Дьюб Динеш С. Электроника - схемы и анализ (2008) (1095413), страница 61
Текст из файла (страница 61)
А = Вс/2т,'. Все остальные параметры аналогичны параметрам конфигураций дифференциаль- -нле ных усилителей, изученных ранее. Рис. 13.13. Дифференциальный В дифференциальном усилителе с не- усилительснесимметричнымвхосимметричным входом и несимметричным дом н несимметричным выходом выходом применено больше деталей, чем в однотранзисторном усилителе с ОЭ, но никаких преимуществ по сравнению со схемой с ОЭ не имеет, поэтому он практически не применяется. ! 3.8. Дифференциальный усилитель с компенсирующими резисторами Качество дифференциального усилителя зависит от того, насколько идентичны его транзисторы.
Параметры транзисторов и их изменения (скажем, от температуры) должны быть одинаковыми. Хотя передовая технология производства ИС позволяет получить достаточно совпадающие элементы, ждать полной идентичности не следует. Зависимость коэффициента усиления дифференциального усилителя от изменения динамического сопротивления эмиттера г,' можно снизить, добавив в каждый эмиттер дополнительное внешнее сопротивление Вв. Добавление термокомпенсирующего резистора в усилитель с ОЭ было рассмотрено в гл. 5. Схема дифференциального усилителя с симметричным входом и симметричным выходом с компенсирующими эмиттерными резисторами Вн показана на рис.
13.14. Для любой конфигурации коэффициент усиления по напряжению и входное сопротивление можно получить, заменив в формулах т,' на (те' + Ян). В качестве примера, в табл. 13.1 приведены некоторые результаты для дифференциального усилителя, представленного на рис. 13.4. ~~~362 Глава 1а ди44еренциальные и операционные усилители ""оо Во К1 Кз гз '~ ~ь К2 Рис. 13.14. Дифференциальный усилитель с резисторами Ян длл компенсации эмиттеров Рис. 13.13. Дифференциальный усилитель на МОП-транзисторах Включение Яв повьппает входное сопротивление и улучшает стабильность, но снижает коэффициент усиления. Таблица 13.1. 1 3.9. Дифференциальные усилители на полевых транзисторах Во многих схемах, таких, как операциоешые и ипструмснтальныс усилители, требуется очень высокое (несколько мегаом) входное сопротивление.
При конструировании таких дифференциальных усилителей вместо биполярных транзисторов применяются полевые. Дифференциальный усилитель на МОП-транзисторах изображен на рис. 13.15. Предполагается, что транзисторы Т1 и Тз будут в области насыщения. Резистор Ву снабжает близким к постоянному током смещения транзисторы Т1 и Тз. Этот суммарный ток Х, делится ровно пополам между двумя транзисторами с одинаковыми параметрами.
13.!О. С* » « . 363) Так как $', = — роя, суммарный ток 1, равен — ~Ъя — ( — ~Ъя) 1,= Я ~Ъя — рЪя 1я = .и я (13.19) 1п1 = 1В2 = ~8 2 (13.26) Уравнения коэффициента усиления по напряжению, полученные для различных конфигураций на биполярных транзисторах, можно применить и для дифференциальных усилителей на полевых транзисторов заменой Вс на Яр, а г', на 1/д Например, коэффициент усиления дифференциального усилителя с симметричным входом и симметричным выходом, показанного на рис.
13.15, равен ея ВП гя (1/д ) (13.21) Ад = Во д~. ( 3.! О. Схемы с источниками постоянного тока Первые дифференциальные усилители, подобные изображенному на рисунке 13.1, для обеспечения постоянного эмиттерного тока применяли сочетание 1'нл и Вн. Вспомним, что источник постоянного тока должен иметь очень большое, в идеале бесконечное внутреннее сопротивление.
Эквивалентная схема с источником тока сочетания Ънн и Вв в качестве внутреннего сопротивления дает Вн. Ксли его выбрать очень большим, то ток эмиттера станет непригодно малым. В новых приборах, в частности, в интегральных схемах усилителей, применяется источник стабильного тока с использованием транзистора. На рис. 13.16 показана одна из таких схем. Транзистор Яз демонстрирует высокое выходное сопротивление, и, следовательно, является превосходным источником стабильного тока. Суммарный ток эмиттеров равен току коллектора 1сз( 1лз) транзистора 9з. Дифференциальные усилители на нолевых транзисторах обычно делают в составе линейных интегральных схем, В многокаскадных усилителях с болыпим коэффициентом усиления дифференциальный усилитель на полевых транзисторах обычно используется как первый каскад.
А для компенсации малого коэффициента усиления полевых транзисторов несколько следующих каскадов конструируются на биполярных транзисторах. (364 Глава 18. Дифференииальные и операционные рсилигиели В1 Ути = ~О~ее(, (В~+ В2) ) (13.22) а ток эмиттера 1ез равен (УТл УВЕ) лЕЗ = ВЕ Токи эмиттера транзисторов Я~ и ЯЗ 1 лЕ1 = 1ЕЗ = -1ЕЗ. 2 (13.23) (13.24) "ее Рис. 13.16. Дифференпиальный усилитель с источником постолн- ного тока Рис.
13.17. Компенсирующие ди- оды в стабилизаторе тока Температурную стабильность источника стабильного тока от транзистора Чз на рис. 13.16 можно улучшить заменой резистора Яз диодами Р] и ВЗ, как это показано ыа рис. 13.17. Ток эмиттера Хез можно определить так. Пусть диоды й~ и 02 — одного типа, и у каждого прямое падение ыапряжеыия, обозыаченыое УР. Напряжение на базе транзистора Яз равно УВЗ = УЕЕ + 2УР~ а напряжение на эмиттере Уез УЕЗ = УВЗ УВЕ = УЕВ+ 2УР УВЕ. Следовательно, [УЕЗ вЂ” ( — УЕЕ)) (2УР— УВЕ) лЕЗ— ВЕ НЕ Считая ток базы Яз пренебрежимо малым, эквивалентное напряжение Уть (рис. 13.16) равно 66.66. С . 365)1 Если характеристики перехода эмиттер — база транзистора Яз такие же, как у диодов Р1 и Р2, то имеем Рве — Рр и 1ез = 6р/ПЕ. (13.25) Вспомним, что падение напряжения на диоде есть функция тока через диод.
Это важно. Тогда в рис. 13.17 12 = 1р + 1в или 12 = 1р. (13.26) Таким образом, мы должны иметь соответствующий ток 12, чтобы зафиксировать напряжение Ур. Если мы выберем значение тока 1ез и примем Ъ'р = 0,7 В, сопротивление Ве можно вычислить из уравнения (13.25) . Чтобы получить значение тока Хр (= 12), которое дает 1'р = 0,7 В, мы определим сопротивление В2.
Это можно сделать, принимая, что 12 = 1ез. Тогда получаем Яее — 1,4 В) 2 1ез (13.27) (2Рве — Ъве) (1,4  — 0,7 В) 1т 2мА Ле = 350 Ом. Из-за зеркального эффекта 1р = 1т. Далее, 12 = = 1в+ 1р, 1р — очень мал, то имеем 1р — 2 мА. И, применив уравнение (13.27) (10  — 1,4 В) 25 мВ 25 мВ (1/21т) 1 мА = 25 Ом (для транзисторов Я6 и Щ). КоэфФициент усиления по напряжению А = йр/Г, или -10 В Рис.
13.18. Яр = А . г', = 30 х 25 Ом или Вр = 750 Ом. Пример 13.2. Для дифференциального усилителя, изображенного на рис. 13.18 вычислить сопротивления резисторов Лр, Ве, и Лз, чтобы дифференциальный коэффициент усиления был около 30. Ток, получаемый от источника стабильного тока, равен 2 мА. Диоды Р6 и Рз имеют такие же характеристики, как и эмиттерный переход транзистора Яз, и Ъ"ве = 0,7 В. Решение. По условию суммарный ток эмиттеров 1т = 2 мА. Определив разность потенциалов +10 В на концах Яе и ток 1т, который проходит через него, имеем ~~~366 Глава 13. Ди44еренциальные и операционные усилители -уее а) б) Рис. 13.19.
Пример 13.3. В дифференциальном усилителе на полевых транзисторах (схема на рис. 13.19, а) применено смещение стабильным током при помощи стабилитрона. Параметры элементов схемы: Ве = 4 кОм, Во = 1 МОм, Вя = 1,2 кОм, В2 = 80 Ом, Уее = +10 В, и — УЯЯ = — 10 В. Оба полевых транзистора идентичны и имеют д = 6000 мСм. У биполярного транзистора Яз) Уея = 0,7 В, )1 = 100. У стабилнтрона 1) напряжение стабилизации Уя = 5 В и 132 — — 50 мА.
Найти: 1) ток эмиттера транзистора ь12, 2) коэффициент усиления дифференциального усилителя; 3) входное сопротивление дифференциального усилителя. Решение. Часть схемы, служащая источником стабильного тока„показана вз Рис. 13.19, б. Уя — напРЯжение стабилизации стабилитРона. Его можно пРед ставить как (Уз — 1'Вя) Уя УЯЯ + 1ЯЗ ' Ве или 1ез ВЕ (5  — 0,7 В) т.е. 1яз — — 3,6 мА. Важно отметить, что сопротивление резистора В2 должна быть выбрано так, чтобы 12 - 1,2 1им гДе 1щ — минимальный ток, чтобы стабилитРон был в состоЯнии обРатно~~ смещения.
Его значение приводится в технических характеристиках на стаб" литроп. Для нашей схемы (1'ЕŠ— Уя) Уее = 12В2 + Уя или В2 = 12 При сопротивлении В~ = 80 Ом это условие удовлетворяется. 2. Коэффициент усиления по напряжению Ал = д„, . Во = 6000 мСм х 4 ком = 24. 3. Входное сопротивление равно Во лля обоих входов, следовательно, Лп = = Вл = 1 МОм.
! 3. ! !. Операционный усилитель Операционный усилитель (ОУ) — это, по существу, усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления. Для выполнения своих особых функций он состоит из нескольких каскадов и может выполнять несколько математических операций, таких как суммирование, интегрирование и т. и. — отсюда название юперационныйв. Важнейшие свойства ОУ следующие: 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
