Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Интегральные микросхемы 

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

Глава третья

ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ЛРЕДУСИЛИТЕЛИ

Со времени появления первых монолитных ИМС предусилителей их точностные характеристики по постоянному току непрерывно улучшались. Достигнут прогресс также и в уменьшении токов смещения, и в настоящее время значения этих токов на пять порядков меньше тех, которые имели место пять лет назад. Однако успехи в деле уменьшения дрейфа напряжения сдвига который также является очень важным параметром для-схем высокой точности, не столь велики. Доказательствами тому служат популярность усилителей с малым дрейфом и потребность в отборе ОУ по этому параметру.

До последнего времени наименьший дрейф давал усилитель со стабилизацией прерыванием сигнала, однако с недавних пор стало возможным улучшать параметры ОУ общего применения, подключая к нему монолитную ИМС предусилителя; при этом суммарный дрейф меньше, чем у многих усилителей с прерыванием.

3.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Долгое время считали, что усилители с прерыванием; обладают наименьшим возможным дрейфом по постоянному току. Однако и эти усилители были небезупречны. Подавляющее большинство усилителей с прерыванием, можно использовать только в режимах с инвертированием сигнала, что ограничивает их применение. Кроме-того, прерывание может вносить в сигнал шумы и выбросы от переходных процессов. Механические прерыватели (вибраторы) нуждаются в периодической замене они чувствительны к вибрациям и ударным нагрузкам и работают в ограниченном диапазоне температур-и напряжений питания.

Поэтому ОУ с малым дрейфом не обеспечивают характеристик, необходимых .для многих применений. Специально отобранные устройства способны дать нужное значение дрейфа по напряжению только в определенных условиях. Например, если интегральный ОУ 741-был отобран по дрейфу без подстройки нуля, то включение дополнительного потенциометра балансировк сдвига может сильно изменить дрейф усилителя.



При использовании ОУ с малым дрейфом, имеющих цепь настройки нуля, возникает другая проблема. Ре-зистивная цепь схемы настройки нуля рассчитана таким образом, чтобы при настроенном нуле напряжения сдвига был бы равен нулю и его дрейф. Механизм получения нулевого дрейфа зависит от разности температурных коэффициентов сопротивления (ТКС) встроенных в микросхему резисторов и внешнего потенциометра настройки нуля. Так как резисторы микросхемы имеют нелинейный ТКС, значение которого может быть различным как у микросхем различного типа, так и у разных экземпляров устройства одного типа, то добиться точной настройки дрейфа на нуль трудно. Задача осложняется, если внешний потенциометр настройки нуля имеет ТКС, не равный нулю.

Потребность в интегральном предусилителе, обеспечивающем дрейф менее 0,2 мкВ/°С, была удовлетворена с выпуском ИМС LM121. Подключенный к обычному ОУ этот предусилитель снимает проблему дрейфа, которая неизменно возникала при использовании ранее вы-.пускавшихся устройств.

Наряду с улучшением входных характеристик по лостоянному току LM121 позволяет увеличивать коэффициент усиления схемы без ОС. Это также способствует увеличению точности так как погрешность из-за конечного значения коэффициента усиления схемы при .этом уменьшается.

Рассчитанная таким образом, чтобы обеспечивать .нулевой дрейф при настройке нуля напряжения сдвига, LM121 имеет рабочий ток, значение которого можно задавать, выбирая соответствующие резистивные цепи настройки нуля. Поскольку значение дрейфа не зависит -от сопротивлений резисторов этой цепи, микросхему можно использовать в широком диапазоне рабочих то-;ков, которые можно выбрать с таким расчетом, чтобы .получить оптимальные ток смещения, коэффициент усиления, скорость отработки сигнала или шумовые параметры, сохранив при этом малый дрейф. Более того, так как дрейф при настроенном нуле не зависит от согласования внешних и встроенных в микросхему резисторов, можно ожидать, что в действительности дрейф бу-.дет меньше гарантированного паспортного значения.

Входная цепь ИМС LM121 выполнена по дифференциальной схеме, что помогает устранить целый ряд труд-



ностей, которые могли бы возникнуть при использовании усилителей с прерыванием, имеющих несимметричный вход; предусилитель LM121 имеет достаточно высокий коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС), что позволяет в полной мере использовать преимущества, вытекающие из малого значения дрейфа.

3.2. РАБОТА СХЕМЫ

Интегральная микросхема LM121 представляет собой хорошо согласованный дифференциальный усилитель, в котором, как видно из его принципиальной схемы (рис. 3.1), в качестве входных устройств использованы транзисторы со сверхвысоким коэффициентом передачи тока (так называемые супер-р-транзисторы ). Входной сигнал поступает на базы транзисторов Тг и Г4 через токоограничительные резисторы R\ и R2. Оба эти транзистора имеют по два эмиттера, что позволяет балансировать схему (настраивать в ней нуль),. Рабочий ток дифференциального усилителя задают источники тока на транзисторах Гю и Гц, токи которых задаются (про-


Рис. 3.1. Принципиальная схема ИМС LM121.



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