Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [ 62 ] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

ство современных интегральных ОУ неплохо ослабляют синфазные входные напряжения, но в результате несимметрии прежде всего входного каскада они все-таки пропускают некоторое синфазное напряжение в нагрузку. Чтобы сильнее ослабить синфазную помеху во входном каскаде ОУ, применяют ИНТ. Таким образом, параметры интегрального ОУ определяются как параметрами интегральных элементов, так и его схемотехникой.

Схемотехника интегральных ОУ. Простейшая модель ОУ аналогична модели источника напряжения (рис. 6Л,а) [3]. Чтобы по модели можно было бы судить о структуре, проанализируем известные схемы интегральных ОУ второго поколения. Из элементарного анализа можно установить, что интегральные ОУ второго поколения имеют, как правило, три каскада: входной ДК с симметричным входом, промежуточный каскад с большим коэффициентом усиления и выходной - двухтактный эмиттерный повторитель с малым выходным сопротивлением (рис. 6.1,6). Естественно, что входные параметры и характеристики ОУ в основном будут определяться входным каскадом, выходные параметры и характеристики ОУ - выходным каскадом, а промежуточный каскад будет оказывать влияние в основном иа коэффициент усиления и на некоторые другие параметры ОУ [25, 68].

Среди интегральных ОУ второго поколения, пожалуй, самым распространенным является [.iA741, принципиальная схема которого наиболее типична для ОУ этого поколения (рис. 6.2). В интегральном ОУ f.iA741 используются п-р-п транзисторы с вертикальной инжекцией носителей, р-п-р транзисторы с горизонтальной инжекцией, за исключением Tiz, который реализован на подложке (см. рис. 3.1,в) для лучшего отвода тепла. Диффузионные резисторы ОУ сформированы в базовой р-области, а корректирующий конденсатор емкостью 30 пФ реализован на основе р-п перехода база - эмиттер (см. рис. 2.13). На входе интегрального ОУ используется симметричный ДК с активной (динамической) нагрузкой с симметричным входом и несимметричным выходом, к которому подключается промежуточный каскад с активной нагрузкой (ИНТ) в коллекторной цепи, позволяющей получить в одном каскаде коэффициент усиления порядка нескольких тыс?1ч. Усиливаемый сигнал с активной нагрузки промежуточного каскада по-

13-1215 13



дается на двухтактный усилитель мощности, реализованный по схеме эмиттерного повторителя на вертикальных п-р-п и р-п-р транзисторах (последний реализован на подложке). Выходной каскад ОУ работает в классе АВ.

Рассмотрим принцип работы ОУ и проанализируем работу его каскадов и отдельных элементов. У дифференциального входного каскада ОУ в коллекторную цепь входных п-р-п транзисторов Ti и Га с вертикальной инжекцией носителей включен ИНТ, реализованный на одинаковых р-п-р транзистора Тк и Тп с горизонтальной инжекцией носителей, коллекторные токи этих транзисторов пример-

Bxod-j

1% tj~~bT

Те -о

Выход

T t

оБалансароВка. i

Рнс. 6.2. Принципиальная схема ОУ xA74I.

но одинаковы. Ток транзистора Тп устанавливается соответствующей цепью смещения, а ток транзистора Гю является суммой коллекторных токов транзисторов Г) и Гг. Эмиттеры транзисторов Г и Tz соединены с эмиттерами р-п-р транзисторов Гз и Г4 с горизонтальной инжекцией носителей, базы которых соединены между собой и присоединены к цепи смещения (коллектор транзистора Тп), а коллекторы транзисторов Гз и Г4 присоединяются к коллекторам п-р-п транзисторов Гс и T, выполняющим функцию активной нагрузки дифференциального входного каскада. Необходимый уровень смешения для транзисторов Го и T задает транзистор Тъ, который работает как эмиттерный повторитель, преобразуя напряжение нг, лоллекторе Ге в управляющее напряжение на базе транзистора Т% Резисторы R\ и служат для компенсации разброса параметров транзисторов, который может привести к неравенству коллекторных токов Г4 и Г? в состоянии покоя. Резистор 2 определяет ток эмиттера транзистора Г5.

При сбалансированном состоянии входных транзисторов Ti и Гг коллектопные токи транзисторов Гз и Г4 равны, а коллекторный ток транзистора T равен коллекторному току транзистора Г?. Если иа 194



бход Дк подан сигнал такой полярности, что тога транзисторов f\ и Гз уменьшаются, а токи транзисторов Га и Tt возрастают, то изменение потенциала коллектора транзистора Тъ подается на базу транзистора Гб, последний управляет коллекторным током транзистора Ti. В результате такого воздействия выходной ток каскада будет равен разности коллекторных токов транзисторов Г4 и Т"?. Таким образом, ток на выходе каскада будет пропорционален входному напряжению. Такое соединение транзисторов ft и Г7 позволило получить у ДК своеобразный выход с очень высоким выходным сопротивлением, а самое главное, обеспечить смещение (сдвиг) вниз уровня постоянного напряжения, что очень существенно при непосредственных связях между каскадами.

Так как последовательно с эмиттерными р-п переходами входных транзисторов Ti и Га включены еще два эмиттерных р-п перехода транзисторов 7"з и Т4, входное сопротивление ДК получается сравнительно высоким:

кТ "6-10-

вх 4 (1 + Л21э) -4- [g.Q., (1 + 100) = 0,7 МОм.

Поскольку выход у ДК получился несимметричный, то в промежуточном каскаде применяют несимметричную схему усиления. Промежуточный каскад выполнен иа п-р-п транзисторах Гв и Ts, которые включены по схеме Дарлингтона, а р-п-р транзистор Гю совместно с транзистором Гао работает как источник тока смещения для выходных транзисторов и как динамическая нагрузка в режиме малого сигнала для транзисторов Гв и Г9. Чтобы избежать внешних корректирующих дискретных конденсаторов большой емкости, в промежуточном каскаде предусмотрена внутренняя частотная коррекция, которая осуществляется с помощью интегрального конденсатора небольшой емкости. Емкость интегрального конденсатора в рассматриваемом каскаде умножается за счет эффекта Миллера. Транзистор T\t ограничивает входное напряжение на транзисторе Т«. При большом напряжении сигнала на резисторе Rs создается значительное падение напряжения, которое открывает транзистор Г14, последний, открываясь, шунтирует вход транзистора Гв н в целом вход пр.-!)межуточного каскада. Напряжение, при котором открывается транзистор Г14, определяется по формуле

Выходной каскад ОУ реализован по двухтактной схеме на дополняющих (комплементарных) транзисторах Гц и Г2. При отсутствии сигнала на входе п-р-п транзистор Г„ и р-п-р транзистор Г2 закрыты, так как их эмиттерные р-п переходы обратно смещены. Когда на вход подается положительное значение переменного сигнала, то п-р-п транзистор Гл не откроется до тех пор, пока положительное значение входного напряжения не достигнет значения напряжения открытия транзистора. Когда транзистор Гц открыт, ток протекает от источника питания ~\-Е через открытый транзистор Гц н нагрузку. При отрицательном значении переменного входного напряжения открывается транзистор Г12 и ток от источника питания -Е через опрытый транзистор течет в нагрузку, но в другом направлении.





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [ 62 ] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90