Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 [ 152 ] 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

Qi-0 усилителя производится также схемой токового зеркала fo Qa) начальным током Iq, примерно равным Iq » /jet ~ ,у+ V~ - \ ,0 В) ?<5ь-г, где - подключаемый извне

зистор. Второй (он же выходной) каскад содержит транзистор Q-,, включенный по схеме с общим истоком, а транзистор Qg - источник тока - является его активной нагрузкой.

ОУ имеет коэффициент усиления без обратной связи, Aql (0), 90 дБ, коэффициент взаимодействия усилителей (или разнос каналов) равен -100 дБ, входной ток смещения 1 нА (максимум), а ток сдвига 200 пА (максимум). При работе с /jet = 40 мкА скорость нарастания 2,5 В/мкс.

Теперь проведем упрощенный расчет схемы этого ОУ по переменному току. Коэффициент усиления на низкой частоте первого каскада определяется выражением Ау, (0) = 2 gi/gM = 2 gf/ ligot + ёоУ Передаточная проводимость дифференциального усилителя равна g, = (/(/q/2)/ = (/q/2) {Vgs - Vj), a для выходных проводимостей Q2 и Q4 можно записать go = gds, == = (/q/2) /Va ip) и go, = gds, = {Iq/2)/Va w соответственно. Следовательно, выражение для коэффициента усиления по напряжению имеет вид

А (0\ - qKVgs-Vt) 2 (Vgs-Ут)

(2)1(1/1Л(я,) + (1/Л(.,)] 1/1л (д) +/1л (р, •

(6.93)

Для МС14573 при Iq = /set = 40 мкА величина Vqs « 1 В. Принимая Vt - 0,5 В и Va (п) = Va (р) = 75 В, что вполне реально, получим значение коэффициента усиления первого каскада Av, (0) = 150.

Коэффициент усиления второго каскада дается формулой

у, (0) = /s,/(tot)7 = SfsJiSo, + ёо, + SlY (6.94)

gfs, - передаточная проводимость Q7, равная 2К {Ves - - Vt) = 21dsJ{Vgs - Vi) = 2/q/(Vgs - Vr). Проводимость go, - это выходная проводимость Qj, определяемая выражением go, = ~ gds, = lDS,/VA{n) = h/VAin), a gOa - выходная проводимость активной нагрузки (источник тока) на транзисторе Qgt So, = gds, = hsJVAip) = Iq/Va(p)- Проводимость gL соответствует проводимости нагрузки, на которую работает этот ОУ. ° дальнейших расчетах предполагается, что g = 0. Теперь по-"Учим выражение для коэффициента усиления второго каскада е виде

q/A (п) + q/VА (р) /VА (п) + /А iP)



Рнс, 6.25. Схемное обозначение усилителя Нортона.

между двумя входными напряжениями, введена схема токового зеркала. Такой способ реализации схемы ОУ ведет к множеству интересных технических решений, а схема усилителя Нортона такова, что он может работать от одиночного источника питания. Кроме того, при использовании резисторов с большим сопротивлением, подключенных последовательно к двум входам, можно получить очень большой диапазон входных напряжений.

Обозначение ОУ Нортона на схемах показано на рис. 6.25. На рис. 6.26 приведена схема усилителя Нортона LM3900 (фирма National Semiconductor). ОУ LM3900 - счетверенный, может работать от одиночного источника питания е напряжением от 4 до


Используя те лее параметры схемы, что и при расчете первого каскада, найдем коэффициент усиления второго каскада, Л у (0) = = 150.

Общий коэффициент усиления без обратной связи усилителя равен Aql (0) = Ау, (0) Av, (0) = 150 150 = 2? 500, или 87 дБ. Это почти совпадает г номинальным значением 90 дБ. Таким образом, хотя для МОП-ОУ характерны низкие значения коэффи-циента усиления по напряжению, при использовании активной нагрузки можно получить достаточно большой коэффициент усиления ОУ без обратной связи даже при двухкаскадной схеме ОУ.

Частота единичного усиления данной схемы ОУ определена уравнением /„ = 2gf/{2nCc), где - передаточная проводимость дифференциального усилителя, а Сс - корректирующая емкость, или емкость обратной связи второго каскада. Подставив в это уравнение выражение для Sf, получим /„ == /д/2лСс X XiVas- Vr)]- Предположим, что Iq = /set = 50 мкА, тогда, принимая Сс = 16 пФ, найдем частоту единичного усиления fu = 0,80 МГц. Соответствующая скорость нарастания выходного напряжения (dvo/dt) = 40 мкА/16 пФ = 2,5 В/мкс, что согласуется с данными фирмы-изготовителя ИС.

6.4. ОУ Нортона

В предыдущих разделах рассмотрены ОУ, в которых для получения выходного иапряжения, пропорционального дифференциальной составляющей входного сигнала, используется входной каскад дифференциального усилителя, В ОУ Нортона для получения выходного напряжения, пропорционального разности



Чб В- Он имеет внутреннюю частотную коррекцию (конденса-Р Cl) и обеспечивает частоту единичного усиления 2,5 МГц. В ОУ LM3900 транзисторы Qi и Qa образуют схему токового зеркала, и если пренебречь базовыми токами, то /с. = I*. Следовательно, ток базы транзистора Qg равен разности двух входных токов, т. е. = /- - 1с, = /- - /+.

2ооикаСь

-»v.;

1,3 иА

Рис, 6.26. Функциональная схема усилителя Нортона LM3900 (фирма National

Semiconductor).

Усилитель имеет единственный каскад усиления на транзи-оре Qg, который включен по схеме с общим эмиттером. Транзисторы Qs и Qe образуют составной рпр-лрп-эмиттерный повтори» тель, который необходим для согласования выходного сопротивления схемы с сопротивлением нагрузки. Большое отношение сопротивлений, обеспечиваемое этой схемой составного каскада эмиттерного повторителя, позволяет получить очень большой коэффициент усиления по напряжению каскада усиления на Qg.

Источник тока /д (1,3 мА) обеспечивает протекание тока из Нагрузки в схему, поэтому усилитель может быть как источником, так и потребителем тока нагрузки. В условиях большого сигнала начинает открываться транзистор Qj, который включен Для повышения нагрузочной способности схемы при отрицательной полуволне выходного напряжения.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 [ 152 ] 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193