Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Фактически отношение полюсов /р1//рт,а при /гл=/„не удается выбрать произволыно большим, так как это, согласно (2.38) и (2.41), требует увеличения емкостей конденсаторон (например, С, на рис. 2.16,б), что приводит к возрастанию их размеров, снижению сопротивления изоляции и т. д. Обеспечить устойчивость можно без разделительных конденсаторов, используя непосредственные связи, так как число цепей, передаточная функция которых содержит по одному полюсу и которые вносят фазовые сдвиги, может быть меньше числа каскадов, охваченных ОС (рис. 7.16). 'Еа Ер Рнс 7!5 Упрощенные схемы усилителей (бев пепи питании) с последовательной ОС по наприхтеаию (а) и току (б) ДлЯ Уменьшенпа отношениЯ /рь!)рт а (повышениа частот полюсов), чго позволяет получить меньгиие емкости разделительных конденсапоров (и индуктивности обмоток трансформаторов), из"естное применение находят низкочастотные корректирующие )ТС-цепи, в частности конденсаторы в эмиттерных цепях, умерен- 221 но увеличивающие крутизну среза и вносящие сравнительно небольшой фазовый сдвиг.
Функция передачи такого рода цепей об. ладает полюсом и нулем, изменяя их частоты, можно увеличить отношение частот полюсов функции Т(р), не применяя конденсаторы большой емкости. Этп корректирующие цепи встречаются в каскадах предварительного усиления ламповых усилителей большой мощности (рис. 7.16). Для усилителей с глубокой ОС, используемых в устройствах многоканальной связи, геометрнческие размеры петли ОС долж- ЮтИ, 7 ! ны быть минимальными, что вы! нуждает ограничивать емкости разделительных и блокировочных конденсаторов.
При формироваРпс. 7.!б. Схема каскада с вязко- нии низкочастотного среза следуьастотной коРРектируюптей кС ет пОлучить зависимости Т(1) и цепью срт (/), наиболее приближающиеся к идеальным (рис. 7.12). Для этого достаточна крутизна наклона участка АЧХ Т(/), расположенного левее горизонтальной части, в среднем несколько меньше 1О дБ/окт. Расположение конечного асимптотического участка и его паклоп зависят от частот /„ь /„т, ..., /,ь /„, ... и разности чисел полюсов и нулей функции Т(р); последнюю желательно получить не свыше терех, включая полюс, обусловленный присутствием выходного трансформатора или дросселя.
А это обеспечивает асимптотический наклон не более 18 дБ/окт. Глава 8 ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ КОНКРЕТНЫХ УСИЛИТЕЛЕИ ВЛ. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ Интегральные ОУ обычно содержат два каскада с ОЭ (или ОИ и ОС) и несколько каскадов с ОК (реже ОБ) или ОС„располагаемых на выходе или на входе и выходе. В современных ОУ предпочтение отдается двухтактному выходному каскаду на комплементарных транзисторах, работающему в режиме В. Тем не менее встречаются ОУ с однотактными или двухтактными каскадами на транзисторах одной и той же структуры, работающими в режиме А. Верхняя граница полосы пропускания ОУ доходит до единиц — десятков мегагерц, а коэффициент усиления — до 50 „100 дБ и более. Эти усилители, изготавливаемые преимущественно по полупроводниковой технологии, рассчитаны па питание от бипо- 232 лярного источника, для того чтобы исходные постоянные напряжения между каждым зажимом входа и выхода и общим проводом (корпусом) были равны нулю.
Все это обусловило некоторое отлично их параметров от общепринятых. » СЬ ПАРЛМЕТРЫ ОПЕР»ЦИОПНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ К основным параме-рам ОУ относятся: коэффициент усиления бл при незамкнутой (открытой) петле ОС и (-~0; частота единичного усиления (ь при которой !!л (1) =О, Кл(1) = ); амплитуда выходного напряжения -~-(1л,„— максимальное выходное напряжение, которое можно получить при определен- ных нагрузочных условиях; обычно (1л ~»»((0,6 ... 0,8)Е»! амплитуда выходного тока -~1„,„— наибольший выходной ток, получаемый при (уз=(1л „„— параметр ОУ с защитой вы- хода от короткого замыкания.
Прh отсутствии защиты парамет- ром является минимально допустимое сопротинление нагрузки )гл ° ~~»н скорость нарастания выходного напряжения Уп, ширина полосы пропускания (Р„„„при полной выходной мощ- ности; выходное сопротивление Рл„„. (приводится для открытой пет- ли ОС я коротьозамкнутых входов); напряжение .+Е» н ток ~-1», потребляемые от источника пи- тания; входные сопротивления и емкость несимметричного входа Йл»» и Сл-, т, е. промежутка входной зажим — общий (корпус), которые определяя>тся по выражению (5.)0) и (5.32); входное сопротивление для синфазного сигнала, определяемое по (5.28); глубина ОС (коэффициент ослабления) для синфазного сиг- нала Е„определяемая по (5.6); максимально допустимое входное синфазное напряжение -~-(1,,„„, обычно равное (0,3 ...
0,5) !-»', входные (постоянные) токи 1л„., Ие превышающие несколь- ких десятков микроампер для биполярных транзисторов и не- скольких пикоампер для полевых; входной ток сдвига 1Л»»,», определяемый как разность вход- ных токов (за счет технологического разброса) и составляющий )О ... 30'1, от 1~ „,, среднсквадратическое напряжение шума (р'„„в полосе ! Гц илп напряжение шума (1„в обусловленном интервале частот; температурный дрейф б(1л, отнесенный ко входу и составля- ющий единицы н десятки мнкровольт на 1'С, а в ОУ с преобра- зованием — не более ! мкВ1' С. Некоторые из этих параметров связаны между собой.
В част- ности, скорость нарастания выходного напряжения Ъп зависит от 9 — ! езз времени установления /л у при 100о/в-ной ОС и от напряжения (/л шах. Так как ал, связано с /1, то в соответствии со справочными данными )г = (0,5 ..1,2) (/л (8.1) Ширина полосы пропускания !Р,„зависит от амплитуды выходного сигнала и скорости нарастания выходного напряжения, Эта зависимость объясняется тем, что )го является наибольшей скоростью изменения выходного напряжения при большом сигнале на входе.
Так как максимальная скорость изменения амплитуды (/л шах с/ил/Ж= — 2п/(/л „, то при с/ил/х//= )го /и ='г'гг/2п. Подставляя (8.1), приходим к очень простому соотношению: /р,х — — (0,08...0,16) (8.2) Например, ОУ типа 140УД7 характеризуются следующими паРаметРами: (/л шах= 11,5 В, /1=800 кГц, (го=10 В/мкс, /вшах= =0,14 МГц.
Широкополосный ОУ типа 3400 А имеет параметры: (/л шах=!О В, /1=100 МГц, 1'и=!000 В/мкс. Прн этом ханшах=8 ... 16 МГц 8.1.2. схемы ОпеРАциОнных усилителей Рассмотрим схему ОУ, выполненного по гибридной технологии, предназначенного для аппаратуры широкого применения (рис, 8.1). К его особенностям относится выполнение первого (дифференциального) каскада на сдвоенном полевом транзисторе, что обеспечивает весьма высокое входное сопротивление и небольшую входную емкость. Так как параметры транзисторов )г/, 1'2, 6/Уш Еха и гас 1. Ену 3 -ув/ Рис. 8.1. Принципиальная схема операционного усилителя К284УД1, выполненного по гибридной технологии 234 образующих так называемую сборку, мало отличаются, то уровень температурного дрейфа, отнесенного ко входу, относительно мал.
Снижение чувствительности к синфазному сигналу достигается с помощью ГСТ на У5, 145, вводимого в общую истоковую цепь транзисторов У1, У2 путем соединения между собой выводов 2, 14 и 4. Транзисторы Уб, У8 в диодном включении н резисторы )х8, Я9 выполняют такую же функцию, что и Уб, 147 в схеме на рис. 8.4. Несимметричный дифференциальный каскад содержит усилительные элементы У8, У4, а в качестве элемента связи — ГСТ на У7, 118.
Для лучшей симметрии плеч в эмиттерные цепи введены резисторы 144, 85. Снимаемое в коллекторе У8 напряжение передается на базу транзистора У9 предвыходного каскада, у которого элемент связи с выходным двухтактным каскадом на комплементарных транзисторах ИЗ, И4 представляет собой ГСТ на И2, 818. В этом усилителе благодаря комбинированию п-р-п- и р-и-рструктур не понадобилось применение обособленных цепей сдвига уровня постоянного напряжения.
Операционный усилитель на рис. 8.2 содержит один дифференциальный (несимметричный) каскад на транзисторах У2, У5; в качестве элемента связи в одном плече используется ГСТ (У4). гб гам лгп лглч ББЮ гав' Ю -г (-лл) Рис 8.2 Принципиальная схема операционного усилителя 7!ОУД! (!оЗУД4), выполненного по полу- проводниковой технологии Снимаемый с коллектора У5 сигнал поступает на каскад с ОЭ (У11) и далее на каскад с ОК (И5), у которых элементы связи представлены ГСТ на И2, 177 и И4, 148.
Выходной двухтактный каскад выполнен на транзисторах И9, У20 одной н той же структуры, однако У20 представляет собой второй элемент составного тра~нзистора У!7, У20 (рис. 4.)9,б), эквивалентного од- 9' 235 мому транзистору р-и-р-структуры, входящему в квазикомплементарную пару. Вместо двух диодов, требуемых для подачи небольшого напряжения смещения на базы транзисторов У17, ИО, используются транзисторы 1/13, Иб. Резисторы НО, Й11 предназначены для защиты ОУ от короткого замыкания. Работоспособность ОУ при колебаниях питающего напряжения в широких пределах обеспечивается регулятором — стабилизатором иа транзисторах Уб, ИО.
В заключение рассмотрим схему еше одного ОУ 1рис. 8.3) с широкой полосой пропускання, Входной дифференциальный каскад усилителя выполнен на составных полевых транзисторах И, УВ и УО, 1'7 с каскодным соединением (рис. 4.19,в), что способствует снижению входной емкости, равной 3 пФ, при входном сопротивлении 1 10п Ом. В качестве элементов связи с последуюусяанабна нуля шим истоковым повтори- 4 телек (ГВ) используются два ГСТ: у'6, 114 н для П Я4 я» ' симметрии плеч 1/2, Н. Уб Бг Г!о своей структуре этот входной каскад близок к изображенному на рис. 8.6.
Далее расположен айй и У7 ьг предвыходной каскад на яб И1 с ГСТ на У14, й12 в Б у/ уу с/ / качестве элемента связи бама! УП ПБ Я/4 С ВЫХОДНЫМИ КОМПЛЕМен- нг яб' тарными тра~нзисторами б И7, )/!В, Диоды И2, ягабг Уб я Кк У!3 к Обычно вредна значеиы для стабилизаяб яб ям я/г 7 пни тока покоя выходных транзисторов. За счет подачи напряжения сигнала Рис. В.з. Прннцнпнялвнвя схема шнроно- 116 — Ю и ИО на базу полосного операпнонного усилителя транзисто 1/!4 ер о нт 3554ВМ, выполненного по гнбонлноа тех- перехо, ит нологнн в режим усиления и тем самым совместно с И! обеспечивает возбуждение выходных транзисторов.
Таким путем образуется 1если достигнута симметрия плеч) двухтактный предвыходной каскад, работающий н режиме А. Конденсаторы С1 — СВ являются элементами внутренней коррекции АЧХ. В этом ОУ предусмотрены внешняя регулировка нуля и коррекция АЧХ. Резисторы Я13, !с!4 совместно с диодами )/15, К16, поочередно (в пределах периода сигнала) открывающимися прн избыточном напряжении, способствуют защите выходных транзисторов, особенно прн коротком замыкании на выходе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
