3. Микросхемы серии k154

Микросхема К154УД1.Электрическая схема ОУ представ­лена на рис. 1.211. На входе усилителя — два дифференциальных каскада с общими входами: один на транзисторахVT22 иУ Т 37 проводимостью типар-n-р, а второй на транзисторахVT23 иVT36 проводимостью типаn-р-n. Применение на входах транзисторов раз­ного типа проводимости позволяет установить рабочий режим уси­лителя без внешних резисторных цепей и уменьшить входной ток. В эмиттерах транзисторовVT23 иVT3& включены две схемы транс­форматоров тока, которые передают изменения тока одного транзи­стора в цепь другого. Например, увеличение тока транзистораVT23 будет странсформировано в уменьшение тока в транзистореVT36. Эти функции выполняют транзисторыVT24, VT25 иVT34, VT35, Во втором входном дифференциальном каскаде на транзисто­рахVT23 иVT37 нагрузкой является аналогичная схема. Роль трансформаторов тока выполняют транзисторыVT20, VT21 иVT38, VT39.

Выходные сигналы двух дифференциальных каскадов объединя­ются в точках А. иБ. Нагрузкой для объединенных токов являются транзисторыVT42 — VT44 иVT53, VT57, VT62. Напряжение на тран­зисторахVT42 — VT44 преобразуется в ток транзистораVT45. Во . второй группе нагрузочных транзисторов формируется ток транзисто­раVT63. Эти токи создают ладение напряжения на транзисторахVT50 — VT52 иVT67, VT69. Через транзисторыVT64 иVT68 сигналы поступают на повторители, собранные на многоэмйттерных транзис­торахVT65 иVT71. ТранзисторыVT55 иVT73 являются генерато­рами тока, которые выполняют роль нагрузки в повторителях. С многоэмиттерных транзисторов сигнал поступает в выходной кас­кад на транзисторахVT66 иVT75. Для защиты усилителя от перегрузок по выходному току включены резисторыR5 иКб. Напря­жение на этих резисторах управляет транзисторамиVT56 иVT76. При перегрузках эти транзисторы открываются и изменяют режим усилителя, что приводит к уменьшению выходного тока.

Для согласования режимов работы основных узлов усилителя по постоянному току в схеме применен многоуровневый стабилиза­тор напряжения! Роль этого стабилизатора выполняют транзисторы УТ1—VT17. Напряжения стабилизатора используются в различных точках схемы. С их помощью устанавливаются рабочие токи тран­зисторовVT18 иVT40, VT19 иVT41, VT28, VT31 и др.

Рис. 1.211

На рис. 1.212 показана амплитудно-частотная характеристика. Изменение максимальной амплитуды выходного сигнала от частоты представлено на рис. 1.213. Относительные изменения коэффициента усиления и напряжения смещения от напряжения питания показаны на рис. 1.214 и 1.215; изменения входного тока, разности входных токов и напряжения смещения — на рис. 1.216 — 1.218. Нагрузочная способность для различных полярностей выходного сигнала представ­лена на рис. 1.219.

Рис. 1.212 Рис. 1.213 Рис. 1.214 Рис. 1.215

Рис. 1.216 Рис. 1.217 Рис. 1.218

Рис. 1.219 Рис. 1.220 Рис. 1.221

Основная схема включения ОУ изображена на рис. 1.220. В этой схеме должно быть выполнено условие R_кR₃/(R_к+R₃)>2 кОм и С_н=150 пФ. Цепь коррекции в схеме представлена рези­стором Rк=51 Ом и конденсатором С_к, который подбирается исхо­дя из емкости нагрузки С_в:С_к (пФ)=С_н(пФ)-0,5 (кОм)/R₃(Ом). В зависимости от номиналов применяемых элементов на выходе уси­лителя рис. 1.221 формируются сигналы различной формы, проиллю­стрированные на рис. 1.222. Для балансировки усилителя приме­няется схема на рис. 1.223.

Рис. 1.222 Рис. 1.223

Микросхема К154 УД2. Электрическая схема ОУ приведена на рис. 1.224. Входной дифференциальный каскад построен на транзисто­рахVT4 иVT5. В коллектор этих транзисторов включена схема «то­ковое зеркало», выполняющая функции двух генераторов тока и обеспечивающая большое выходное сопротивление. Выходной сигнал дифференциального каскада подается через эмиттерный повторитель на транзистореVT8 на базу усилительного каскада на транзисторе VT9, в коллекторной цепи которого включены транзисторыVT29__

VT32 иVT26, VT27. ТранзисторыVT26 иVT27 являются нагрузкой генератора тока, а транзисторыVT2P — VT32, включенные попарно в диодный режим, создают напряжение смещения для открывания транзисторов в последующих каскадах. ТранзисторыVT29 иVT30 .открывают транзисторыVT33 иVT34. Коллекторной нагрузкой тран­зистораVT37 является цепочкаR8, VD6 и транзисторVT36 в диод­ном включении. Коллекторной нагрузкой транзистораVT34 является цепочкаRIO, VD7 иVT35. Парафазное напряжение с этих нагрузок поступает на базы транзисторовVT39 иVT42, работающих в усили­тельном режиме. В коллекторную цепь этих транзисторов включен составной эмиттерный повторитель на транзисторахVT43 иVT44. Для уменьшения порога открывания выходного каскада используют-, ся два транзистбраVT40 иVT41, на которых создается постоянное напряжение, близкое к 1,4 В.

Поскольку в схеме ОУ используются в большом количестве ге­нераторы тока, которые требуют токозадающих напряжений, то зна­чительная часть транзисторов всей схемы предназначена для построе­ния многоуровневого стабилизатора напряжения. Схема стабилиза­тора выполнена на транзисторах VTJ1 — VT25 и построена в виде многокаскадного генератора тока.

На рис. 1.225 показана амплитудно-частотная характеристика. Изменения максимального выходного напряжения от частоты пред­ставлены на рис. 1.226. Зависимости коэффициента ослабления син­фазного входного напряжения, входного тока, разности входных то­ков и напряжения смещения от напряжения питания представлены на рис. 1.227 — 1.230. Изменения относительной скорости нарастания выходного напряжения и максимального выходного напряжения от напряжения питания показаны на рис. 1.231, 1.232. Зависимость ско­рости нарастания выходного сигнала, коэффициента ослабления син­фазного выходного напряжения, входного тока и разности входных токов от температуры показаны на рис. 1.233 — 1.236.

Рис. 1.224

Основная схема включения ОУ показана на рис. 1.237. Коэффи­циент усиления схемы Kу.« = 10. Здесь конденсатор коррекции С_к=3-10 пФ; а С1=3 — 10 пФ для всех значенийK_y._u подбирается из условияC1=(R₁/R₂)C_BX, где С_вх= 3 — 30 пФ определяется эксперимен­тально,R1=510 Ом,R3-5.1 кОм, R2=R₁R₃/(R₁+R₃).

Рис. 1.225 Рис. 1.226 Рис. 1.227 Рис. 1.228

Рис. 1.229 Рис. 1.230 Рис. 1.231 Рис. 1.232

Рис. 1.233 Рис. 1.234 Рис. 1.235 Рис. 1.236

Рис. 1.237

Микросхема К154УДЗ. Электри­ческая схема ОУ приведена на рис. 1.238. На входе усилителя вклю­чены два эмиттерных повторителя на транзисторах VT10 иVT13, на­грузками которых являются генера­торы тока на транзисторахУТ15 иVT17. С выходов эмиттерных повто­рителей сигнал подается на диффе­ренциальный усилитель на транзисторахVT11 иVT12-. По постоян­ному току эти транзисторы питаются от генератора тока на тран­зистореVT16. В коллекторе транзисторовVT11 иVT12 включена комбинированная нагрузка на транзисторахVT,6, VT7 иVT8, VT9. Эти транзисторы устанавливают постоянное напряжение на кол­лекторах дифференциальной пары. Постоянство напряжения обес­печивается сложным стабилизатором на транзисторахVT1 — VT5. Этот стабилизатор создает несколько уровней напряжения, которые подаются на разные точки схемы: базы транзисторовVT15—VT17, базу транзистораVT14, базы транзисторовVT6 иVT7, базы тран­зисторовVT8 иVT9.

Нагрузкой транзисторов VT8 иVT9 являются генераторы тока на транзисторахVT18, VT19 иVT21, которые обеспечивают большое эквивалентное сопротивление. С этого каскада сигналы снимаются через два повторителя(VT21 иVT23). Далее сигнал проходит черезVT26, VT27 иVT30, которые предназначены для усиления и формирования порогового напряжения, необходимого для открыванияVT28 иVT29 выходного эмиттерного повторителя.

На рис. 1.239 приведена амплитудно-частотная характеристика. Зависимость максимального выходного напряжения от частоты при­ведена на рис. К240. Зависимости коэффициента усиления, коэффи­циента ослабления синфазного входного напряжения, входного тока и разности входных токов от напряжения питания показаны на рис. 1.241 — 1.244. Влияние напряжения питания на максимальное выходное напряжение, на максимальное синфазное входное напряже­ние, на напряжения смещения и относительную скорость нараста­ния выходного сигнала приведены на рис. 1,245 — 1.248. Влияние тем­пературы на входной ток и на разность входных токов проиллюстри­ровано на рис. 1.249 и 1.250.

Рис. 1.238 Рис. 1.239

Рис. 1.240 Рис. 1.241 Рис. 1.242 Рис. 1.243

Рис 1.244 Рис 1.245 Рис. 1.246 Рис. 1.247

Рис. 1.248 Рис. 1.249 Рис. 1.250

Рис. 1.251 Рис. 1.252

Схема включения корректирующего конденсатора и балансирую­щего потенциометра Rб приведена на рис. 1.251. При использовании усилителя в схеме повторителя сигналов (рис. 1.252) необходимо применять элементы следующих номиналов: С1=3— 10 пФ (емкость коррекции), С_н=50 пФ,R₁= 10 кОм,R₃=10 кОм,R2=R₁R_UI(R₁ + + R₃), Rн=2 кОм, Rб=10О кОм (балансирующий потенциометр), С_к= 3 — 10 пФ (емкость частотной коррекции).