8) Схемы перехода к одиночному выходу
Схемы перехода от дифференциальных выходных сигналов ДУ к одиночному выходному сигналу применяются для того, чтобы
использовать полный дифференциальный коэффициент усиления входного ДУ На рис. 2.16, а, б представлены две простейшие схемы перехода от дифференциальных выходов к одиночному. Полный дифференциальный сигнал выделяется между коллекторами входной дифференциальной пары (например, между коллекторами
транзисторов VT1 и VT2 на схеме рис. 2.16, б). Этот сигнал не заземлен и непосредственный съем его с любого коллектора относительно земли позволит использовать лишь половину полного дифференциального приращения сигнала [12, 18]. ¦
Чтобы привести полный дифференциальный сигнал, наблюдаемый между коллекторами, к одиночному выходу (т е. относительно земли), создаются специальные схемы, принцип действия которых заключается в применении полной внутренней отрицательной обратной связи в одной половине схемы ДУ
Схема перехода от дифференциального к одиночному выходу не должна изменять значение Кu первого каскада, но должна служить симметричной нагрузкой для первого каскада ДУ. На рис. 2.16, а представлена простейшая схема такого рода, применяемая в качестве второго каскада в ОУ типа μА702.
Если подать на базы транзисторов VT1 и VT2 противофазные и равные по амплитуде (дифференциальные) сигналы от первого каскада (+Uc1 и -Uc2), то в левой по схеме половине каскада образуется отрицательная параллельная обратная связь по напряжению и коэффициент усиления этой части схемы близок к единице. Фазировка сигналов в схеме показана условными
импульсами. На базе транзистора VT2 присутствует суммарный сигнал (-Uc2-(+Uc1)=-2Uc), причем сигнал Uc1 подается через резистор R4. Таким образом транзистор VT2 усиливает практически полный дифференциальный сигyал, поступающий с выходов предыдущего ДУ.
Более сложная схема перехода к одиночному выходу, аналогичная ис-
пользованной в ОУ типа μА709, представлена на рис. 2.16, б. Здесь первый дифференциальный ДУ (транзисторы VT1 и VT2) симметрично нагружается
на входы второго дифференциального каскада (транзисторы VT3 и VT4).
В этой схеме сигнал с коллектора транзистора VT3 передается на резисторы R1 и R2 синфазно. Следовательно, как и в предыдущей схеме, каскад инвертирующего единичного усиления (в данном случав транзисторы VT3 и VT5) позволяет удвоить сигнал, выделяющийся в первом каскаде на резисторе R2 относительно базы транзистора VT4. Второй каскад ОУ (транзисторы VT3
я VT4) управляется полным дифференциальным сигналом, выделяющимся в первом каскаде между коллекторами транзисторов VT1 и VT2. Коллекторные выходы второго каскада (резисторы R3 и R4) имеют практически симметричные нагрузки в виде входных сопротивлений эмиттерных повторителей
VT5 и VT6.
9) Двухкаскадный оу
На рис. 3.2, а представлена двухкаскадная структурная схема, а на рис. 3.2, б— упрощенная схема — модель. Обе схемы соответствуют стандартным ОУ, популярным в 70-х годах.
Двухкаскадные схемы отличаются от трехкаскадных тем, что первый каскад выполняет функции как входного ДУ, так и малосигнального усилителя напряжения (УН), так как здесь используется ДУ, построенный по сложной схеме (рис. 2.12, а), выходные сигналы первого каскада находятся под нулевым уровнем, т. е. «привязаны» к потенциалу Ек-.
Следовательно, дополнительный каскад сдвига уровня в таком ОУ
не требуется. Каскад усиления амплитуды (УА) построен по схеме
с ОЭ. Как и в трехкаскадном ОУ, на выходе схемы рис. 3.2,6 включается двухтактный эмиттерный повторитель (ЭП) [1, 2].
Двухкаскадную схему ОУ удалось реализовать лишь после разработки и внедрения интегральных р—n—р-транзисторов с удовлетворительными статическими и частотными параметрами. В такой схеме р—n—р- и n—р—n-транзисторы соответственно работают в первом каскаде как усилительные и нагрузочные элементы, а во втором — как нагрузочные и усилительные.
Двухкаскадная схема оказалась весьма продуктивной, на ее базе создано не только много вариантов стандартных ОУ, но и произошла дальнейшая эволюция интегральных полупроводниковых структур
В схеме рис. 3.2, б входной дифференциальный каскад усиления
(р—n—р-транзисторы VT1—VT2) имеет активные коллекторные нагрузки (n—р—n-транзисторы VT3—VT4). Второй каскад (составной n—р—n-транзистор VT5—VT6) имеет в качестве нагрузки
коллекторную цепь транзистора VT9 (р—n—р-типа). Отличительная
особенность двухкаскадного ОУ состоит в том, что для коррекции
его частотной характеристики с целью обеспечения устойчивости
при замкнутой петле ООС требуется один конденсатор С1 небольшого номинала. Этот конденсатор либо выполняется на подложке ИС, либо подключается извне. Применение активных нагрузок (эквиваленты резисторов с номиналами сотни килоом), позволило при микроамперных токах эмиттера получать усиление сигнала в сотни раз на каскад. Этот прием позволяет в 2...3 раза уменьшить ток, потребляемый стандартным усилителем.