Элементы схемотехнического построения кмоп оу
Типовая структурная схема дифференциального ОУ показана на рис. 9.3. ОУ состоит из входного дифференциального каскада – 1, промежуточных каскадов – 2 и выходного каскада - 3. Для обеспечения стабильности ОУ в схемах с обратной связью вводятся цепи частотной коррекции 4.
Рис. 9.3. Типовая структурная схема ОУ
В практических схемах ОУ некоторые узлы, изображенные на рис. 9.3 могут отсутствовать или совмещать в себе функции нескольких узлов.
Входной дифференциальный каскад
Диапазон синфазных входных напряжений определяется схемотехническим исполнением входного дифференциального каскада, главным образом, выбором типа дифференциальной пары 1 и ее нагрузки 2 (рис. 9.4). Основные типы нагрузок приведены на рис. 9.5. Здесь а и б – транзисторы в диодном включении; в и г – токовые зеркала; д и e – входные цепи каскодов.
Оценка диапазона синфазных входных напряжений в зависимости от комбинации типа дифференциальной пары и нагрузки проиллюстрирована на рис. 9.6.
Рис. 9.4. Структура входного дифференциального каскада
а)
б)
в)
г)
д)
е)
Рис. 9.5. Основные типы нагрузок для дифференциальных пар.
Рис. 9.6. Диапазон синфазного входного напряжения в зависимости от конструкции входного дифференциального усилителя
Выходной каскад
Диапазон синфазных выходных напряжений определяется конструкцией выходного каскада ОУ (при заданной нагрузке, рис.9.9). Основные варианты построения выходного каскада ОУ приведены на рис. 9.7. Здесь a,б– истоковые повторители;в– комплементарный истоковый повторитель;г– комплементарный каскад с общим истоком. Качественное представление о диапазоне выходных напряжений дает рис. 9.8, а количественное – табл. 9.3.
а)
б)
в)
г)
Рис. 9.7. Варианты построения выходного каскада
Рис. 9.8. Диапазон синфазных выходных напряжений в зависимости от конструкции выходного каскада
Рис. 9.9. Выходной каскад ОУ с нагрузкой
Т а б л и ц а 9.3. Диапазон выходных напряжений для различных конструкций выходного каскада
|
Тип выход-ного каскада |
Оценка диапазона выходных напряжений |
Диапазон на рис. 9.8 | |
|
Мин. |
Макс. | ||
|
Рис. 9.7, а |
|
|
1 |
|
Рис. 9.7, б |
|
|
2 |
|
Рис. 9.7, в |
|
|
3 |
|
Рис. 9.7, г |
|
|
4 |
Примечание: Предполагается, что превышение над порогом в цепях с общим истоком и падение напряжения сток–исток в цепях с общим стоком малы по сравнению с пороговыми и выходными напряжениями.