Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 50
Текст из файла (страница 50)
матричный выход) с учетом данных п. к) (ответ; 1,71 мСм, !03); и) Ус, О> н Ус, (О> (У> р'н — Ул 0) при Уоз = 2,0 мВ (ответ: +9,24 В, +8,76 В); н) ТКН, (оз> при Уол 2,0 мВ (ответ: 6,7 мкВ/еС)! о) коэффициент усиления по напряжению для дифференциального усилители, управляющего другим дифференциальным усилителем с диф.
ференциальиым входным сопротнвленвем 100 кОм (снмметрнчный выход), Ау =* (ос, — Рс,)/оп, (ответ: 109); и) 1'с, и Ус, при >и 0 и Ув 0 (ответ:+!5 В, +3,0 В); Р) /> и /т прн Ул, О н Ув = — 50 мВ (ответ; 176 мкА, 24 мкА); с) выходную проводимость источника тока, 8> (ответ; 307 нСм). Дифференциальный усилппмль на нокгемх глранзиснирак с рн-лереходоль Дано> днйх)мренциальный усилитель иа полевых транзисторах с рл.пере- водом (рпс, 34.2), !О = 0,5 мА, Транзисторы дифференциального усиля. тела О~ и (>э, источник тока, транзисторы активной нагрузки, Яз и Д, имеют следующие параметры /оэз= 1,0 мА, Ур= -4,0 В, и г,г, = 200 кОм Найти> з) линамнческ>чо передаточну>о проводимость дифференциального усилители, 8> (ответ: д> = О,!25 мСы); б) коэффициент усиления малоснгнальиого напряжения для симметричногоо выхода, оо/о> (ответ; Аг = 25).
в) Ка«ое дифференциальное входное напряжение необходимо для того, чтобы 90 % полного тока дифференциального усилителя протекало через одни из транзисторов дифференциальной пары> (Ответ: ш>,79 В.) т) и ° "овторнгь п, в), ио для 99% полного гока дифференциального усиля. тела, (Огвет: ~2,57 В,) 280 Гласа 4 Рнс. 34.2. 4.3. Диг)креренцггальнып усилитель на МОП-транзиспгорах. Дано: днфферен. цнальный усилитель на й(ОП транзнсторах, нмеющнх пороговое напра. жеане+3,0 В н (па* 1,0 мА прн (гоа +7,0 В.
Общий ток днффереа. цнального усплнтеля )О -— 1,0 мА. Найти. а) дннамяческую передаточную проводимость дифференциального усплн. тела, р( (ответ; 0,177 мСм); б) входное напряженне, необходнмое аля того, чтобы через одна нз трав. зисторов гьнфферсицйального усилителя протекало 90 ьм полного тока (ответ.
~2,52 В). в) Повторить п. 6) для уровня 99 ьд общего тока. (Ответ: ~3,58 В.) 4.4. Дифг)ергнииальныгг усилигпгль с актионои нагрузкоя о сиде схема ттсогого зеркала. Дано: дифференциальный уснлятель с актнвпой нагрузкой в виде схемы токового зеркала (рнс. 4.!6). а) Покажите, что общее выра>кение для козффнцяента усилении мало сигнального переменного напряженнн, Ар = оо,юг, имеет впд Ау ~ ()а))гl()|н) + Ре))г )гт (. (г л (к> + ) л (о>1.
б) Прн Ва Вт 70 (мнннмум), и 1,5 н ул !н> ул !рг !50 В (м! ннмум) найтн Ао. (Ответ: 2!30 (минимум).) ) Повторять щ б) для 5 = () 50 (мнщщум). (Ответ; !667 (манняум)') г) ПовтоРить п. б) дла () ()т= 30 (мнннмУм). (Ответ: 931 (минимум)) д) Для 10 40 мкА н Уь = 12 В найтн (н при (1, = () = 50 (минимум) (Ответ: 400 вА (максимум).) е) Найти днф(еренцпальное входное сопротннленне прн заданных нище параметрах.
(Ответ; 125 кОм (ынннмум).) нс) Найти верхнюю границу диапазона входного напряженна данного днф ференцналщюго уснлателя. (Ответ: + 11,! В.) в) для пп. б) — г) найти ыаксямальный козффнцнент усиленна по напрн женню при условна, что коэффициент передачи по току транзнсюр"в стремнтся к бесконечности. (Ответ: 3000.) 7(иффергнь(иальньье усилители и) Включив транзисторы бь и бг по схеме Лврлингтона, найти козффн. цнент усиления по напряжению при 6 = 50 (минимум) дли всех транзисторов; найти коэффициент усиления прн () -+ со.
(Ответ: 1071 (минимум), 1500 (максимум).) к) Найти 1з и дифференцналыюе входное сопротивление для случая и, и) и при 10 = 40 мкА. (Огвет: 8 иА (максииум), !2,5 МОм (минимум),) 4 б дц„~ферень(иальныд усилитель на ьИОП-транзисторак с активной нагрузкой в виве схельы токового зеркала. Дано; схема дифференциального усилителя на МОГ1-транзисторах на рнс.
4.17, 1(ля я-канальнык транзисто- К =' ов ()ь н ()з пороговое напряжение Уь равно +1,0 В, |па = 1,0 мА, в та= +3,0 В. Полная емкость узла бя — бл, включая емкость нагрузки, равна 5 пф, Предполагается У,| „,>= Уз р| —— 50 В. Найти коэффициент усььленьья на нулевой частоте, д |, (О), полосу пропускания н частоту единичного усиления 7„ для следующих значений начального тока 1ср э) 1о = 2,0 мд (ответ: 25, 1,27 МГц, 31,8 МГц); б) !с| = 200 мкА (ответ; 79, 127 кГц, 10,0 МГц); в) 1ь) = 60 ьькА (ответ: 144, 38 кГц, 5,5 МГц); г) 10 = 20 мкА (ответ; 250, 12,7 кГц, 3,18 МГц).
4.8, Эксооненииальная загаси.ность мевьсду током и наяряжениель Вля составного транзистора 7(арлььнгтона. Показать, что зависимость между выходным коллекторным током !а и входным напряжением база — эмнгтер 1вк схемы составного транзистора, показанной нв рис. 4.19, имеет вид !а= 1оехр(Увг!2Уг), где 1о — начальная постоянная, имеюшая размерность тока, а Ут АТ!у — тепловое напряжение. ЛИТЕРАТУРА Ео1ув!аь( Аь., Аьш)м!зйу Ь. Е|ес1гошс Оеч(сез апб Сьгсш1 Тйеогу, РгепИсе-На!1, 1982. у||с!мя р. С. Е|ес1гоп|с !п1ейга1еб С!гсццв апд Буз1ешз, Чап Ножгапб Ке!п- йоЫ, 1970, Гиасо|еуо Ь,,|, ГЛИегепНа| Аьпр|91егз, \Ч!!еу, 1970.
б!а Л. В.', бабай-Зйагре б. Е. 1п(ейга(ед Сьгспь1 Епй!пеег!пй, Абб!зо -)Чез! у, |977. бгаеьяе Л б., Тозеу б. Е., ПиеЬтая Ь. Р. ОрегвИопа! Агар!!1!егз — Рез!Кп апб Арр|ьса||опз, Мсбгаьч-Н!11, |971. (Имеется перевод: Проектирование и применение операционных усилителей!Под ред, дж. Грэма, дж, Тоби н бга Л. Хыолсмаиа.
— Мл Мир, 1974.) гар Р )С., Меуег )7. б. Апа1уз(з апб Вез!йп о1 Апа!ой 1п1ейга1еб С(гси!|з, 2-б бгшь~ Ед., 'тЧ!|еу, |984. 1975, '"ьсй У. Н., 1асйсои П. б. 1п1гобос||оп 1о 1п1ейга1еб С|ген||э, Мсбгачь.Н!1)ь а"ь!!!о" 0 Л, 1!ажась( (Р. б, Ваз|с 1п1ейга1еб Сьгсий Епй!пеег)пй, Мсбгатч. Н!|1, 1975 ' ьь Манна| 1ог М, О. 5. Озегз, Вез(оп, 1975. М,'~ 1"Згюй Й. О. О|ИегепНа! Аьпр1!1!егз, 'ьЧ|(еу, 1963, й ' !та«| 51|стае!ес1гоп!сз, Мсбга и-Н91, 1979.
ого|в |пс Апа!уз(з апб Осмин о1 !п1ейга1еб С|гонца, Мсбгачь-Н!!1, !967, ~„~~бе 1 1(. ОрегаИопа! Аьпр|И|егз, %!!еу, 1975. |п|гобпсбоп |о ОРега1|опа| АгпР|!Вегз| ТйеогУ апб АРР!!са1!оцэь сбгвчь-Н!11, !975 Глава 5. Характеристики и применение ОУ 6,1. Интегральные схемы Интегральная схема (ИС) — это электронное устройство, сх. мотехнпческие элементы которого объединены в одном корпусе В состав большинства ИС входят десятки, сотни и даже тысячи транзисторов, а также диоды, резисторы и конденсаторы. По спо. собу объединения (интеграции) элементов различают ИС полу.
проводниковые, или монолитные (однокристальные), и гибридные, В полуороводникоаь<х ИС все элементы объединены на одном крн. сгалле кремния. Размеры кристалла, каи правило, лежат в пределах от! ><1 мм при толщине 025 мм для малых ИС до 5х5 мм при толщине 0,3 мм для больших ИС (БИС). Элементы гибридной ИС размещены на нескольких кристаллах в одном корпусе. В качестве таких кристаллов могут использоваться полупроводниковые ИС, а также дискретные транзисторы, транзисторные или диодные сборки, бескорпусные конденсаторы.
Кристаллы крепят к поьерхности керамической диэлектрической подложки, причем материал подложки — обычно оксид алюми. ния А(,О,. Электрические связи между кристаллами гибридных ИС создаются на основе толстопленочной яли тонкопленочной сетки проводников, нанесенных на поверхность подложки. Кроме проводников, на поверхность подложки при необходимости наносят толстопленочные илп тонкопленочные матрипы резисторов, Тонкие пленки наносят мегодамн вакуумного напыления (тол.
щина резистивпого слоя в этом случае около 1 мкм), толстопле' ночные структуры изготовляют методом шелкографии при тол" шине нанесенного слоя от 10 до 30 мкм, По функциональному назначению ИС разделяют на два основ ных класса: цпфровь<е и онологовые (пли линейные). В цифровых ИС все транзисторы работают в ключевом режиме, т.
е. находятся либо в закрытом (режим отсечки), либо в открытом (режпм пасы щения) состоянии. Состояния отсечки н нась<щсппя имитирукп логические единицу и нуль (высокий я низкий логические уровни) соответственно. В процессе перекл<очения транзисторы оч""ь быстро переходят из одного состояния в другое, ьшнуя активны" режим. Подавляющее больцшнство цифровых ИС вЂ” полупр<>вод пиковые и построены только нз транзисторов и резистор<ж, при""" использу>отса как биполярные, так и МОГ!-транзисторы.
Отде"ь ХаРактеристики и применение ОУ иые ци ' цифровые ИС на МОИ-транзисторах содержат до несколькнч сотен н тысяч транзисторов, расположенных на одном кристалле кремния. Основное функциональное назначение аналоговых, пли линейных, и ИС пРеобРазование непРеРывных сигналов, котоРые пеРеся напряжением и током, поэтому транзисторы аналоговых ИС работают преимущественно в активном или линейном режиме.
Б настоящее время разработана широкая номенклатура аналоговы„ИС ~ операционные усилители, низкочастотные усилители ~ности, стабилизаторы напряжения, источники опорного напряжения, видеоусилители, высокочастотные усилители, компааторы напряжения, модуляторы и демодуляторы, логарифмические преобразователи, умножители, функциональные генераторы, „енераторы, управляемые напряжением, схемы фазовой автоподстройки часготы, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи и др. Большинство аналоговых ИС относятся к классу полупроводниковых, но в то же время промышленность выпускает и немало гибридных ИС, имеющих важное значение.
В этой главе будут описаны ОУ, а в последующих главах исследуются аналоговые ИС других типов. 5,2. Введение в теорию операционных усилителей Операционный усилитель (ОУ) — это аналоговая ИС, на выходе которой формируется напряжение оо, равное по величине усиленной разности между двумя входными напряжениями и, и о,. Идеальная передаточная характеристика ОУ (зависимость выходного напряжения от состояния входов) может быть представлена выражением оо = Аоь (о, — о,), где Аоь — козФФпЧигяеп усиления ОУ без обрагпной связи.
Большинство современных ОУ вЂ” полупроводниковые, хотя существуют сотни разновидностей ОУ, выпускаемых множеством фирм-изготовителей. В первой половине 19бО-х годов широко применялись аналоговые вычислительные машины, в которых впервые использовались ОУ (в сочетании с другими схемотехническими элементами, основном резисторами и конденсаторами) для выполнения различных математических операций (сложення, вычитания, умножения, интегрирования, дифференцирования). Именно этим объяс""ется традиционное название этих приборов — «операциоиные усилители».
Однако с тех пор область применения ОУ значительно пеего р'сшярилась, и в настоящее время, как будет видно нз дальней- изложения, они используются для решения множества задач. ником С'емное обозначение Оу показано па рио. 5.1, где греугольобозначен сам ОУ вЂ” многокаскадный усилитель напряжения содержащий от десятков до сотен транзисторов. Выходное Гааза 3 напри>кение оо связано с двумя входными соотношением „ = Аоь (о, — о,). В идеале ОУ чувствителен только к рази азности двух входных напряжений, о, = о, — о„которая пазы вается дифференциальным входным сигналом, и абсолютно ие чув встни.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
