ДУ с динамической нагрузкой. Схема.

При интегральном исполнении дифференциальных усилительных каскадов вместо резисторов Rк широко используют транзисторы, выполняющие функцию динамических нагрузок каскада. Подобные схемы позволяют обеспечить существенно большие значения коэффициента усиления Ku по сравнению с ранее рассмотренными схемами, имеющими резистивные нагрузки, что важно при создании многокаскадных УПТ.

Транзисторы VT3 и VT4 p-n-p -типа, выполняющие функцию динамических нагрузок каскада. Близки по параметрам. При этом транзистор VT3 используется в качестве диода. Ток Iк1 транзистора VT1, протекающий также через транзистор VT3, создает напряжение, Uбэ3, определяющее входное напряжение. Поскольку транзисторы VT3 и VT4 близки по параметрам, ток Iк4 будет близок к Iк1. В этом главная особенность рассматриваемой схемы. Выходной дифференциальный сигнал снимается с коллектора транзистора VT2.

При e_г = 0 схема находится в режиме покоя. Токи Iк1 = Iк2 = Iк4 ≈ Iэ/2. Ток Iк4 протекает через транзистор VT2; Iн = 0, Uвых = 0.

Пусть источник входного сигнала e_г имеет полярность, показанную на рисунке. Под воздействием сигнала e_г возрастает ток Iб1 и убывает ток Iб2. Изменение базовых токов вызывает изменение коллекторных токов:

Так как , то . При этом ток нагрузки

Напряжения на выходе Подача входного напряжения противоположной полярности вызывает изменения направления токов и полярности напряжения Uвых.

Коэффициент усиления по напряжению:

В многокаскадных УПТ Rн является входным сопротивлением последующего каскада, величина которого равна нескольким сотням Ком. Создание такой же величины сопротивления Rк в схемотехническом исполнении затруднительно. Поэтому дифференциальные каскады с Rн имеют Ku несколько десятков, а с динамической нагрузкой и Rн - несколько сотен.

Использование токового зеркала в качестве динамической нагрузки ДУ позволяет еще в большей мере увеличить K_U, чем даже при использовании источника тока. Ослабление синфазных помех и влияние U источника питания осуществляется другими каскадами.

Операционные усилители (ОУ). Графическое изображение. Упрощенная схема ОУ.

Операционный усилитель (ОУ) - усилители с гальваническими (безконденсаторными) связями, которые имеют дифференциальный вход, один выход и работают при наличии глубокой ОС, которая практически полностью определяет параметры и характеристики устройств, собранных на них.

ОУ подразделяются по следующим признакам: ОУ общего применения; мощные ОУ; ОУ с управляемыми параметрами; быстродействующие ОУ.

К основным параметрам ОУ относятся следующие: напряжение ИП; коэффициент усиления; входное сопротивление; потребляемый от ИП ток или потребляемая мощность; коэффициент ослабления синфазного сигнала [дБ]; скорость нарастания выходного напряжения.

Она показывает быстродействие ОУ [B/мкС ]

Обозначение:

«-» - инвертирующий вход.

«+» - не инвертирующий вход.

F_c – выводы для подключения цепей частотной коррекции.

N_c – выводы для подключения цепей коррекции начального смещения.

Операционный усилитель состоит из 3-х основных каскадов:

1) дифференциальный каскад выполняет роль ослабления синфазного сигнала и влияния напряжения сигнала (К_u=10÷50);

2) каскад с общим эмиттером с источником тока в коллекторной цепи - основной усилительный каскад напряжения Ku=10³..10⁵, который получается за счет использования в качестве коллектора нагрузки источник тока;

3) двухтактный каскад с ОК или двухтактный эмиттерный повторитель в режиме класса В – предназначен для согласования высокого входного сопротивления источника тока с невысоким сопротивлением нагрузки, кроме этого обеспечивает усиление мощности выходного сигнала.. Кроме того, ОУ может содержать схему защиты выхода от КЗ, схему защиты входа от перенапряжения.

Кроме основных каскадов ОУ может содержать: схему защиты выхода от КЗ; защиту выхода от перенапряжений;схему сдвига уровня напряжения для исключения постоянного U_вых; схему ООС по синфазным ошибкам усиления.

Упрощенная принципиальная схема ОУ: