Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Глаза $ 4!О Чо Рис, 35,63, 6,64. Вычисление корректирующей емкости (рис, 35,54), Дано! СОомр = = 40 пФ, Аоь = 0 дБ при 7 = )з = 1,0 МГц. Предполагается, что )и !/Ссоыр. Найдите: а) ширину полосы пропускання н время нарастания (при условии малого сигнала) (отзет; 35 кГц, 1,0 мкс); б) минимально возможную емкость Ссомр, которую можно использовать для обеспечения запаса по фазе как минимум на 45' (ответ: !О пФ); в) соответствующую ширину полосы пропускаиии в время нарастания прн использовании такого Ссомр (ответ: Вйг = 1,4 МГц, !г1„= = 248 нс), н,--зи !го ссомр $.65. Вычисление корректируюи(ей емкости (рис.
35.65). Йано: )и = 1,0 МГц, когда Ссомр = ЗО пФ, н )ч = 2! МГп, когда Ссомр = 0 (экстраполн. рованные значения) и )з = 1,0 МГц. Предполагается, что (и 1/(Ссом! + + Сра„), где С!,а, — паразптная емкость. Определнге; а) /и длн СсОМР = З,О пФ (ответ: 7,0 МГц); б) ширину полосы пропускання по уровню 3 дБ прн )сд — — 39 кОм, )7з ~ = 1,0 кОм, Ссомр = ЗО пФ (ответ: 25 кГц); в) выполните задание и.
(51 для Ссоь!р = 3,0 пФ (ответ; !75 кГц). г) Дтя )7г= 30 кОм и )7 = !О кОм найдите Ссомр при обеспечении запаса по фазе на 45'. )такая при этом будет ширина полосы пропуск~ ния) (Ответ: Ссомр= 4,07 пФ (минимум), В!р ин 1,0 МГп ссс,р Рве, 35.65, Характеристики и чрилмкениг Оу 5 55 устойчивость ОУ (рис. 35.06).
Дано: 'т = !О Гп, /з = 1,0 мГц, = 4,0 5!Гц, Соомр = 50 пФ, ги (зкстрайолированная) 1,0 ?ВГц. Покажите, что: в) ро = (1,0 В) 15((лз/рддр) для )лз положительной полярности; б) козффнциеит обре~ной связи, Г, прн условии малого сигнала на переменном токе равен Е= )лчЛг для схемы нз Ах и Е= )лдпр?)лг для схемы на Ал. о, о — — — -- — — — — — — — — т г (геев Рис, 35.56.
в) При кахих значениях )лз н )лири данная схема устойчива? (Отгет: при )лз и (лпнр, не превышающих +!25 мВ.) г] Если требуется, чтобы зтог логарифмический усилитель был устойчив прп )ла и Рннр более 1,О В, то какое требгвание датжно быть пало. хсено иа )т? Если на частоте?т = 1О Гц корректирующая емкость равНа 50 ПФ, тО КаКая ЕМКОСТЬ СООыр трсбуетея тЕПЕРЬ? (Отаст: (, = = 1 25 Гц Соомр = 400 пФ.) д) Выполните задание п. (г) для входньщ напряжений более 50 В (отгет: 6т = 0,025 Гц, Соомр = 20 нФ). е) Найдите малоспгиальную ширину полосы пропусканвя, предполагая, что используется корректирующая емкость 20 нФ для следу)оипш !'з: 100 мВ, 1,0 В и 5 В (ответ: 10 кГц, 100 кГц и 500 кГц).
ж) Прелполагая, что /гонт,гм= 25 мЛ, /нтлз=!О нй, (он= 1,0 ий, найдите допустимый диапазон для )?т, такой, чтобы для диапазона )лв от 10 мВ ло 100 В (четыре декады) ошибка огранвчення по отношенвю к входному напряжению не превышала 1 ьА (отзет: )?, должно Сыть между 4 и 100 кОм). ) Если тРанзисторы (), и цз включить по диодной схеме, то накое влияние зто окажет на устойчивость схемы и на точность логарифмического преобразования? дает ли использование транзисторов, включенным Глаза 5 4!2 по диодной схеме, какие. либо преимущества по срзвнеиию с исполь. зованием обычной согласованной пары диодов? 5.67.
ОУ имеет 1а = 1,5 МГи и ?в = 6,0 МГц. Определите ширину полосы про. пускания с обратной связью для Апх (0) = 50 (ответ: 30 кГц). 5.68. ||айдите время нарастания при условии малого сигнала для задачи 556 (ответ; |1,7 мкс). 5.69. При 1„= 1,5 МГц и А ос. (0) = 106 дБ найдите А ос (модуль и фазу) на частоте 25 кГц (ответ: 60 ~ — 89,98'). 5.70. Определите ширину полосы пропускания без обратной связи для задачи 5,58 (ответ: 7,5 Гц). 5.71, ОУ имеет КОН!!П, равный — 90 дБ. Источник питания имеет перемен. ные флуктуации 10 мВ, а коэффициент усиления с обратной связью ОУ равен 40 дБ. Найдите переменную составляющую выходного напрягкессия, обусловленную этими флуктуациими (ответ: 31,6 мкВ).
5.72. ОУ имеет Аог. (0) = 106 дБ, 1, = 10 кГц, ?в = 500 кГц, ?в = 2,0 МГц Найдите минимальный коэффициент усиления с обратной связью, который еще обеспечивает запас по фазе на 45' (ответ: 2,828). 5.73. ОУ имеет |н = 1,0 МГц, Апг (0) = |00, вьсходное напряжение шума ио спосве| = 0,20 мВ (среднеквадратичное значение). Определи~с эквнва. лентное напряжение входного шума (спектральную плотность) (ответ; 16 нВс'Гцыз). 5.?4. Повторитель напрнжения на ОУ работает от источника входного сигнала с сопротивлением |,О МОм. ОУ имеет Аох (0) = 100 дБ, 1 = 2,0 МГц, спнфазиое входное сопротивление равно |ОО МОм параллельно с еьскостью 5,0 пф. Определите ширину полосы пропускания по уровню 3 дБ этой схемы (ответ: 31,86 кГц).
ЛИТЕРАТУРА Вагла А. ОпегаИопз! Ашр)!!!егв, 'стс!!еу, |9?1, Сагг А А Е|пеаг |С10р Ашр НапйЬоой, ТАВ Воойв, 1983. Соллебу 1. А. Апа|ой 1п(ехгга(ей СпсиИв, %11еу, |9?5. гс(сйел Р, Е|ес1гопк 1п!ейга|ей С|гсш1в апй Був1ешз, Уап Нов(гапй Ве!пЬо!й, 1970. б|авсг А. В,, Бссйай-Бйагре 6, Е. 1п1ейга|ей Ссгсш1 Епй(пеег1сгй, Лйй|воп-"с(сш!еу ! 977, бгаете 1. 6. Лрр||саИопв о1 ОрегзИопа| Ашр1!1!егв, МсСгахч-НИ1, 1973. бгау р. )7., Мерет )7. б. Лпа1увы апй ()ев!йп о1 Апа(ой 1п1ейга1ей С|гсцИв, %!!ау 1984. бгслссй у, и., Засйюсс 1?. б, |пшойиспоп 1о |п1еьга1ей С|гсиИв, МсСгавс-НИ!с 1975.
Натс11ол В. 7., Ватагу йг. 6. Ваь(с !п1ейга1ей С|гсиИ Епй(пеег1пй, Мсбгзвм НИ1, 1975. 1?ла1ей Е. Лс. А Овес'в НапйЬоо|с о| !и!енса!ей С|гсиИв, %1(еу, 1973. 1?ауйев Р. 57. Ор Лшр НапйЬоо|с, РгепВсе-На|1, 198!. /асоЬ Л М. Арр1|саИопв апй Оев|йп мИЬ Апа(ой !п1ейга1ей С|гсиИв, ((еь(о~ 1982. Еелй Л ().
НапйЬоой о| !п1едга1ей С!гсш|в, Иев(оп, !978. Еелй .1. О. Манна| 1ог )п1ейгз1ей Сигсш1 1)вегв, Иев(оп, |973. йелй Л О Манив| 1ог ОрегвИопа| Лшр1|Бег О|вега, )сев(оп, 1976. (Имеется пер вош Ленк дж. Руководство для пользователей операпноннымн Усиля'е' ляхи. — Л1п Связь, !978.) Малаые Р. К. Беппсопс|ис1ог Е|ес1гоп|св Оев(йп, Ргеп|ссе-НаИ, 1977.
Мс11тал 1. Ы(сгое!ес!госс(св, МсСгасч-Нс!1, 1979. йобегйе й. К, Орегабопа| АгпрИ!!егв, %1!еу, 1975. Хоракглернстнкн и лрименвнав ОУ 413 ,4 Ео Ет!ГГг К. С. М1сгое!ес1гогАс С!гоп!1в, Ной, К!пеЬаг1 апс' %!изгои, ,! Е, О, ОрегаИопа! Агор1Шегз, Кез1оп, 1955. 1982. ~~~Г!си Теспп!са! РиЬИсаИопз, Мойегп АррИсаИопз о! !п1едга1е6 Сггсийв, ТАВ Воо!гз 1974 р Е 7, у.
!пггодисИоп 1о ОрегаИопа! Асор!!Пег ТЬеогу АррИсаИопз, Мсбгачг Н!11, 1975. рг лу Г.' 7„01! 97, Е, ГипсИоп С!гси!!з, МсОгачг-Н!!1, 1976, Актнвньв фнзвтрвг Е „гол Р. АсИче Г!Иегв 1ог Сотпгип!саИопз апг! 1пгзггигоеп1аИоп, МсОгазч НШ, !979. днггегг Р. Е. Апа!оа 1(О Оев!кп, Кезгоп, 195И царил Б. Е.
5уп1Ьез!з о! КС АсИче Г!!1егз, Мсбгагч-Н!!1, 1969, Е,цнгл А Е., ус!глюк О. Е. Манив! о! Асг!че ГШег Оея2п, МсОгаег-Н!!1, 1973, цд~!нлнл Е. Р., А!!ел Р. Е, !пггодисИоп 1о 1Ье ТЬеогу апд Оез1дп о! АсИче ГП !егз, МсОгаълН!П, 1980, ус!нива О, Е., ИГ!Ьнгл в'. Е. КарЫ РгасИса1 Оеядпв о! АсИ.ге ГШегз, 1й!!еув 1975. !дт Е. У.-Г. Апв!оД апд 019Иа! Г!Иегз, Ргеп11се-На11, 1979, Тн!гнГн Г. Р. ТЬе АсИче Г!!1ег НапдЬооЬ, ТАВ Воойз, !979, %!!Ьгтз А. Е. АсИче ГШег Оез15п, Аг1есЬ Ноизе, 1975. Глаца 6. Проектирование схем ОУ 6.1.
Анализ схем ОУ Сначала рассмотрим внутреннюю схемотехнику ОУ. Она тесно свЯзана со схемотехникой аналоговых ИС дРУгих типов, Обоб. щенная структурная схема ОУ показана на рис. 6.1. Она содержит два каскада усиления и эмиттерный повторитель иа выходе, Коэффициент усиления по напряжению каждого из двух каскадов усиления обычно лежит в пределах от 300 до 1000, а коэффициент усиления каскада эмнттерного повторителя примерно равен единице, поэтому общий коэффициент усиления на низких частотах ОУ без обратной связи 10' — 10' (100 — 120 дБ).
Выходной каскад эмиттерного повторителя имеет выходное сопротивление, позволяющее усилителю работать на достаточно низкоомную нагрузку. Згот каскад имеет двухтактпую конфигурацию, так что ОУ может работать либо как источник (т. е. (о > О), либо как потребитель ((о ( О) выходного тока, Как и в других ИС, все каскады ОУ непосредственно связаны друг с другом, т. е, в схеме отсутствуют межкаскадные или другие «обходные» емкости. В большннстее случаев схемотехника ОУ рассчитана на хорошо согласованные транзисторы н резисторы, что вполне достижимо на ИС.
Хорошее согласование достигается за счет того, что элементы схемы размещены очень плотно на одном кристалле кремния и формируются одновременно, за один технологический цикл, Кроме того, поскольку конденсаторы и резисторы с большим сопротивлением (более 50 кОм) занимают значнтельн) ю площадь на кристалле ИС и оказывают нежелательное паразитное влияние, при проектировании схемы э|и элементы стараются не включать, отдавая предпочтение транзисторам пли диодам. Для устойчивой работы в режиме с обратной связью необхо димо свести к минимуму общий фазовый сдвиг Оу без обратной связи. В результате минимизации получают более высокое зиа.
чение )ю, а также соответствующую частоту единичного усиле ння ~„, поэтому возрастает и произведение коэффициента усиле ния на ширину полосы пропускания. Поскольку каждый каскад усиления вносит дополнительный фазовый сдвиг, необход™ минимизировать число каскадов усиления при сохранении бол" шого коэффициента усиления по напряжению всего усилителя (без обратной связи).
Первые интегральные Оу имели три каскада 415 Проектирование с«ем ох сидения, в настояшее же время почти все ОУ имеют только два кас <аскада, поэтому для получения общего большого коэффициента ус силення без обратной связи (1Ох — !О") каждый каскад должен иметь очень большой коэффициент усиления Оу на полевых транзисторах являются исключением нз обн1его правила двухкаскадных усилителей.
Полевые транзисторы нсполькп либо только во входном каскаде, либо везде в схеме ОУ; преимуществами таких ОУ являются очень высокое входное сопро! ! 1 Рнс. 6.1. Обедненная структурная схема ОУ. тивление и очень низкий входной ток смещения. Однако из-за очень малой передаточной проводимости полевых транзисторов и, следовательно, коэффициента усиленна по сравнению сбиполярными транзисторамн некоторые ОУ на полевых транзисторах имеют три каскада усиления. 6.1.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
