15. Структура и основные характеристики интегральных операционных усилителей.

Операционный усилитель (ОУ) представляет многокаскадный усилитель напряжения, обладающий очень большим коэффициентом усиления. Входное сопротивление ОУ очень велико, а выходное мало.

Как правило, схема ОУ содержит два-три усилительных каскада. Первый каскад является дифференциальным усилителем. Он обеспечивает высокое входное сопротивление ОУ и ослабление синфазного сигнала. Второй каскад обеспечивает основную часть коэффициента усиления напряжения. Третий каскад является усилителем мощности.

а б

ОУ на биполярных транзисторах.

1. Входной каскад ОУ всегда является дифференциальным усилителем. Это обеспечивает подавление синфазных составляющих во входном сигнале.

2. Смещение транзисторов устанавливается с помощью источников тока, реализуемых на основе отражателей тока.

3. Для увеличения коэффициентов усиления первого и второго каскадов в качестве нагрузки используются транзисторные источники тока.

4. Схема ОУ содержит дополнительные цепи, обеспечивающие защиту от короткого замыкания на выходе.

ОУ на МОП-транзисторах.

МОП-операционные усилители реализуют по двухкаскадной схеме. 1-й каскад выполняется по дифференциальной схеме. Вторым каскадом является усилитель на МОП-транзисторе, выполненном по схеме с общим истоком. Нагрузкой обоих каскадов являются отражатели тока

Напряжение питания КМОП-ОУ такое же, как у других функциональных узлов, расположенных на кристалле. Оно зависит от геометрических размеров МОП-транзисторов и составляет от для транзисторов с длиной канала до для схем, изготавливаемых по технологии .

Двухкаскадные КМОП-операционные усилители стали весьма популярны среди разработчиков БИС благодаря своей простоте, технологичности и малой площади, которую они занимают на кристалле.

Классификация операционных усилителей.

1. ОУ общего назначения,

2. Прецизионные ОУ,

3. Быстродействующие ОУ,

4. Микромощные ОУ, Такие усилители используют в портативной аппаратуре.

16. Транзисторные ключи. Ключи на биполярных транзисторах. Анализ в статическом и динамическом режимах. Способы увеличения быстродействия ключа.

Основная функция транзисторного ключа – бесконтактная коммутация ветвей электронных схем под воздействием внешних сигналов. Состояние ключа «открыт» (замкнут) характеризуется минимальным напряжением, а состояние «закрыт» (разомкнут) – минимально возможным током. Для реализации ключей используют как биполярные, так и полевые транзисторы.

Ключи на биполярных транзисторах.

Простейший ключ на биполярном транзисторе показан на рисунке:

Р езистор в цепи базы служит для задания необходимого тока базы. Резистор является внутренней нагрузкой ключа, а резистор - его внешней нагрузкой. Величина внешней нагрузки может меняться в широких пределах. При ключ работает в режиме холостого хода. Предельной нагрузкой, при которой ключ еще может сохранять свои параметры, считают величину . Схема, показанная на рисунке отличается малой мощностью, затрачиваемой на управление состоянием ключа, и малым напряжением на ключе в открытом состоянии.