Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Обозначаа этот ток покоЯ (т. е. ток пРи /о = О) чеРез /и , вы. ражение для л>пи>онального коэффициента усиления по напряжению выходного каскада эмиттерного повторителя можно записать в виде Ан >пир> ~с, ~ь . (6,20) в1>в йс+ (2>>г>тт>в) Рс + (27т/>дан) Например, если /оя = 1,0 мА, то 2Рг//оя = 50 мВ/1,0 я>Л = 50 Ом, так что Ар,ояя>~м = й„/(й, + 50 Ом), (6 30) откуда при Кь = 1,0 кОм получим Ак >оея>„и„!000/1050 ж 0,95. (6.3 1) Это приводит к устранению перекрестных искажений (рис. 6 !2) Пргмгпмвроепиие схем ОУ и Рис. 6.!1.
Вариант схемы, н которой перекрестные нскежевии сведена к ми. нимуму. / е Рис, 5,1 2. Сведение к минимуму перекрестных искажений путем дополвитааь ного смещении выходного каскада, 4зо Гаага к Необходимо также отметить, что ОУ обычно работает в режиме с обратной связью и что коэффициент усиления с обратной связью обычно относительно независим от коэффициента УсилениЯ без обратной связи, Изменения коэффициента усиления с обратнои связью по отношению к коэффициенту усиления без ооратнои связи можно оценить по формуле НАеь/Ась = (Ась/Аоь) х ",с (е(Аоь/Аоь). Следовательно, пока Ась « Аоь, изменения Ао„оказывают относительно слабое влияние на Ас,. Переписав это выражение в виде Ага = Аоа/(1 + гАоь), найдем, что пока петлевое усиление гАоь ) 1 Ась ж 1/г", и коэффициент уси.
ления с обратной связью относительно независим от коэффициента усиления без обратной связи. Таким образом, пока коэффнпиецг усиления без обратной связи превышает минимальное значение, будет выполняться приближенное соотношение Асг. ж 1//г, так что нелинейные искажения н характеристике коэффициента усиления без обратной связи будут относительно слабо влиять на характеристику коэффициента усиления с обратной связью.
6.2Х Ограничение по току, В выходной каскад па рис, 6.13 введена схема двустороннего ограничения выходного тока на транзисторах Ом, ()и и резисторах /гсы, Реь,. Эта схема ограничивает максимальный выходной ток, который может либо втекать в ОУ, либо вытекать из ОУ, до некоторой безопасной величины даже в случае коро1 кого замыкания по выходу (оо —— О).
До тех пор пока выходной ток такой, что падение напряжения па обоих резисторах схемы ограничения меньше 0,5 В, транзисторы Яы и О,„закрыты и, следовательно„не оказывают влиянии па работу схемы. Однако если выходной ток увеличивается до определенной величины, такой, что падение напряжения на одном цз резисторов )(сы нли /7сь, начинает превышать 0,5 В, соответствующий транзистор Ом или О„открывается.
Как только транзистор схемы ограничения открывается, он начинает частично шунтировать управляющий базовый ток, атекающий (вытекающий) в эмиттерный повторитель Дарлнншона, О,— О, пли (),„— гчп. Если же выходной ток возрастает еще сильнее, то увеличивающееся падение напряжения на )ась приведет к росту тока через чм пли О„по экспоиенциальному закону и в результате максимальный выходной ток будет ограничен значением, даваемым формулои (от 0,6 до 0,7 В!Ясы (6.32) Это схема двустороннего ограничения тока, причем Ям )гсг, используются для ограничения максимального вытекающего из ОУ тока до некоторого безопасного значения, а Оп и /гсь* для ограничения максимального втекающего в ОУ тока.
Если~ ПроектиРование схем ОУ напр~ имер необходимо чтобы 1о ь хь = 1сь ~ 20 мА, то сопрот ивление резистора Йоь определяется по формуле (Уае <огц11сь-(от 600 ло 700 мВ)120 мА жот 30 до 35 Ом, е, Яоь относительно невелико. чь Ув и Рис. 603. Схема двустороннего ограничения тока. о 2.6. Влияние напряжения питания ни коэффициент усиления. А"алин уравнения для полного коэффициента усиления Оу не "озволяет выявить прямую зависимость коэффициента усиления "о напряжению от напряжения питания.
Тем не менее следует отметить, что ток 1и, от которого непосредственно зависит коэффиц"ент усиления, связан с напряжением питания через зависимость 1„( Глава б Поскольку /ч = /лз = /ы ='!ы ехр ( — /чМУт), справед. лино соотношение и!ч вг„ т той, х — = — ехр ~ — — /+ бкв втв ~ !тт / + ~/„ехр ( — ~~ ' )~ ( — ~~' — „~ ) б!„тч т Н, бтч ~ = — — + /ч ! — — ' — /, (6.33) В!тв !и Ут бкв которое после вь|иесения за скобки /ч можно переписать в виде — — !+в ! д!О т таял Х ! и/!Л (6.34) /Е брв ~ Г! / /~л Л"в ' Учитывая, что /„= (2Ув — Увв)Я, 2Ув//т„получим ! втм в! 2 ! !м вкв л!тв !!1 !тв ' и, подставляя этот результат в (6.34), имеем ! в/о !/Ув /О а'в ! + (!ОН:/Ут) ' (6.36) (6.35) Поскольку (/ч!т,/Ут) = 1„/Iч, уравнение (6.36) можно переписать в виде (й/я//0) (дУв/1 ь)А 1 + 1п (/!2//ц)1 ° (6.37) Коэффициент усиления прямо пропорционален /ч, поэтому отио.
сительное изменение коэффициента усиления по напряжению равно относительному изменению /о, т. е. й/ч//ч йАг/Ат и, таким образом, можно записать окончателш!ый результат йАг/Ат = й/ч/!ч = йУв/Уз[1+!и(/!!//я)!. (638) Например, если /„= 1,0 мА = 1000 мкА, а /ч = 25 мкА, то !и (/„//д) = !п (1000 мкА/25 мкА) =!п 40 = 3,69, (6.39) так что дАу/Ат = й/д/! д — — йУв/4,69Ув = 0,213 йУв/Ув.
(6 40) Таким образом, при Ув = ~ 15 В изменение Ув на 1,0 В приве. дет к относительному измеиени!о коэффициента усиления без об ратной связи, равному йАг/Аг = 0,2!3/!5 = 0,0! 42, (6,41) т. е. всего иа 1,42 %. Так изменится коэффициент усиления без обратной связи. Изменение же коэффициента усиления с обратно" связью будет много меньше, обычно во много раз, поскольку дАсь/Ась (йАоь/Аоь) (Ась/Аоь). !Гроектороеание схем ОУ и!Инимальное напря!кение питания. Минимальное напряжение питани ания необходимое длв сохРанениЯ Работоспособности ОУ, „ределяется из общего требования, что все транзисторы в схеме „„киы работать в активном режиме.
Следовательно, необходимо должн потре о Ребовать, чтобы напряжение коллектор — эмиттер было больше напряжения насыщеняя, Усв !злть а падение напряжения на сходе база — эмиттер было достаточным для работы транзиора в активном режиме. Выбирая Увв = 700 мВ и Уев <зхт! = 200 мВ в качестве приемлемых значений для использования их при определении минимального рабочего напряжения, можем записать следуюгцие требования. Уэ — Уз = Увр + ?вв, + Усв! + Усв, + Уле = = (700 + 700 + 200 + 200 + 92) мВ = 1892 мВ ж2,0 В как необходимое условие и Уй — Уй = Усв, + Увв.
+ Увв, + Увг„+ Увв„+ Усе„+ Ув, = = (200 + 700 + 700 + 700 + 700 + 200 + 92) м В = = 3292 мВ ж 3,3 В, (6.43) как необходимое и дав!паточное условие. Таким образом, данный ОУ может работать при уменынении напряжения питания, Уз — Ув, почти до 3,3 В, Изменения коэффициента усиления по напряжению. Теперь проанализируем, как изменяется коэффициент усиления без обРатной связи нри изменении напряжения питания от минимального значения 3,3 В (общее напряжение питания) до максимального значения 30 В (т. е. !'в = ~ !5 В).
Предполагается, что нрн Ув = ~ 15 В ?се =- 1,0 мА, а ?в = 25 мкА; сопротивления Й! = 29,3 кОм, (?е = 3,69 кОм. 1!Рй Ув = ~ 1,65 В получим (м =- (З,З вЂ” 0,7)/29,3 кОм 0,08874 мА . 88,?4 мкА. (6.44) М етодом итеРаций найдем !ч — — ! 3,0 мкА. Таким обРазом, ?ч ун!еньшается в 25/!3 = 1,92 раза, во столько же увеличится й "оэффнинент усиления без обратной связи. Итак, при изменении общего напряжения питания от 3,3 до 30 В коэ!(х(!ициент усиления по иа ряжеи ю бсз обратной связи увел нвается но и в 2 раз, днако соответствующее изменение коэффициента усиления с обратной связью будет, как правило, много меньше. Поскольку частота единичного усиления („ определяется выраные ением в!, = 2дс!Сп а а! пРЯмо пРопоРционально !ч, аналогич- стото'е изменения при изменении питания будут происходить и с ча„стой единичного усиления. Так, если 7„= 1,0 МГц при общем напряжении питания 30 В, то при напряжении питания 3,3 В 434 Гвпвп л 1, уменьшится до 520 кГц.
Скорость иарастанця выходного напр„, жения равна 1а/Се, поэтому аналогичные изменения в завися. мости от напряжения питания будут происходить п со скорогюью нарастания ОУ. 6,2.7. Коэ~фююю<ююенаю ослабления синфазного сигнала, Синфазные динамические передаточные проводимости дифференциального усилителя определяются выражениями дп <см> = (1,//а) ао н 8>, <см> = (1</1о) до, где ао — выходная проводимость ис>оч. ника тока в цепи смещения дифференциального усилителя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
