hhis4 (Исскуство схемотехники), страница 8

3.26). '1 ок шока в лом случае равен !с = д изи = д„,и. а г . = и Гс —— 1 Обычно Г„, составГГяс~ несколько с т ом при токах в несколько милливмпеп Квх четко видеть. истоковые повторители вс столь совершенны. как эмигтерныс пов. т.орителн. У данной схемы два недостатка: 1. Относительно большое выходное пол. нос сопротивление означает, что амплв. туда выхолного сигнала может быль зна. чительне меньше. чем амплитуда вход. ного, даже при высоком полном сопро тивлении нагрузки.

так как любое Я„об. разует в сочетании с выходным сопротивлением истока делитель. Кроме того, так как ток стока меняется на протяжения периода сигнала. поэтому д„и вместе с ней выходное полное сопротивление будут изменяться, внося в выходной сигнал некоторую нелинейносп (искажения). Эту ситуацию можно улучшить, используя ПТ с большой крутизной, но лучшим решением является комбинированный (ПТ-биполярный транзистор) повторитель. 2. Так как величина (Г „. необходимая для задания определенного рабочего юка., †труд контролируемый при изготовлении параметр, то истоковый повторитель имеет непредсказуемое смещение по постоянному Соку — серьезный минус при использовании в схемах со связями по постоянному току.

Активная нагрузка. Путем добавления нескольких элементов истоковый повтсритель может быть очень сильно улучшен. Рассмотрим это поэтапно. Во-первых. заменим )с„ источником тока (отбираюшнм ток, рис. 3.27). ПГ- стоянный ток истока стабилизирует напряжение сгз77. а это устраняет нслинеиносги. Для простоты можно считать„что значение )с„становится бесконечным эГЬ- "'.5,.:."издаваемый источником тока в ка- натрузки. Схема на рис. 3. 7, '",Ф .,ь""" с.еще одно преимущество в виде ,Ьс "'" " ' 7ВЫХОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ СО- приближенного постоянства "' Нстока Свэ12х .

По-прежнему прав,ф~~!; Всятсствует проблема непредсказуе :"~"' " (в потому ненулевого) напряжения я от входа к выходу 11 (для 'з~фф4)Г327,6 — (/зи + 11вэ). Можно бьшо "Щ';:Фрнечно, просто отрегулировать 1, ;.,',,'"' " "'"чеиию 1с„,„ лля конкретного ПТ 3$ффь~в 3.27,а или отрегулировать также ""'":схеме 3.27, б. Но это решение плохо ' о'''14 причинам: а) требуется индиви- регулировка для каждого ПТ. н при этом 1с может сильно (почти двукратно) при измене- ,:НВЬ1ПСРатУРГЫ в рабочем диапазоне ;-:,'!" ,'' ',фяниом ()зи .~~1рдее качественных схемах приме- согласованные пары ПТ с нуле- ~ай)))видав)пением (рис.

3.28). Т, и Т, - эт.О ,„~ЙФ)5вйвванная пара на отдельном крсм- Й~йй рристалле. Т, отбирает ток точно -;;.-':~~4у~~$маий условию О,„= О. поэтому для обоих ПТ 11 „, = О. Т, есть тиль с нулевым смещением Так .'()зра.:ПТ находятся в одних и тех : Х~~.,',;~армпературнь7х словиях, смешение "ума)йю((77И ПОЧТИ НС ЧЕВЫМ Прн ЛЮбай тЕМ .7",В, ычно в предыдушеи схеме яобан :,.~$~$Й'",Небольшие потоковые резисторы * 329).

Еслы чуть подумать, то бтдет .-~:* ,'!о)йГ()7 что резистор й, необходим. о ра,'(~$~йю Л, = )22 гарантируеп что 1... = ,'.ф~т"', если Т, и Тт согласованы. Эта ;ФФ1й1фняация схемы слузшаС7 Прсдска Чоадраоств 1, ГВХ777ОЛЯСГ Сегаисвитв ЗиаЧС раж)В(тпяа СтОКа О~ЛИЧН~ С От 1,-„, И .Луч '24)т)асят'7-ЧИнейносч ь. поскольку 1 1 как и- "Я)6))йик тока работае. лучгпе при зна гс :':чв(зйьРйбочего тока.меньп7их 1, „, Такси .'за()в(гпритель птироко применяется в кв.",ч))ВчвсвходнГч с каскада усилителя верти ,ФФрввтп7го о7клонения осциллографа =., ' '%$обы овыжатьо из схемы все возмож*.'1))й,:Можно лобавиГь 57 нес пспь слгшяшей ,~Г))Йрсйтной связи са стока опобы скомпсн :~11)2)рать входную емкость) и выходной з)))яяад на биполярном транзисторе для Полевые траазаеторы 143 получения низкого полного выходного сопротивления.

Тот жс выходной сигнал можно затем использовать для запитки внутреннего изащитноГо» экрана. эффективно понижаюшего влияние емкости экранированного кабеля. которая в противном случае катастрофически ухудшила бы параметры схемы с высоким сопротивлением источника сигналов и свела бы на нет большое полное вхолное сопротивление. свойственное буферному усили- телю 3.09. Ток затвора ПТ Мы уже Говорили вначале, что ПТ вообше и МОП-транзисторы в особенности имеюг практически нулевой ток затвора Это.

возможно. наиболее важное свойство ПТ и оно использовалось в описанных в предызушсм разделе высокоомных усизи.Гелях и повторителях. С)п7сзстве7Гньсм оно буде. и в тех применениях. Г котс рых речь впереди — Самые сушественные из ннх анало: овые ключи и пифровыс тогическнс схемы. Разумеется. при пристальном рассмозренин мы увилим, что какой-7о тГ к через затвор все жс течеГ Это важно знать.

поскольку наивная молель с нулевым юком Гарантирует, что раныпе или позже. но всы ошибезесь Фактически к возникновению консчноп7 Гненулево7 о,' гока затвора приводит ряд механизмов Даже 144 Глава 3 )! у МОП-тра (двуокись к 10 105 !04 102 »р ~св 1ео гга ~тго о -5О Юо Э ам нера тура.'С нзисторов изоляция затвора ремния) несовершенна, что приводит к токам утечки. находящимся в пикоамперном диапазоне. У ПТ с р — и-переходом низоляция» затвора на самом леле является обратносмещенным диодным переходом и механизмы тока утечки через него те же.

что и у обычного диггда. Кроме тог'о, П1 с р — и-переходом (л-канальные в особенности) подвержены лополнигельному эффекту, известному как ток «ударной ионизациир затвора;он может достигать астрономических уровней. И наконец. как ПТ с р — п-переходоы, гак и МОП-транзисторы имеют динамический ток зат.вора, возникающий при воздействии сигналов переменного тока на емкость затвора: это может вызвать эффект Миллера, совсем как у биполярных транзисторов.

В большинстве случаев входнои ток затвора пренебрежимо мал в сравнении с током базы биполярного транзисгора. Есть, однако, ситуации, котла ПТ может фактически иметь более высокий входной ток! Рассмотрим рял из них. Утечка затвора. Полное входное напряжение усилителя гнли повторителя) на ПТ на низких частотах ограничено утечкой затвора В паспорте ПТ обычно указывается напряжение пробоя (гз„„с. опредсляемое как напряжение между за 5 вором и каналом (исток н сток закорочены), при котором ток затвора достигает 1 мка, При меныпих напряжениях затвор — канал ток утечки затвора 1,, опять-гаки ггр з) ри соединенных накоротко истоке и стоке, значительно меньше, и этот ток быстро палаег до пикоамперного лиапазоиа когда напряжение затвор сток существенно меньше напряжения пробоя.

у МОП-транзисторов никогда нельзя до. пускать пробоя изоляции затвора; в дан. ном случае утечка затвора определяегся как некоторый максимальный ток утечки при опрелелениом заданном в спецификации напряжении затвор — канал. В иншгральных усилительных схемах на ПТ (например, в ОУ на ПТ) для спецификации входного тока утечки применяется не лающий правильного представления о сути дела нвхолной гоь смешения» )в; обычно его величина лежит в пикоамперном диапазоне.

Хорошо злесь то, что ток утечки находится в пикоамперном диапазоне при комнатной температуре. Плохо, что он быстро нарастает (факгическн экспоненциально) с ростом температуры, грубо говоря удваивается на каждые !О С В противоположность зд ому ток утечки базы у биполярного траизиг-.гора практически отсутствуег, в действительности имеется лаже слабая тенденция к ег ~ ~ ргк З.М Взолггзг ггг«:гнмзгео 525 гаванвас ся орн гггзггвннснггн огмоера« рм на каннвге Ю П ,ппо с ростом температуры.

На ;аыйфЗО даны в сравнении графики зави ~4~4й~ти входного тока от температуры '!~ф:~йегкольких операционных усилит елей 4Я"Ь м е,Ъъ тегральном исполнении. ОУ с подом имеют наименьшие значения )((Од)тйэто тока при комнатной темпераз(и ниже), однако их входной ток растет с температурой, и их грайинйвдз)тересекают кривые усилителей с хо ф~)мйс!.жроектированными входными кас ')тзмй)н)йли На бИПОЛярНЫХ траиэнотОраХ, ~~фй азлк ЕМ!! и 1.Т!012.

Эти биподяр'«))~гяе)У наряду с ггпризерамигг среди ОУ '.5';,: с р- - ер ходом по минимуму ()то тока, такими как ОРА111 и , весьма пороги. При этом. чтобы гч(рвдставление о том чего можно от нелорогих (ценой меныпе ) ОУ, мы включили сюда также 4Лйгатв(пвлятощиеся повседневной нпохлеб:хпппе как биполярный ОУ типа 358 д)а ПТ с р-.л-переходом ЕЕ411 .)гдпупой понизавпп ПТ с р — и-пере- .В. дополнение к обычным эффекзвр)У!Хз~г)гг)ПЧКИ затвора н п-канальных ПТ ереходом в гораздо большей сте 0(йгзйпвляются токи утечки при работе венньгми уровнями Пс„и ( сток ; отовариваемый в паспорте.

изме прп совершенно нереальных уело- ;Фее и= тс — — О!) Рис 3.31 показываец Р фоисходн г, '1'ок утечкгг затвора близким к )„г до тех пор. пока ,-й)Е достигнем креп.ического напряже ,()(кв-'ЕТОК - Затвор. при котором кривая взмывает вверх. Этот лополнитель Тйк «ударной ионизапии. пропорпио ',:~ 'Току стока и он расгет .зкспонсп. .'))$я)тГНо с росг ем напряжения и гемперн-"Ффяг''.Появление г; ого г .ка наблюдался М напряжении сток затвор сонг.ав ,~)вт())тЕМ Прнбдцэнз.сднир "5"а '."йк,:-",'-')пй: может добавлять в г ок зеггворн 3)е!)11)коампер и более Очевидно.

чтгг квы. ге()й)тимньгй буфер с микроамперным ')(3!~Ьпым тгзьз~м дндзси смысли Эг» т~ . ~51 получится. если попытаться исподьв!))и!ггь 2)з(4068А в качестве повторитсня 42(й),йкпм стока ! мА цри напряжении пи'."к((ПЯ 40 В. '"4)с)тот дополнительный ток утечки за Полевые твавэаетовьг 140 10 20 30 40 50 60 Рнс. З.ЗП Утенка гагаора Пт с р н-неоекгзном бмсг ро расгег с росгом наггряаення сз.ог затвор и нр ворннонакьна згв> стока гвора сеть недостаток, свойственный в первую очередь л-канальным ПТ и проявляется он при повышении напряжения сток — затвор. Проблема допускает несколько решений.

а) работаите при малых напряжениях сток-. затвор. либо прн малом напряжении питания стока. либо используйте каскодные связи: б) используйте р-канальные ПТ с р — л-перехолом. у которых этот эффект намного слабее или в) применяйте МОП-транзисторы Самое главное, что позволит вам избежать неприятностей. это нс зать возможности захватить вас врасплох.

Лииамический ток затвора. Утечка затвора — это эффекг. проявляющийся на постоянном гоке Любой сш нал. поданныи на загвор. немннъемгз вызовет гакжг" переменный ток благодаря наличию емкости затвора. Рассмотрим усилитель с общим истоком. Как и в схеме на биполярных транзисторах, можно наблюлать .зффекг. вызванныи просго емкостью вхолн относительно земли! С' ), но есть еше м,лшипликагивный емкостнои эффекг Миллера.