ФУУМЭ / К2

3.5. Модернизация входного каскада ОУ

С учётом противоречивости требований к величине коллекторного тока транзистора предлагается модернизация входного ДУ путём использования в нём схемы Дарлингтона (составного транзистора). Она позволяет увеличить усиление без использования большого числа элементов. Схема изображена

потенциалах базы Б, эмиттера Э и коллектора К составного транзистора из-

менение его температуры ведёт к изменению падения напряжения на эмит-

терных переходах и, соответственно, к изменению токов эмиттеров и баз VT1

и VT2. Изменение базового тока IБ приводит к большему β1β2 раз измене-

нию тока коллекторного вывода К, что может привести либо к запиранию транзистора, либо к его насыщению.

Чтобы избежать этого при использовании составных транзисторов в дифференциальных усилителях:

с помощью генераторов тока температурно стабилизирует ДУ, снижая при

–незначительно).

2.Чтобы избежать насыщения составных транзисторов из-за их большо-

го усиления β1β3 вводят дополнительную ООС в эмиттерные цепи VT1 и

VT2, как это показано на рис. 3.12. Здесь точка соединения резисторов об-

ратной связи RЭ1, RЭ2 – виртуальная «земля», так как при изменении токов эмиттеров VT1 и VT2 (на рис. 3.12 не показан) потенциал этой точки не из-

меняется – противофазные приращения напряжения в этой точке, создавае-

мые эмиттерными токами транзисторов ДУ взаимно уничтожаются. Поэтому

kд S 'Rк , где S ' 1 1 .

S RЭ

Недостаток данной схемы в необходимости изготовления одинаковых резисторов и их температурного согласования. Кроме того потенциалы кол-

лекторов VT1 и VT2 значительно выше нуля, что вызывает необходимость использования схемы сдвига напряжения. Для лучшего температурного согласования используются не резисторы, а диоды.

Проблемой при реализации такого ИНТ является невозможность получения малых токов. Например, для получения тока 10 мкА необходим резистор с сопротивлением 1 МОм, что невозможно при использовании планарной тех-

нологии.

Выходное сопротивление такой схемы с помощью системы h-

параметров. Рассмотрим данную схему как схему с общей базой. Такой под-

ход можно считать корректным, учитывая, что источник опорного напряже-

ния UОП , как любой идеальный источник напряжения обладает нулевым внутренним сопротивлением. Таким образом, базовый вывод VT1 соединён с общей точкой схемы – «землёй».

Эквивалентная схема рассматриваемого ИНТ приведена на рис. 3.15.

Рис. 3.15

Она состоит из источника опорного напряжения UОП , сопротивления RЭ в

эмиттерной цепи, входного сопротивления транзистора h11 в схеме с общей базой, источника напряжения обратной связи h12UКБ (UКБ = Uвых.), источни-

ка тока, имитирующего усилительные свойства транзистора h21IЭ, сопротив-

ления запертого коллекторного перехода h21.

Используя систему h-параметров, можно записать:

На рис. 3.16 представлен ИНТ в виде так называемого токового зеркала.

Для рассмотрения его работы предположим,

сопротивлений RК для получения малых токов I0 . Для её решения предла-

гаются следующие пути. Первый – создание неодинаковых по площади тран-

зисторов. Второй – введение сопротивление в эмиттерную цепь VT2.

Реализация первого подхода возможна с учётом соотношения, опреде-

перехода. При одном и том же управляющем напряжении транзистора UБЭ

эмиттерный и, соответственно, коллекторный ток пропорционален площади p–n-перехода. Проблема в том, что в инте-

гральных схемах обычно используются оди-

наковые транзисторные структуры, предель-

ные размеры областей которых определяются возможностями технологии.

Схема ИНТ с использованием второго подхода приведена на рис. 3.17. По-

сравнению с исходной схемой (рис. 3.16) она содержит резистор RЭ и управляющие напря-

Чтобы оценить полученный результат, предположим, что RК = 10 кОм,

E1 = 10 В. Для тока I0 = 10 мкА необходим резистор RЭ = 11,5 кОм. Такое со-

противление лежит в диапазоне реализуемых по планарной технологии но-

миналов.