1.3.3.Многокаскадные усилители в интегральном исполнении

Одиночные усилительные каскады, выполненные как на биполярных, так и на полевых транзисторах, широко используются при проектировании аналоговых ИМС. Аналоговые ИМС (АИМС) предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся непрерывно и во времени. Они находят применение в аппаратуре воспроизведения и усиления звуковых сигналов, радиоприемниках и телевизорах, видеомагнитофонах и измерительных приборах, технике связи и т.д.

АИМС — конструктивно законченное устройство, которое в совокупности с ограниченным количеством внешних радиоэлементов позволяет создавать сложный завершенный функциональный узел.

Функциональный узел — это группа радиоэлементов, объединенных конструктивно и технологически в сборочную единицу (модуль), предназначенную для создания некоторой законченной части радиоэлектронной аппаратуры, например, усилителя, фильтра, источника питания и т.п.

Взамен традиционного метода изготовления функциональных узлов путем сборки их из готовых радиокомпонентов в модули с применением межсоединений и конструктивных элементов в АИМС процессы изготовления входящих в узел радиокомпонентов и объединения их в функциональную конструктивно завершенную структуру совмещаются. Такая технология называется интегральной.

Интегральная технология изменила представление об оптимальных функциональных структурах радиоэлектронных устройств и их функциональном базисе. Появились новые принципы и способы конструирования аппаратуры, оказывающие значительное влияние на все этапы изготовления радиоэлектронных устройств, способы их эксплуатации и существенно расширяющие сферу их применения. Сформировалась специальная отрасль электроники — микроэлектроника, решающая проблемы конструирования и производства электронных изделий на базе интегральной технологии.

В настоящее время стандартизированы количественные и качественные показатели сложности ИМС, характеризуемые числом содержащихся в них элементов. По сложности ИМС подразделяются на малые, средние, большие, и сверхбольшие интегральные микросхемы. Повышение уровня интеграции микросхем является прогрессивным направлением, которое помогает улучшить функциональные и эксплуатационные показатели радиоэлектронной аппаратуры.

С помощью интегральной технологии можно изготовить большинство маломощных функциональных узлов в виде ИМС. Однако, промышленное производство микросхем определенного типа целесообразно лишь при их массовом применении. При малом объеме сбыта затраты на разработку и подготовку производства значительно превысят стоимость ИМС, и их применение окажется нецелесообразным.

Следует отметить, что АИМС относятся к комплектующим изделиям, не имеющим самостоятельного назначения, а применяются лишь в совокупности с другими изделиями как составные части более сложных и различных по назначению устройств.

Применение ИМС позволяет значительно уменьшить габариты аппаратуры и ее массу, значительно повысить надежность, уменьшить потребляемую электрическую мощность и стоимость аппаратуры. Кроме того, применение ИМС дает возможность улучшить технологию производства аппаратуры и в ряде случаев получить такие параметры, которые в усилителях при дискретном исполнении получить практически невозможно.

При использовании ИМС отпадает необходимость в расчете, сборке и настройке отдельных каскадов. В этом случае на первый план выдвигаются вопросы согласования отдельных ИМС, введения цепей обратных связей, обеспечивающих получение необходимых параметров, обеспечение устойчивости всей системы, охваченной цепями обратной связи и т.д.

В настоящее время промышленностью разработано и выпускается значительное количество различных ИМС, в которых усилители являются одним из функциональных узлов среди множества узлов другого назначения. На сегодняшний день перед специалистом-разработчиком стоит задача правильного выбора и оптимального использования готовых ИМС.

Для того чтобы различить, какую функцию выполняет конкретная ИМС, принята система условных обозначений, отражающая их принадлежность к определенным сериям, классам и группам. Серии стремятся разработать так, чтобы из микросхем, входящих в нее, можно было построить законченное устройство.

Условное обозначение ИМС состоит из следующих элементов. Первый элемент — цифра, обозначающая группу ИМС. По конструктивно-технологическим признакам ИМС подразделяются на три группы, которым присвоены обозначения: 1, 5, 7 — полупроводниковые; 2, 4, 6, 8 — гибридные; 3 — прочие (пленочные, вакуумные, керамические и т. д.). Второй элемент — две цифры, обозначающие порядковый номер разработки серии ИМС. Эти элементы обозначают серию микросхем. Третий элемент — две буквы, обозначающие подгруппу и вид ИМС в соответствии с табл. 1.2, в которой отражено обозначение усилителей в интегральном исполнении.

Таблица 2.2

Усилители	Обозначение
Высокой частоты	УВ
Промежуточной частоты	УР
Низкой частоты	УН
Импульсных сигналов	УИ
Широкополосные	УК
Повторители	УЕ
Считывания и воспроизведения	УЛ
Индикации	УМ
Постоянного тока	УТ
Операционные	УД
Дифференциальные	УС
Прочие	УП

ИМС, предназначенные специально для усиления электрических сигналов, имеют большую степень интеграции. Трудности изготовления реактивных элементов заставили разрабатывать ИМС в основном в вариантах с непосредственными связями. Можно выделить два основных типа интегральных усилителей: простые усилители с непосредственными связями между каскадами и глубокой отрицательной обратной связью, и усилители на основе использования дифференциальных усилительных каскадов. К последнему типу относятся операционные усилители.

45