Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Ток же затвоРа 7в чРезвычай" л!ал, часто менее 1 пА, Таким образом, для входного ка~~~д ди!(хреренциального усилителя, выполненного на полевых тр т ан" зис!орах, характерны очень высокое входное сопротивление очень низкий входной ток смещения. Првектироаоеое схем ОУ днффереггциальный усилитель на полевых транзисторах с рп.
ходом показан на Рис. 6.15, а, а на рис. 6.15, б представлена схема ди и Р а дифференциального усилителя па МОП-транзисторах. В этих схемах ах применены п.канальные МОГ1-транзисторы, хотя возможно испол ьзование и р-канальных транзисторов. Нагрузка таких диф ф нциальяых усилителей может быть самой разнообразной, в том м числе и активная нагрузка как на биполярных, так и на нолевых транзисторах. В дифференциальном усилптеле на би„о,гярггых транзисторах входной ток смещения и входное сопроивление непосредственно связаны с начальным током покоя /чг /о /с/й = 1а/2(); Й~ = 21'т//в ФУт/1о = 46Ут/1д (6.92) В полевых транзисторах ток затвора очень мал и к тому же прямо не зависит от уровня тока покоя дифференциального усилителя, поэтому можно использовать достаточно большой ток 1а.
Входное сопротивление очень велико и тоже непосредственно не зависит от 1 . Большой ток 1а позволяет достичь в дифференциальном усилителе на полевых транзисторах очень большой скорости нарастания ( 50 — 75 В/мкс), а также относительно высокой частоты единичного усиления ( 20 МГц). Рассмотрим несколько примеров ОУ на МОП-транзисторах и на полевых транзисторах с рп-переходом. В некоторых ОУ полевые транзисторы применены только во входном каскаде, но существуют схемы, целиком построенные на полевых транзисторах.
6.3.1. ОУ на полевых гггранзггспгорах с рп-переходолг. Гибрмднме ОУ на полевых транзисторах 1.Н0022, 1.Н0042, ЕН0052. Типичными примерами такого гибридного ОУ являются ОУ 1.Н0022/42/52 (фирма Лга1!опа/ Кетгсоггс/ггс/ог). В этих ОУ два полевых транзистора с рп-переходом используются во входном каскаде дифференциального усилителя, остальная же часть схемы выполнена гга биполярных транзисторах. Упрощенная функциональная схема ОУ приведена на рис. 6,16. Входной каскад дифференциального усилителя включает в себя транзисторы г',1г — ~г„причем Яг и ٠— и-канальные полевые транз"сторы с рп-переходом, работающие в режиме истокового повтоРитела (включены по схеме с общим стоком). ТРанзистоРы г~г и г',г, у Р'вляют транз сторами 0, и О„включенньгмгг посхемес обц!'й зсван азой Таким образом, в дифференциальном усилитече испольченно ва«а схема составного полевого/биполярного транзистора, вклю~ысок "ного по схеме с общим стоком/общей базой, имеющая очень нгения оное входное сопротивление и очень низкий входной ток сме.
в "я благодаря характеристикам полевого транзистора с рпУсгглеи раховом и в то же время обеспечивающая высокий коэффициент зи е"ия по наггря>кеггггго за счет применения биполярных трапРов Этот составной дифференциальный усилитель работает Глпап о на активную нагрузку в виде схемы токового зеркала па трии „,. сторах с 9а по (1т. Остальная часть ОУ выполнена по общепринятой схеме.
второй каскад, состоящий нз (,(та и фт, — эмиттерный повтори. тель Дарлингтона с емкостью 30 пФ в пепи обратной связи (кор. ректирующая емкость); выходной каскад — комплементариыи двухтактный эмиттерный повторитель на транзисторах (',(„и (), та ч' ч. Рис. 6.16. Гибридный ОУ с входиыи каскадом иа полевых траиаисторах с рп-пс" реходом 1 Н0022, ЕН0042. !.Н0052 (фирма Ианопп( Беписапт(ас(ог), Падение напРЯженил на 0тс и Ята обеспечивает начальное смеще. ние транзисторов ()т, и (),а, так что в состояпяи покоя они слегка «приоткрыты», что позволяет свести к минимуму перекрестные искажениЯ. ТРанзистоРы ()та и (',(тт вместе с подкл(оченными к ним резисторами 27 и 20 Ом используются для ограничения тока Некоторые наиболее важные рабочие характеристики (.Н0042О приведены в табл.
6 !. Этот усилитель — самый дешевый срсд1' усилителей данной серии и предназначен для работы в диапазоне температур, характерном для промышленных приборов: от -2б до +85 "С. Еше раз обратим внимание на очень высокое входное сопротивление )О" Ом (номинал) и очень низкие токи смещения и сдвига, соответственно !5 и 2 пА (номинал), что является "Р" мым следствием применения во входном каскаде полевых тра1'зн сторов с рп-переходом. Проехтггрование стела ОУ Таблица б,! ОУ ЬН0042С «Т = 25 'С, «Т+ +15 В, «У — !5 В) Минимум Номинал максимум Парама|р «апряженне смещения !гоа, мв Т „пературный дрейф ТКН, мкн!аС В~оДной 'аок смеженггн !в, пЛ Входной ток сдвига !он, пд дифференциальное входное сопротявленне, Ом Сппфааное входное сопРотивление, Ом Входная емкость Сг, пф Коаффвцпегп !сгщення беа обратной свяан, Лщ «О) пРн «гс = ! кОм, В7мВ Коаффнппент ослабленна спнфааного снгна.
ла, дБ Коаффнцнент ослабления нестабильности нс. точннка питания, дБ Частота едпннчього усплення )„, Тйгц Скоросгь нарастания выходного напряжения, В!мкс 8,0 10 15 2 10' 50 10 1044 4,0 25 100 70 . 80 70 80 1,0 3,0 Гибридный ОУ ЕН0062. ОУ (.Н0062 (фирма Ага!!опа1 Яеп«1- сонг)ис!ог) — еще олин пример гибридного ОУ на полевых транзисторах. Его упрощенная функционалы«ая схема показана на рис. 6.17. Входной каскад дифференциального усилителя содержит два и-канальных полевых транзистора п рп-переходом с!х и Д„сме!це!«Ных источником тока на транзисторе «',)а и работающих на пассивнУю нагРУзкУ )7! и Ра (20 кОм). Ток покоЯ диффеРенпиального усилителя устанавливается равным 600 мВ7600 Ом = = 1,0 мА за счет схемы на стабилнтроне О, (1,2 В), «',)„и )та (600 Ом) и относительно независим от напряжения питайия.
Второй каскад усиления — биполярный дифференциальный усилитель на транзисторах !',!4 и «',«а с резисторами )7а и )ху4 в цепи змиттера по 6 кОм, которые обеспечивают ток покоя через яа и «)а примерно на уровне (0,6 мА 20 кОм — 0,6 В)/6 кОм = 1,6 мА. Вм"ттерные резисторы служат также для создания отрицательнон он обратной связи во втором каскаде, которая необходима для увеличения входного сопротивления и расширения частотной ха а н юн рактернстнкп этого каскада.
Второй каскад работает на активую нагрузку в виде схемы токового зеркала, состоящей из транзисторов д и О змитте Выходным каскадом служит комплементарный диухтактиый тарный повторитель на с)а и «',га. Падение напряжения на диоОа и Оа используется для нп щльпого смещения транзисторов вь«тоднп д'«пго каскада с цель!о сокращения перекрестных рспп,ксний. 448 Глава 6 И о 6 к а а. о о О 'О о о ах Р8 к ОО о о кО 'х о О О О й,ф О хо ИЗ х х О ~к о о" К ОО о о о а с3 О ) у 2 О О х о о.
Пулвектныртманые слав Ойг Таблыца 5.2 ОУ ЕН0062С Параметр Минимум Номинал Максимум Напряжение сл!еплевия Уоа мВ Температурный дреяф ТКН, л~кВ!" С В одной 'ток смен!силан !и, пА В„одной ток сдвига !оаь пА днфг)еренцнальиое входное сопротнвлеиве, Он Синфаэное входное сопротивлеьвс, Ом Входная емкость Сл, пФ Коэффлплиент усиления беэ об)латной свяэл!, Лос (О) пРн йа = 2 кОм, В:мВ коэффициент ослабленна синфаэного сиг. нала, дБ коэффицяент ослаблении нестабильности источника питания, дБ Частота единичного уснления йл МГц Скорость нарастания выходного напряжения, В(мкс !5 35 55 5 10 10 10 1 10'л 1Олл 4 150 70 70 !5 75 50 Усилитель предназначен для работы в промышленном диапа- зоне температур — от — 25 до +85 'С. Его основные параметры сведены в табл.
6,2 (при напряжении питания ~15 В и Т = = 25'С). Этот ОУ имеет очень высокое входное сопротивление и очень низкий входной ток смещения благодаря применению полевых транзисторов на входе. Отметим также, что он имеет очень боль- шую частоту единичного усиления (15 М! и (номинал)) и очень большую скорость нарастания выходного напряжения (50 (чин- нимум), 75 (номинал) В/мкс). Такая большая скорость нараста. ния выходного напряжения обусловлена большим начальныъ! то- ком покоя ((ц —— - 1 мА) входного каскада на полевых транзисторах.
Вц1е раз подчеркнем, что использование большого тока покоя в дифференциальном усилителе на полевых транзисторах с рл- переходом практически не оказывает влияния на входной ток (ток затвора) или входное сопротивление. В биполярном диффе- ренциальном усилителе ток )о должен быть достаточно малым, "тобы обеспечить низкий входной ток смещения и высокое вход- ное сопротивление. !.г1 Полупроводниковые Оу с полевыми транзисторами на входе вых "155л А!56, 1 Г157. В качестве третьего примера ОУ на поле'к транзисторах с рп-переходом рассмотрим усилители 1 и!55, диона (-Р!56, (.Р(57 (Фирма А а,она( 5е.л.го!!бис!Ог).
Упроще ная Фу .-' водни нальная схема этой ИС приведена на рис, 6.18. Это полупро- и пол дн"копая ИС, в которой все транзисторы, как биполярные, так олевые, выполнены на одном кристалле, 15 Соклоф С. е а о а а о со Ъ '1 с х а со с х о з~ 3 о~, а~ а о; о х о аОъ о,о а ос о Ц' ск х о. а ох а. а с а.
о. о , о а Праеклчараеание схем ОУ 451 Таблица 5.3 ОУ БР355, ЬР356 и ЬР357 Параметр Мааамум Намазал Максамум Напряжение смещения уоз, мВ Температурный дрейф ТКН, мкВ!'С Влодной ток смещения !и, пА Владной ток сдвига 7оьь пд Входное сопротивление, Ом Входная емкость Сь пФ Козффипнент усиления без обратной связи, йоь (О) при Рь = 2 кОм, В7мВ Козффиинент ослабления сннфазного свгнала, дБ Козффиниент ослаблении нестабильности ис- Ц. точнака питания, дБ астота единичного усиления 7и ).Р 355 ) РЗ56 ГБЗ57 Ско прость нарастания вылодпого напряжения, В!мне ЕГЗс55 1-)а 356 1 Р357 (Ар — 5) )О 3 5 30 3 10Ч 3 200 80 100 80 100 2,5 5 20 5 12 50 15а В„ аной каскад дифференциального усилителя состоит нз ы р-канальных полевых транзисторов с рп-переходом пары смещенных источником тока )и.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
