Основы аналоговой схемотехники
9.1. Введение
Общее представление об особенностях аналоговых схем было дано в разделе 8.2. Номенклатура аналоговых схем весьма обширная и разнообразная. До зарождения микроэлектроники трудно было представить, что в области аналоговых схем можно найти небольшое число типовых структур, которые, подобно ключу и переключателю тока в цифровых схемах, послужили бы основой для всех или большинства остальных схем. Однако с развитием микроэлектроники такие типовые структуры были найдены, и они кратко охарактеризованы в следующей главе.
Усилители и раньше играли ведущую роль в аналоговой технике, выполняя самую распространенную функцию — усиление мощности слабых сигналов. В эпоху микроэлектроники эта роль стала еще более важной, поскольку основная разновидность аналоговых ИС — операционный усилитель способен выполнять самые разнообразные функции, отнюдь не только усилительные. Поэтому ниже усилителям уделено главное внимание.
Усилители можно классифицировать по разным признакам. По полосе (диапазону) усиливаемых частот различают широкополосные и узкополосные (избирательные) усилители. Важнейшей разновидностью широкополосных усилителей являются усилители постоянного тока, способные усиливать сигналы сколь угодно низкой частоты. По мощности различают маломощные и мощные усилители. Особенностью мощных усилителей являются повышенные требования к коэффициенту полезного действия, т.е. мощность выходного сигнала должна быть соизмерима с мощностью, потребляемой от источника питания. По назначению различают линейные, логарифмические, дифференцирующие, электрометрические и другие усилители.
В дискретной транзисторной схемотехнике широкое распространение имела классификация усилителей по типу связей между отдельными узлами. Различали емкостную, трансформаторную, гальваническую (непосредственную) связи.
Наиболее популярной была емкостная связь, с которой и начинали изучение усилителей. Однако в полупроводниковых ИС, как известно, осуществление конденсаторов связано с трудностями, а осуществление трансформаторов — невозможно. Поэтому на первый план выдвинулись усилители с непосредственной связью каскадов.
Поскольку непосредственная (безреактивная) связь обеспечивает усиление сколь угодно медленных сигналов, усилители с такой связью являются усилителями постоянного тока, которые уже упоминались выше. Эти усилители составляют основу интегральной аналоговой техники.
9.2. Составные транзисторы
Во многих аналоговых ИС применяются комбинации из нескольких (обычно двух) транзисторов, соединенных между собой так, что их можно рассматривать как единое целое — составной транзистор. Составные транзисторы обладают такими свойствами, которые трудно или невозможно получить в транзисторах с обычной структурой. Среди составных транзисторов наибольшее распространение имеет так называемая пара Дарлингтона (рис. 9.1).
Ее главная особенность — исключительно большая величина коэффициента усиления базового тока.
Действительно, из рис. 9.1 следует:
Iб2 = Iэ1= (B1+1)Iб ; Iк = B1Iб+ B2Iб2.
Подставляя значение Iб2 во второе равенство и деля обе части на Iб, получаем эквивалентный коэффициент усиления пары Дарлингтона:
В = В1 + В2 + В1В2. (9.1а)
Во всех практических случаях первые два члена в правой части несущественны и эквивалентный коэффициент усиления можно записать в виде
В = В1В2. (9.1б)
Если составляющие В1и В2 имеют значения 100—200, то расчетный коэффициент В составляет (1 – 4)·104. Примерно таким же будет и дифференциальный коэффициент усиления β.
Следует, однако, иметь в виду, что транзисторы в паре Дарлингтона работают при существенно отличающихся величинах эмиттерных токов: эмиттерный ток Iэ2превышает ток Iэ1примерно в В2 раз. Коэффициент усиления В биполярного транзистора сильно зависит от тока эмиттера. Если транзисторы Т1 и Т2 однотипны, условиям оптимальности тока для обоих транзисторов удовлетворить невозможно. На практике для устранения этого противоречия в качестве транзистора Т2 используют структуру в виде параллельно включенных транзисторов, однотипных
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.