Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Равенство нулю выходных напряжений достигается применением двух источников питания, имеющих относительно земли одинаковые по величине положительное и отрицательное напряжения. Обычно применяются источники питания, имеющие номинальное напряжение .+6,3 и 12,6 В, с допуском по напряжению ~(5 — 10) %. Применяют также источники напряжением ~15 и ~18 В. Источники питания должны иметь высокую стабильность напряжения и малое выходное сопротивление. Последнее необходимо для отсутствия обратной связи через цепи питания между каскадами, образующими операционный усилитель. 223 !0.7. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ В качестве примера рассмотрим принципиальные схемы двух операцион. ных усилителей. Операционный усилитель К!40УД,1.
На рис, 10.14 показана схема оддого из самых простых, но надежных операпионных усилителей — усилителя К!40УД1. Усилитель имеет два дифференциальных каскада. В качестве эмиттерного сопротивления транзисторов УТI и УТ2 используется транзистор УТЗ. Эмиттерный ток транзистора УТЗ задается с помощью транзистора УТб. Операционный усилитель К140УД! выпускается в трех модификациях: А, Б и В. Микросхема А имеет номинальные напряженна питания +6,3 и — 6,3 В. Микросхемы Б и  — соответственно ж12,6 В, Допустимые отклонения напряжения питания от номинальных значений ис5%.
Для микросхемы К140УД1В определим режим по постоянному току при поминальных значениях напряжений питания Коллекторный ток транзистора УТб /кв= ((7»-ивэв) /(Йв+Йэ) = =(126 — 07)/775=1,54 мА, Отношение змиттераых токов транзисторов УТЗ н УТб обратно пропорцвопально отношению их змиттерных сопротивлений. Следовательно, /эв= =Йв1вэ/Й»=2,75 ° 1,54/97 0436 мА, откуда 1э~=1ээ=/вэ/2=02!8 мА.
Из паспортных данных микросхемы известно, что 1„,=1,„э=9 мкА. Следовательно, й~з!~в+1=Ах!~»+1=.1»~//аз=218/9ж24. Входвое сопротивление для диффеРенциального сигнала (Й*»/2) =Айвз 25//и~=23 25/02=2870 Оы= 2,87 кОм. Напрнжение на коллекторе УТ2 относительно земли (1» =П -(1нэй,+1н,Й,+1~ Й,! =126 — 021(10-1-2 97) =64 В, Напряжение на змиттере УТ4 (7в»=Пвв — иээ» — — 6,4 — 0,7=5,7 В.
и„ Рис 10.!4. Принципиальная схема усилителя К140УД! 229 Сумма эмиттерных токов транзисторов УТ4 и У75 1эз+1э«=5,7/3,6=1,58 мА, откуда 1*«=0,79 мА. Напряжение коллектора УТ5 Пкз=П вЂ” !нзйз=!26-079 5=126 — 3,9=87 В. Пля сдвига уровня этого постоянаого напряжения до нуля на выходном зажиме 5 падение напряжении на эмиттерном сопротивлении транзистора УТ7 должно равняться Ь(7= 77кэ †Пвэг †!7вэ«=8,7 — 1,4=7 3 В Следовательно, змиттерпый ток транзистора УТ7 1э«=Ь17/йэ 73/!0=073 мА. Пренебрегая током базы транзистора УТ9, считаем !я«=1э«=0,73 мА.
Что- бы найти змиттерный ток УТ9, нужно знать потенциал правого конца резвого. ра й10. Этот потенциал равен — 1к«й« — !!аэв — /э«й~э= — 1,54 5,0 — 0 7 — 073 2 1 = — 7,7 — 0,7 — 1,53= — 9,93 В, откуда вмиттерный ток транзистора УТ9 !за = 9 93/2,7 = 3 66 мА. Сумма токов !э«+!в«=0,73+3,66па4,4 мА. Падение напряжения на й12 (1эз+1ээ)йм=4,4 06=2,64 В, Обшее падение напряжения на двух сопротивлениях в цепи эмиттера УТ9 9,93+2,64=!2,57 В, На самом деле оно равно 12,6 В, что указывает на достаточно высокую точ. ность расчета режима операционного усилителя по постоянному току. Операционный усилитель УА741. На рис. !0.15 показана схема одного из самых распространенных операционных усилителей рА741 фирмы Фейрчальд. Имея довольно простую схему со сравнительно малым числом транзисторов, усилитель обладает большим коэффициентом усиления и высоким входным сопротивлением.
Описание схемы. Транзисторы УТ! и УТ3 являются эмиттерными повторителями. Их нагрузкой служат змиттеры транзисторов У72 и УТ4, включенных по схеме с ОБ. Базы транзисторов УТ2 и УТ4 соединены вместе и «заземленыа на плюс верхнего источника питания через малое выходное сопротивление со стороны эмиттера транзистора УТ9. Суммарный базовый ток транзисторов УТ2 и УТ4, примерно раввый 1О мкА, задается токовыми зеркалами на транзисторах 1'Т8, УТ9 и УТ!8, УТ!9. Этот ток равен разности коллекторного тока транзистора УТ18 и змиттерного тока транзистора УТ9, Схема имеет свойство авторегулнрования, При увеличение суммы коллекториых токов транзисторов УТ! н УТЗ напряжение база — змнттер транзистора УТ8 увеличивается, что приводит к увеличению эмиттерного тока травзистора УТ9, уменьшаюшего сумму базовых токов транзисторов УТ2 и УТ4, так как эмиттерный ток 1э«вычитается из стабильного коллекторного тока транзистора УТ18.
Нагрузкой транзисторов УТ2 и УТ4 служит активная нагрузка, образован. ная транзисторами УТ15 — УТ!7. Сумма прирашений коллекторных токов транзисторов УТ2 и УТ4 снимается с коллектора УТ4 и подается на базу транзистора УТ5, образуюшего вместе с транзистором УТ5 каскад по схеме Дарлингтона. Их коллекторной нагрузкой является генератор стабильного тока на транзисторах УТ10 и УТ1!.
Пеночка, состоящая из транзистора УТ!2 и резисторов йб и й7, создает постоянное на. пряженне между базами и змнттерами выходных транзисторов УТ14 и УТ7. Эта схема сдвига уровня напряжения соответствует рис. 10.11, а. Согласно вы. раженню (10.20) сдвиг уровня напряжения няэж(!+йз/йг) =0 7(1+4,5/7,5).= 1,!2 В. 280 Рис.
10.15, Принципиальная схема усилителя РА74! Таким образом, напряжение база — эмнттер каждого из транзисторов УТ!4 и 1'Т7 составляет 0,55 В, что соответствует их работе в режиме В. транзистор УТ!3 вместе с резистором 1710 защищает транзистор УТ!4 от перегрузки, Увеличение эмиттерного тока транзистора УТ14 выше некоторого предельно допустимого значения, например, при замыкании выхода на землю, создает иа резисторе 17!О напряжение база — эмиттер для транзистора УТ!3, отпираюшее его. Отпирание транзистора УТ!3 уменьшает базовый ток транзистора УТ14, предохраняя его от перегрузки. Считая, что транзистор УТ!3 отпирается прн напряжения ива=0,5 В, получаем, что максимальная амплитуда эмнттерного тока транзистора УТ!4 равна 20 мА.
Аналогичную роль выполняют транзистор УТ20 н резистор 179, защищая схему Дарлингтона от перегрузки. Например, при замыкании выхода усилителя иа плюс верхнего источника питания увеличится напряжение на эмяттере транзистора УТ7. Так как напряжение базы не может отличаться от напряжения эмиттера больше чем на 0,7 — 0,8 В, то прп этом увеличится напряжение на базе транзистора УТ7 и коллекторе УТб. Увеличение его эмиттерного тока открывает транзистор УТ2О. Емкость С=30 пФ служит для частотной коррекции усилителя, объясняемой в $ 10.10 Выходной каскад является эмиттерным повторителем на комплементарных транзисторах УТ!4 и УТ7.
Его работа описывается в следующей главе. 10.8. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ Идеальный операционный усилитель. При анализе схем устройств, в которые входит операционный усилитель, можно получить значительные упрощения, если использовать представление 231 об идеальном операционном усилителе. Идеальным называется операционный усилитель с входным сопротивлением для разностного сигнала 1с.
=со, внутренним коэффициентом усиления по напряжению К,=оо и выходным сопротивлением )с, „=О. Кроме того, предполагается, что коэффициент ослабления синфазного сигнала равен бесковечноств. В реальных операционных усилителях стремятся максимально повысить входное сопротивление. Например, входными каскадами операционного усилителя часто являются эмиттерные или истоковые повторители, поэтому ответвлением тока во входное сопротивление усилителя можно пренебречь, если сопротивления, подключаемые параллельно входу усилителя, на несколько порядков меньше входного сопротивления.
Анализ схем включения операционного усилителя упрощается также и потому, что идеальный усилитель за счет бесконечно большого внутреннего коэффициента усиления и выходного сопротивления, равного нулю, развивает конечное напряжение на любой выходной нагрузке, отличной от нуля, при входном напряжении, равном нулю. Это дает возможность прн анализе схем полагать напряжение между зажимами (+) н ( — ) равным нулю. Также равным нулю считают ток, ответвляющийся в бесконечно большое входное сопротивление. Принцип виртуального замыкания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
