадиях каскада остается мало места для головы. Резисторный делитель R ₃ , R ₄ на рисунке 10.1.2 не только уменьшает амплитуду сигнала, наблюдаемого на базе Q ₂ , но также снижает уровень смещения постоянного тока от коллектора Q ₁ до более управляемого уровня постоянного тока на базе Q ₂ . Это происходит за счет общего усиления сигнала в комбинированном усилителе.

10.1.3 Ступени с общим эмиттером, связанные по переменному току

Можно создать многокаскадный каскад, в котором каждый каскад отдельно смещен и связан с соседними каскадами через конденсаторы блокировки постоянного тока.Установка разделительных конденсаторов между ступенями блокирует рабочий уровень смещения постоянного тока одной ступени от воздействия на рабочую точку постоянного тока следующей. Это снимает многие ограничения, которые мы видели в разделе 10.1.2. Однако получившийся в результате общий усилитель больше не может реагировать на входные сигналы постоянного тока или очень низкой частоты.

Рисунок 10.1.3 Каскады с общим эмиттером, связанные по переменному току

Символ бесконечности рядом с разделительными конденсаторами C ₁ C ₂ и C ₃ используется для обозначения того, что неопределенная емкость достаточно велика на указанной частоте сигнала, чтобы иметь пренебрежимо малое реактивное сопротивление и может рассматриваться как короткое замыкание переменного тока. цепь.Здесь также полезно отметить, что в случае этих многокаскадных усилителей, а также в случае этих многокаскадных усилителей, может использоваться метод включения конденсаторов через резисторы вырождения эмиттера R _E1 и R _E2 для увеличения усиления на более высоких частотах. одноступенчатые усилители, обсуждаемые в главе 9.

10.1.4 Усилитель дополнительной пары

В несколько этапов можно комбинировать не только NPN-транзисторы или МОП-устройства n-типа, но и дополнительные МОП-устройства PNP и p-типа.Наличие обеих полярностей транзисторов обеспечивает большую гибкость в том, как можно комбинировать усилители, а также может облегчить смещение.

Например, дополнительный каскадный усилитель показан на рисунке 10.1.4. Второй каскад с общим эмиттером использует транзистор PNP. Процедура расчета усиления такая же, как и для каскада полностью NPN. Преимущество дополнительного каскадного усилителя заключается в том, что рабочая точка постоянного тока коллектора p-каскада имеет тенденцию устранять проблему «суммирования» уровня смещения, с которой мы столкнулись в каскаде усилителей с общим эмиттером n-типа, который мы исследовали в разделе 10.1.2.

Используя дополнительные устройства, активный сдвиг уровня можно комбинировать с усилением.

Рисунок 10.1.4 Дополнительный каскадный усилитель

Принципиальная схема двухкаскадного усилителя «комплементарной пары» BJT показана на рисунке 10.1.4. Обоснованием каскада дополнительных пар является проблема, которая может возникнуть при каскаде аналогичных стадий n-типа. Чтобы избежать насыщения, напряжение коллектора каждой ступени должно быть больше, чем напряжение базы, достаточно большим, чтобы допускать колебания сигнала напряжения коллектора.Однако, поскольку базовое напряжение второй ступени снимается с коллектора первой ступени, оно по своей природе больше, чем базовое напряжение первой ступени, а напряжение на коллекторе второй ступени еще выше. Но это уменьшает доступную амплитуду усиленного сигнала. Добавление третьей ступени еще больше усугубит ситуацию.

Если используется вторая ступень PNP, базовое напряжение, близкое к положительному источнику питания, обеспечивает желаемое более высокое напряжение коллектора NPN первой ступени.Более того, третий каскад NPN может быть включен каскадом на выходе каскада PNP без серьезной проблемы смещения напряжения каскада подобных каскадов.

Оценка напряжений и токов смещения постоянного тока значительно упрощается при условии, что базовый ток PNP мал по сравнению с током коллектора NPN. Конечно, это не обязательно так, но есть две причины в пользу таких отношений. Учитывая общий источник питания постоянного тока и конфигурацию смещения, можно было бы интуитивно ожидать, что два транзистора будут иметь примерно сравнимые токи коллектора, и типичный PNP ß около 120 будет поддерживать это приближение.Своего рода круговое рассуждение, основанное на просвещенном своекорыстии, предполагает, что упрощающее приближение, относительно легко реализуемое на самом деле, будет реализовано, чтобы фактически упростить процесс проектирования схемы. В любом случае предположение может быть сделано и впоследствии явно обосновано путем проверки согласованности предположения со значениями, рассчитанными с его использованием. И, конечно же, можно вносить корректировки, если и где это необходимо, в итеративном процессе.

Приближение, которое мы рекомендуем здесь, делает расчеты смещения для каждого этапа фактически независимыми друг от друга.Сделанная таким образом оценка может быть уточнена с помощью второй итерации, в которой вместо пренебрежения базовым током PNP используется значение этого тока, оцененное по первой итерации. Это уточнение редко, если вообще когда-либо, необходимо. Использование современного программного обеспечения для моделирования схем, конечно, может ускорить этот итерационный процесс.

10.2 Пример проектирования

Разработайте каскад усилителя комплементарной пары, используя транзисторы 2N3904 и 2N3906 (β ~ 120, V _BE ~ 0.7в). Используйте напряжение питания 10 В и сопротивление источника 15 кОм. Оцените напряжения и токи смещения постоянного тока и сравните их с результатами компьютерного моделирования. Определите усиление слабого сигнала для номинального сигнала 1 кГц.

Рисунок 10.2.1 Усилитель с дополнительной парой

Разделение каскадов для расчета смещения предполагает, что схема, показанная на рисунке 10.2.1, работает как каскад из двух каскадов с общими эмиттерами, каждый с вырождением эмиттера.Рассмотрим резисторы R _E1 и R _E2 , которые появляются на путях эмиттера схемы параметров малого сигнала. Из-за усиления тока транзистора это сопротивление, преобразованное в базу транзистора, больше в ß + 1 раз, и обычно оно обычно значительно больше, чем r _e , с которыми оно включено последовательно. Следовательно, примерно, переменное напряжение v _b на базе NPN-устройства (например) почти полностью появляется на эмиттерном резисторе.Ток эмиттера слабого сигнала по существу равен току коллектора слабого сигнала, а приблизительное усиление напряжения для первого каскада составляет -R _C1 / R _E1 . (Обратите внимание на фазовый сдвиг на 180 °). Аналогичным образом оценка усиления напряжения каскада PNP составляет -R _C2 / R _E2 . Для двухкаскадного каскада оценка усиления является произведением этих двух коэффициентов усиления. Обратите внимание, однако, на потери передачи на входе R _B / (R _B + 15 кОм). Где R _B может быть аппроксимирован параллельной комбинацией резисторов смещения R ₁ и R ₂

Первым шагом является оценка токов и напряжений смещения постоянного тока для конструкции с использованием упрощенных моделей BJT с большим сигналом.

Затем мы используем упрощенную модель транзистора с параметрами малого сигнала для оценки усиления переменного напряжения. Сравните эту оценку с приблизительным расчетом, описанным выше, а также с вычисленным усилением.

В этом отношении рассмотрим далее вывод о том, что усиление каждого каскада в значительной степени зависит от отношения сопротивления коллектора к сопротивлению эмиттера (без обхода).

Этот раздел может быть неполным из-за отсутствия интереса.

10.3 Каскод

Каскод — это двухкаскадный усилитель, состоящий из одного усилителя крутизны (обычно каскад с общим источником / эмиттером), за которым следует повторитель тока (обычно общий каскад затвор / база).По сравнению с одним каскадом усилителя эта комбинация может иметь одно или несколько из следующих преимуществ: более высокая изоляция входа-выхода, более высокий входной импеданс, более высокий выходной импеданс, более высокое усиление или более широкая полоса пропускания. В современных схемах каскод часто состоит из двух транзисторов (BJT или FET), один из которых работает как общий эмиттер / источник, а другой — как общая база / затвор. Каскод улучшает изоляцию ввода-вывода (или обратную передачу), поскольку существует меньшая прямая связь между выходом и входом.Это значительно уменьшает паразитную емкость связи Миллера между входом и выходом и, таким образом, способствует более широкой полосе пропускания.

На рисунке 10.3.1 показана базовая форма каскодного усилителя с общим усилителем эмиттера / источника в качестве входного каскада, Q ₁ или M ₁ , управляемого источником сигнала V _в . Этот входной каскад затем управляет общим усилителем базы / затвора Q ₂ или M ₂ в качестве выходного каскада с выходным сигналом V _из .

Рисунок 10.3.1 Каскодный усилитель

Преимущество каскодной конфигурации проистекает из размещения верхнего транзистора в качестве нагрузки выходной клеммы входного транзистора (коллектор / сток). Этот верхний транзистор называется каскодным устройством. Поскольку на высоких частотах база / затвор каскодного транзистора эффективно заземляется источником напряжения постоянного тока В _{Смещение} , напряжение эмиттера / истока каскодного устройства (и, следовательно, коллектора / стока нижнего входного транзистора) поддерживается на более постоянном напряжении во время операция.Другими словами, каскодное устройство демонстрирует низкое входное сопротивление нижнего транзистора, что делает усиление напряжения, наблюдаемое на коллекторе / стоке нижнего устройства, очень маленьким, что резко снижает емкость обратной связи Миллера от коллектора нижнего транзистора к базе или стоку. к воротам. Эта потеря усиления по напряжению компенсируется каскодным транзистором. Таким образом, каскодный транзистор позволяет нижнему каскаду с общим эмиттером / истоком работать с минимальной отрицательной (Миллеровской) обратной связью, улучшая полосу пропускания всего усилителя.

Основание или затвор каскодного устройства электрически заземлено по переменному току, поэтому заряд и разряд паразитной емкости C _cb или C _dg между коллектором и базой или стоком и затвором просто осуществляется через R _L как выходную нагрузку, а на частотную характеристику влияет только частота выше соответствующей постоянной времени RC: в случае полевого транзистора t = C _dg R _D || R _out , а именно f = 1 / (2pt), довольно высокий частота, потому что C _dg мала.То есть верхний затвор полевого транзистора не страдает от умножения Миллера на C _dg .

Если бы каскад устройства работал отдельно, используя его эмиттер или источник в качестве входного узла (, т.е. , общая конфигурация база / затвор), он имел бы хорошее усиление по напряжению и широкую полосу пропускания. Однако его низкий входной импеданс ограничил бы его полезность для драйверов напряжения с очень низким импедансом. Добавление каскада с более низким общим эмиттером / источником приводит к увеличению входного импеданса, позволяя каскодному каскаду управлять источником с более высоким импедансом.

Если бы нужно было заменить верхнее устройство типичной резистивной нагрузкой и взять выходной сигнал с коллектора или стока входного транзистора, общая конфигурация эмиттер / исток предложила бы такое же входное сопротивление, что и конфигурация каскода, но конфигурация каскода предложила бы потенциально большее усиление и гораздо большая пропускная способность.

Как показано, каскодная схема с двумя сложенными полевыми транзисторами накладывает некоторые ограничения на два полевых транзистора, а именно: верхний полевой транзистор должен быть смещен, чтобы его напряжение истока было достаточно высоким (нижнее напряжение стока полевого транзистора может быть слишком низким, что приведет к выходу из насыщения) .Страхование этого состояния для полевых транзисторов требует тщательного выбора пары или специального смещения верхнего затвора полевого транзистора, что увеличивает стоимость.

Схема каскода может быть построена с использованием транзисторов того же типа или даже смешана с одним полевым транзистором и одним BJT. В последнем случае БЮТ должен быть верхним транзистором; в противном случае (нижний) BJT всегда будет насыщаться (если не будут предприняты чрезвычайные меры для его искажения).

10.3.2 Методы смещения каскода

Рисунок 10.3.2 методы смещения каскода

Предположим, мне нужно создать усилитель, который работает от источника питания 100 вольт, однако имеющиеся у меня транзисторы имеют напряжение пробоя между коллектором и эмиттером (BV _CEO ) всего 25 вольт. Каскод или серия каскодов также могут быть объединены с лестницей напряжения для формирования высоковольтного транзистора. Входной транзистор может быть любого типа с низким BV _CEO , в то время как другие, действующие как линейные линейные регуляторы напряжения, должны выдерживать значительную часть напряжения питания.Усилитель показан на рисунке 10.3.3.

Обратите внимание, что при большом колебании выходного напряжения их базовые напряжения не должны передаваться на землю конденсаторами, а самый верхний лестничный резистор должен выдерживать полное напряжение питания.

10.3.4 Свернутый каскод

Вместо того, чтобы ставить транзисторы друг на друга, что может уменьшить или ограничить доступный размах сигнала, часто бывает выгодно «сложить» каскодное устройство, как показано на рисунке 10.3.5.

Рисунок 10.3.5 Простой сложенный каскодный усилитель

10.3.5 Техника смещения сложенного каскода

10.3.6 Каскод обратной связи шунта

Кроме того, в одном из вариантов каскодного усилителя он сочетается с шунтирующей обратной связью. Базовая схема обратной связи шунта показана на рисунке 10.3.7 (a) и для модели BJT T (b).

Рисунок 10.3.7 Усилитель с общим эмиттером с параллельной обратной связью

Это усилитель сопротивления (ток на входе, напряжение на выходе) с переходным сопротивлением:

если R _L приближается к источнику тока (большой по сравнению с R _F ).Для R _F »r _e и α ≈ 1 сопротивление составляет примерно R _F . Усилитель с шунтовой обратной связью может использоваться для высокоскоростных приложений. В сочетании с каскодом результирующий усилитель — каскод с шунтовой обратной связью — показан на рисунке 10.3.8 (a) с моделью слабого сигнала на (b).

Рисунок 10.3.8 Каскод обратной связи шунта

R ₁ последовательно с R ₂ — это в основном R _F .Поскольку ток через R ₂ теряет оба базовых тока перед возвратом во входной узел, как _Q1 , так и _Q2 появляются во втором члене усиления. В отличие от каскада простой шунтирующей обратной связи, C _bc любого BJT не шунтирует R _F , а делится между транзисторами. Напряжение на базе Q ₂ меняется, поскольку средняя точка делителя напряжения R ₁ , R ₂ и Q ₂ не является чисто базовой конфигурацией.Два значения резистора обратной связи можно выбрать, чтобы отрегулировать степень эффекта Миллера на переходах базового коллектора транзисторов.

Если скорость — не самый важный параметр конструкции, а напряжение — то преимущество этого усилителя состоит в том, что напряжение коллектора делится между двумя последовательными BJT. Если R ₁ = R ₂ , то каждый BJT должен иметь только примерно половину напряжения пробоя усилителя с одним BJT. Опять же, каскод дает преимущество для высоковольтных приложений.

Еще одна разновидность каскода обратной связи с шунтом использует один резистор обратной связи, как показано на рисунке 10.3.8 (a), вместе с потоковым графом (для анализа обратной связи) динамической модели схемы (b). (Z _F — это R _F параллельно с C _F , а Z _L — это R _L параллельно с C _L .) C _F добавлен для обеспечения дополнительного параметра для регулировки динамический усилитель отклика. Постоянная времени ширины полосы усиления транзистора,? _T , относится к f _T по:

Для Rf Cf »τ _T1 , τ _T2 , тогда полюса отклика усилителя следуют по круговой плоскости s-плоскости при изменении t _T2 .Поскольку Q ₂ сделан более медленным транзистором, полюса замкнутого контура сходятся, затем отделяются от действительной оси и следуют по круговой траектории к началу координат. Изменение τ _T1 , Cf или C _L следует по вертикальному локусу. По мере увеличения значения любого из них полюса перемещаются вертикально по направлению к действительной оси, затем разделяются вдоль оси, направляясь к началу координат и отрицательной бесконечности.

Интересен динамический входной импеданс этого усилителя. Для бесконечного Rf и ß _Q1 входное сопротивление должно казаться бесконечным, но это не так.Статическое входное сопротивление бесконечно, но не динамическое сопротивление. Об этом необычном явлении мы поговорим в одной из следующих статей. (Подсказка: примените к входу шаг 1- V и проследите через эффекты. Поскольку узел коллектора реагирует на входной шаг (но не как шаг, из-за емкости), то каков ток через Cf? Если он постоянный, тогда какое сопротивление возникает при постоянном токе из-за постоянного входного напряжения во входном узле?)

10.3.7 Проверка каскода

Каскодный усилитель с его вариациями является ключевым элементом в наборе инструментов разработчика схем. полезные схемы.Он имеет преимущества для увеличения полосы пропускания и для высоковольтного усилителя. Приложения.

• Каскодный усилитель состоит из каскада с общим эмиттером, нагруженного эмиттером каскада с общей базой.

• Сильно нагруженный каскад с общим эмиттером имеет низкий коэффициент усиления 1, преодолевая эффект Миллера

• Каскодный усилитель имеет высокое усиление, умеренно высокий входной импеданс, высокий выходной импеданс и широкую полосу пропускания.

Дополнительные примечания по переключению уровня в многокаскадных усилителях

В многокаскадных усилителях на интегральных схемах конденсаторы связи между каскадами почти всегда не используются, поскольку их невозможно сделать достаточно большими для разумной работы на низких частотах.Таким образом, каскады связаны по постоянному току. Это означает, что смещения напряжения, такие как падения напряжения В _BE между ступенями, могут начать складываться… ступени, называемые переключателями уровня, могут использоваться для компенсации там, где это необходимо. Повторители эмиттера или источника обеспечивают сдвиг уровня постоянного тока В _BE или В _GS и могут быть вставлены между каскадами с потерей сигнала, поскольку их усиление очень близко к +1. При использовании транзисторов PNP и NPN или PMOS и NMOS направление сдвига уровня для каждого переключателя может быть либо вверх, либо вниз по напряжению.