Преобразователь «ток-напряжение».
Преобразователь (рис. 2.41) построен на принципе усилении напряжения, которое образуется на низкоомном сопротивлении от протекающего входного тока Uвых = К∙Iвх. Коэффициент преобразования схемы К = R6(R3/R4). Для настройки ОУ при Iвх = 0 служит резистор R2.
В схеме рис. 2.41,а часть входного тока ответвляется в цепь R1 + R3. В схеме рис. 2.41,б потери входного тока отсутствуют. Здесь можно увеличить коэффициент преобразования до 100, уменьшить сопротивление резистора R4 и увеличить R5.
Управляемый делитель на транзисторах.
Делитель напряжения (рис. 2.42) построен на двух транзисторах, у которых используются сопротивления перехода эмиттер — база. Эти сопротивления меняются в зависимости от протекающего через них тока. Зависимость ослабления выходного сигнала от управляющего тока показана на рис. 2.42,б. При управляющих токах около 1 мкА ослабление сигнала может достигать 103 раз.
Каскодное включение полевого и биполярного транзисторов.
Приведенные на рис. 2.43 схемы включения имеют большое входное сопротивление. Коэффициент передачи определяется структурной схемой. Он зависит от h21э = h21б∙(1 — h21б) — коэффициента передачи биполярного транзистора и от s — крутизны полевого транзистора. На рис. 2.43,а устройство имеет коэффициент передачи
Область использования усилителей обширна. Многообразие назначения усилителей порождает различия в требованиях, которым они должны отвечать. В связи с этим они могут различаться между собой как по числу активных элементов, так и по конструкции. Усилители являются составной частью почти любого прибора. В любом устройстве, прежде чем вести обработку сигналов, поступающих с датчиков, необходимо усилить эти сигналы. К усилителям предъявляются самые разнообразные требования: широкие пределы коэффициента передачи (от 1 до 106), возможно меньший уровень шумов, возможно большее входное сопротивление, малое потребление тока, необходимая частотная полоса пропускания, устойчивая работа в различных климатических условиях. В одном усилителе совместить все эти требования практически невозможно. Для решения подобных вопросов применяют различные виды усилителей. Все усилители можно разбить на четыре группы: усилители звукового диапазона частот, селективные, широкополосные и гальванометрические усилители. Поскольку граница разделения является чисто условной, то один вид усилителей можно с успехом применять для разных целей. Каждая группа усилителей удовлетворяет лишь отдельным перечисленным требованиям.
1. В усилителях звукового диапазона частот основное внимание уделяется формированию необходимой частотной характеристики. Эти усилители, перекрывают широкую область частот от 20 Гц до 20 кГц. Они должны обладать низким уровнем шумов и большой чувствительностью. Усилителям этого диапазона частот уделяется большое внимание в технике записи и воспроизведения звука, для усиления сигналов от различных магнитных и пьезоэлектрических датчиков. Здесь могут применяться усилители с непосредственной связью и с малым уровнем шумов.
2. Селективные усилители применяют в промышленных системах обработки информации, когда необходимо из широкого спектра частот входного сигнала выделить составляющие, несущие информацию. Селективные усилители должны обеспечивать постоянство частотных и фазовых характеристик выделяемого сигнала, возможность регулировки коэффициента передачи и выделяемой полосы частот, устойчивую работу при больших коэффициентах усиления. Для регулировки коэффициента усиления применяют диоды и полевые транзисторы.
3. Широкополосные усилители являются входными каскадами устройств широкого назначения. В функции широкополосных усилителей входит ограничение шума, поступающего с антенны или датчика, с целью увеличения отношения сигнал-шум.