§ 3.3.2. Аналоговые интегральные микросхемы

Аналоговые интегральные микросхемы можно разделить на информационные и силовые. К информационным относятся усилители, генераторы, фильтры, модуляторы, детекторы, а к силовым — выпрямители, стабилизаторы, преобразователи напряжений.

Из всего многообразия интегральных схем основными являются интегральные усилители, подразделяющиеся на три группы:

усилители переменного или постоянного напряжения, усилители мощности, с помощью которых увеличивается напряжение и мощность электрических сигналов без изменения их частоты и формы;

дифференциальные усилители — это усилители постоянного тока, которые усиливают разность двух сигналов, подаваемых на входы;

операционные усилители — это усилители постоянного тока с большим коэффициентом усиления, входным сопротивлением и очень малым выходным сопротивлением. Условное графическое изображение интегральных усилителей дано на рис. 4. А в качестве примера рассмотрим усилитель низкой частоты серии 119 (микросхема 119УН1), изображенный на рис. 5.

Рис.4. Условные графические обозначения интегральных усилителей:

а-с одним входом и одним выходом, б-с двумя входами и двумя выходами (дифференциальный усилитель), в-с двумя входами и одним выходом (операционный).

Р ис.5.Схема интегрального усилителя: а - принципиальная, б- включения

Усилитель выполнен на планарном транзисторе по схеме с общим эмиттером. Если выходное усиленное напряжение снимают с выхода 5, то сопротивлением нагрузки коллекторной цепи переменному току является резистор КЗ, так как под­соединенный к выводу 12 навесной конденсатор 15,0 мкФ шунтирует по переменному току резистор К2. С выходов 5 и /; можно одновременно снимать два противофазных выход­ных сигнала.

Н

б

а рис. 6, а изображена простейшая схема дифференциального усилителя. При

Рис. 6. Дифференциальные усилители:

(а — простая схема дифференциального усилителя; б — принципиальная схема в интегральном исполнении (К118УДА-В).

симметричных плечах схемы (транзисторы идентичны, R₃ = R₇ R₁= R₈; R₂ = R₉) и отсутствии входных сигналов дифференциальный усилитель сбалансирован, и напряжение между коллекторами (на выходе) равно нулю. При увеличении амплитуды входного сигнала E_вх1 ток транзистора VТ1 увеличивается, а напряжение на его коллекторе U_вых1 снижается и, наоборот, ток транзистора VТ2 •уменьшается, что сопровождается ростом напряжения U_вых2. При дальнейшем увеличении входного напряжения в транзисторе VТ1 ток достигает максимального значения, а в VТ2 равен нулю. При этом разность выходных сигналов U_вьк2 — U_вых1 = Iк • Rк- Описанный процесс справедлив также и в том случае, когда между входами прикладывается разностный (разнополярный) входной сигнал, называемый дифференциальным. На рис. 62, б приведена принципиальная схема однокаскадного дифференциального усилителя К118УД1А—В. Транзисторы VТЗ, VТ4, резисторы R₁, R₂, R_З обеспечивают требуемый режим работы усилителя. Дифференциальные усилители широко применяются при создании схем генераторов гармонических колебаний, блокинг-генераторов.

Операционные усилители в интегральном исполнении составляют основу аналоговых интегральных микросхем. Структурная схема трехкаскадного усилителя изображена на рис. 7, (ДУ — дифференциальный усилитель, УН — усилитель напряжения, также выполняется по схеме дифференциального усилителя, УМ. — усилитель мощности). Общий коэффициент усиления 10⁸. Эти усилители применяются при создании схем одновибраторов, генераторов пилообразного напряжения, в аналого-цифровых преобразователях.

Р ис.7.Структурная схема трехкаскадного

операционного усилителя