Каскады сдвига потенциальных уровней

Отказ от разделительных конденсаторов при соединении отдель­ных каскадов ИС требует применения элементов, обеспечивающих согласование выхода каскада со входом следующего каскада по величине (уров­ню) постоянного потенциала для сохра­нения работоспособности ИС.
Выходной потенциал каскада зави­сит от выбора рабочей точки верхнего транзистора, а следовательно, от его коллекторного напряжения. Включение резисторных делителей для понижения потенциала приводит к настолько силь­ному снижению коэффициента усиления сигнала, что этот способ в ИС не на­ходит практического применения.

Задача согласования решается в случае исполь­зования комплементарных БТ (рис. 10.16). В этой схеме осуществ­ляется сдвиг (уменьшение) потенциала на величину , т.е. . Однако в полупроводниковых ИС изгото­вить в едином технологическом процессе высококачественные р-n-р-транзисторы не удается. Горизонтальные р-n-р-транзисторы, как правило, имеют низкий коэффициент передачи р (несколько еди­ниц) и плохие частотные свойства. Их применение оправдано толь­ко в эмиттерных повторителях, источниках стабильного тока и в ка­честве активной нагрузки, но не в качестве основных усилительных элементов. В полупроводниковых ИС проблема согласования реша­ется применением специальных каскадов сдвига уровня.
П ростейший каскад сдвига уровня показан на рис. 10.17,а. Он представляет собой эмиттерный повторитель на транзисторе . Эмиттерная цепь состо­ит из резистора и ис­точника стабильного то­ка, обеспечивающего по­стоянство тока . В ка­честве ИСТ может быть использованы схемы, по­казанные на рис. 10.15. В схеме на рис. 10.17,a уровень постоянной со­ставляющей напряже­ния сдвинут на величину по сравне­нию с ее значением на входе. Вследствие по­стоянства тока уро­вень постоянной состав­ляющей на выходе прак­тически не изменяется.

Каскад ослабляет переменный сигнал незначительно, так как динамическое (выходное) сопротивление источника тока значитель­но больше сопротивления . Тем не менее следует заметить, что сопротивление из условий согласования приходится выбирать достаточно большим, поэтому выходное сопротивление каскада оказывается значительным и при работе на низкоомную нагрузку бу­дет проявляться ослабление переменного сигнала. Для борьбы с этим явлением в схему вводится дополнительный эмиттерный пов­торитель, исключающий влияние низкоомной нагрузки.
Задачу преобразования уровня может выполнить схема эмиттерного повторителя на составном транзисторе. В этом варианте сдвиг уровня увеличивается в 2 раза.
Разницу между входным и выходным напряжениями по сравне­нию с падением напряжения на эмиттерном переходе можно увеличить также включением в цепь эмиттера одного или нескольких дио­дов, как показано на рис. 10.17,б. Для более точного согласования включается резистор . Очевидно, что . Так как в качестве диодов используются интегральные транзисторы в диодном включении, то и .
Варьированием величин n, , можно получить любое значение сдвига .

Дата добавления: 2015-05-06