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

Поскольку при малых значениях найряженйя на Е}соде каскада оба выходных транзистора могут быть закрытыми, то в таком двухтактном выходном каскаде наблюдается искажение усиливаемого сигнала типа «ступенька» (при малых значениях напряжения на входе ток в нагрузке отсутствует). Чтобы уменьшить .искажение усиливаемого сигнала в выходном двухтактном каскаде, в промежуточном каскаде используется диодное включение транзистора Tis, который создает соответствующее напряжение смещения для выходных транзисторов Гц и Г2. Напряжение смещения иа Г15 выбирается такого значения, чтобы оно открывало эмиттерные р-п переходы выходных транзисторов при самом малом значении напряжения на входе каскада и тем самым не допускало искажений усиливаемого сигнала. Кроме того, применение транзистора Г15 в диодном включении позволяет повысить энергетическую эффективность выходного каскада.

Для защиты транзисторов выходного каскада при случайном коротком замыкании точки выхода ОУ с плюсом или минусом источника питания используют п-р-п транзисторы Гз и Г4, которые в нормальных условиях закрыты и не влияют на работу ОУ. Защита выходных транзисторов осуществляется следующим образом. Если выход ОУ по какой-то причине окажется закороченным с минусом источника питания, то в резисторе резко увеличится ток и падение напряжения на нем откроет транзистор Г13, прежде чем транзистор Гц выйдет из строя. Открытый транзистор Г13 закорачивает вход транзистора Гц и уменьшает ток его базы, не допуская перегрузки выходного транзистора большим током. Максимальный ток через выходной транзистор

В случае замыкания выхода ОУ с плюсом источинка питания резко уйеличивается ток в резисторе Rs- Падение напряжения на этом резисторе открывает транзистор Г4, а последний, открываясь, закорачивает вход транзистора Гв, который, в свою очередь, уменьшает ток базы выходного транзистора Г12, не допуская перегрузки его чрезмерным током. Работа выходных дополняющих транзисторов Гц и Г12 в режиме класса АВ обеспечивается транзистором Г15, который функционирует как диод с умножением напряжения. Если бы выходные транзисторы Гц и Г2 работали в режиме класса А, то напряжение между их базами было равно 2U„. А оипряжение, создаваемое транзисторами Г5, получается несколько меньшим:

Такое папряжепие на транзисторе Тц создает незначительный ток смещения для выходных транзисторов Гц и Г12, что способствует уменьшению искажения усиливаемого сигнала. Транзисторы Tis и Г19 совместно с транзисторами Ти, Гго и резисторами Ri, Ri выполняют функции цепей смещения. Если сравнить принципиальные схемы других интегральных ОУ, например МС1556, р,А777, LM108, SE533 и др., с принципиальной схемой ОУ р,А741, то можно заметить, что все схемы ОУ имеют сравнительно небольшое различие в схемотехнике отдельных каскадов. Таким образом, анализ, проведенный для каскадов ОУ р,А741, мало чем отличается от анализа других ОУ второго поколения. Проанализировав схемотехнику и ра-



боту интегральных ОУ второго поколения иа примере jxA?41, перейдем к рассмотрению их характеристик.

Характеристики интегральных ОУ. Выходной каскад ОУ (двухтактный эмиттерный повторитель) имеет широкую полосу частот и коэффициент усиления напряжений, равный единице ;(lg/C=0), поэтому он не учитывается и интегральные ОУ второго поколения считаются двухкаскадными.

Без учета выходного каскада с помощью принципиальной схемы ОУ рА741 (рис. 6.2) попытаемся получить простую, но достаточно общую макромодель ОУ, которую затем будем использовать для анализа характеристик и параметров ОУ (амплитудно-частотной, фазо-ча-стотной, частоты единичного усиления, максимальной скорости нарастания выходного напряжения и др.).

Как отмечалось в гл. 3, р-п-р транзисторы с горизонтальной инжекцией носителей по сравнению п-р-п транзисторами с вертикальной инжекцией носителей более низкочастотные (их частота единичного усиления от 2 до 5 МГц). Учитывая это обстоятельство, при реализации модели входного каскада более высокочастотные п-р-п транзисторы, кстати, работающие в режиме эмиттерных повторителей с единичным коэффициентом усиления напряжения, не будем принимать во внимание. Тогда в модели входного каскада входными транзисторами будем считать р-п-р транзисторы Тз и Т, но включенные по схеме ОК, так как транзисторы Ti и Гг во входном каскаде были включены по схеме ОК. Транзистор Гб и резистор R2, образующие эмиттерный повторитель, и резисторы Ri и .з, служащие для компенсации разброса параметров транзисторов входного каскада, в модели также не учитываем. С учетом сделанных допущений модель входного каскада будет содержать на входе транзисторы Тз и Г4, в коллекторные цепи которых в качестве динамической нагрузки включены п-р-п транзисторы Те и Tj, а в эмиттерную цепь - ИНТ с током 2/i (рис. 6.3,с).

В модели промежуточного каскада транзисторы моделируем одним составным транзистором Тс, а его динамическую коллекторную нагрузку - ИНТ с током /о. С помощью конденсатора С промежуточный каскад охватывается ООС. На упрощенной макромодели ОУ второго поколения (рис. 6.3,с), как оговаривалось ранее, выходной каскад не показан.




Выход о


дБ 80

Ц-0 20 О

Ч 1\

1 10fcl10 fjio

-180

1 10 10 10

Рис. 6.3. Макромодель двухкаскадного ОУ и его характеристики. а - макромодель ОУ; б - АЧХ одного каскада: 1 - идеальная, 2 - реальная; в - АЧХ ОУ прн разомкнутой цепи ООС; е - ФЧХ ОУ при разомкнутой цепи ООС.

Надо полагать, что АЧХ интегрального ОУ, как и других усилителей, будет зависеть от АЧХ его каскадов. Вследствие того, что в интегральных ОУ каскады соединяются между собой непосредственно, любой каскад ОУ в первом приближении можно моделировать элементарной «интегрирующей» 7?С-цепью. Коэффициент передачи 7?С-цепи, а точнее, частотно-зависимый коэффициент каскада

1 -I- ytOI »





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