Cтраница 3
Если замкнуть входы идеального ОУ, его выходное напряжение будет равно нулю. Вых сдв - Это связано с тем, что коллекторные токи транзисторов входного дифференциального каскада несколько отличаются даже тогда, когда на их базы подано одинаковое напряжение. В результате на выходе первого каскада появляется напряжение, которое затем усиливается и увеличивается за счет дополнительных разбалансов в последующих каскадах ОУ. Напряжение t / вых сдв носит название выходного напряжения сдвига операционного усилителя. Это напряжение зависит как от разбаланса внутри ОУ, так и от коэффициента усиления ОУ в данной конкретной схеме. [31]
Во-первых, так же как и в ИОУ, точностные параметры ИКН определяются в основном входным дифференциальным каскадом. Во-вторых, так как ИКН обычно обладает большим коэффициентом усиления в зоне переключения, то по достижении разности входных напряжений, соответствующей порогу переключения, можно считать, что ИКН сработал. [32]
Шумы последующего каскада не влияют на коэффициент шума всего усилителя, если усиление первого каскада достаточно велико. Следующий каскад - составной эмиттерный повторитель на транзисторах VT8, VT9 - позволяет сохранить высокое усиление входного дифференциального каскада, так как не шунтирует его высокоомную нагрузку. [33]
Основное достоинство этой схемы заключаеся в том, что она обладает на порядок меньшим выходным сопротивлением, чем можно получить с любым опорным зенеровским диодом, и во столько же раз улучшается стабилизация по нагрузке. Однако отрицательное влияние на характеристики схемы оказывают дрейф и температурные коэффициенты резисторов Rt и R2 и входного дифференциального каскада усилителя. [34]
В других ИОУ указанных серий ИС применяются все более изощренные развивающиеся схемотехнические приемы, обеспечивающие приближение интегральных ОУ к идеальным. Появились интегральные ОУ типов К140УД8, КР544УД1 ( рис. 3.11, б), К574УД1 с использованием во входном дифференциальном каскаде полевых униполярных транзисторов. [35]
Более эффективные схемотехнические приемы, использованные в ИОУ типа 553УД1 ( рис. 3.10, б), позволили на порядок увеличить значение коэффициента усиления в разомкнутом состоянии. К ним относится применение транзисторов различных типов проводимости, применение обратной связи через эмиттерный повторитель на транзисторе VT7, обеспечивающей передачу, полного выходного напряжения входного дифференциального каскада ( транзисторы VT1, VT2) на второй дифференциальный каскад на составных транзисторах VT3, VT5 и VT4, VT6 с высоким входным сопротивлением, практически не нагружающим первый каскад, и большим усилением; применение отдельного усилителя на основе схемы включения транзистора VT9 с ОЭ; использование двухтактного выходного эмиттерного повторителя на транзисторах VT10 и VT11 с различным типом проводимости и сохранение применяемой в ИОУ типа 140УД1 положительной обратной связи ( резистор R10), обеспечивающей участие транзистора VT12 источника постоянного юка схемы понижения потенциала сигнала ( резистор RS) в усилении сигнала. [36]
Применение на входах транзисторов разного типа проводимости позволяет установить рабочий режим усилителя без внешних резисторных цепей и уменьшить входной ток. В эмиттерах транзисторов VT23 и VT36 включены две схемы трансформаторов тока, которые передают изменения тока одного гранзи-стора в цепь другого. Во втором входном дифференциальном каскаде на транзисторах VT23 и VT37 нагрузкой является аналогичная схема. [37]
Структурная схема ИКН совпадает со схемой ИОУ. Она содержит на входе дифференциальный каскад, выполняющий функции сравнивающего устройства. Для повышения чувствительности ИКН за входным дифференциальным каскадом обычно следует промежуточный усилитель с высоким коэффициентом усиления, обеспечивающий формирование перепадов напряжения большой амплитуды при незначительной разности входных напряжений. Чтобы формировать на выходе ИКН потенциалы, соответствующие логическим уровням, иногда требуется ограничение напряжения на выходе промежуточного усилителя на определенном. В этом же усилителе одновременно производится сдвиг потенциального уровня, а также ( если ИКН с однотактным выходом) преобразование двухфазного сигнала в однофазный. [38]
Независимо от сложности принципиальной схемы ОУ на интегральных схемах состоит из входного дифференциального усилителя, усилителя напряжения и выходного усилителя мощности по схеме эмиттерного повторителя. Первый каскад ОУ выполняется по схеме дифференциального усилителя. Все входные параметры ОУ определяются свойствами его входного дифференциального каскада. Он кроме увеличения коэффициента усиления обеспечивает также согласование по сопротивлению входного и оконечного каскадов. В настоящее время проектируются двухкаскадные ОУ; в них второй и третий каскады совмещены. [39]
Какие требования предъявляются к операционному усилителю. Почему во входном дифференциальном каскаде ОУ обязательно использование генератора стабильного тока. [40]
Таким образом, коэффициент усиления напряжения практически равен половине коэффициента усиления каскада с общим эмиттером ( ОЭ), т.е. выражение ( 2) можно привести к виду / Си. Сюда входит входное сопротивление ЛЦЕ каскада с общим эмиттером, которое зависит от эмиттерного тока транзистора или от номинала источника тока дифференциального каскада / о. Эти выражения показывают, что регулировкой источника тока / о входного дифференциального каскада можно изменять такие параметры ОУ, как коэффициент усиления напряжения и входное дифференциальное сопротивление. [41]
![]() |
Фрагмент входного дифференциального каскада на МДП-транзисторах с индуцированным каналом / - типа. [42] |
Одной из важных задач проектирования топологии интегральных микросхем является минимизация тепловой обратной связи в кристалле. Интегральные транзисторы дифференциальных пар, особенно входного каскада, стремятся располагать на одинаковых изотермах теплового поля, создаваемого мощными выходными каскадами. Иногда для уменьшения температурного дрейфа входных параметров, характеризующих электрический разбаланс, дополнительно включают транзисторы с перекрестным расположением в кристалле. При использовании на входе ОУ МДП-транзисторов применяют специальную топологию транзисторов, улучшающую их идентичность. На рис. 1.14 показан фрагмент входного дифференциального каскада ОУ С A3160 с защитными диодами. [43]
Входной каскад ОУ построен по каскодной схеме на комплементарных транзисторах, причем транзисторы типа п-р - п имеют большой коэффициент передачи тока, а у транзисторов типа р-п - р он может изменяться. Тем самым обеспечивается полная симметрия входного каскада. Входное сопротивление такого ОУ примерно в 2 раза больше, чем у ОУ с простейшим дифференциальным каскадом, вследствие использования каскодной схемы. Кроме высокого входного сопротивления кас-кодный усилитель обладает лучшими частотными характеристиками, в частности, за счет уменьшения коэффициента пересчета емкостей переходов коллектор - база транзисторов VT1 и VT2 ко входу по сравнению со схемой с общим эмиттером. Эмиттерный повторитель на транзисторе VT7 и схема сдвига уровня на транзисторах VT4 и VT6 предназначены для согласования входного дифференциального каскада и выходного буферного усилителя. Транзисторы VT21 и VT22 устраняют искажения, возникающие в выходном каскаде, построенном на комплементарных транзисторах и работающем в режиме АВ. Транзисторы VT23 и VT24 служат для защиты выходного каскада от короткого замыкания. [44]