СХЕМА СДВИГА ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СИГНАЛА

ОУ строятся по схемотехнике с непосредственными связями ,при которой от каскада к каскаду происходит сдвиг постоянной составляющей сигнала. Для компенсации этого сдвига используютcя схемы сдвига уровня, которые условно можно разделить на схемы смещения (сдвиг вниз) и повышения (сдвиг вверх).

Сдвиг вниз применяется в трехкаскадных ОУ с простым биполярным входным ДУ,так как в таких ОУ после первых двух каскадов сигнал имеет сдвиг в сторону положительного источника питания.В схемах двухкаскадных ОУ выходной сигнал первого каскада отрицательный,поэтому для передачи на выходной каскад его следует сдвинуть вверх.Чаще всего схемы сдвига уровня(вверх или вниз) строятся на основе ГСТ. Стабильный ток ГСТ, проходя через резистор определенного номинала ,создает на нем требуемое напряжение сдвига.

На рис.6 приведена схема каскада сдвига уровня постоянной составляющей,построенная на основе ГСТ.

+Еп

R1

Uк(V2)

V5

V1 V2 Uбэ

Iгст R5

I1 Uвых

R2

V4

V3

R3 R4

-Еп

Рис.6. Схема каскада сдвига уровня

В представленной схеме транзисторы V3 и V4 образуют ГСТ,причем

(29)

В состоянии покоя схемы потенциал транзистора V2 сдвинут в сторону +Еп и для выходного напряжения можно записать:

Uвых=Uк(V2)-Uбэ(V5)-IГСТR5 (30)

Пусть напряжение на коллекторе транзистора V2 под воздействием входного сигнала получило некоторое приращение Uк(V2),тогда из выражения (30) получим

U¢вых=Uк(V2)+ Uк(V2)-Uбэ(V5)-IГСТR5 (31)

Так как ток Iгст не зависит от состояния нагрузки ,то можно считать,что Iгст=const,следовательно ,выражение (31) с учетом формулы (30) можно преобразовать к виду

U¢вых=[Uк(V2)-Uбэ(V5)-IГСТR5]+ Uк(V2)=Uвых+ Uк(V2)(32)

Из формулы (32) следует , что приращение напряжения на коллекторе транзистора V2 (то есть приращение на входе каскада сдвига уровня) полностью передается на выход схемы без искажения величины Uк(V2).

С другой стороны,из (30) следует ,что уровень выходного напряжения будет сдвинут относительно Uк(V2) на величину

Uсдв=Uбэ(V5)+IГСТR5 (33)

В схемах интегральных компараторов часто применяются каскады сдвига уровня со стабилитронами (рис.7а).

а) б)

+Еп +Еп

Uвх

Uвх-Uбэ Uвх-Uбэ

VD1

Ucт

Uвых Uд*n VD2

Rэ VDn

Uвых

Rэ

-Еп -Еп

Рис.7. Схема сдвига уровня со стабилитроном и диодами

В составе полупроводниковых интегральных схем чаще всего используются стабилитроны с напряжением 6...7 В (переход база-эмиттер интегрального транзистора ,работающего в режиме пробоя.Схемы сдвига со стабилитронами просты,но имеют ряд недостатков:напряжение сдвига всегда постоянно и режим пробоя p-n перехода вносит значительные шумовые составляющие в спектр сигнала. Для устранения первого недостатка,с целью создания необходимого напряжения сдвига ,вместо стабилитрона используют цепочку последовательно включенных диодов (рис.7б).