Радиоэлектронные устройства (справочник) (стр. 5 )

Типичная схема включения усилителя показана на рис. 1.60. Вы­бор емкости конденсатора для различных значений Rr необходимо проводить в соответствии со следующими данными: при Rr, равных 0,1: 1; 10 и 100 кОм Ск соответственно равны 0,1; 0,01; 0,001; 0,0001 мкФ. Для получения скорости нарастания выходного сигнала до 20 В/мкс необходимо включить конденсатор Ск емкостью 70 пФ между выводами 2 и 8.

Микросхема К140УД8. Операционный усилитель (рис. 1.61) име­ет на входе полевые транзисторы VT3 и VT4. В истоках этих транзисторов включен генератор тока на транзисторе VT2, а в сто­ках — два транзистора VT6 и VT7, стабилизирующие режим работы дифференциальной пары. Нагрузкой транзисторов VT6 и VT7 явля­ется схема «токовое, зеркало». Если к контактам 2 и 8 подключить внешний потенциометр, то с его помощью можно регулировать постоянный уровень на выходе. С коллектора транзистора VT10 сиг­нал через эмиттерный повторитель на транзисторе VT12 поступает в усилительный каскад с большим входным сопротивлением на со­ставном транзисторе, включающем транзисторы VT20 и VT2f. С коллекторов этих транзисторов сигнал подается на выход через составной эмиттерный повторитель. Положительная полярность сиг­нала проходит через транзистор VT16, а отрицательная — через транзисторы VT22 и VT23. Для защиты микросхемы от короткого замыкания по выходу служат транзисторы VT18 и VT19. В схеме применена внутренняя коррекция, что обеспечивает усилителю устойчивую работу без внешних элементов.

Динамические характеристики усилителя — частота среза в ре­жиме малого сигнала fcp и скорость нарастания выходного сигнала vu вых, зависимости которых от Uп приведены на рис. 1.62 и 1.63, — находятся в обратной пропорциональной зависимости от значения корректирующей емкости. Эти параметры связаны соотношением

Vu выx= 1,26 Rfср.

Рис. 1.49 Рис. 1.50 Рис. 1.51 Рис. 1.52

Рис. 1.53 Рис. 1.54 Рис. 1.55 Рис. 1.56

Рис. 1.57 Рис. 1.58 Рис. 1.59 Рис. 1.60

Рис. 1.61 Рис. 1.62 Рис. 1.63 Рис. 1.64

Использование во входном каскаде полевых. транзисторов позво­лило получить минимальный шумовой сигнал. Спектральная плот­ность шума приведена на рис. 1.64. Частотная характеристика усили­теля в режиме большого сигнала показана на рис. 1.65. Применение практически во всех каскадах усилителя источников постоянного тока смещения и динамических нагрузок позволило ослабить зависимость коэффициента усиления от напряжения питания, что хорошо видно на графике рис. 1.66.

Ряд зависимостей, характеризующих - основные параметры ОУ, привеДеры на следующих рисунках: зависимость максимальной ам­плитуды выходного сигнала от напряжения питания — на рис. 1.67; частотная характеристика усилителя в режиме малого сигнала — на рис. 1.68; нагрузочная характеристика — на рис. 1.69. Зависи­мость от температуры напряжения смещения и входного тока — на рис. 1.70 и 1.71, соответственно. Схема балансировки усилителя-, осуществляемая подключением потенциометра - между контактами 2 и 6, приведена на рис. 1.72.

Микросхема К140УД9. Операционный усилитель К140УД9 (рис. 1.73) является усовершенствованием интегральной микросхемы К140УД2. Изменения связаны с включением на входе ОУ ограничи­теля тока, построенного на транзисторах VT1 — VT4. Транзисторы VT1 и VT2 ограничивают положительную полярность входного сиг­нала, а транзисторы VT3 и VT4 — отрицательную полярность.

Входной сигнал поступает на дифференциальный усилитель, выполненный на транзисторах VT6 и VT17, перед которым включе­ны эмиттерные повторители на транзисторах VT5 и VT8. Режим по постоянному току входного каскада определяется генератором тока на транзисторе VT10 (VT9). Выходной сигнал перього дифферен­циального усилителя поступает на второй, построенный по аналогич-. ной схеме, и далее на составной эмиттерный повторитель на тран-. зисторах VT22 — VT25. Каждый повторитель питается своим генера­тором тока (транзисторы VT26 и VT27). Транзистор VT27 выпол­няет также роль повторителя, с выхода которого сигнал поступает на усилительные каскады на транзисторах VT42 и VT43. На выход интегральной микросхемы сигнал поступает через транзистор VT38, который усиливает его по мощности и инвертирует полярность. Остальные транзисторы выходного каскада выполняют функции стабилизации режима схемы по постоянному току и защиты интег­ральной микросхемы от короткого замыкания.

Интегральная микросхема имеет частичную внутреннюю компен­сацию с помощью конденсаторов С1 и С2. Корректирующий конден­сатор, включенный между контактами 8 и 11, имеет одинаковый но­минал как для усилителя с максимальным коэффициентом усиления (рис. 1.74), так и для повторителя (рис. 1.75). Балансировку усили­теля можно осуществить по схеме, приведенной на рис. 1.76.

Микросхема К140УД11. На входе ОУ (рис. 1.77) расположен дифференциальный каскад, построенный на транзисторах VT11 и VT12. Для увеличения входного сопротивления включены эмиттер­ные повторители на транзисторах VT10 и VT13. Оба входа повто­рителей объединены схемой защиты от перегрузок. Транзисторы VT1 и VT2 ограничивают входной сигнал положительной полярно­сти, а транзисторы VT3 и VT4 ограничивают отрицательную поляр­ность входного сигнала по входам 2, 3 микросхемы.

Рис. 1.65 Рис. 1.66 Рис. 1.67

Рис. 1.68 Рис. 1.69 Рис.1.70

Рис. 1.71 Рис. 1.72

Рис. 1.73

Эмиттерные повторители дифференциального каскада имеют в качестве нагрузки двухэмиттерный транзистор VT14, который упpaвляется постоянным напряжением, образованным на транзистор­но-резисторном делителе R8, R10 и VТ15. Через этот делитель про­текает постоянный ток транзисторов VT11 и VT12, который форми­руется генератором тока на транзисторе VT20. Ток генератора опре­деляется напряжением в базе, которое формируется на транзисто­рах VTI6 — VT19, причем на VT16 формируется опорное напряже­ние, транзисторы VT17 и VT18 являются генераторами тока, а VT19 работает как повторитель постоянного напряжения.

В коллекторной цепи входного дифференциального каскада в качестве нагрузки использованы генераторы тока на транзисторах УТ5 и VT6, которые при совместной работе образуют схему транс­форматора тока. Между коллекторами транзисторов VT11 и VT12 включен ограничитель сигнала на VT8 и VT9. Выходной сигнал диф­ференциального каскада постулает на два усилителя на транзисто­рах VT21 и VT22. В коллекторах этих транзисторов включены гене-.раторы ток. а (VT27 и VT28). С коллектора транзистора VT27 через эмиттерный повторитель на транзисторе VT26 сигнал, поступает на эмиттерный повторитель на транзисторе VT29 и далее — в базу транзисторов VT31 и VT38. Через транзисторы VT31 и VT25 сигнал поступает в базу VT32. Генератор тока на транзисторе VT23 явля­ется нагрузкой для VT25. Таким образом, на йыход интегральной микросхемы сигнал поступает через два эмиттерных повторителя, транзисторы VT32 и VT37. Для защиты микросхемы от перегрузок служат транзисторы VT33 — VT35, которые открываются и уменьша­ют выходной сигнал, когда через резисторы R21 и R23 протекает значительный ток.

Основные функциональные зависимости параметров микросхемы представлены на рисунках. На рис. 1.78 показана амплитудно-частот­ная характеристика, а на рис. 1.79 — изменение амплитуды макси­мального выходного сигнала от частоты. Влияние выходного тока на выходное напряжение изображено на рис. 1.80. Частотная зависи­мость приведенной ко входу ЭДС шума показана на рис. 1.81. Влияние напряжения питания на потребляемый ток при различных температурах представлено на рис. 1.82. Произведение коэффициента усиления, на полосу пропускания и входной ток зависят от темпера­туры: Эти зависимости приведены на рис. 1.83 и Г.84. Влияние диф­ференциального входного напряжения на входной ток показано на рис. 1.85. На рис. 1.86 приведена зависимость скорости нарастания выходного сигнала от температуры. Для увеличения скорости нара­стания фронта выходного сигнала до 150 В/мкс целесообразно при­менение коррекции с помощью элементов Cl, R3, как показано на схеме рис. 1.87. На этой же схеме представлен вариант балансиров­ки ОУ с помощью резисторов R5 — R7. Схема на рис. 1.88 позволяет свести к минимуму время установления положительного выходного напряжения. До уровня 10 В выходной сигнал нарастает за О 8 мкс. Один из вариантов балансировки ОУ представлен на схеме рис. 1.89. При большой емкости нагрузки необходимо применять схему с развязкой выхода ОУ и нагрузки, которая показана на рис. 1.90. В устройствах, где необходимо иметь максимальную устой­чивость усилителя, когда требуется введение дополнительных ООС, целесообразно использовать схему перекомпенсации, приведенную на рис. 1.91. Включение ОУ в качестве повторителя, показано на рис 1.92, а усилителя — 1.93.