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

6.4. УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ ОУ

Параметры и характеристики выходных каскадов или усилителей мощности интегральных ОУ весьма разнообразны, но все они, как правило, призваны отдавать максимальную мощность с низкоомную нагрузку, работая в режимах классов АВ или В и реже в режиме класса А (когда отдается предпочтение малым нелинейным искажениям, чем высокому к. п. д.). В связи с этим УМ должен обладать следующими свойствами: обеспечивать большой ток и напряжение иа выходе, иметь малое выходное сопротивление, рассеивать незначительную мощность в режиме покоя, иметь малое отличие от единицы коэффициента передачи по напряжению, обеспечивать хорошую линейность и стабильность. Поскольку этим требованиям могут более полно удовлетворять только

-О+Е

с-\-\±Аг

Вход 1 L 4--


Вход

-о+Е

-о-Е-

-O+f

Вход

-О-Е


Рис. 6.10. Схемы УМ интегральных ОУ.

а - на двух транзисторах противоположной проводимости; б - на составных транзисторах с одним р-п-р транзистором; в - на составных транзисторах 5 двумя р-п-р транзисторами; г -на составных транзисторах с диодами сме-

вденря.



схемы эмиттерных повторителей, то неслучайно в подавляющем больщинстве УМ интегральных ОУ мы встречаем двухтактные схемы эмиттерных повторителей на одиночных, комплементарных или составных транзисторах.

Конструктивной особенностью УМ интегральных ОУ является крайне затруднительный отвод тепла от кристалла микросхемы, сильное температурное влияние УМ на другие каскады и элементы ОУ и необходимость защиты выходных транзисторов от перегрузок. Для повышения к. п. д. УМ необходимо, чтобы он имел прежде

всего минимальный ток по--o+f коя при отсутствии сигнала и обеспечивал максимальный размах выходного напряжения, а снижение его чувствительности к дестабилизирующим воздействиям Rii \\Rh можно осуществить за счет Y глубоких ООС [15-17, 19-

21, 25, 78].

Вход

1

г13Б1

Выход

г-°

j-bz


Рис. 6.11. Эквивалентная схема УМ 1хА741.

Схема УМ liA741. Упрощенную принципиальную схему УМ (рис. 6.10,а) легко выделить из общей схемы ОУ (рис. 6.2), где УМ реализован на двух комплементарных транзисторах Гц и Ti2- Для лучшего отвода тепла р-п-р транзистор реализован на подложке. Резисторы небольших номиналов в эмиттерных цепях транзисторов совместно с транзистором 7i3 вьшолняют функции защиты от перегрузок.

Поскольку эта схема УМ рассматривалась подробно ранее, перейдем сразу к ее анализу. Заменяя транзисторы Tl и Гг их упрощенными моделями и считая диоды идеальными, получаем эквивалентную схему УМ (рис. 6.11). Пренебрегая падением напряжения на р-п переходе диода, для верхней полусхемы запишем уравнения

tBX-/B.(I+/2,3)(,o + h). вых = Н" 21.э) н-

(6.22)

(6.23)



Из (6.22) находим входное сопротивление УМ:

Zbx= (1 + 2,3) + RJ- (6.24)

Исключая из (6.22) и (6.23) ток базы, находим коэффициент передачи напряжения:

Аналогичные уравнения можно записать и для нижней полусхемы УМ. Однако для симметричного двухтактного каскада они будут одинаковыми и дополнительной информации о каскаде не дадут. Из выражения (6.25) следует, что передача напряжения будет равна единице при Rio=0. Помимо того, энергетические показатели УМ также будут повышаться с уменьшением сопротивления резистора Rio. Таким образом, разработчику при проектировании интегральных ОУ приходится обеспечивать противоречивые требования: повышать к. п. д. УМ и одновременно защищать выходные транзисторы от перегрузки. Ввиду своей простоты и неплохих технических параметров подобные схемы УМ можно встретить. во многих интегральных ОУ второго поколения (LM108, MCI556, SE533, tiA777 и др.).

Схемы УМ на составных транзисторах. Какими бы совершенными не были двухтранзисторные двухтактные схемы УМ интегральных ОУ, они не могут обеспечить значительную мощность в нагрузке, поэтому в более мощных ОУ для передачи энергии в низкоомную нагрузку применяют схемы УМ на составных транзисторах, которые способны обеспечить очень низкое (несколько ом) выходное сопротивление при большом (до мегаома) входном сопротивлении, что весьма существенно. Как известно, к УМ интегральных ОУ предъявляются повышенные требования относительно минимальных потерь в транзисторах (отвод тепла от кристалла строго ограничен) и малых нелинейных искажениях в нагрузке, поэтому выходные транзисторы УМ всегда должны работать в режиме класса В или АВ. На рис. 6.10,6, в показаны схемы двухтактных УМ на составных транзисторах, которые в настоящее время находят применение в ОУ [19, 25, 34, 68]. В обеих двухтактных схемах УМ в каждом плече используются составные эмиттерные повторители. Чтобы получить оптимальную отсечку эмит-





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