Amplificatoare tranzistorice diferențiale

Amplificatoare audio [Intro] prima parte (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Amplificatoare tranzistorice diferențiale

Dispozitive și circuite semiconductoare discrete


Intrebarea 1

Nu stați acolo! Construiți ceva!

Învățarea de a analiza matematic circuitele necesită mult studiu și practică. În mod obișnuit, elevii practică prin lucrul prin numeroase probleme de probă și verificând răspunsurile lor față de cele oferite de manual sau instructor. În timp ce acest lucru este bun, există o cale mult mai bună.

Veți învăța mult mai mult prin construirea și analizarea circuitelor reale, permițând echipamentul de testare să furnizeze "răspunsurile" în loc de o carte sau de o altă persoană. Pentru exerciții de construire a circuitelor de succes, urmați acești pași:

  1. Măsurați și înregistrați cu atenție toate valorile componentelor înainte de construcția circuitului, selectând valorile rezistorului suficient de mari pentru a face ca deteriorarea tuturor componentelor active să fie puțin probabilă.
  2. Desenați diagrama schematică pentru circuitul care urmează să fie analizat.
  3. Construiți cu atenție acest circuit pe un panou sau alt mediu convenabil.
  4. Verificați precizia construcției circuitului, urmărind fiecare cablu la fiecare punct de conectare și verificând elementele unu-câte unul pe diagramă.
  5. Analiza matematică a circuitului, rezolvarea tuturor valorilor tensiunii și curentului.
  6. Măsurați cu atenție toate tensiunile și curenții, pentru a verifica corectitudinea analizei.
  7. Dacă există erori substanțiale (mai mari de câteva procente), verificați cu atenție construcția circuitului în funcție de diagramă, apoi calculați cu atenție valorile și re-măsurați cu atenție.

Când elevii au început să învețe despre dispozitivele cu semiconductori și sunt cel mai probabil să le deterioreze prin conexiuni necorespunzătoare în circuitele lor, recomand să experimenteze componente mari de putere (diode rectificative 1N4001, tranzistoare de putere TO-220 sau TO-3, etc.) și utilizarea unor surse de alimentare cu baterii uscate, mai degrabă decât a unei surse de alimentare la bord. Acest lucru scade probabilitatea deteriorării componentelor.

Ca de obicei, evitați valorile rezistenței foarte mari și foarte scăzute, pentru a evita erorile de măsurare cauzate de încărcarea contorului (la capătul superior) și pentru a evita epuizarea tranzistorului (la capătul inferior). Vă recomandăm rezistențe între 1 kΩ și 100 kΩ.

O modalitate prin care puteți economisi timp și reduce posibilitatea de eroare este să începeți cu un circuit foarte simplu și să adăugați incremental componente pentru a crește complexitatea acestuia după fiecare analiză, mai degrabă decât să construiți un circuit complet nou pentru fiecare problemă de practică. O altă tehnică de economisire a timpului este de a reutiliza aceleași componente într-o varietate de configurații diferite de circuite. În acest fel, nu va trebui să măsurați valoarea unei componente mai mult decât o dată.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Lăsați electronii înșiși să vă dea răspunsul la propriile "probleme practice"!

Note:

Experiența mea a fost că studenții au nevoie de multă practică cu analiza circuitului pentru a deveni competenți. În acest scop, instructorii oferă de obicei studenților lor o mulțime de probleme de practică prin care să lucreze și oferă răspunsuri elevilor să-și controleze munca. În timp ce această abordare îi face pe studenți să se familiarizeze cu teoria circuitelor, nu reușește să le educe pe deplin.

Elevii nu au nevoie doar de practică matematică. Aceștia au nevoie, de asemenea, de circuite de construcție practice practice și de echipamente de testare. Deci, sugerez următoarea abordare alternativă: elevii ar trebui să- și construiască propriile "probleme de practică" cu componente reale și să încerce să prezică matematic diferitele valori de tensiune și curent. În acest fel, teoria matematică "vine în viață", iar studenții dobândesc o experiență practică pe care nu ar câștiga doar prin rezolvarea ecuațiilor.

Un alt motiv pentru a urma această metodă de practică este de a preda studenților metodă științifică : procesul de testare a unei ipoteze (în acest caz, predicții matematice) prin efectuarea unui experiment real. Elevii vor dezvolta, de asemenea, abilități reale de depanare, deoarece uneori fac erori de construcție a circuitelor.

Petreceți câteva momente de timp cu clasa dvs. pentru a revizui unele dintre "regulile" de construire a circuitelor înainte de a începe. Discutați aceste probleme cu elevii dvs. în aceeași manieră Socratică, în mod normal, ați discuta cu întrebările din foaia de lucru, în loc să le spuneți pur și simplu ce ar trebui și nu ar trebui să facă. Nu mă mai opresc niciodată să fiu uimită de modul în care elevii slab înțeleg instrucțiunile atunci când sunt prezentați într-un format tipic de prelegere (instructor monolog)!

O notă adresată acelor instructori care se pot plânge de timpul "irosit" trebuie să-i facă pe elevi să construiască circuite reale în loc să analizeze doar matematic circuitele teoretice:

Care este scopul studenților care vă ia cursul "panoul de lucru" panoul panoului de lucru implicit?

intrebarea 2

Un model calitativ pentru comportamentul tranzistorului este cel al unui rezistor variabil. În timp ce este greșit inexactă într-un sens cantitativ (numere), el oferă cel puțin un mijloc de a-și evalua comportamentul în sensul "mai conductiv" sau "mai puțin conductiv".

Aplicați acest "model" al comportamentului tranzistorului la acest circuit amplificator unic și descrieți ce se întâmplă cu tensiunea colectorului (V C ) și tensiunea emițătorului (V E ) atunci când tensiunea de intrare (V in ) crește și scade:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Când V crește, VE crește și V C scade. Când V scade, V E scade și V C crește.

Note:

Dacă acest concept este confuz pentru oricare dintre elevii dvs., trageți o pereche de circuite de separare a tensiunii de trei rezistori pe tablă pentru a vedea toată lumea, iar apoi elevii să analizeze căderea de tensiune în două condiții: atunci când rezistența de mijloc este mică, iar atunci când rezistența de mijloc este o valoare ridicată.

Studenții uriași vor recunoaște configurația circuitului de tranzistor ca un splitter de fază .

Întrebarea 3

Identificați tipul de amplificator tranzistor (colector comun, emițător obișnuit sau bază comună) și identificați dacă este inversor sau neinvertibil .

De asemenea, explicați cum să obțineți ecuația câștigului de tensiune pentru acest amplificator:

A V = R C


R E + r ' e

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Acesta este un circuit amplificator comun emițător și este invers. Iată o sugestie schematică pentru a explica de ce formula de câștig de tensiune este așa cum este. Rețineți că tranzistorul este modelat aici ca o rezistență și o sursă de curent controlată:

Următoarele întrebări: ecuația câștigului de tensiune pentru acest tip de amplificator tranzistor este de obicei prezentată într-o formă mai simplă decât ceea ce am furnizat la sfârșitul întrebării. Scrieți această formă mai simplă și explicați de ce este aproximativ adevărat.

Note:

În discuția cu elevii dvs., analizați răspunsul acestui circuit amplificator cu tranzistor unic pentru o varietate de tensiuni de intrare. Cu alte cuvinte, efectuați un experiment gândit pentru a le re-familiariza cu comportamentul acestei configurații a amplificatorului de tranzistori. Trasați tensiunile de intrare și ieșire, dacă este necesar, pe un grafic. Discutați despre termenul "inversare" în acest context.

Întrebarea 4

Identificați tipul de amplificator tranzistor (colector comun, emițător obișnuit sau bază comună) și identificați dacă este inversor sau neinvertibil .

De asemenea, explicați cum să obțineți ecuația câștigului de tensiune pentru acest amplificator:

A V = R E


R E + r ' e

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Acesta este un circuit amplificator comun-colector, și nu este invers. Iată o sugestie schematică pentru a explica de ce formula de câștig de tensiune este așa cum este. Rețineți că tranzistorul este modelat aici ca o rezistență și o sursă de curent controlată:

Următoarele întrebări: ecuația câștigului de tensiune pentru acest tip de amplificator tranzistor este de obicei prezentată într-o formă mai simplă decât ceea ce am furnizat la sfârșitul întrebării. Scrieți această formă mai simplă și explicați de ce este aproximativ adevărat.

Note:

În discuția cu elevii dvs., analizați răspunsul acestui circuit amplificator cu tranzistor unic pentru o varietate de tensiuni de intrare. Cu alte cuvinte, efectuați un experiment gândit pentru a le re-familiariza cu comportamentul acestei configurații a amplificatorului de tranzistori. Trasați tensiunile de intrare și ieșire, dacă este necesar, pe un grafic. Discutați despre termenul "noninverting" în acest context.

Întrebarea 5

Identificați tipul de amplificator tranzistor (colector comun, emițător obișnuit sau bază comună) și identificați dacă este inversor sau neinvertibil .

De asemenea, explicați cum să obțineți ecuația câștigului de tensiune pentru acest amplificator:

A V = R C


r. e

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Acesta este un circuit de amplificator de bază comună și nu este invers. Iată o sugestie schematică pentru a explica de ce formula de câștig de tensiune este așa cum este. Rețineți că tranzistorul este modelat aici ca o rezistență și o sursă de curent controlată:

Note:

În discuția cu elevii dvs., analizați răspunsul acestui circuit amplificator cu tranzistor unic pentru o varietate de tensiuni de intrare. Cu alte cuvinte, efectuați un experiment gândit pentru a le re-familiariza cu comportamentul acestei configurații a amplificatorului de tranzistori. Trasați tensiunile de intrare și ieșire, dacă este necesar, pe un grafic. Discutați despre termenul "noninverting" în acest context.

Întrebarea 6

Ați caracteriza acest amplificator tranzistor ca fiind inversor sau neinverting, cu terminalul de bază al tranzistorului Q2 fiind considerat "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00884x01.png">

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Acesta este un amplificator inversor .

Note:

Cereți studenților să elimine tranzistorul Q1 (și rezistorul său de colector) din circuit și să încerce să răspundă la întrebarea atunci. Ar trebui să fie ușor să determinați dacă circuitul inversează sau nu inversează configurația respectivă. Apoi, elevii dvs. "inserați" Q1 și rezistorul colectorului înapoi în circuit și reanalizează. Presiunea lui Q1 schimba ceva? De ce sau de ce nu?

Întrebarea 7

Ați caracteriza acest amplificator tranzistor ca fiind inversor sau neinverting, cu terminalul de bază al tranzistorului Q1 fiind considerat ca intrare? Explică-ți răspunsul.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Acesta este un amplificator neinversiv .

Următoarea întrebare: ce se întâmplă cu conductivitatea colector-emițător a tranzistorului Q2 ca tranzistor Q1 trece mai mult curent datorită unei creșteri V în semnal "note hidden"> Note:

Analiza acestui circuit este ajutată de aplicarea modelului "rezistor variabil" al tranzistorului la acesta. Înlocuiți rezistoarele variabile pentru tranzistoarele Q1 și Q2 și apoi analizați elevii dvs. ca un circuit de divizare a tensiunii.

Întrebarea de urmărire este importantă deoarece presupune că tranzistorul Q2 nu este o entitate statică cu modificări ale semnalului de bază al Q1. Același lucru se poate spune și pentru Q1 atunci când au loc schimbări la baza Q2. Discutați acest efect cu studenții, asigurându-vă că înțeleg de ce conductivitatea ambelor tranzistori se schimbă odată cu schimbarea doar a uneia dintre tensiunile de bază.

Întrebarea 8

Aici, un circuit pereche diferențial este condus de o tensiune de intrare la baza de Q 2, în timp ce ieșirea este luată la colector de Q 2 . Între timp, cealaltă intrare (baza Q1) este conectată la masă:

Identificați ce tipuri de circuite de amplificare funcționează ca cele două tranzistoare (colector comun, emițător obișnuit, bază comună) atunci când perechea diferențială este utilizată astfel și scrieți o ecuație care descrie câștigul de tensiune al circuitului. Iată o altă schemă, care prezintă tranzistoarele modelate ca surse curente controlate, pentru a vă ajuta cu ecuația:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Q2 funcționează ca un amplificator comun emițător, în timp ce Q1 nu funcționează într-adevăr ca un amplificator (având în vedere că nu se conectează nici o intrare sau ieșire). Ecuația câștigului este astfel:

A V (invers) = R C


r ' e + (r' e || R E )

Următoarea întrebare # 1: explicați de ce este oportună simplificarea ecuației câștigurilor la acest lucru:

A V (invers) R C


2r e

Următoarea întrebare # 2: explicați de ce ecuația simplificată a câștigului este uneori scrisă cu un semn negativ în ea:

A V (invers) ≈ - R C


2r e

Note:

Scopul acestei întrebări este de a avea studenții să analizeze rezistențele în circuitul diferențial de perechi pentru a-și dezvolta propria ecuație de câștig, pe baza înțelegerii lor în legătură cu modul în care sunt obținute câștigurile mai simple ale amplificatorului de tranzistor. În cele din urmă, această întrebare ar trebui să conducă într-o altă întrebare care îi cere elevilor să exprime câștigul de tensiune diferențial al circuitului (o suprapunere a ecuațiilor de câștig pentru fiecare intrare considerată separat).

Întrebarea 9

Aici, un circuit pereche diferențial este condus de o tensiune de intrare la baza de Q 1, în timp ce ieșirea este luată la colector de Q 2 . Între timp, cealaltă intrare (baza Q2) este conectată la masă:

Identificați ce tipuri de circuite de amplificare funcționează ca cele două tranzistoare (colector comun, emițător obișnuit, bază comună) atunci când perechea diferențială este utilizată astfel și scrieți o ecuație care descrie câștigul de tensiune al circuitului. Iată o altă schemă, care prezintă tranzistoarele modelate ca surse curente controlate, pentru a vă ajuta cu ecuația:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Q 1 funcționează ca un amplificator colector comun, în timp ce Q 2 acționează ca un amplificator comun. Ecuația câștigului este astfel:

A V (noninvert) =  R C


r ' e + (r' e || R E )

   r ' e || R E


r. e

 

Următoarea întrebare: explicați de ce este oportună simplificarea ecuației câștigurilor la acest lucru:

A V (neinvert) R C


2r e

Note:

Scopul acestei întrebări este de a avea studenții să analizeze rezistențele în circuitul diferențial de perechi pentru a-și dezvolta propria ecuație de câștig, pe baza înțelegerii lor în legătură cu modul în care sunt obținute câștigurile mai simple ale amplificatorului de tranzistor. În cele din urmă, această întrebare ar trebui să conducă într-o altă întrebare care îi cere elevilor să exprime câștigul de tensiune diferențial al circuitului (o suprapunere a ecuațiilor de câștig pentru fiecare intrare considerată separat).

Desigur, ecuația nesemnificată prezentată în răspuns este descurajantă, iar studenții se întreabă de unde am primit-o. S-ar putea să-i ajuți să înțeleagă că ecuația de câștig de bază pentru un amplificator BJT se bazează pe ipoteza că I C I E, că orice curent prin terminalul emițătorului va fi "repetat" la borna colectorului pentru a curge prin rezistența colectorului. Astfel, câștigul de tensiune nu este altceva decât un raport al rezistențelor, având în vedere că curentul emițătorului și curentul colectorului se presupune că sunt aceleași:

V out (AC) = I C R C și V în (AC) = I E R E (total)

. . . asa de . . .

A V = V out (AC)


V în (AC)

= I C R C


I E R E (total)

= I C R C


I C R E (total)

= R C


R E (total)

Astfel, derivarea unei ecuații de câștig pentru un amplificator BJT este, de obicei, la fel de simplă ca și calculul rezistenței curentului colector și împărțirea acestuia prin cantitatea de rezistență a curentului de la baza la emițător. Într-un amplificator bazat pe fundament, acest raport este pur și simplu ((R C ) / (r ' e )).

Cu acest circuit, însă, semnalul de intrare trebuie să lupte prin r ' e de Q 1 înainte de a ajunge vreodată la Q 2 pentru a fi amplificat, de aceea ecuația câștigului de tensiune este mult mai complexă. După ce trece prin rezistența dinamică a emițătorului Q 1, se împarte între rezistența dinamică a emițătorului Q 2 și rezistența "tail" R E. Termenul r ' e + (r' e || R E ) reprezintă cantitatea de rezistență la care trece semnalul de intrare AC, iar fracțiunea ((r ' e || R E ) / (r' e ) din curent (cel mai mult la emițătorul Q 2, o cantitate mică prin R E ).

Întrebarea 10

Scrieți o ecuație aproximativă care descrie câștigul de tensiune diferențial pentru un circuit de perechi diferențiale, cum ar fi acesta, în ceea ce privește valorile componentelor:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

A V (diff) = R C


2r e

Următoarea întrebare: ce valoare a componentelor ar trebui modificată pentru a maximiza câștigul diferențial de tensiune într-un circuit pereche diferențială și de ce "notele sunt ascunse"> Note:

Scopul acestei întrebări este de a face pe studenți să aplice teorema suprapunerii pentru a combina două ecuații de câștig de tensiune într-o singură ecuație diferențială de tensiune diferențială .

Întrebarea 11

Descrieți ce se întâmplă cu fiecare dintre tensiunile de ieșire (V out1 și V out2 ), pe măsură ce tensiunea de intrare (V in ) scade :

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

V out1 va scădea (devine mai negativ), în timp ce V out2 va crește (deveni mai pozitiv).

Note:

Cu patru terminale pentru a vă conecta la lumea exterioară, acest circuit este un amplificator diferențial diferențial-ieșire .

Întrebarea 12

Să presupunem că acest circuit diferențial-pereche a fost perfect echilibrat. În această condiție, câtă tensiune ar fi de așteptat între terminalele de colecție ale celor două tranzistoare "/ / www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00887x01.png">

Ce s-ar întâmpla cu această diferență de tensiune (V diff ) dacă tranzistorul Q2 ar crește în temperatură, în timp ce tranzistorul Q1 a rămas la aceeași temperatură? Explică-ți răspunsul.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

În condiții echilibrate, V diff = 0 volți. Dacă Q2 se încălzește și Q1 nu, se va dezvolta o diferență de tensiune între cele două borne colectoare, colectorul Q1 fiind pozitiv, iar colectorul Q2 fiind negativ:

Următoarele întrebări: ce înseamnă acest fenomen în ceea ce privește stabilitatea circuitelor tranzistor pereche diferențială în condiții de funcționare diferite "Notele sunt ascunse"> Note:

În mod fundamental, problema în această întrebare este ceea ce se întâmplă cu un tranzistor când se încălzește, dar parametrii de alimentare electrică (semnale de alimentare și de intrare) nu se schimbă. Cereți studenților dvs. să relateze acest fenomen la comportamentul altor dispozitive de joncțiune PN, cum ar fi diodele.

Întrebarea 13

Acest circuit face parte dintr-o stație de monitorizare a vremii. Viteza vântului este măsurată prin ieșirea de tensiune de la un generator de curent continuu cu magnet permanent, transformat de un set de palete. Un bec se aprinde atunci când viteza vântului trece printr-o valoare prag ("declanșare") stabilită de potențiometru:

Bazându-vă pe înțelegerea circuitelor cu perechi diferențiale, acesta este un circuit de indicare a vitezei vântului de mare viteză sau un circuit de indicare a vântului cu viteză mică "# 13"> Răspuns dezvăluiți Ascundeți răspunsul

Becul se aprinde când viteza vântului scade sub valoarea pragului.

Note:

Solicitați elevilor să vă explice raționamentul în obținerea răspunsurilor lor. Ce se întâmplă în acest circuit, deoarece tensiunea generatorului crește, și pe măsură ce scade? În ce mod reglează potențiometrul pentru a mări punctul de declanșare? De unde știm asta?

Lăsați-vă elevilor să știe că acest circuit este un exemplu simplu al ceea ce se numește comparator : un circuit care compară două tensiuni unul împotriva celuilalt și generează o ieșire corespunzătoare pentru care tensiunea este mai mare.

Întrebarea 14

Ce este tensiunea în mod obișnuit și cum ar trebui să răspundă un amplificator diferențial (în mod ideal)?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

"Tensiune comună" este cantitatea de tensiune comună pentru ambele intrări ale unui amplificator diferențial. În mod ideal, un amplificator diferențial ar trebui să respingă această tensiune comună, amplificând doar diferența dintre cele două tensiuni de intrare.

Următoarele întrebări: ce înseamnă expresia Common-mode rejection ratio (CMRR) pentru un amplificator diferențial?

Note:

Cereți studenților să furnizeze exemple de tensiune comună la un amplificator diferențial. De exemplu, x cantitatea de tensiune pe o intrare și o cantitate y de tensiune pe cealaltă constituie z valoarea tensiunii de mod comun. . .

Întrebarea 15

Dacă conectăm cele două baze tranzistorului într-un circuit diferențial, putem vedea numai tensiunea de intrare în mod comun (fără tensiune de intrare diferențială):

Un parametru de performanță important al oricărui amplificator diferențial este câștigul de tensiune în mod obișnuit. În mod ideal, un amplificator de intrare diferențială ar trebui să ignore orice tensiune în mod obișnuit, dar în realitate există întotdeauna o amplificare a tensiunii în mod obișnuit. Trebuie să dăm seama cât de mult va exista în orice circuit cu perechi diferențiale.

Pentru a ne ajuta să analizăm acest circuit (ambele intrări sunt legate între ele astfel încât să vadă numai tensiunea de intrare în mod obișnuit), o voi re-desena în așa fel încât să reflecte natura simetrică a circuitului:

Mai întâi, explicați motivul pentru care această re-desenare este justificată și apoi scrieți ecuația care descrie câștigul de tensiune în mod obișnuit al acestui circuit, în ceea ce privește valorile componentelor.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Dacă tranzistorii sunt identici și primesc același semnal de intrare la bornele de bază, aceștia vor trece aceeași cantitate de curent de la colector la emițător. Aceasta înseamnă că curentul rezistorului "coadă" (I R E ) este împărțit în mod egal între cele două tranzistoare. Cu o împărțire uniformă a curentului, un rezistor va acționa la fel ca două rezistoare de două ori acea valoare, fiecare purtând doar curentul unui tranzistor.

Re-desenat ca aceasta, ar trebui să fie clar să vedem că perechea diferențială acționează ca un amplificator de emițător obișnuit înfundat, cu câștigul de tensiune în modul comun descris de următoarea ecuație:

A V (CM) = R C


r ' e + 2R E

Următoarea întrebare: ce valoare trebuie modificată pentru a minimiza câștigul de tensiune în mod obișnuit într-un circuit de perechi diferențiale și de ce "notele sunt ascunse"> Note:

Scopul acestei întrebări este de a recunoaște elevii ce factori într-un circuit pereche diferențială influențează câștigul de tensiune în modul obișnuit și apoi să conștientizeze că valoarea rezistorului coada are o mare influență asupra câștigului în modul obișnuit, în timp ce influență neglijabilă asupra câștigului diferențial.

Întrebarea 16

O îmbunătățire a designului amplificatorului diferențial bazat pe rezistor este adăugarea unei surse de curent constant unde curenții de emițători ai celor doi tranzistori sunt conectați împreună:

Ceea ce arata sursa de curent constant la restul amplificatorului, in ceea ce priveste rezistenta echivalenta "# 16"> Raspunde Raspunde Ascunde raspunsul

O sursă de curent constant va arăta ca o rezistență foarte mare la restul circuitului. Acest lucru oferă amplificatorului un raport de respingere mai mare în mod comun (CMRR). De obicei, sursa de curent este construită folosind un circuit de oglindă curent .

Note:

Cereți elevilor să definească CMRR și să explice importanța acestuia într-un circuit amplificator diferențial. Analizați efectele tensiunii de intrare comună pe un circuit simplu amplificator diferențial bazat pe rezistență și apoi comparați-l cu circuitul care are o sursă de curent constantă. Cum funcționează sursa curentă pentru a îmbunătăți CMRR (reducerea câștigului în modul comun)?

De asemenea, elevii dvs. trage o oglindă curentă pentru acest circuit diferențial amplificator și explică cum funcționează.

Mă aștept ca elevii dvs. să fi văzut (sau pot cerceta) aproximarea CMRR pentru un circuit pereche diferențială (CMRR ≈ ((R E ) / (r ' e ))), și de aici se poate deduce importanța utilizării unei surse de curent în coada circuitului în loc de un rezistor pasiv.

Întrebarea 17

Modul comun de respingere este raportul dintre câștigul de tensiune diferențial al unui amplificator diferențial și câștigul de tensiune în mod obișnuit:

CMRR = A V (diff)


A V (CM)

Cu cât valoarea acestui parametru este mai mare, cu atât amplificatorul diferențial va funcționa mai bine ca un amplificator cu adevărat diferențial . Combinați ecuațiile pentru amplificarea tensiunii diferențiale și pentru câștigul de tensiune în mod obișnuit pentru următorul circuit amplificator diferențial, într-o singură ecuație pentru CMRR:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

CMRR ≈ R E


r. e

Următoarele întrebări: ce valoare trebuie modificată pentru a maximiza CMRR într-un circuit diferențial și de ce "notele sunt ascunse"> Note:

S-ar putea să doriți să adăugați că CMRR este de obicei exprimat în decibeli, calculat în același mod în care ați calcula decibeli pentru orice alt raport de tensiuni.

Întrebarea 18

Amplificatoarele diferențiale folosesc adesea sarcini active : un circuit de oglindă curent pentru a stabili curenții colectori între cele două tranzistoare, mai degrabă decât rezistențele de încărcare.

Ce arata oglinda curenta la partea common-emitter a circuitului amplificatorului diferential, atunci cand aplicam teorema "# 18"> Suprapunerea raspunsului Ascunde raspunsul

Adăugarea unei oglinzi curente mărește considerabil rezistența efectivă pe terminalul colectorului din partea comună a emițătorului și mărește astfel creșterea amplificatorului de tensiune diferențială.

Note:

Cereți studenților dvs. să explice de ce câștigul de tensiune diferențială crește. Un indiciu este rezistența internă (Norton) a unei surse de curent ideale: ohme infinite ! Întrebați elevii dvs. cum această rezistență echivalentă se compară cu valorile (finite) ale rezistențelor înlocuite de oglinda curentă și ce impact are această schimbare asupra câștigului de tensiune.

Întrebarea 19

Prezintă modul în care funcționarea acestui circuit diferențial va fi afectată ca urmare a următoarelor defecțiuni. Luați în considerare fiecare defecțiune independent (adică unul câte unul, fără multiple defecte):

Rezistorul R 1 nu este deschis:
Rezistor R 2 nu funcționează deschis:
Rezistor R 3 nu funcționează deschis:
Parte de lipire (scurt) peste rezistor R 3 :

Pentru fiecare dintre aceste condiții, explicați de ce se vor produce efectele rezultate.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Rezistorul R 1 nu este deschis: se va trage mai mult curent din V 1 ; dacă V 1 scade ca rezultat, V out va scădea.
Rezistor R 2 nu este deschis: V out va presupune un nivel de tensiune aproximativ egal cu V 2 - 0.7 volți.
Rezistorul R 3 nu este deschis: V este saturat la + V (șină de alimentare pozitivă).
Conductorul de lipire (scurt) pe rezistența R 3 : V este saturat până la câteva zecimi de volți de la -V (șină negativă de alimentare).

Note:

Scopul acestei întrebări este abordarea domeniului de depanare a circuitelor dintr-o perspectivă de a ști ce este vina, mai degrabă decât să știm doar ce sunt simptomele. Deși aceasta nu este neapărat o perspectivă realistă, aceasta îi ajută pe elevi să construiască cunoștințele fundamentale necesare pentru a diagnostica un circuit defect din datele empirice. Întrebări precum acest lucru ar trebui să fie urmate (în cele din urmă) de alte întrebări care îi cer elevilor să identifice greșelile posibile pe baza măsurătorilor.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →