Главная - Литература

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 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

Генераторы стабильного тока (см. рис. 10.8) обеспечивают отношение токов /2 1, близкое к единице, и поэтому носят название токового зеркала. Во многих случаях требуется задавать соотношение между токами, отличающееся от единицы, и притом во много раз. Например, часто требуется стабилизировать очень малый ток смещения, не прибегая к формированию в микросхеме сопротивлений очень больших значений. Для этого используется схема на рис. 10.9. Ее главное достоинство в том, что при сравнительно небольших сопротивлениях Ri и R2 можно получить очень малый стабильный ток /2 в несколько микроампер.

/1= {Unl + Un2-UB9)/Rl=IseXp{UB9l/yUr).

hhexpiuBBi/yUr).

Логарифмируя оба равенства и вычитая из верхнего равенства нижнее, получаем

/?2= -1П /2

L RJ2

(10.19)

Пример. Пусть Y=l; 6г==0,025 В; (7„i-t-6„2=30 В; Ывэ1=0,7 В; Ri-40 кОм; /2=20 мкА. Тогда

/?2 = [ (1 25 • 10-3) /(20 • 10-«)] 1п [ (30-0,7)/(4 • 1 О*. 2 • 10-8) ] = 4,5 Ом.

Следовательно, при сравнительно небольших сопротивлениях Ri -.и Ri можно получить очень малый стабильный ток /2. При этом

Л=[(/гм-1-6„2)-«вэ1] ?1 = 29,3/40«0,73 мА.

Активные нагрузки. В качестве активной нагрузки для дифференциальных усилителей можно использовать токовое зеркало (рис. 10.10). Если /к1 = /й=Ч-А/я - ток коллектора левого транзи-

Рис. 10.9. Схема типа «токовое зеркало», применяемая для стабилизации малого тока

~VT,

Генератор тока

Рис. 10.10. Схема типа «токовое зеркало», применяемая в качестве активной нагрузки



стора предполагаемого дифференциального усилителя и ток /я2 = =1к=-А1к - ток коллектора правого транзистора, то для равенства токов левой и правой ветвей токового зеркала на выходе схемы должен течь ток 2Д/я, используемый для раскачки следующего каскада. Таким образом, дифференциальный усилитель с активной нагрузкой может иметь несимметричный выход, в котором складываются приращения коллекторных токов левого и правого транзисторов.

Схемы сдвига уровня напряжения. В микросхемах применяются схемы сдвига уровня напряжения, понижающие или повышающие постоянный потенциал некоторых точек. Основное требование к таким схемам - изменение постоянного потенциала на требуемую величину при минимальном изменении переменного потенциала.

На рис. 10.11 приведены основные схемы сдвига уровня напряжения. Схема на рис. 10.11, а создает сдвиг Uex - Uebix = ub9\ + RI, при этом в отсутствие нагрузки нет падения переменного напряжения. Емкость С компенсирует емкость коллекторной цепи генератора стабильного тока. Условие компенсации НС=ЯвыхСвых, где Rebix - выходное сопротивление генератора стабильного тока с учетом сопротивления нагрузки; Сдх - выходная емкость.

Схема на рис. 10.11,6 обеспечивает сдвиг уровня напряжения на величину стабилизирующего напряжения диода, смещенного в обратном направлении. Роль диода в микросхемах обычно выполняет транзистор, включенный по схеме эмиттерного диода, смещенного в обратном направлении. Пробой такого диода, используемый для сдвига уровня напряжения, обычно происходит при напряжении 6-7 В. Недостатком схемы со стабилитроном являются Шумы, обусловленные нестабильностью тока пробоя, особенно при малом токе.

Схема на рис. 10.11, в позволяет получать сдвиг в довольно широких пределах за счет изменения отношения Ri/R2-

В самом деле, считая ток базы /б = 0, имеем {R1 + R2) /R2= = ukbIue9. Отсюда

uk9= (.\+RJR2)ub9.

(10.20)

/си o-

VT2 J

) 6~L

Рис. 10.11. Основные схемы сдвига уровня напряжения



Эту схему иногда называют «умножителем Ыбэ» или «переменным стабилитроном».

Кроме описанных выше схем для потенциального сдвига применяют один или несколько диодов, включенных последовательно и смещенных в прямом направлении.

Супербета-транзисторы. В операционных усилителях, описываемых ниже, желательно иметь возможно более высокое входное сопротивление первого каскада дифференциального усилителя. Для этого можно применять полевые транзисторы, схемы Дарлингтона и супербета-транзисторы. Причем наименьший температурный дрейф нуля примерно 2-3 мкВ/К получается при использовании супербета-транзисторов, имеющих высокий коэффициент передачи тока Й21э=1000-5000 при малых токах коллектора порядка 10 мкА. При этом входное сопротивление Rex.du0hng!=25h2ig/lK при Й21э=5000 равно 12,5 МОм.

Супербета-транзисторы имеют очень тонкую базу и малое напряжение пробоя ик90гр=5-5 В. Поэтому в микросхемах с су-пербетатранзисторами с помощью делителей напряжения на резисторах или с помощью других транзисторов предусматривается ограничение максимального напряжения коллектор - эмиттер.

10.6. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Операционным усилителем принято называть усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и однотактным выходом, характерный высоким коэффициентом усиления, а также большим входным и малым выходным сопротивлениями. Он почти всегда используется с внешней глубокой отрицательной обратной связью, определяющей его результирующие характеристики.

Операционные усилители выпускаются в виде полупроводниковых интегральных микросхем и применяются не только для выполнения математических операций, благодаря чему они получили свое название. Все чаще они используются в радиоэлектронных устройствах различного назначения [8, 9]. Этому способствует их низкая стоимость, близкая к стоимости отдельных транзисторов.

Структурная схема операционного усилителя приведена на рис. 10.12. Как видно из схемы, первый каскад, а иногда и второй являются дифференциальными усилителями. Поэтому у операционного усилителя, показанного на рис. 10.12, имеются два входа: инвертирующий (обозначен знаком « -») и неинвертирующий (обозначен знаком « + »).

На рис. 10.13, а показано обычно применяемое условное графическое обозначение операционного усилителя, а на рис. 10.13 6 -

Рис. 10.12. Структурная схема операционного усилителя .

.-s-o-d

Л иферерен -

усилители



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 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0018