Материал: mikroshemotehnika

Рисунок 1.24 – Принципова схема операційного підсилювача за двокаскадною структурою

Із середини 80-х років XX ст., коли інтегральна технологія дозволила одержувати не лише n p n- але і p n p-транзистори, ОП почали будувати не за традиційною трикаскадною схемою, а за двокаскадною, яка стала основною (рис. 1.24). У такій схемі за рахунок ускладнення схемотехніки вдалося сумістити функції вхідного ДП і ПН1 (порівняно з рис. 1.23), тобто забезпечити вже у вхідному каскаді високий коефіцієнт підсилення. Крім того, використання n p n і p n p-транзисторів дозволяє обійтися без схеми зсуву рівня. Вхідний ДП на p n p-транзисторах V1 і

V2 має активні колекторні навантаження (n p n-транзис-

тори V3 , V4 ) і живиться від ГСС на V10 . Це разом утворює

перший каскад ОП.

Другий каскад, що здійснює підсилення сигналу, зібраний на складеному транзисторі (V5 V6) за схемою зі спільним емітером.

36

Вихідний каскад є двотактним підсилювачем потужності – повторювачем напруги на комплементарних транзисторах V8, V9 (пор. зі схемою рис. 1.13).

Застосування активних навантажень (у першому каскаді – це ГСС на транзисторах V3 , V4 ; у другому каскаді – ГСС на V7 ), які мають великий динамічний опір і є

еквівалентами високоомних резисторів, дозволяє навіть при мікроамперних струмах емітерів одержувати підсилення до сотень на кожний каскад. Це дозволило збільшити коефіцієнт підсилення ОП при зменшенні споживаного ним струму порівняно з традиційною трикаскадною схемою. Додаткова перевага двокаскадного ОП: для здійснення частотної корекції потрібно значно менше елементів, ніж у трикаскадному ОП. Корекцію можна забезпечити за допомогою одного конденсатора С невеликої ємності (навісного або у складі мікросхеми).

1.8 Аналогові інтегральні ключі

Аналогові ключі (АК) застосовуються для комутації аналогових сигналів під дією зовнішніх керувальних імпульсів і повинні забезпечити точну передачу напруг і струмів. АК повинні мати характеристики, наближені до характеристик ідеального ключа.

Ідеальний ключ має прямий опір (у замкненому стані) rпр 0 (Uпр 0), зворотний опір (у розімкненому стані)

rзв (Iзв 0), максимальна частота перемикання Fmax

(нульовий час переходу з одного стану в інший). Реальний ключ має деяку залишкову напругу Uпр , деякий залишко-

вий струм, скінченний час перемикання.

Завдання схемотехніки АК – мінімізувати ці параметри. Розрізняють режими перемикання напруги (рис. 1.25) і

перемикання струму (рис. 1.26).

37

Перший режим застосовується для джерел напруги (в ідеальному випадку ri 0). У ньому застосовується або

простий послідовний ключ (рис. 1.25 а) або перемикач на дві позиції (рис. 1.25 б). Останньому еквівалентний перемикач із двома протифазно керованими ключами K1 і K2

(рис. 1.25 в).

Рисунок 1.25 – Режими перемикання напруги

Другий режим – для джерел струму (в ідеальному джерелі ri ). У ньому застосовується або простий пара-

лельний ключ (рис. 1.26 а), або перемикач на дві позиції

(рис. 1.26 б), якому еквівалентний перемикач (рис. 1.26 в) з двома протифазно керованими ключами K1 і K2.

а) б) в)

Рисунок 1.26 – Режими перемикання струму

38

Цей АК керується двома напругами Uкер1 , Uкер2

протилежного знака. Якщо ці напруги достатньої величини і Uкер1 0, а Uкер2 0, то діоди Vу1 і Vу2 закриті. Діоди моста

V1 V4 перебувають у відкритому стані, через них

протікають прямі струми від E до E .

При повністю симетричній схемі моста потенціали точок а і b будуть рівними, тобто Uвих Uвх , що рівноцінно короткому замиканню між входом і виходом АК.

від входу великими опорами, і цей стан відповідає розімкненому ключу.

Наведений на рисунку 1.27 АК використовується в діодних перемикачах інтегральних схем 265 КН1 і 228КН1 (у колах керування додатково вмикають каскади на біполярних транзисторах).

1.8.2 Аналогові ключі на біполярних транзисторах

Цей клас ключів застосовується як для комутації напруги, так і для комутації струму. В ключах напруги використовується зустрічне вмикання біполярних транзисторів, яке при режимі насичення приладів забезпечує мінімальну залишкову напругу UKEH (рис. 1.28).

U кер 1 U кер 2 U кер 3

Рисунок 1.28 – АК на біполярних транзисторах

40