Гусев - Электроника (944138), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Последние подразделяют: а) на усилители с промежуточным преобразованием (модуляцией) сигнала постоянного тока в переменное напряжение и усилением на несуц!ей частоте с последующей модуляцией (УПТ-МДМ); б) усилители, в которых входной сигнал воздействует на (тв ° параметры автоколебаний автогенератора: амплитуду, частоту или фазу (усилители с управляемыми генераторами ик„, УПТ-УГ). Иногда УПТ-УГ называют автогенератора) 4У ными усилителями. В них используют обычные рис.
54. частотная (и) и амияитулиая схемы усилителей переменного (д) характеристики УПТ тока, в том числе и с непосредственными связями. Основные схемные особенное~и касаются лишь выполнения цепей преобразования сигнала. В связи с отсутствием реактивных элементов в цепях межкаскадной связи (связь только гальваническая) при построении УПТ с непосредственными связями приходится решать вопросы согласования напряжений на различных участках схемы и уменьшения изменений сигнала на выходе усилителя при неизменном сигнале на входе. Изменения напряжения на выходе У1Г1 при нулевом входном сигнале называют дрейф о м и у л я. Его значение обычно приводят к входу, для чего изменение выходного напряжения усилителя делят на его коэффициент усиления.
Дрейф нуля показывает, на какую величину надо увеличить или уменыпить напряжение на входе усилителя для того, чтобы изменение выходного напряжения было равно его самопроизвольному изменению. Так как дрейф нуля может быть вызван как временными, так и температурными изменениями параметров отдельных компонентов, различают временной и температурный дрейфы.
Их оценивают соответственно в мкВ,'ч или мкВ)'С, причем временной дрейф измеряют при неизменной температуре окружающей среды. В УПТ дрейф нуля находится в диапазоне от единиц мкВ,'ч и даже сотен мВ,'ч. В настоящее время в качестве УПТ с непосредственными связями в основном используют интегральные операционные усилители. По конструктивному выполнению они являются законченными высокостабильными широкополосными высококачественными УПТ, имен>щими высокий коэффициент усиления, дифференциальный вход и несимметричный выход. Успехи инте1 ральной технологии позволили выполнять ОУ с заданными техническими параметрами в одном корпусе. Это дает возможность рассматривать его как самостоятельный компонент с определенными параметрами.
Условные обозначения ОУ приведены на рис. 5.5,а,б. Показанный усилитель имеет один выходной вывод (показывается справа) и два входных (изображаются с левой стороны). Знак или ) характеризует усиление. Вход„напряжение на котором сдвинуто по фазе на 180' относительно выходного напряжения, называется и н в е р т и р у ю щ и м и обозначается 348 б/ 349 знаком инверсии О, а вход, Квв * напряжение на котором со- (> впадает по фазе с выход- йь '*г ным напряжением,--нсин- ре.
+к Гс вертирующим. Второй ~аг -и яс вывод, общий для обоих яг входов и выхода, часто не ар показывается. Это общая информационная шина, котОрая На ПрницпннаЛЬНЫХ рис 5.5. условное обозначение Оу: СХЕМак ИНОГДа ПОКаЗЫВастСЯ а бел ноно нпнслвного поли, б с пополнив аныын Ьр-д„б„ол . ЫС вЂ” олы б е сиро «, РС ы олы ивпОНИмаиня Наэпаиеиия в й вывол нсныушей .
огивывай инборывани, Ог' водов и повышения информативности допускается введение одного или двух дополнительных полей с обеих сторон от основного поля, в которых указываются метки, характеризующие функции вывода (рис. 5.5,6). Характерной особенностью ОУ является то, что входные сигналы подаются относительно одной общей шины, относительно которой снимается выходной сигнал. При нулевых входных напряжениях выходной сигнал равен нулю. Благодаря этому свойству источники входного сигнала и нагрузку можно непосредственно подключать к выводам ОУ, не заботясь о разделении переменной и постоянной составляющих и не рискуя изменить с~а~ические режимы работы усилительных каскадов. Общее представление о схемотехнике ОУ дает рис.
5.6,и, на котором приведена упрощенная схема ОУ 140УД7 (не показаны цепи защиты и второстепенные элементы). На входе ОУ установлен каскодный дифференциальный каскад на транзисторах КТ1 — КТ7, аналогичный каскаду на рис. 4.36,а. К его высокоомпому выходу подключен усилительный каскад на транзисторе УТВ, выполненный по схеме с ОЭ. Выходной каскад собран на транзисторах ГТ10, КТ11, имеющих разную электропроводность. Они включены по схеме с ОК.
Для увеличения сопротивления нагрузки каскада на транзисторе Ъ'Т6 в цепь его коллектора включен управляемый источник тока ИТЗ, а выходной каскад подключен через дополнительный эмиттерный повторитель, собранный на транзисторе с высокоомной динамической нагрузкой (ИТ3). Управляемые источники тока ИТ1„ИТ2, ИТ3 взаимосвязаны, и выходной ток одного является входным током другого.
Благодаря этому обеспечивается хорошая временная и температурная стабильность выхода сигнала. ОУ имеет внутреннюю частотную коррекцию, выполненную с помощью конденсатора С„. Конденсатор создает отрицательную обратную связь в каскаде на транзисторе р'Т6. Так как сопротивление конденсатора э ! Ф ! ! ! ! -ф ! Фб ! рк. р, ргьи у СкГгэуг„) к) Рнс. 5аа Упронгснныс принципиальныс схемы ОУ !4ОУД7 са); эквнвалснтнаа слома цепи частотной коррекции гб): ! а.эаь. эиоэьэьааа у .а~ьэь с х эффааиснэь усиаьааь К„ умецынаегся при увеличении частоты, то глубина ОС повышае!ся, а коэффициент усиления уменынается.
Эквивалентная схема э!ой части усилителя показана на рис. 5.6,6. В ней Ка,„„— выходное сопротивление дифференциального каскада на транзисторах )хП вЂ” 'кТ7, К„- идеализированный усилитель, имеющни такой же коэффициент усиления, как каскад на !ранзисуоре У гЬ. Часто!цця коррекция необходима для того, чтобы устранить цв!околебш!ия, которые могут возникнуть при введении ОС. Вцу!ренней коррекции не всегда бывает достаточно для обсспечения устойчивости.
Поэтому иногда ее дополняют внешними цепями коррекции. Подключая к выводу 8 дополни!ельный навесной конденсатор С„, можно изменить частотнуну коррекцию и АЧХ усилителя и устранить автоколебания. Причем если С„соединен с общей шиной, то уменьшается частота, с которой начинается снижение коэффициента усиления. Если конденсатор включить между выводами 2, 8 (Ска нц рис.
5.6, и), то появится положительная ОС, которая уменьшит глубину отрицательной ОС, осуществляемой через конденсатор С„. Соответственно увеличится скорость нарастания выходного напряжения и повысится частота, на которой нач и нас ! ся снижение К„усилителя. 350 Для введения цепей коррекции требуются принципиальная схема усилителя и четкое представление о том, как корректирующие цепи меняют АЧХ и ФЧХ усилителя, причем для обеспечения устойчивое~и применяются корректирующие цепи интегрирующего (цепи с конденсатором фф) и дифференцирующего типов (см. з 6,3, з 6.4) (цепь с конденсатором С„,). При равенстве постоянных времени этих цепей частотная коррекция у ОУ отсутствует. У усилителя предусмотрена возможность проведения балансировки дифференциального каскада.
Для этого для эмиттеров транзисторов ГТ5, )хТб сделаны выводы 2, 5. К ним подключается регулировочный резистор Я!, подвижный вывод которого соединен с минусовой шиной источника питания. Перемещением подвижной час~и достигается небольшое изменение токов покоя плеч дифференциального каскада. В результате меняется выходное напряжение. При определенном положении движка можно получить б'.„„, равное нулю (относительно общей шины, являющейся нулевой точкой двух одинаковых источников питания с напряжениями +Е, и — Е,).
Внешняя балансировка снижает требования к технологии изготовления ОУ и улучшает характеристики устройств, к которым эти ОУ применены, но при этом увеличивается количество навесных компонентов. Вариант построения ОУ показан также на рис. 5.7. Он содержит два последовательно включенных дифференциальных каскада на транзисторах МТ1 †)'Т4, каскад на транзисторе )хТ5 и выходной эмиттерный повторитель (усилитель мощности) на транзисторах КТб, УТ8. Для транзистора УТ8 каскад на транзисторе КТ5 представляет собой эмиттерный повторитель.
Соответственно напряжение 1.7, „на выходе в Рис. 5 7. Унрогненная нринаиниальная схема ОУ М07УД5 35! эмиттерного повторителя ! Т8 повторяет потенпиал коллектора РТ4. Так как в цепь эмиттера транзистора !'Т5 включен генератор тока ИТ5, то ток транзистора не зависит от входного напряжения базы, Соответственно ток транзистора !~Тб, определяемый источником тока ИТб, остается неизменным. При нулевом входном сигнале токи транзисторов Ь'Тб и !'Т8 равны и 1/,„,„=О, При появлении си~нала потенциал эмиттера транзистора РТ8 меняется в соответствии с ним, а ток транзистора !'Тб остается неизменным. Транзистор УТ9 выполняет функции защиты.
Характерной особенностью данного ОУ является то, что токи покоя всех каскадов определяются током дополнительного управляющего вывода 1. От значения 1г„я зависит ток источника тока ИТ1, а соответственно токи ис~очников ИТ2 — ИТ5. Задав большое значение 1„„„, получим усилитель, в котором усилительные каскады работают при болыпих статических токах. При этом обеспечивается большая скорость нарастания выходного напряжения, получается лучшая частотная характеристика, но увеличиваются временной и температурный дрейфы нуля. Для УПТ желательно иметь малые токи у активных компонентов, так как при этом меньше разогрев компонентов и невелико влияние разброса их параметров.
Поэтому при создании УПТ 1„„, следует брать низким. Таким образом, характеристики усилителя можно перестраивать изменением управляющего тока 1,. Один и тот же ОУ может работать как при малой потребляемой мощности с хорошей характеристикой по постоянному току, так и нри большой потребляемой мощности с широкой полосой пропускания и высокой скоростью нарастания выходного сигнала. ОУ, имеющие дополнительный управляющий вход, сигнал на котором определяет важнейшие параметры усилителя, получили название программируемых.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
