|
| |
|
Главная Журналы ц также составные, супербета- и униполярные транзисторы, последние могут обеспечить очень малые входные токи (до I нА), малую разность входных токов (до единиц пикоампер) и очень высокое входное сопротивление (сотни мегаом). Словом, униполярные транзисторы - весьма перспективные элементы для ВК интегральных ОУ. Однако униполярные транзисторы имеют сравнительно большое напряжение смещения и обеспечивают не такой высокий коэффициент усиления, как биполярные. Поскольку для униполярных транзисторов эта серьезная проблема остается пока не решена, анализировать ВК на этих транзисторах мы не будем. Для уменьшения входного тока и увеличения входного сопротивления в ДК на биполярных транзисторах применяют схемные методы, позволяющие на порядок уменьшить входной ток, не ухудшая другие параметры ОУ. Получить большой коэффициент усиления дифференциального сигнала в ДК невозможно с резисторной нагрузкой, поэтому в них применяют активную (динамическую) нагрузку в виде выходных сопротивлений транзисторов противоположного типа проводимости, включенных по схеме ОЭ, а иногда и по схеме ОБ. Использования транзисторов разного типа проводимости в ДК позволяет не только увеличить коэффициент усиления, но и понизить уровень постоянного потенциала, который, как известно, накапливается от входа к выходу в усилителях с непосредственными связями. Во входных каскадах ДК интегральных ОУ можно также встретить в качестве нагрузки сопротивления униполярных транзисторов, работающих в области насыщения. Для ослабления синфазной помехи в ВК используют ИНТ, выходное сопротивление которого стремится к бесконечности. Подобные источники тока и симметричные ДК с ИНТ были рассмотрены в гл. 4. Чтобы иметь определенное представление о схемотехнике ВК интегральных ОУ второго поколения, проанализируем несколько распространенных схем. Схема ВК iliA741. Рассмотрим схему ВК цА741 (см. рис. 6.2). Анализ можно проводить методами, рассмотренными в гл. 4, однако первоначально проанализируем работу ВК по постоянному току. Транзисторы Tis и Tig образуют токоотвод с небольшим значением стабильного тока, а транзисторы Тю и Т20 образуют источник тока, который используется во многих цепях ОУ. Источник тока на транзисторах Tie и Тп, охваченный ООС, используется для стабилизации токов ВК. Так как транзисторные пары Tl-Т2, Ts-Ti, Те-Т и Tie-17, изготовленные по интегральной технологии, имеют идентичные параметры и их токи будут соответственно равны, то можно записать следующие равенства: + = + 2/б = /. (l -Ь ), (6.5) h2lpl=h + h=h+lb (6.6) /o=/-f/5. (6.7) Рещая совместно равенства (6.5) - (6.7), получаем где - коэффициент передачи тока р-п-р транзистора. Из выражения (6.8) следует, что токи транзисторов ВК определяются током ИНТ /о и ftgip- Пример 6.1. Определим, как влияет на ток h изменение параметра h%ip. Для ОУ [хА741 коэффициент передачи тока р-п-р транзистора с горизонтальной инжекцией носителей hzipA, а ток ИНТ /о=30 мкА. Подставляя эти значения в выражение (6.8), получаем 30(16-f 3.4-f 2) •~ 2 (16-f 2-4-f 2) - 13mkA. Если /г21р=оо, то /1=15,0 мкА. Следовательно, изменение Л21Р в очень широких пределах практически не влияет на ток входных транзисторов, который, в основном, определяется значением тока ИНТ. Слабая зависимость тока входных транзисторов ВК от hzip, горизонтальных р-п-р транзисторов позволяет не стремиться к получению высоких параметров р-п-р горизонтальных транзисторов, что обычно связано со значительными технологическими трудностями. ВК работает следующим образом. Так как транзисторные пары идентичны и их параметры хорошо согласованы, то при отсутствии дифференциального сигнала на входе и эффектов электрического смещения выходной ток каскада будет равен нулю ввиду того, что h=l7. Если напряжение на входе / не изменилось, а напряжение на входе 2 увеличилось, то ток /1 уменьшится настолько, насколько ток h увеличится. Если выполняется равенство токов /1=/з при всех условиях, то ток /3 уменьшится, что приведет к суммарному увеличению выходного тока, т. е. имеет место «зеркальный» эффект (токовое отражение) для токов /1 и /3, что создает не-206 Симметричный выходной ток, прямо пропорциональный выходному напряжению, и способствует уменьшению йходного тока ВК- Вследствие согласованности транзисторов Tie и Ти происходит нейтрализация синфазных изменений токов /j и h, т. е. имеет место синфазная ООС, которая, воздействуя на h и /г одинаковым образом, улучшает коэффициент ослабления синфазных входных напряжений. Далее рассмотрим работу ВК в режиме малого сигнала. Полагая, что влияние выходной проводимости транзисторов на их эмиттерные токи незначительно и что у всех первых четырех транзисторов одинаковый входной ток, а также что h-h, определяем выходной ток: (6.9) Затем определяем выходное напряжение как произведение выходного тока и сопротивления нагрузки и дифференциальный коэффициент усиления ВК: /?н=(1/WII (1 г22Э7) II \i3s + him (1 + 21эЛ (6-10) Сравнивая выражение (6.10) с (4.79), видим, что они не отличаются друг от друга. Следовательно, для анализа ВК tiA741 можно с таким же успехом использовать выражения, полученные в гл. 4. Входное сопротивление ВК можно определить с помощью простой формулы: 2«x===4ft„3. (6.11) Пример 6.2. Рассчитать входное сопротивление и дифференциальный коэффициент усиления ВК[аА741 при следующих параметрах транзисторов: А2,э1 = 100; /г,,э1 = 2-10* Ом; /, = 15 мкА; 2,39 = 100; /s = 0,5 мА; h223 = 0,2-W- Сим; Л,,э9 = 5-10 Ом; A,i9g = = 3-10 Ом. Определяем ток транзистора Tg и коэффициент усиления тока: -l-f2,39+101- Для тока /з = 5 мкА /г21Э8=*50. 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 |