Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Найдите Чч Рис, 33,22, рсавтчники постоянного тока, напряжения и опорного нопрпягения 237 а) )1 н Яз для )го 2,0 В (ответ: Ят 1300 Ом, (?з ?00 Ом); 6) диапазон линейного изменения тока (ответ: от 1!. = 0 до почтя+11 мА)1 в) стабильность по нагрузке для 1пс = 0 (без нагрузки) и /рь = 10 мА !при полной нагрузке) (ответ: А(го = — !71 мВ, или — 8,6 %). г) !!окажите, что динамическая выходная проводимость д г(10/8У определяется формулой йо = /()?т + (?з) + 1?з/((?т + Аа) йт. д) Найднтеио и го дли /о 10 мА. (Ответ: йо —— 14,5 мСм, г = 69,00м.) е) Найдите 90 и го длЯ 10 = О. (Ответ: 8 > — — 154,5 мСм, г, = 6,5 Ом.) 8,28. Дано (Рис, 33.23): 1О= 12 мА, 1Н = 1Н = 1,0 мА, )гд 6,3 В и ЯЛ= = 10 Ом.
Найдите; а) 1(т и 1?т дли РО = 10 В (ответ. "1(, = 3 кОм, 1(, 7 кОм); уе Рнс. 33.23. б) лиапазон линейного нзменення тока 1о (ответ: от 0 до почти 11 мА)1 в) стабильность по нагрузке для /иг = 0 (без нагрузки) н 1рь= 10 мА (при полной нагрузке) (ответ: Йто = — 0,228 В, или — 2,3 еб). г) Покажите, по динамическая выходвая проводимость определена выражением о )( +/?е /? +1(т 1+а 2в + д] Най едо го пР /о= 1„„= 1О А.(от:80=20,1мсм,го = 49,75 Ом,) е> Найлите 8 и г„прн 10 = 1 = О.
(Ответ: ио — — 57,1 мСм, го 8.24 Дан = 1?,5 Ом.) ано (Рнс. 33.24) 1р (О„) = 6,0 мА, 1, Яв 1 = 1,0 мА, 1з= 5,0 мА !ток покои транзистора О,). найдите а) (гг " ье лля Уо = 6,0 В (ответ: /гт = 1,9 кОм, /г = 700 Ом); б) Нт ~ответ Гг = 140 Ом); в) -табьльногть по нагРУзке дла 1, <нс = 7,0 мА (без нагРУзки) И го, гг, = 105 мА (прн полной нагрузке) (ответ: Л(го = — 98 мВ илн 163т г) динамическое выходное сопротивление при /, = 50 мА (ответ: „ = 0,611 Ом (максимальное), 0,553 Ом (средиее)).
У' ч Е(ОП и, Ят 1а и- гав ! Г ио Рис. 33.24, 3.25. Дано (рис. 33,25), Уиди= +5,0 В, /д 1,0 мА, Найдите а) /(~ и /сз для Уо = +10,0 В (ответ; /тт 5 кОм, /сз 5 кОм); б) динамическое выходное сопротивление г, если А, (0) = 100 дВ !минимальное! и выходное сопротивление схемы без обратной связи равно 100 Ом (ответ: 2,0 мОм (максимальное)); иа Рис. 33.25. и] стабильность по нагРУзке дла /о !мс! —— 1,0 мА (без нагРУзки) н /и (к, ) — — 20 мА (прп полной нагрузке) (ответ: АУ„= -38 мкВ (мз ксимальное), или — 3,8 млн-' = — 0,00038 %)); г) ТКНи, если ТКНи<п.и!= 10 млн-т/'С (ответ: 100 мкВ/иС, или ио 10 млн г/'С).
Йсяочники опорного напряжения с аемпера/пурноа компенсацией 2.28. С помощью рис. 33.26 покажите, что а) Уо = Ус Яз/(/с~ + /се)) — Унд((2/сз — /с )/(/1, + /1з))' б) для выполнения равенства ТКН йУ /йТ 0 отношение М~з ир о должно подчиняться соотношению Р,//сз = 2+ ((йУг/йТУ( — йуна/йг))' Иагшчникгг посвоянного века, напряжения и опорного напряжения 239 и) Дано: 1'х = 6,3 В, арг(г(Т +3,0 мВ/'С, г(Упи(г(Т = — 2,2 мВ(ьС и (в 1,0 мА. Найдите )7„)гя и Уо при ТКНУ, — — О, (Ответ; Ат юа = 3,2375 кОм, )7, = 962,5 Ом, Уо = 1,66 В.) Найдгпе суммарное значение ТКН„: О' Рнс.
33.26 г) если температурный козофнцпент напряжения стабилизации бУл!г(Т или падения прямого напряжения между базой и вмгптером г(Упл(аТ отличаегси от среднего расчетного знамени на ~ 10 % (ответ: ТКН„ о = ~69 мкВ 'С, илн -~-41 млн-Ч'С); д) если отношение сопротивлений (7,Я, отличается от соедиего расчетного значения на ч-1 ейе. (Указание Полом нте )са на 1,е выше значения, указанного для условия '1 КН„= О, и найдите ТКН, Проверьте О о полученный ответ, полагая теперь, что Й, на 1 его выше значения, ука.
ванного для условна ТК)!и О, и находя ТКНУ Л 70тяет: ТКНУ 0 = ~!7 мкВ,'С, вли ~!0,1 млн-'1"С) ° Дано (рис. 33.27); 1, = 1,0 мА, 1, = О,!О мА н )виьь 0,7 В, а) Найдите Я,, гсх, Яз н Уо пРи ТКН„, = О. (Ответ: )7! = 1,866 кОм, б (Се = 11,66 кОм, )7 = 576 Ом, УО = 2,566 В.) ) Каким будет ТКНр, если допустимое отклонение отношении ИС-со- О пйотивлений Равно ~2 ееу (Считать, что дЛЯ нУлевого гтклоненнЯ ТКНь = О.т гОтает: ТКН = 80 мкВ~'С, или 0,0031 ~4!'С.) в) Найдите ТКНУ, если допустимое отклонение ИС.сопротивлений ра „ о' равно ~5% (полагаи, что при нулевом отклонении ТКНг, ОЕ (Указа„ Заметим, что ТКН1, г(Уо/ду' (л+ !) (г(Уви/г(Г)+ (й,й )Х Х (Уг/7)!и (/г//з) н что 1,11, = ехр (/айз/Ут), откуда Уг!п (1/1) /айз и ТКНУ = (л + 1) (г(Увя/г(Г) + (йт/йз) )гйз/Т ) (Ответ.
ТКН, 201 мкВ/'С, или 78 млн-х/'С нли 0,0078%/'С.) че Чо Рис. 33.27 г) Найдите ТКНг, есла отклонение У д от среднего расчетного значе- го' ния составляет ~10 мВ (полагая, что для нулевого отклонения ТКНг, = ОЕ 10твет: ТК!(и = 67 мкВ/"С, или 26 млн"г/'С, нли 0,0026 % г"С.) ЛИТЕРАТУРА Воу1гзгаг( й„ /уазйе/зйу Е.
Е!ес!гоп!с Гзет(сез апй С!гсиИ Т(геогу, Ргеп1~се-На!! !982. 6(аьег д. В., Биоай-Ьйагре 6. Е. !п1ейга1ей Сисий Епйгпеег(пй: Оемйп РайН са!!оп апд Арр((сабопз, Адй!зоп-!Уез!еу, 1977. 6гау Р. й., Меуег й, 6. Апа!уяз апд ()ез!йп о! Апа!ой !п1ейга1ей С(гсш68 2пй Ей„'гу(!еу, 1984. 6ггЬеле хЕ В. Апа1ой !п1ейга1ед С!гсш! Вез!йп, Чап Воз!гапд йе!п(го!4, 1972' (Имеется перевод: Грабен А. Б. Проектирование аналоговых интегралов"х схем.
— Мл Энергия, 1976.) Вот(!гол (). 1., Новагг( (р. 6. Ваз1с !п1ейга1ед Огсш1 Епй!пеег!пц, МсОгзм Н!!1, 1975. Манаме Р, К. Веш!сопбис!ог Е!ес1гоп!сз ()ез!йп, РгепНсе-НаН, 1977. ~ лава 4. Дифференциальные уснлнтели дифференциальный усилитель, одна из важнейших разновидностей транзисторных усилителей, широко применяется в аналоговых ИС различного типа: ОУ, компараторах и стабилизаторах напряжения, видеоусилителях, балансных модуляторах и демодуляторах. Кроме того, на основе дифференциальных усилителей построено большинство элементов цифровой эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ).
Дифференциальный усилитель — это первый, или входной, каскад ОУ и других ИС, поэтому он определяет большинство важнейших рабочих характеристик ИС: напряжение смещения ров, входной ток смещения 1а, входной ток сдвига (оа, входное сопротивление и коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС). Эта глава посвящена изучению основных принципов работы дифференциального усилителя.
Сначала рассмотрены дифференпиальные усилители на биполярных транзисторах, а затем дифференциальные усилители, построенные на основе М(О-ттранзсторов и полевых транзисторов с рп-переходом. После этого дан анализ схем с активной нагрузкой н частный случай их реализации — схема «токового зеркалам Для некоторых приложений предпочтительно использовать в дифференциальных усилителях составные транзисторы Дарлингтона. Этот вопрос кратко рассмотрен в заключительной части главы. 4 ! Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах йнализ работы дифференпиального усилителя проведем на основе оазовой схемы (рис. 4.!).
На рис. 4.2 гюказан дифференциальный усилитель с резисторами нагрузки. Предположим, что оба ~ранзистора дифференциальной пары 9, и 9, работают в акивном Режиме и что их базовые токи малы по сравнению с токами наши ами коллектора. Основное соотношение на котором базируются ши Расчеты, — это экспоненцпальная зависимость тока коллекто колл ора от напряжения база — эмиттер транзистора. Для тока ллектора !'„!, можно записать !1=!с, =!то, ехр (гве,!Ут), (4.1) 242 Глааа 4 где /то, — обратный ток коллектора 9х, а Уьн, — напряжени база — эмнттер транзистора (1!, определяемое выражением У = Ув, — Ув,. Аналогичное соотношение можно записать транзйстора Яа: /г = /с, = 1то, ехр (Увв,/Ут) Если бы транзисторы ь/! и Яг были полностью идентичны и раб .
тали пРи одинаковых коллектоРных напРЯжениЯх, то 1то, былоб !г+ в, Рис. 4,!. Основная схема. ! ! ! Рнс. 4.2. Дифференциальный усилитель с нагруаочными Реаистооаии равно 1то,. Однако даже если оба транзистора выполнены па одном кристалле, они не будут абсолютно одинаковы.
Поэтому для удобства введем понятие напряжения слгем)ения, Уон, определяемое соотношением /то„'/то, ехр (Уоэ/Ут) так что так что (4.4) Р (Увв /У -) + ехо (( ви + Роз)/Ут) ' Уо! Ут!п (1то,/1то,) (4 2) Если бы два транзистора были абсолютно одинаковы, то Уоа = " Данное определение напряжения смещения дает возможность переписать соотношение для 1, и виде 12 = 1то, ехр (Уве,/Ут) = /то, ехр ((Уви, + У05)/Ут). Поскольку 1, + 1, = /ч, имеем /о = 1то, (ехр (Увн,/Ут) + ехр ПУви, + Уегз)/Ут)), (4-З) Дифференциальнеи уеилинмли л43 Подстановка данного выражения для !то, в уравнение (4 () для 1, лает 1 ехр(УЕВ /Ут) 1, ехр (Уве /Ут) + ехР ((Уве, + Уев)/( т) разделив числитель и знаменатель на ехр (Уве,/Ут), получим 1, /о ~ + ехр ((1 Ве Уве,+У Б)/Ут) (4.5) (4.6) Для 1, имеем 1то ехр (Уве /ут) = то, ехр (Уоз/Ут) ехр (У /У ) /О ехр (Уве + У /(т ехр(У~В,/Ут)+ехр*((у„е + у„) у ) (4.
7) 1Е 1 + ехр П вЂ” У1 + УоВУУт) 1я (4.9) ! + ехр [ — (У~ — УОВ)/Ут) ' (4.10) а Рнс, 4.3 представлены графики 1, и 1, в зависимости от Уов Отметим, что если У, = Уов, то 1, = 1, = 1ч/2. У~ — У еличпна Уоа для планарных транзисторов обычно порядка мВ, поэтому при У, = Уов дифференциальный усилитель дв мя т лаи'нрован, т. е, ток источника тока распределяется между у " транзисторами дифференциальной пары поровну. пределич дифференциальное входное напряжение„ необходидля тхл о, чтобы ток через транзистор (), составлял 90 % от 1, Р (( ве, " ве, — Уое)/У ) ' — (4.8) у Уве ув, уе и уж — у у вая, что Уе, Уе„можно записать Уве, Уве, Ув, УВ,. Введем понятие дифференциального входного напряжения, определяемого формулой У, = УВ, — Ув,. Теперь можно выразить 1, и 1, через У, в виде 244 Глава 4 общего тока источника, а ток через (,!а — остальные 10 в, В з случае 1, = 0,91о и 1, = 0,11о, поэтому можно записать 0,11 !о Е= !+еяр((рт — Уоа)Рт) ' то есть ехр !(У, — Уов)1Ут) = 9.
(4.1!) и, следовательно, У~ — Уов — — Ут!п 9 = 25 мВ 2,1972 55 мВ. (4,12) В противном случае, т. е, когда 1, = 0,11о и 1, = 0,9 1о, ана. логично можно записать: У~ — Уоа ж — 55 мВ, Общий диапазоц напряжения ЛУо необходимый дли перераспределения тока диф ференциального усилителя от 1, = 0,91о и 1, = 0,11о до = 0,11о и 1, = 0,91о, называется переходным напряжением, ко. ~ем ь ~»! "тм -ьа а ул-н»тла тч =»а В сис. 4лк перелаточиая харлитеристиаа ли4тререиииально|о ус»лесли. торос в данном случае примерно равно 2 55 мВ = ! !О мВ. Эт 'г результат показывает, что для полного перераспределения токов в дифференциальном усилителе не требуется слишком Г>ольшого напряжения, Из выражений для 1, и 1„а также из график'в передаточных характеристик дифференциального усилителя (рис. 4.3) видно, что, по мере того как напряжение У, изменяется в ту или другу~о сторону относительно нулевого потенциала, и'е больший ток протекает через один транзистор и все меиьш|т" Лиф4ег>енциальние усилияели через другой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
