Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
применяется эмиттерный повторитель того или иного вида, благодаря чему
выходное сопротивление оказывается малым.
На рис. 8.11 показано внутреннее устройство интегрального усилителя.
Схема начинается с непременного дифференциального каскада (на
транзисторах Тх иТ2), затем включает в себя усилитель напряжения (на
транзисторе Тг) ив качестве выходного каскада имеет эмиттерный
повторитель на комплементарных транзисторах (Т4 и Г5), работающий в
режиме АВ. Диоды D, и D2 обеспечивают смещение выходных транзисторов,
достаточное для того, чтобы минимизировать искажения типа "ступеньки"
(см. параграф 5.17).
Рис. 8.11. Схематическое изображение типичного интегрального усилителя.
Электронный термометр 193
Рассматривая схемы интегральных усилителей, предоставляемые
производителями, иногда может оказаться затруднительным увидеть даже
приблизительное сходство со схемой, приведенной на рис. 8.11. Это
происходит не из-за принципиальных различий, а потому, что самыми
дешевыми компонентами из всех - с точки зрения изготовления внутри
интегральной микросхемы - являются транзисторы; когда можно в какой-либо
части схемы использовать транзистор вместо резистора, то так и поступают.
Кроме того, иногда при создании методами диффузии различных транзисторов
на одной кремниевой подложке расположенные рядом слои с примесями
образуют нежелательные "паразитные" транзисторы, и бывает необходимо либо
намеренно включить эти транзисторы в схему, либо свести их влияние к
минимуму. Результатом таких конструктивных ограничений иногда является
то, что схему трудно интерпретировать на том языке, каким принято
описывать ее эквивалент из дискретных компонентов. Однако читатель может
быть уверен, что большинство интегральных усилителей ведет себя так, как
если бы они выглядели наподобие схемы, показанной на рис. 8.11.
8.6 Электронный термометр
Из термопары и интегрального усилителя можно собрать очень удобный
электронный термометр; его схема приведена на рис. 8.12. Используется
интегральный операционный усилитель типа 741 с дифференциальным входом;
на инвертирующий вход подается сигнал отрицательной обратной связи, а
входной сигнал подключается к неинвертирующему входу. Коэффициент
усиления напряжения всего усилителя равен -1//?, что в данном случае
равно ~(Rf+ /?,)//?,. Таким образом величинар при указанных
сопротивлениях резисторов примерно равна -1/100, а коэффициент усиления
напряжения приблизительно равен 100; его можно повысить вплоть до
величины порядка 10000, увеличивая значение Rf .
Сама термопара может быть образована соединенными между собой
проволочками фактически из любых двух разнородных металлов. Большой по
величине выходной сигнал дают медь и константан; медь и железо также
годятся. Важно отметить, что у термопары неизбежно имеются два контакта,
отмеченные на рис. 8.12: один из них обведен кружком, а другой находится
в точке X, где проволочка из константана другим своим концом включается в
цепь. Электрический сигнал на выходе термопары зависит от разности
температур этих двух контактов. Таким образом, если нагреть пальцами один
из контактов, то прибор измерит разность между температурой тела и
температурой в комнате.
Для абсолютного измерения температуры второй контакт в точке X следует
поддерживать при постоянной температуре, например, при 0°С, что
достигается погружением в тающий лед. Тогда можно будет откалибровать
электронный термометр по термометру, точность которого известна.
Коррекция напряжения смещения в схеме типа 741 осуществляется не-
13 Зак. 4729.
194 Низкочастотные сигналы, постоянный ток и дифференциальный усилитель
Рис. 8.12. Простой электронный термометр.
посредственно, так как внутри микросхемы приняты меры, позволяющие
устанавливать нуль смещения резистором RVX\ им можно установить нуль на
выходе, когда оба контакта находятся при одной и той же температуре.
Обратите внимание: усилитель не будет функционировать с разомкнутым
входом - то есть в случае, когда термопара не присоединена, - так как при
этом на входе нет цепи, по которой мог бы течь ток смещения у одной из
половин дифференциального усилителя. Этот вопрос рассматривается позднее
в разделе 11.2.2.
8.7 Подавление помех с помощью дифференциального усилителя
До сих пор мы делали упор на том свойстве дифференциального усилителя,
которое позволяет минимизировать дрейф по постоянному току. Мы видели,
что это свойство является следствием того, что усиливается только
разность потенциалов на входах усилителя, а любой сигнал, общий для обоих
входов, ослабляется. Это подавление синфазного сигнала может быть очень
полезным для ослабления фона и помех, которые наводятся на соединительных
проводах между источником сигнала и усилителем.
Один из примеров - это электрокардиограф (э.к.г.), применяемый в медицине
для регистрации электрических импульсов, возникающих при
Подавление помех с помощью дифференциального усилителя 195
работе сердца. Чтобы уловить эти импульсы, требуется разместить электроды
