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

Проведем упрощенный расчет коэффициента усиления по напряжению, предположив, что минимальный коэффициент передачи по току п/7л-транзисторов р = 50 Кроме того, будем счн-тать, что коэффициент усиления выходного каскада эмиттерного повторителя Qj-Qe близок к единице. Коэффициент усиления каскада на транзисторе Q3 равен Лу = -grURi, где R - эквивалентное сопротивление нагрузки Ri = {iRi. Передаточная проводимость Qg определяется выражением

§т, = IcjVr == JbJVt « еЛУт = 200 мкА/Р,]/,. (6.96)

Таким образом, для коэффициента усиления по напряжению можно записать

л „ D 200 мкА Лу = -gmRi =--КлГ7~ PsPbAl =

= в = -8 мСм ,R,.

(6.97)

При сопротивлении нагрузки R = Ю кОм коэффициент усиления принимает значение Ау = -8 мСм-50 (минимум)-10 кОм == = 4000 (минимум) = 70 дБ (минимум, что близко к значению, указанному фирмой, выпускающей ИС).

6.4.1. Анализ ОУ Нортона с обратной связью. Обобщенный анализ коэффициента усиления с обратной связью ОУ Нортона проведем на основе схемы рис. 6.27 с учетом схемы на рис. 6.26.


Рис. 6.27, Схема для анализа коэффициента усилеиия с обратной связью усилителя Нор-

тона.

Уровни напряжения на обоих входах усилителя равны падению напряжения на переходах база-эмиттер (Vbe 0,6 В). При замьисании цепи обратной связи вследствие очень большого коэффициента усиления схемы входные токи будут практически равны, т. е. /+ = /". Это аналогично обычному ОУ, работающему в режиме с обратной связью, в котором напрялсения на двух входах практически одинаковы.



Ток через резистор R равен /д, = (1/д, - Viie)/Rn, где Л = 1 2 3,.... Для упрощения уравнений определим Vn как Vn == - Vbe- Для узла 1 имеем

ViG, + УзС) + V5G5 = / (6.98)

а для узла 2

Vbf + + V;G4 + VeGe = /-. (6.99) Поскольку t = /", получим

= V;G, + I/3G3 4- V5G5 - (V2G2 + y;G4 + ПСб). (6.100)

отсюда выражение для Vo можно записать в виде Vo = V[Gi/Gf + V3G,/Gf-\-

+ VsGs/Gp - V2G2IGP - VlGdGp - V&GlGp. (6.101)

Переходя от проводимостей к сопротивлениям, получим Vo = VRpIR + VsRpIR + V5/?f/i?5 -

- VRpIRi - ViRp/Ri - VeRp/Re. (6.102)

Минимальный входной сигнал должен быть таким, чтобы напряжение на входах усилителя не опускалось ниже минимального значения Vbe » 0,6 В. Для нормальной работы ОУ Нор-


Рис. 6.28. Инвертирующий усилитель для обработки сигналов переменного тока.

тона LM3900 входные токи Л и /" не должны превышать 6 мА. Поэтому единственное условие, которое накладывается на максимальный входной сигнал, заключается в том, чтобы ни один из входных токов не превысил 6 мА. Следовательно, выбирая разумно большие сопротивления входных резисторов, на основе Данной схемы можно обрабатывать очень большие входные напряжения.

В качестве примера использования ОУ Нортона рассмотрим инвертирующий усилитель для обработки сигналов переменного тока (рис. 6.28). В этой схеме постоянное (начальное) напряжение на Выходе определяется формулой

Vo фс) = {V - Vbe) RpftRp = (У* - Увв)/2 « V*l2. (6.103)



Следовательно, уровень начального выходного напряжения рас-положен примерно посередине между положительным напряжением питания и потенциалом «земли», что позволяет достичь мак-симально возможной амплитуды симметричных колебаний напряжения на выходе. Коэффициент усиления переменного иапряжения равен Ау = vq/vs = -Rp/R. Сопротивление j обычно лежит в диапазоне от 100 кОм до 10 МОм.

МС3401 (фирма Motorola) - счетверенный ОУ Нортона, работающий при одном напряжении питания. Его схема очень похожа на схему ОУ LM3900 (рис. 6.26). Этот усилитель имеет коэфс} и-циент усиления без обратной связи 60 дБ (минимум), 66 дБ (номинал), интегральный корректирующий конденсатор емкостью 3 пФ, обеспечивающий частоту единичного усиления 5 МГц. Он можег работать от одного источника питания с напряжением от 5 до 18 В.

6.5, Одиночные, сдвоенные и счетверенные ОУ

Выпускаются самые разнообразные ОУ с различными характерными особенностями: низкое напряжение смещения, низкий входной ток смещения, широкая полоса пропускания, большая скорость нарастания выходного напряжения и низкий шум. Рассмотренные в предыдущих разделах ОУ с полевыми транзисторами на входе обладают этими свойствами.

Для нормальной работы большинства ОУ необходимо как положительное, так и отрицательное напряжение питания. Однако есть ОУ, которые могут работать от одного положительного источника постоянного тока. Более того, одиночный источник питания могкет иметь напряжение всего +5 В, что очень удобно в ряде случаев. Другой тип - сдвоенные и счетверенные ОУ, которые очень удобны для многих приложений. Сдвоенный ОУ содержит дга электрически независимых ОУ на одном кристалле ИС, а счетверенный ОУ - четыре ОУ на одном кристалле. Счетверенный ОУ может разметцаться в 14-выводном корпусе типа DIP. В этом случае входы и выходы четырех ОУ подсоединяют к отдельным выводам, а выводы питания и «земли» являются общими для всех четырех ОУ. Поскольку входы, выходы, контакты «земли» и питания занимают все выводы данного корпуса, выводы установки «нуля» и частотной коррекции усилителя отсутствукг.

В связи с тем что все четыре ОУ расположены на одном кристалле кремния, они неизбежно оказывают некоторое влияние друг на друга; это влияние называют взаимодействием усилиг лей. Величина этого взаимодействия очень мала, обычно около -120 дБ ,

Микросхемы серии LM124, LM224, LM324 (фирма Nalknal Semiconductor) - пример ИС, содержащей счетверенный ОУ, торый может работать только с одним напряжением питания поло-



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