Схемотехника аналоговых устройств (стр. 25 )

Включив в цепь истока резистор, получим источник с автоматическим смещением, обеспечивающий заданный . Можно построить регулируемый источник тока, используя потенциометр. Суть автоматического смещения заключается в том, что , так как , а . В результате величина автоматически устанавливается в соответствии с падением напряжения на резисторе R.

Рис. 12.7. Источник тока на ПТ с автоматическим смещением

Общим недостатком источников тока на ПТ является невысокая стабильность. В этом отношении источник тока на биполярном транзисторе лучше.

12.3.3. Источник тока на ПТ и ОУ

ПТ в сочетании с ОУ позволяет получить хороший источник тока, управляемый входным напряжением . Действительно, независимо от параметров нагрузки. Отсутствие тока затвора устраняет систематическую ошибку в задании тока. Так, например, при в данной схеме .

Рис. 12.8. Источник тока на ПТ и ОУ

Для увеличения тока через нагрузку возможно подключение дополнительного биполярного транзистора. В этом случае при , , так как . Через протекает ток , достаточный для создания и открывания .

Рис. 12.9. Источник тока на ПТ, ОУ и биполярном транзисторе

12.4. Некоторые схемы с использованием ПТ

12.4.1. Мультиплексоры. Демультиплексоры

Мультиплексор – схема, которая позволяет передавать на выход один из нескольких входных сигналов в зависимости от управляющего логического сигнала.

а б

Рис. 12.10. Схема мультиплексора (а) и демультиплексора (б)

В качестве ключей (кл. 0–3) используются ПТ. Затворы ПТ подключены к дешифратору адреса. Стоки ПТ объединены между собой и образуют выход мультиплексора. В силу двунаправленности канала ПТ данная схема может использоваться и как демультиплексор.

Демультиплексор осуществляет передачу входного сигнала на один из нескольких выходов в зависимости от управляющего логического сигнала. В этом случае вход и выход меняются местами.

12.4.2. Схема выборки – хранения

Данная схема обеспечивает заряд емкости до величины напряжения входного сигнала на момент подачи управляющего сигнала. Схема содержит два буфера на ОУ, ключ на ПТ и конденсатор. При подаче на затвор ПТ управляющего сигнала ключ открывается, и конденсатор заряжается до величины (осуществляется выборка ). При закрывании ключа схема переходит в режим хранения. Разряду емкости препятствует высокое входное сопротивление ОУ2.

Рис. 12.11. Схема выборки – хранения

12.4.3. Пиковый детектор со сбросом

В схему рассмотренного ранее пикового детектора добавлен ключ на ПТ, через который при подаче управляющего сигнала осуществляется разряд конденсатора.

Рис. 12.12. Схема пикового детектора со сбросом

12.4.4. Интеграторы со сбросом

В схеме на рис. 12.13 в отличие от рассмотренного ранее интегратора добавлен ключ на ПТ, через который при подаче управляющего сигнала разряжается конденсатор С и тем самым осуществляется сброс интегратора в начальное состояние.

Рис. 12.13. Схема интегратора со сбросом

12.5. Истоковые повторители

Истоковые повторители (ИП) используются для согласования при необходимости получения высокого входного сопротивления. В зависимости от типа ПТ применяется два варианта схем для задания смещения:

1)  при помощи заземленного резистора (для ПТ с управляющим p-n-переходом).

2)  при помощи делителя (для МОП-транзисторов).

Рис. 12.14. Схемы ИП

Определим условия, при которых ИП выполняет свои функции и . В данном случае , а .

Рис. 12.15. К определению условий работы истокового повторителя

С учетом – крутизны стоково-затворной характеристики (здесь под IС и UЗИ понимаются приращения тока и напряжения) – имеем . Таким образом, .

Анализ полученного выражения показывает, что при , ко­гда . Следовательно, для необходимо обеспечить условие .

Можно рассуждать также следующим образом. Поскольку собственное сопротивление истока , то выходная цепь представляет собой делитель напряжения с . Коэффициент передачи делителя будет близок к единице при , т. е. при .

Относительно высокое собственное сопротивление истока может приводить к тому, что при недостаточно большой нагрузке выходное напряжение может быть меньше входного.

Так как результирующее напряжение зависит от крутизны, то при изменении тока стока в течение периода изменения сигнала возможны нелинейные искажения.

Улучшение стокового повторителя

1.  Источник тока стабилизирует ток стока, следовательно, не меняется крутизна и нелинейные искажения уменьшаются.

2.  Для уменьшения выходного сопротивления к истоковому повторителю подключается биполярный транзистор (эмиттерный повторитель).

Рис. 12.16. Схемные улучшения ИП

Контрольные вопросы к лекции

1.  В чем состоит отличие р- и n-канальных инверторов на ПТ?

2.  Какие недостатки инверторов на ПТ и за счет чего устраняет КМОП-инвертор?

3.  На чем основана работа аналоговых ключей на ПТ?

4.  Какие недостатки аналоговых ключей на ПТ устраняет аналоговый КМОП-ключ?

5.  На чем основана работа простейшего источника тока на ПТ?

6.  В чем заключается автоматическое смещение в источнике тока на ПТ?

7.  Что и каким образом достигается при совместном использовании ПТ и ОУ в источнике тока?

8.  На чем основана работа аналогового мультиплексора?

9.  На чем основана работа аналогового демультиплексора?

10.  В чем заключается принцип работы схемы выборки – хранения?

11.  Каким образом можно осуществить сброс в пиковом детекторе (интеграторе)?

12.  Для каких целей используют ИП?

13.  Каким образом задается смещение и выбирается нагрузка в ИП?

14.  Как можно улучшить работу ИП?

ЛЕКЦИЯ 13

13.1. ПТ в усилителях

13.1.1. Усилители с общим истоком

Для построения усилителя на ПТ с управляющим p-n-переходом (рис. 13.1) достаточно применить рассмотренную в предыдущей лекции схему транзисторного источника тока с автоматическим смещением (рис. 12.7), добавив резистор, соединяющий затвор с землей. Сигнал подается на затвор транзистора.