3.5. - Traslatore di livello
L'accoppiamento diretto tra gli stadi di un amplificatore consente di non utilizzare condensatori di accoppiamento, ma è molto difficile, e alle volte impossibile, progettare un circuito complesso a più stadi nel quale la tensione di uscita di uno stadio corrisponda ad un opportuno livello per l'ingresso del successivo. È necessario disporre di un circuito in grado di traslare un segnale da un generico potenziale continuo ad un altro senza introdurre attenuazioni apprezzabili del segnale alternato.
Il circuito che assolve questa funzione è detto traslatore di livello (level shifter) e può essere realizzato tramite generatori di corrente o di tensione.
Un semplice traslatore di livello è il seguente.
per tensioni positive per tensioni negative
Il segnale Vi proveniente dallo stadio precedente viene applicato alla base del BJT connesso come inseguitore di emettitore; il segnale d'uscita risulta, trascurando il carico,
;
quindi, il segnale di uscita Vo risulta traslato di una quantità costante -(VBE + R* I), senza che il segnale subisca attenuazioni, data l'elevata resistenza dinamica del generatore I.
In alternativa, è possibile utilizzare, al posto della resistenza R, n transistors collegati come diodi polarizzati direttamente, per traslare il livello della componente continua del segnale di circa n* 0,7V.
La resistenza serie di questa configurazione è uguale a n* re; questa resistenza può essere ridotta facendo lavorare i diodi ad una elevata corrente diretta (dell'ordine del mA). Questa tecnica, tuttavia, è utile per ottenere una traslazione di livello uguale ad un numero intero di volte la caduta di tensione diretta di un diodo.
Un metodo molto efficace per traslare un livello di tensione di più di 0.7V con un minimo numero di componenti è quello di usare il circuito del diodo amplificato o moltiplicatore di VBE di figura.
Una corrente I scorre attraverso la rete formata da TR1, R1 e R2. TR1 è conduttore e la sua VBE dipende dalla sua corrente di emettitore IE. Se il b del transistor è elevato, IB può essere trascurata rispetto alla corrente I1 = (I - IE) che scorre attraverso R1 e R2. Poiché la caduta di tensione ai capi di R2 è
e la caduta di tensione ai capi di R1 è
,
la caduta di tensione totale V ai capi del circuito è data da:
V è un multiplo non intero della caduta di tensione base emettitore di TR1 (in quanto dipende dal rapporto tra R1 e R2). Nell'ipotesi b >> 1 e R2 >> re, la resistenza dinamica risulta
.
La resistenza dinamica del diodo amplificato è sempre maggiore di quella dei transistors collegati sotto forma di diodi in numero tale da ottenere la stessa caduta di tensione.
I circuiti completi sono i seguenti:
