Раздел 2 основы аналоговой микросхемотехники

Тема 2.1 Особенности элементов интегральной микросхемотехники

Всё больше узлов РЭУ выполняется на ИМС. При разработке принцип схем для интегральной технологии необходимо учитывать ряд особенностей:

1. В ИМС не могут быть изготовлены трансформаторы, катушки, конденсаторы большой ёмкости. Поэтому почти все ИМС разрабатываются без применения блокировочных и разделительных конденсаторов. Широко применяют эквиваленты электронных катушек индуктивности.

2. Точность получения заданных параметров отдельных интегральных элементов и их температура стабильность оказываются пониженными. В то же время наладка в ИМС невозможна. Всё это требует точных схемных решений и применение ООС по переменному и постоянному току.

3. Из всех элементов ИМС наименьшую площадь на подложке занимает транзистор. Поэтому резистор заменяют транзистором, применяя динамические нагрузки или генераторы стабильного тока.

4. В ИМС достигается высокая степень идентичности одинаковых элементов.

5. Особенность полупроводниковых ИМС – большое число транзисторов, выполняющие функции активных и вспомогательных компонентов.

2.1.1 Генераторы стабильного тока (гст), генераторы малого стабильного напряжения (гмсн) и схемы сдвига уровня

ГСТ – двухполюсник, ток которого почти не зависит от приложенного к нему напряжению. Его сопротивление для переменной составляющей тока будет в идеале бесконечно. Простейший ГСТ – транзистор с фиксированным смещением, так как его ток почти не зависит от U_k.

Для уменьшения зависимости i_k от U_K прибегают к следующей схеме:

В цепь эмиттера включается резистор ОС R1, а потенциал базы фиксируется делителем R2, R3 образуется схема эмиттерной стабилизации i_k, которая уменьшает нестабильность i_k от U_k и температуры.

Для дальнейшей стабилизации включается диод VD (последовательно с R3).Он имеет отрицательный ТК прямого напряжения.Диод VD осуществляет термокомпенсацию тока через транзистор VT1.

Рисунок 2.1 Схемы генератора стабильного тока

ГСТ называют также стабилизаторами или эталонами тока, электронными резисторами и динамическими нагрузками.

Пример: транзистор VT2 является усилителем с общим эмиттером, а вместо R_k включен транзистор VT1 как ГСТ. Благодаря этому весь переменный ток транзистора VT2 протекает в сопротивление полезной нагрузки. Это увеличивает K и .

В сущности назначение ГСТ – большое сопротивление для переменного тока и малое сопротивление для постоянного тока. Последнее обстоятельство обеспечивает малые потери на нём напряжение, а значит, и мощности, что выгодно отличает ГСТ от резистора (кроме того, резистор с большим сопротивлением занял бы много места на подложке)

ГМСН – это низковольтные (1В) стабилизаторы напряжения применяемые в ИМС для подачи смещения и др. Это пассивный двухполюсник, где напряжение не зависит от тока (в простейшем случае – диод VD, однако он стабилизирует напряжение до 0,7В, что недостаточно).

Рисунок 2.2 Схема генератора малого стабильного

Напряжения

База транзистора VT включается к промежуточной точке делителя. Здесь , а значит и - стабильны.

Все приращение внешнего напряжения приложено к R1, что будет увеличивать ток через делитель и , а . Изменяя соотношение сопротивлений R1, R2 можно изменять