Оконечные каскады интегральных усилителей

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 34Следующая ⇒

Для повышения степени использования напряжения и тока питания, понижения мощности потерь, особенно в состоянии покоя, оконечные каскады современных интегральных усилителей, делаются двухтактными и работают в режиме АВ.Их cтроят по схеме с параллельным управлением плечами, причём в маломощных усилителях каждое плечо выполняется на одиночных транзисторах разного типа проводимости, включённых эмиттерными повторителями.

Рис.2.11.1-для мощных усилителей, 2-для маломощных.

2-схема с ОК.

Рисунок 2.11 Схемы оконечных каскадов интегральных

Усилителей

Типичная схема маломощного каскада содержит оконечные транзисторы VT4, VT5. Режим АВ задаётся смещением, получаемым с помощью ГМСН в виде диодов VD1, VD2, через которые протекает ток предоконечного транзистора VT1, нагруженного на ГСТ (изображён эквивалентным генератора тока . Вместо диодов VD1, VD2 может применяться схема на транзисторах).

Транзисторы VT2, VT3 и сопротивления R2, R3 представляют схему защиты транзисторов VT4, VT5 от перегрузки большим током, возникающим в случае короткого замыкания нагрузки. Плечи каскада работают поочерёдно. Поэтому достаточно рассмотреть работу схемы защиты только одного плеча, например верхнего, когда ток нагрузки протекает через транзистор VT4. Если ток увеличивается настолько, что падение напряжения на R2 достаточно для открывания транзистора VT2, его сопротивление уменьшится и зашунтирует транзистор VT4, предотвращая дальнейшее увеличение его тока. В другой полупериод усиливаемого колебания аналогично работают транзистор VT3 и сопротивление R3. Такую схему защиты широко применяют в ОУ, где типичные сопротивления R2, R3 составляют 20…50 Ом.

Выходные каскады мощных интегральных усилителей имеют некоторые особенности. Для уменьшения тока покоя транзистора VT1 оконечные транзисторы плеч делают составными. В нижнем плече первый транзистор VT4 берётся p-n-p с малым . Поэтому для обеспечения достаточного усиления в качестве второго транзистора применяют составной транзистор.

Для получения большого КПД, часто предусматривают возможность подачи в точкуа напряжение вольтодобавки. Для этого точки а, б выводят из микросхемы. Вместо резистора нагрузкиR_к может применяться ГСТ, как, например, в микросхеме К174УН7. Для защиты оконечных транзисторов может применяться вышерассмотренная схема, однако сопротивления R2, R3 не встраивают внутрь микросхемы во избежание её перегрева, а подключают внешние детали.

Тема 2.2 Интегральные операционные усилители

Раздел 2.2.1 Характеристики операционных усилителей (ОУ) (Лекция 15, 2 часа)

Учебные вопросы:

1. Структура и основные параметры операционных усилителей

2. АЧХ, ФЧХ операционных усилителей

3. Инвертирующий и неинвертирующий усилители на операционном усилителе

Основные параметры и типы ОУ

Операционные усилители (ОУ) – многокаскадные усилители постоянного тока (УПТ) с дифференциальным входным каскадом, работающие с глубокой отрицательной обратной связью (ООС).

Термин операционные усилители возник в 1947 году от первоначального назначения этих усилителей для выполнения математических операций над непрерывными электрическими сигналами в аналоговых вычислительных машинах. В то время ОУ строили на электронных лампах; в настоящее время в виде полупроводниковых интегральных микросхем (ИМС), имеющих миниатюрные размеры, низкую стоимость, которые являются самыми универсальными усилительными узлами РЭО.

Рисунок 2.12

Согласно ГОСТ 2.759-82 на схемах операционный усилитель (ОУ) обозначаются прямоугольником (2.12), в верхней части которого изображаются равносторонний треугольник, указывающий

направление передачи. Оба вывода входов делают с одной стороны, как правило, слева: инвертирующий вход обозначают “o”. В прямоугольнике разграничивают дополнительные одно или 2 поля, расположенные по обе стороны от основного. На них указывают назначение дополнительных выводов ОУ, например питания, коррекции, корпуса. Для получения нулевых исходных значений входов и выходов применяют 2 источника питания, (единицы, десятки В).

Основные параметры ОУ:

1. Коэффициент усиления дифференциального сигналаравен отношению выходного напряжения к вызвавшему дифференциальному входному сигнала при отсутствии ОС при некотором :

2. Напряжение смещения показывает, какое напряжение необходимо подать на вход ОУ (0.05…0.15мВ) для того, чтобы . Это является следствием неточного согласования входных транзисторов.

3. КОСС (коэффициент ослабления синфазного сигнала)- показывает, во сколько раз коэффициент усиления дифференциального сигнала больше коэффициента усиления синфазного входного сигнала:

дБ (на НЧ).

Чем больше КОСС, тем лучше ОУ, тем точнее он может выделить дифференциальный входной сигнал на фоне синфазной помехи.

4. Максимальное входное синфазное напряжение – это напряжение источника тока, приложенное к обоим входам одновременно (относительно земли), при котором КОССна переменном токе уменьшается в 2 раза (на 6 дБ)

5. Входное сопротивление .В зависимости от подаваемого сигнала бывает:

· дифференциальное – это сопротивление со стороны любого входа, когда другой вход соединен с землёй. Составляет: десятки кОм – сотни Мом. Такое большое входное сопротивление получается за счёт входного ДУ.

· синфазное – сопротивление между замкнутыми выводами входов и землёй. Минимальное значение: десятки МОм. На несколько порядков выше, чем .

6. Выходное сопротивление – определяется схемой оконечного каскада ОУ (как правило, ЭП) и не превышает 100 Ом.

7. Температурный дрейф напряжения смещения равен отношению максимально измененного к вызвавшему его изменению температуры:

[ мкВ/ град]

Температурный дрейф является причиной температурных погрешностей устройств с ОУ.

8. Максимальное выходное напряжение – определяется предельным выходным напряжением ОУпри заданных и , обеспечивающих стабильную работу ОУ. Максимальное выходное напряжение на 1..5В ниже .

9. Максимальный выходной ток – ограничивается выходного каскада ОУ.

10. Потребляемая мощность – мощность, рассеиваемая ОУ при отключённой нагрузке.

11. Частота единичного усиления – частота входного сигнала, при котором . У интегральных ОУ = 1000 МГц.Выходное напряжение на этой частоте ниже, чем выходное напряжение при постоянном токе примерно в 30 раз.

12. Верхняя граничная частота (частота среза) - частота, при которой коэффициент усиления снижается в раз (на уровне 0, 707). Она оценивает полосу пропускания ОУ и составляет десятки МГц.

13. Максимальная скорость нарастания выходного напряжения. Этот параметр указывается для широкополосных и импульсных устройств на основе ОУ. Она характеризует быстродействие ОУ в режиме большого сигнала – определяется наибольшей скоростью изменения при действии на входе импульса прямоугольной формы с амплитудой, равной :

= 0.1…100 В/мкс.

14. Время установления выходного напряжения – (от уровня 0.1 до уровня 0.9 . )

15. Напряжение шумов– определяется при =0.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒