|
| |
|
Главная Журналы в этом выражений чйстоТа единичного усилении однозначно связана с емкостью корректирующего конденсатора. Полученную формулу можно использовать как для определения частоты едпничного усиления ОУ, так и для определения емкости корректирующего конденсатора. Например, для интегрального ОУ типа р,А741, у которого /i=15 мкА и С=30 пФ, частота единичного усиления f qh 15-10-° . J. 2п2/гУС - 2.52.10--30-10-2 ~1,ОМ1Ц. Выбирая емкость конденсатора С не 30 пФ, а большего номинала, можно частоту единичного усиления ОУ сдвинуть в область более низких частот. При коррекции АЧХ ОУ обычно так и поступают, подключая к корректирующему каскаду /?С-цепи, которые способствуют сдвигу частоты единичного усиления ОУ в область низких частот и стабилизации АЧХ. Значение частоты единичного усиления ОУ обычно определяют исходя из требуемых запасов устойчивости по усилению и по фазе. Затем, зная частоту единичного усиления, определяют емкость корректирующего конденсатора. В интегральных ОУ значение частоты единичного усиления определяется в основном предельной частотой усиления горизонтальных р-п-р транзисторов, которые применяются в его каскадах. На рассмотренных примерах просматривается определенная связь между АЧХ и частотой единичного усиления, а последняя, в свою очередь, связана с максимальной скоростью нарастания выходного напряжения. Быстродействие ОУ определяется максимальной скоростью нарастания выходного напряжения при подаче на вход соответствующего перепада напряжения. С помощью макромодели ОУ (рис. 6.3,а) рассмотрим наихудший случай, когда скорость нарастания выходного напряжения самая маленькая (входные транзисторы закрыты). В этом случае ток разряда корректирующего конденсатора С, который по сути дела является конденсатором интегратора, будет протекать через транзистор Г7, образующий с транзистором Те ИНТ с током /. Для наихудшего случая максимальная скорость нарастания выходного напряжения (6.3) Если допустить, что коэффициент передачи тока р-п-р транзистора с горизонтальной инжекцией носителей, включенного по схеме ОБ, близок к единице, а токи / и 2/i примерно одинаковы, то с учетом (6.2а) Так как предельная частота р-п-р транзисторов с горизонтальной инжекцией носителей 2-5 МГц, то типовое значение максимальной скорости нарастания выходного напряжения, которое может обеспечить ОУ с частотной коррекцией, 26-10--2- 5-10" 0,8 В/мкс. Независимость максимальной скорости нарастания выходного напряжения от тока можно объяснить тем, что увеличение тока, как правило, приводит к увеличению коэффициента усиления. В силу отмеченных причин быстродействие большинства интегральных ОУ колеблется в пределах от 0,5 до 3 В/мкс. Например, для интегрального ОУ типа fxA741 rf(;„„, / 2/, 2-15-10-° g. Максимальную скорость нарастания выходного напряжения можно повысить, если имеется возможность изменять величины токов 1\ и h без увеличения крутизны входного каскада. Практически это можно получить включением резисторов в эмиттерные цепи входных транзисторов: -==IR2.U. (6.4) Например, при /дОм, / = 0,5 мА и [.=5МГц {dU,,,,}ldt= 15,7 В/мкс. Однако включать резисторы в эмиттерные цепи входных транзисторов нежелательно, так как это приводит к снижению усиления и повышению уровня собственных шумов. Одним из эффективных методов устранения причин, которые ограничивают быстродействие ОУ, является применение входного каскада с перекрестными связями. В этом случае эффективная крутизна каскада определяется сопротивлениями резисторов перекрестных связей, которые не зависят от тока, и быстродействие ОУ повышается при увеличении тока /о. После анализа характеристик и параметров интегральных ОУ перейдем к электрическому анализу каскадов ОУ. 6.2. ВХОДНЫЕ КАСКАДЫ ОУ Еше раз напомним, что входной каскад (ВК) определяет многие параметры и характеристики ОУ. Он должен обеспечить бесконечно большое входное сопротивленпе и ослабить до нуля синфазную помеху, иметь ничтожно малый (пА) входной ток и такое же малое значение напряжения смещения. Кроме того, он должен обеспечивать незначительный температурный дрейф напряжения смещения и разности входных токов, иметь очень большой коэффициент усиления и значительный диапазон допустимых дифференциальных и синфазных сигналов. Для того чтобы удовлетворить этим высоким требованиям практики, ВК интегральных ОУ второго поколения реализуются по своеобразным симметричным схемам с активной (динамической) нагрузкой и имеют сложные цепи смещения стабилизированного постояиного тока [13, 25, 72, 82, 92, 93]. В ВК применяют супербета транзисторы, составные транзисторы - пары Дарлингтона и даже униполярные транзисторы. Исходя из требований, предъявляемых к ОУ, нетрудно прийти к выводу, что ВК интегрального ОУ должен обладать идеальной симметрией. Его симметричные элементы должны иметь высокую степень согласования размеров и топологии, их следует располагать близко друг от друга на подложке, чтобы они находились в одинаковых температурных условиях. Строгое вьшолнение перечисленных условий будет способствовать повышению многих параметров ОУ. Например, значительному ослаблению синфазной помехи, уменьшению напряжения смещения, снижению входного тока и его температурного дрейфа и т. д. Известно, что обеспечить большое значение входного сопротивления и малое значение входного тока можно только, применяя в качестве входных транзисторов ДК, транзисторы с тонкой базой, включенные по схеме ОК, 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 |