УСИЛИТЕЛИ НА ИМС

При разработке принципиальной схемы интегрального усилителя учитываются:

1. Усилитель стремятся выполнить без согласующих и выходных транс­форматоров,

2. Число конденсаторов сводят к минимуму. Это связано с невозможностью интегрального исполнения трансформато­ров и конденсаторов большой емкости.

3. Наиболее предпочтительна не­посредственная связь между каскадами усилителя, а сопротивление Rэ в эмиттерных цепях транзисторов лучше не шунтировать конденса­тором Сэ, развязывающие конденсаторы в цепях питания по возмож­ности исключить.

Усилитель в интегральном исполнении можно реализовать двумя путями:

· на основе выпускаемых промышленностью ИМС,

· разработкой специальной ИМС для данного усилительного устройства.

Обычно ИМС подбирают исходя из функциональной схемы усилителя, и выбирается наиболее оптимальный. Далее для выбранной ИМС рассчитывают внешние компоненты согласно требуемым параметрам: обеспечивается согласование ИМС с источни­ком сигнала, нагрузкой и источником питания, а если усилитель со­стоит из нескольких ИМС, то и между ними. Стремятся выбрать такую ИМС, чтобы свести к минимуму внешние компоненты и общее число выводов. При построении уси­лителей на гибридных ИМС можно реализовать схемы, включающие трансформаторы и конденсаторы большой емкости. Поскольку в ИМС можно реализовать высокое усиление с необходи­мым запасом, введение ООС позволяет существенно снизить влияние на показатели ИМС разброса параметров ее элементов. Усилители с выходной мощ­ностью до 10 Вт чаще всего строятся на основе полупроводниковых ИМС, а с мощностью выше 10 Вт — на основе гибридных.

Основу современных аналоговых ИМС составляют простейшие уси­лительные каскады, на базе которых строятся многокаскадные усили­тели. Наиболее часто используется усилитель постоянного тока. Ин­тегральная технология позволяет разработать сложные транзистор­ные и диодно-транзисторные структуры. Такие структуры представляют собой различные варианты соединения нескольких транзисторов. Так, во многих аналоговых ИМС используются составные транзисторы, среди которых наибольшую известность получила схема Дарлингтона.

Наиболее типичной, универсальной схемой, используемой для построения разнообразных усилителей в микроисполнении, явля­ется схема однокаскадного дифференциального усилителя (ДУ).

На рис. 1 показана простейшая схема дифференциального усилителя, которая представляет собой балансный каскад, собран­ный на идентичных транзисторах и имеющий два входа и два вы­хода. Важным свойством дифференциального каскада является способность подавлять синфазный сигнал или синфазную помеху, т. е. такие напряжения, которые одновременно и одинаково воз­действуют на оба входа. Это объясняется тем, что такие сигналы не нарушают баланса схемы и не изменяют напряжение на выходе.

Учитывая, что интегральная технология позволяет получать строго идентичные параметры транзисторов и резисторов, образующих плечи балансного каскада, помехоустойчивость ДУ оказывается весьма высокой. Схема реагирует лишь на разность входных напряжений. Отсюда и происходит название дифференциальный усили­тель.

Качество работы схемы существен­но зависит от величины резистора R5, включенного в эмиттерные цепи тран­зисторов. Через резистор R5 проте­кает сумма эмиттерных токов тран­зисторов VT1 и VT2. Создаваемое этими токами напряжение является напряжением отрицательной обратной связи, которое через резисто­ры R3 и R4 подается на соответствующий вход каскада. Чем больше величина сопротивления резистора R5, тем глубже обратная связь и тем более высокими качественными пока­зателями обладает усилитель.

Однако изготовление резистора с большим сопротивлением связано с заметным увеличением площади подложки интегральной микросхемы. Кроме того, с увеличением со­противления резистора R5 (более сотен килоом) возрастает мощ­ность, потребляемая от источника питания. Поэтому вместо высокоомного резистора в цепь эмиттеров включают последовательно сое­диненные резистор R5 (несколько килоом) и участок коллектор— эмиттер вспомогательного транзистора VT3(рис.2). Режим работы транзистора VT3 задается резисторами R5, R6 и R7.

Рис.1 Рис.2 Рис.3.

Дата добавления: 2015-08-20