Глава 9. Операционные усилители Для того чтобы определить коэффициент усиления синфаз-
ного сигнала, на оба входа усилителя нужно подать одно и то же
напряжение U BX . В этом случае оба транзистора со своими кол-
лекторными нагрузками включены, по существу, параллельно.
Через резистор R Э протекают оба эмиттерных тока. Поэтому
K синф = −
R
К.
2 R Э + rЭ
(9.11)
Сопротивление rЭ обычно много меньше R Э , и им пренеб-
регают. Коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС)
определяется как отношение
R
Э.
K синфrЭ
Пример 1. В дифференциальном каскаде использованы транзи-
КОСС =
≈
сторы с сопротивлением эмиттера rЭ = 250 Ом . Сопротивления ре-
зисторов RK = RЭ = 75 кОм . В этом случае К диф = 150, К синф = 0,5 ,
КОСС=300. При питании от источников ±15 В ток покоя цепей
коллекторов равен 100 мкА при напряжении на коллекторах отно-
сительно общей точки 7,5 В.
Повысить параметры дифференциального усилителя в прин-
ципе можно простым увеличением сопротивлений резисторов RR
и R , но при этом уменьшится ток покоя транзисторов и, как след-Э
ствие, ухудшится температурная и временнaя стабильность уси-
лителя. Эффективный путь улучшения характеристик усилителя
состоит в замене линейных резисторов источниками тока, обла-
дающими высоким динамическим сопротивлением при достаточно
больших токах. В частности, в качестве динамической нагрузки
в цепи коллекторов транзисторов дифференциального усилителя
широко используется так называемое токовое зеркало (рис. 9.9).
K диф
– 169 –
Л.В.
Кропочева. «Усилительные устройства»
Рис.
9.9. Схема токового зеркала
При
таком включении U
транзистор Т 1 ненасыщен. Поскольку U БЭ1 = U БЭ 2 , то при хоро-
шо согласованных по параметрам транзисторах I Б 1 = I Б 2 = I Б и
I R1 = I R 2 = BI Б , где B – статический коэффициент передачи тока.
При этом I BX = BI Б + 2 I Б и I ВЫХ = BI Б .
Отсюда I ВЫХ = BI ВХ / (В + 2) ≅ I BX
Таким образом, выходной ток схемы почти повторяет вход-
ной, почему эта схема и называется токовым зеркалом. Исполь-
зование токовых зеркал в качестве динамической нагрузки диф-
ференциального каскада и в качестве источника тока в цепи эмит-
теров позволяет получить коэффициент усиления входного диф-
ференциального напряжения на одном каскаде свыше 5000 (при
условии, что нагрузка на выходе усилителя отсутствует) и КОСС
свыше 100 000 (100 дБ).
Стандартная схема операционного усилителя
Операционные усилители универсального применения долж-
ны обеспечивать значительно больший дифференциальный коэф-
фициент усиления, чем способен дать один каскад. Поэтому они
строятся в основном по двухкаскадной схеме. Упрощенная схе-
ма «классического» двухкаскадного ОУ µ А741 (полная схема
включает 24 транзистора) приведена на рис. 9.10.
Входной каскад выполнен по схеме дифференциального уси-
лителя на p − n − p транзисторах T1 и T2 . В качестве нагрузки
– 170 –
