Əməliyyat gücləndiricilərinin yaradılması prinsipi və tətbiq sahələri

Əməliyyat gücləndiricilərinin yaradılması prinsipi və tətbiq sahələri
Əməliyyat gücləndiricisi (ƏG) ideal gücləndirici element olub, müasir analoq elektron qurğularının əsasını təşkil edir. Mikroelektronikanın nailiyyətləri bir yarımkeçirici kristal üzərində mürəkkəb struktura malik ƏG yaratmağa imkan vermişdir. Bu isə onların enerji və istismar göstəricilərinin kəskin yaxşılaşmasına, tətbiq sahələrinin genişlənməsinə səbəb olmuşdur.
Element bazasının, funksional imkanlarının, hazırlanma texnologiyasının müxtəlifliyindən asılı olmayaraq, İS şəklində yaradılan analoq elektron qurğularının sxem texnikasının əsasını diferensial sabit cərəyan gücləndiriciləri - əməliyyat gücləndiriciləri təşkil edir.
ƏG xarici mənfi əks rabitə ilə əhatə oluna bilən diferensial sabit cərəyan gücləndiricisi olub, analoq kəmiyyətlər üzərində müxtəlif riyazi əməliyyatlar yerinə yetirməyə imkan verir. ƏG böyük güclənmə əmsalına, böyük giriş və kiçik çıxış müqavimətinə malikdir. ƏG vasitəsi ilə müxtəlif əməliyyatların yerinə yetirilə bilməsi əks rabitə dövrəsinin elementləri və onların parametrləri
ilə müəyyən olunur. ƏG diferensial girişə (invers və qeyr-iinvers girişlərə) və qeyri-simmetrik çıxışa malikdir. Çıxış siqnalının səviyyəsi qida gərginliyi diapazonunda dəyişə bilir. Qeyri-invers (+) girişdəki potensial invers (-) girişdəki potensiala nəzərən müsbət olduqda çıxış siqnalı müsbət istiqamətdə və əksinə, qeyri-invers (+) girişdəki potensial invers (-) girişdəki potensiala nəzərən mənfi olduqda çıxış siqnalı mənfi istiqamətdə dəyişir.
ƏG aşağıdakı iki qaydaya əsaslanaraq işləyir:
Çıxış gərginliyi, girişlər arasındakı gərginlik fərqinin sıfır qiymətini təmin etməyə çalışır;
Girişlər cərəyan tələb etmirlər.
ƏG giriş, razılaşdırıcı və çıxış güclənmə kaskadlarından təşkil edilmiş struktura malikdir (şəkil 3.1). Giriş kaskadı «sıfır dreyfi» gərginliyini maksimum azaltmaq, böyük güclənmə əmsalı almaq, girişdə təsir göstərən sinfaz gərginlik toplananını maksimum zəiflətmək üçündür və bu məqsədlə diferensial gücləndiricidən istifadə edilir.
Şəkil 3.1. ƏG struktur sxemi.
Razılaşdırıcı (uzlaşdırıcı) kaskadın vəzifəsi diferensial gücləndiricinin çıxış siqnalı ilə çıxış kaskadın giriş siqnalı arasında uzlaşmanı, siqnalın cərəyana və gərginliyə görə lazım olan güclənməsini və siqnalların fazaya görə razılaşmasını təmin etməkdir. Çıxış kaskadı siqnalın gücə görə güclənməsini təmin edir və adətən, ikitaktlı sxemlər üzərində yaradılır.
Üç kaskadlı ƏG şəkil 3.2 - də göstərilmiş sadələşdirilmiş prinsipial elektrik sxemə malikdir.
Birinci kaskad VT1 və VT2 tranzistorlarında yaradılan diferensial gücləndiricidir və bu tranzistorların emitter cərəyanlarını təmin etmək üçün VT3 və VT4 tranzistorlarında yaradılan «cərəyan güzgüsü» sxemindən istifadə edilir. Gücləndiricidə səpələnən gücü azaltmaq üçün «cərəyan güzgüsünün» sürüşmə rezistoru Rsür qida mənbələrinin birindən qidalanır. Diferensial kaskadın tranzistorlarının dövrələrində yük cərəyanına görə yerli ardıcıl mənfi əks rabitəni təmin edən Re1 və R/e1 rezistorları gücləndiricinin giriş müqavimətini artırır.
Şəkil 3.2. Üçkaskadlı ƏG-nin sadələşdirilmiş elektrik sxemi
Razılaşdırıcı (uzlaşdırıcı) kaskad VT5 və VT6 tranzistorlarında yaradılan diferensial gücləndirici üzərində qurulmuşdur. Diferensial gücləndiricinin çıxışına VT7 tranzistorunda yaradılan ÜE üzrə qoşulmuş kaskad əlavə edilmişdir. Bu kaskadın xüsusiyyəti, giriş kaskadının tranzistorunun keçiriciliyinə əks olan keçiriciliyə malik tranzistorlardan istifadə olunmasında və qeyri-simmetrik çıxışın tətbiq olunmasındadır. Bunun nəticəsində VT5 tranzistorunun kollektor dövrəsində yük rezistoruna ehtiyac qalmır. VT7 tranzistorundakı kaskadın işi sabit cərəyana görə ardıcıl mənfi əks rabitə dövrəsinin daxil edilməsi ilə stabilləşir. Rk3 rezistoru VT7 tranzistorundakı kaskadın yük müqavimətidir.
Çıxış kaskadında AB rejimində işləyən ikitaktlı güc gücləndiricisinin sxemindən istifadə olunmuşdur. Kaskad üçün lazım olan başlanğıc sürüşmə gərginliyi VD1 və VD2 diodları ilə təmin olunur. Bu diodlar çıxış gücləndiricisinin sükunət rejiminin temperatur stabilləşməsini də təmin edirlər. Re4 və Re5 rezistorları çıxış kaskadının komplementar cüt tranzistorlarının parametrlərinin razılaşmasını təmin edir və kaskadın maksimum çıxış cərəyanını məhdudlaşdırırlar.
ƏG xarici Ukor korreksiya girişinə malikdir. Xarici korreksiya dövrəsi gücləndiricinin tezlik xarakteristikasını tələb olunan formada dəyişməyə və müxtəlif əks rabitə dövrələrini qoşmağa imkan verir. Korreksiya dövrəsi bir çox hallarda bilavasitə gücləndiricidə – yarımkeçirici kristalda yerləşdirilir.
Yük ümumi nöqtəyə qoşulan halda iki qida mənbəyindən istifadə olunması çıxışda iki işarəli gərginlik formalaşdırmağa imkan verir. Aydındır ki, bu halda gücləndiricinin ötürmə xarakteristikası iki kvadratda yerləşmiş olacaqdır. Şəkil 3.3-də inversləşdirici və qeyri-inversləşdirici girişlər üçün
ötürmə xarakteristikaları göstərilmişdir. Bu xarakteristikalardan görünür ki, ƏG üçün maksimum çıxış gərginliyi (Uçıx.maks) həmişə qida gərginliyindən az olacaqdır. Bu hal ikitaktlı güc gücləndiricisində tranzistorların ümumi kollektor sxemi üzrə qoşulması nəticəsində yaranır.
b)
Şəkil 3.3. ƏG-nin qeyri-inversləşdirici (a) və inversləşdirici
(b) girişlər üzrə ötürmə xarakteristikaları.
Əməliyyat gücləndiricisinin şərti qrafiki təsviri və qoşulma sxemi şəkil 3.4-də göstərilmişdir.
Şəkil 3.4. ƏG-nin şərti qrafiki təsviri və qoşulma sxemi.
|