Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 [ 148 ] 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

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.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 [ 148 ] 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.