Сравнивая (14-13) и (14-12), видим, что оба коэффициента подавления связаны соотношением /С* = 16/Сп. т. е. /Сп Кп-

В области высших частот и малых времен ДК не имеет специфики по сравнению с каскадом ОЭ. Частотные и переходные характеристики дифференциального коэффициента усиления могут рассчитываться по формулам, изложенным в гл. 7, а характеристики синфазного коэффициента усиления - по тем же формулам, но с использованием постоянной времени (8-23).

14-4. ТОЧНОСТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Под точностными параметрами будем понимать такие, которые определяют погрешности ДК, специфичные для него как для усилителя постоянного тока. К числу таких параметров относятся: начальный разбаланс входного напряжения (или напряжение смещения нуля) и его температурный дрейф, средний входной ток и разбаланс входного тока. Рассмотрим кратко эти параметры.

Начальным разбалансом напряжения Up называют величину входного напряжения, при которой выходное напряжение равно нулю (имеются в виду дифференциальные составляющие обоих напряжений). Поскольку в идеальном (симметричном) ДК нулевому выходному напряжению соответствует нулевое входное, можно считать, что напряжение Up, как и коэффициент /Сд.у, характеризует асимметрию ДК- Однако, в отличие от /Сд.у, параметр Up характеризует асимметрию не по переменным, а по постоянным составляющим токов и напряжений (или как говорят, по постоянному току).

Начальный разбаланс всегда определяется экспериментально; так как, будучи связан с асимметрией схемы, он зависит от многих трудно учитываемых факторов и не поддается точному расчету. Однако полезно провести следующий упрощенный анализ, который хорошо иллюстрирует суть проблемы и одновременно дает полезные результаты.

Пусть коллекторные токи и сопротивления в обоих плечах ДК идентичны тогда /ki/?ki = /к2/?к2 и tBbix = 0. Если бы напряжения на обоих эмиттерных переходах тоже были идентичны, то на вход не нужно было бы подавать никакого корректирующего напряжения, чтобы сохранить условие (/вых = 0. Тогда начальный разбаланс Up был бы равен нулю. На деле имеет место некоторый разброс напряжений Ugg при одинаковых токах /д из-за различия тепловых токов (см. (4-9)]. Чтобы скомпенсировать указанный разброс, необходимо подать на вход напряжение

г/р=эб1-г/эб2. (14-14)

которое по определению и будет начальным разбалансом. Используя выражение (4-9) и полагая для простоты /дд = /дд, получаем:

и=Ф,1п. (14-15)

Например, если тепловые токи различаются на 20%, то напряжение разбаланса составит f/p 5 мВ - значение, типичное для многих ДК. В интегральных схемах, где транзисторы расположены рядом друг с другом на одной подложке, вероятность различия электрофизических параметров полупроводника

на смежных участках очень невелика; поэтому различие тепловых токов, а вместе с тем и начальный разбаланс будут меньше, чем в дискретных схемах

Дифференцируя (14-14) по температуре, получаем температурную чувствительность начального разбаланса, В правой части оказывается разность температурных чувствительностей, для которых можно использовать выражение (2-66); тогда

Up=-f-- (4-16)

Например, если i/ = 5 мВ и Г = 300 °С, то 17 мкВГС.

Выражение (14-16) отражает важный факт: уменьшение начального разбаланса сопровождается уменьшением его температурного дрейфа. Значит, в интегральных схемах дрейф меньше, чем в дискретных. Однако выражение (14-16) теряет силу при значениях Lp < 1 мВ, так как в исходном выражении (2-66) не учтены некоторые факторы, которые несущественны по отношению к величине бэб. но становятся существенными по отношению к малой разности MJgf, = Up.

Если необходимо уменьшить начальный разбаланс по сравнению с его естественным значением, применяют внешние цепи балансировки нуля.

Входными токами ДК являются базовые токи транзисторов. Для простоты положим /ко = О, т. е. будем рассматривать кремниевые транзисторы. Тогда /g = / /р и средний входной ток можно записать в следующем виде:

/. =J fAL4-iK2.\ iK :=-Zo (14-17

iBx.cp 2 \ Pi У Р 2р и-* i/

где /к - усредненный коллекторный ток, а р - усредненный коэффициент усиления. Такое усреднение допустимо потому, что разброс параметров в плечах ДК невелик.

Роль среднего входного тока как параметра ДК обусловлена тем, что он, протекая по сопротивлению источника сигнала, дает падение напряжения, равносильное синфазной составляющей. Следовательно, при достаточно больших значениях /вх.ср и /?г может, во-первых, появиться паразитный дифференциальный сигнал на выходе и, во-вторых, измениться рабочий режим каскада (см. предыдущий параграф). Таким образом, ток /вх.ср ограничивает допустимое значение R, поэтому его следует уменьшать.

Что касается разбаланса входных токов (или разностного входного тока)

то он полностью зависит от разброса токов и коэффициентов усиления. Если принять, что коллекторные токи выровнены тем или

* Главным фактором начального разбаланса в интегральных ДК становится различие геометрических размеров (площадей переходов), обусловленное погрешностями фотолитографии.

иным путем, то разбаланс входных токов можно записать следующим образом:

/ =-/ -1 П4-19)

где Р - усредненный коэффициент усиления.

Из выражения (14-19) видно, что разбаланс токов меньше среднего тока (так как Др Р) и уменьшается вместе с последним. Видно также, что важную роль играет идентичность коэффициентов усиления р. Это лишний раз подтверждает рациональность интегрального исполнения ДК.

Роль разбаланса среднего тока как параметра состоит в том, что при протекании по сопротивлению источника сигнала ток /р дает падение напряжения, равносильное дифференциальному сигналу или начальному разбалансу входного напряжения. Поэтому уменьшение тока /р является одной из первоочередных задач.

Считая, что температурные зависимости среднего тока и его разбаланса сосредоточены в коэффициенте р, нетрудно, дифференцируя (14-17) и (14-19), получить соответствующие температурные чувствительности:

/ 1 dp \

вх. ср -

/вх.ср = е/вх.ср; (14-20а)

§.)l,=BIp. (14-206)

Обе эти температурные чувствительности, как и , пропорциональны самим параметрам. Что касается коэффициента В, то он согласно [1391 меняется от - 1,5 до - 1,0%/° С в диапазоне от -60 до О °С и от -1,0 до -0,5%/°С в диапазоне от О до -f- 125° С.

Помимо рассмотренных усилительных и точностных параметров ДК характеризуются еще многими другими (выходные сопротивления, коэффициент подавления изменений питающих напряжений, максимальные входные и выходные сигналы и т. д.). На них мы не будем останавливаться. Заметим только, что максимально допустимые входные сигналы (как дифференциальный, так и синфазный) ограничены в сущности нелинейными искажениями, а в пределе - отсечкой или насыщением транзисторов.

14-5. ЭВОЛЮЦИЯ СХЕМЫ И ПАРАМЕТРОВ

Как уже отмечалось, прогресс ДК в последнее время связан с развитием микроэлектроники. Последняя, в частности, характерна коренным пересмотром понятия сложности схемы : в отличие от дискретной схемотехники критичным стало количество пассивных компонентов (конденсаторов и резисторов), а не активных - транзисторов и диодов. Поэтому в интегральных ДК транзисторы широко используются как в качестве диодов и.резисторов.