15.6. СХЕМЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ

Описанные усилители мощности отличаются наличием переходных искажений при малых сигналах. Эти искажения могут быть существенно уменьшены с помощью отрицательной обратной связи. Для этого используют предварительный усилительный каскад и охватывают обратной связью оба каскада. Коэффициент усиления по напряжению оконечного каскада меньше единицы. Поэтому во многих случаях выходного напряжения предварительного усилителя оказывается недостаточно для полной раскачки оконечного каскада. В этом случае следует так модифицировать схему раскачки, чтобы она обеспечивала необходимое напряжение для усилителя мощности. Схема, удовлетворяющая необходимым требованиям, показана на рис. 15.18! Выход предварительного

Рис. 15.18. Простая схема раскачки оконечного усилителя, использованная в интегральном усилителе

дифференциального усилителя подключен к базе транзистора Вход транзистора является точкой, при подаче на которую небольшого переменного напряжения можно полностью раскачать оконечный каскад. Однако это переменное напряжение должно изменяться относительно соответствующего постоянного уровня.

Транзистор работает в этой схеме как управляемый источник тока. Этот транзистор вместе с диодом и резистором образует токовое зеркало с малым дрейфом (см. разд. 4.5.3).

Вся схема охвачена отрицательной обратной связью через делитель напряжения При этом общее усиление равно Стабильность нуля в основном обеспечивается свойствами дифференциального усилителя и токового зеркала. В целях улучшения схемы для раскачки оконечного каскада можно использовать операционный усилитель (рис. 15.19).

Источники тока на транзисторах здесь также используются для усиления напряжения. Для получения максимальной полосы частот сигнал раскачки подается на эмиттеры этих транзисторов, которые вместе с транзисторами образуют комплементарную каскодную схему, описанную в разд. 14.5.3.

Для того чтобы полоса усиливаемых частот не ограничивалась операционным усилителем, обладающим малым быстродействием, входной сигнал подается на два тракта: низкочастотный и высокочастотный (см. рис. 14.13). Такая схема обладает хорошей стабильностью нуля из-за наличия операционного усилителя и оптимальными частотными свойствами. Вся схема ведет себя как инвертирующий операционный усилитель, охваченный отрицательной обратной связью через резисторы Коэффициент усиления схемы А равен

Для расчета схемы сначала следует задать коллекторные токи транзисторов Выберем их равными Тогда через резисторы должен течь ток Используем в качестве светодиоды с красным свечением, прямое напряжение которых составляет 1,6 В. В этом случае падение напряжения на резисторах будет равно 1 В. Теперь вычислим значения сопротивлений этих резисторов:

Выходное напряжение операционного усилителя при отсутствии сигнала определяется напряжением сдвига оконечного каскада и оказывается близким к нулю. При отсутствии сигнала ток через резисторы практически не протекает. Коллекторные токи транзисторов поэтому должны течь через резисторы соответственно. Отсюда следует, что

Рис. 15.19. Широкополосная схема раскачки оконечного усилителя.

при напряжении питания +15 В сопротивления этих резисторов будут равны

Для максимального использования источников тока на транзисторах коллекторные токи транзисторов должны изменяться в диапазоне от до Наибольшее значение тока должно соответствовать максимальной величине выходного сигнала операционного усилителя. На основании этого рассчитаем величины сопротивлений

Для фильтра нижних частот на входе операционного усилителя целесообразно выбрать частоту среза около При этом в операционном усилителе исключается появление неуправляемых реакций, которые могут возникнуть при высокочастотных входных сигналах. Частоту среза фильтра высоких частот в высокочастотной цепи входного сигнала следует выбрать несколько ниже, например

Коэффициент усиления схемы по напряжению может быть задан соотношением сопротивлений в диапазоне от 1 до 10. Большее значение коэффициента усиления устанавливать не рекомендуется, так как иначе коэффициент обратной связи в высокочастотной цепи будет слишком мал. Коэффициент усиления разомкнутой высокочастотной цепи может быть установлен с помощью сопротивлений Его следует устанавливать так, чтобы обеспечивался желаемый вид переходных процессов всего усилителя. Для операционного усилителя достаточно внутренней частотной коррекции. С целью подавления генерации на сверхвысоких частотах при необходимости можно ввести в базовые цепи некоторых транзисторов дополнительные резисторы.