Радиоэлектронные устройства (справочник) (стр. 16 )

Рис. 2.35 Рис. 2.36

Генератор стабильных токов. Коэффициент стабилизации выход­ных токов схемы на рис. 2.36 прямо пропорционально зависит от коэффициента усиления ОУ без ОС. С помощью ОУ стабилизируется напряжения в эмиттере транзистора VT1. Ток I1 зависит от напря­жения на неинвертирующем входе ОУ, от сопротивления резистора R3; Il = ER2l(R1+R2)R3. Поскольку падение напряжения на переходе база — эмиттер у однотипных транзисторов мало отличаются (прак­тически не отличаются), то ток I2 будет обладать стабильностью, аналогичной стабильности тока I1. Ток определяется выражением I2=ER2/(Ri+R2)R4. Выходные токи связаны между собой зависи­мостью I2=Il(R3/R4).

9. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ «НАПРЯЖЕНИЕ — ТОК»

Мощный преобразователь «напряжение — ток». В схеме преобразователя на рис. 2.37 коллекторный ток транзистора VT4 определяется выражением li=U3$R. Этот ток создает падение на­пряжения на переходе коллектор — эмиттер транзистора VTL.

Рис. 2.37

Поскольку транзисторы VT1 и VT2 одного типа, то на втором транзисторе будет аналогичное напряжение. Это напряжение вы­звано током, протекающим через транзистор VT3. Максимальный выходной ток определяется допу­стимой мощностью рассеивания транзистора VT3. Для токов свы­ше 5 мА линейность преобразова­ния выше 1%. Для стабилизации работы ОУ необходимо между вы­водами 5 и 6 подключить конден­сатор С = 56 пФ, а между выхо­дами 1 и 8 — последовательно включенные резистор R = 1,5 кОм и конденсатор С=300 пФ. Двухполярный источник тока. Схема преобразования источника напряжения в двухполярный источник тока (рис. 2.38) построена на основе генератора тока, выполненного на полевом транзисторе. Независимо от полярности входного напряжения на сток транзисто­ра подается минус по отношению к истоку. Он всегда находится в нормальном режиме включения. Это достигается диодной мостовой схемой. Транзистор начинает проводить при входном напряжении больше 1,4 В. Режим стабилизации тока происходит при U>6 В.

В устройстве вместо диодов КД503 можно применить интеграль­ную микросхему КЦ403, а для выходного тока более 100 мА — К142НД5 при соответствующей замене полевого транзистора на КП903В.

Рис. 2.38

Преобразователь «напряжение — ток». Преобразование напря жения в ток осуществляется на выходе ОУ DA1 (рис., 2.39). Две по­следующие интегральные микросхемы осуществляют контроль вы-

.ходного тока. Микросхема DA2 является повторителем, а на выходе интегральной микросхемы DA3 устанавливается напряжение, равное падению напряжения на резисторе R3. Это напряжение подается на вход ОУ DA1, где оно сравнивается с входным напряжением. Кру­тизна передаточной характеристики равна 0,5 мА/В. При этом нелинейность характеристики не хуже 0,05 % при сопротивлении нагруз­ки меньше 1 кОм. Выходной ток регулируется в пределах от — 5 до +5мА. Температурная нестабильность выходного тока 0,01 мкА/град. Выходное сопротивление более 5 кОм.

Двухполярный преобразователь «напряжение — ток». Основные параметры схемы на рис. 2.40 описываются выражением

где Iн — ток, протекающий на выходе схемы; U2 — напряжение на выходе интегральной микросхемы DA1. Если сопротивления резисто­ров выбраны таким образом, что R1/(R1+R2)=Rз/(Rз+R4), то Iп= = Uвх/R5. В зависимости от знака входного напряжения выходной ток может иметь как положительную, так и отрицательную поляр­ность.

Рис. 2.39 Рис 2.40

Рис. 2.41

Преобразователь «ток — напряжение». Преобразователь (рис. 2.41) построен на принципе усилении напряжения, которое образуется на низкоомном сопротивлении от протекающего входного тока Uвых=КIвх. Коэффициент преобразования схемы K-= R6(R3/R4). Для настройки ОУ при Iвх=0 служит резистор R2.

В схеме рис. 2.41, с часть входного тока ответвляется в цепь Ri+R3. В схеме рис. 2.41,6 потери входного тока отсутствуют. Здесь можно увеличить коэффициент преобразования до 100, уменьшить сопротив­ление резистора R4 и увеличить R5.

10. КАСКОДНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ

Управляемый делитель на транзисторах. Делитель напряжения (рис. 2.42) построен на двух транзисторах, у которых используются сопротивления перехода эмиттер — база. Эти сопротивления меняют­ся в зависимости от протекающего через них тока. Зависимость ослабления выходного сигнала от управляющего тока показана на рис. 2.42, б. При управляющих токах около 1 мкА ослабление сигна­ла может достигать 103 раз.

Рис. 2.42

Рис. 2.43

Каскодное включение полевого и биполярного транзисторов. Приведенные на рис. 2.43 схемы включения имеют большое входное сопротивление. Коэффициент пер. едачи определяется структурной схемой. Он зависит от h21Э — h21Б (1 — h21Б) — коэффициента передачи биполярного транзистора и от s — крутизны полевого транзи­стора. На рис. 2.43, а устройство имеет коэффициент передачи

Глава 3

ДВУХПОЛЮСНИКИ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

Устройства, вольт-амперная характеристика которых имеет падающий участок, могут быть двух типов. Они отличаются по виду характеристик. Характеристика N-вида имеет максимум тока а ха­рактеристика S-вида — максимум напряжения. Для исследования устройств с вольт-амперной характеристикой N-вида необходимо иметь источник постоянного напряжения с малым внутренним сопро­тивлением. Вольт-амперные характеристики S-вида получаются с по­мощью источника тока.

Схемы с отрицательным дифференциальным сопротивлением на­ходят применение для получения генераторов гармонических и нм-пулььных сигналов. Эти устройства могут применяться и для усиле­ния электрических сигналов в длинных линиях в телеграфных систе­мах передачи информации.

Разработаны и исследованы различные схемы, обладающие отри­цательным сопротивлением. Эти схемы построены в основном на двух транзисторах. Схемы включения ОУ, которые используются в устрой­ствах, показаны в гл. 1.

I. СХЕМЫ С ХАРАКТЕРИСТИКОЙ S-ВИДА

Схема последовательного принципа действия. Устройство (рис. 3.1) имеет S-образную вольт-амперную характеристику. Поло­жительное входное напряжение открывает переход эмиттер — база транзистора VT1, через который протекает ток, определяемый ре­зистором R4. Коллекторный ток транзистора VT1 создает падение напряжения на резисторе R2, которое открывает транзистор VT2. Ток, протекающий через транзистор VT2, поступает из входной цепи через резистор R1. Кроме того, открывание транзистора VT2 вызы­вает уменьшение напряжения в базовой цепи транзистора VT1: па­раллельно резистору R4 подключается резистор R3. В результате формируется наклонный участок вольт-амперной характеристики. После того как транзистор VT2 полностью откроется, входной ток схемы будеТ определяться резистором R1. Наклонный участок вольт-амперной характеристики будет определяться соотношением ДU/ДI =R1R3/R2.

Схема с управляемой вольт-амперной характеристикой. Для полу­чения такой характеристики используется эквивалент однопереход-ного транзистора, построенный на двух транзисторах с различным типом проводимости (рис; 3.2). Ток, протекающий через делитель R3 и R4, создает падение напряжения, которое закрывает эмиттер-ный переход транзистора VT1. При повышении напряжения на эмит­тере начинает протекать ток, который проходит через базу транзи­стора VT2. Транзистор VT2 начинает открываться. Это приводит к снижению напряжения на базе транзистора VT1, что в свою оче­редь вызывает еще большее его открывание. Процесс открывания транзисторов может протекать лавинообразно. В результате вольт-амперная характеристика имеет S-образный вид.

Рис. 3.1

Схема с непосредственной связью. В исходном состоянии оба транзистора (рис. 3.3) закрыты. При увеличении напряжения, когда напряжение „база — эмиттер больше 0,5 В, транзистор VT2 откры­вается. Коллекторный ток транзистора VT2 открывает транзистор VT1. Поскольку в эмиттерно-коллекторной цепи этого транзистора включены низкоомные резисторы, через VT1 будет протекать весь входной ток. Напряжение на входе упадет. После того как транзи­стор VT1 войдет в режим насыщения, входной ток будет опреде­ляться резисторами Rl, R2.

Схема с ПОС. При небольших напряжениях источника питания транзисторы (рис. 3.4) закрыты. Протекающий ток будет опреде­ляться резистором R3, сопротивление которого на порядок выше сопротивлений всех остальных резисторов. Увеличение напряжения» вызывает рост падения напряжения на резисторах R1 и R5, что при­водит к открыванию транзисторов. При насыщении транзисторов ток будет определяться резисторами R1 и R5.

Рис. 3.2

Транзистор в режиме лавинного пробоя. При коллекторном на­пряжении больше предельно допустимого значения транзистор пере­ходит в режим лавинного пробоя. Вольт-амперные характеристики транзистора в этом случае будут иметь вид, представленный на рис. 3.5, а.

В режиме лавинного пробоя могут быть использованы транзи­сторы интегральной микросхемы К101КТ1. Транзисторы применяют в прямом и инверсном включении. При включении сопротивления Кб между базой и эмиттером (рис. 3.5, в) транзисторы имеют управ­ляемую 5-образ«ую характеристику. В инверсном включении пробой эмиттерного перехода наступает при напряжении 7 — 8 В. В этом включении наблюдается высокая стабильность характеристики. Тем­пературный коэффициент 0,02 — 0,04 %/град. Эти свойства обуслов­ливают применение их в различных быстродействующих импульсных схемах с временем нарастания около 10 не.