7.1. ЧАСТОТНАЯ КОРРЕКЦИЯ

В усилителях общего применения полоса единичного усиления ограничена характеристиками боковых р-п-р транзисторов \ осуществляющих сдвиг сигнала по уровню. Обычно параметры боковых транзисторов на частоте свыше 2 МГц настолько плохи, что их нельзя использовать в схеме, где усилитель включается с обратной связью. Если р-п-р транзисторы используются для сдвига уровня сигнала только на постоянном токе или на

Рис. 7.1. Упрощенная схема ИМС LM118.

5 гв I о

ггв

180 135

45

10 100 /я юн WDk 1м Юм WDM Частата, Гц

Рис. 7.2. Амплитудно- и фазо-частотная характеристики ОУ LM118 без ОС.

низкой частоте, а высокочастотный сигнал подается по параллельному каналу в обход этих транзисторов, то можно получить широкую полосу пропускания без излишне большого сдвига по фазе, вносимого р-п-р транзисторами.

На рис. 7.1 показана упрощенная схема ОУ LM118. Транзисторы 1 и Т2 работают как обычный дифференциальный входной каскад с эмиттерной ООС и резистив-иыми нагрузками в цепях коллекторов. Транзисторы Т'з и Ti образуют второй каскад, выполняющий дальнейшее усиление сигнала и сдвиг его уровня к напряжению Ц-. Сигнал с коллекторов Тъ и Т^ возбуждает токовый инвертор на транзисторах T\q и Гц, преобразующий дифференциальный сигнал в несимметричный. Транзистор

Иногда называемых структурой. - Прим. ред.

также транзисторами с вертикальной

Tg, нагрузкой которого является источник тока (что дает высокий коэффициент усиления), возбуждает выходной каскад, работающий в классе В. Коллекторы входного каскада и база Тд имеют выводы для осуществления настройки нуля усилителя и выполнения внешней частотной коррекции.

Частотная коррекция осуществляется тремя встроенными конденсаторами. Конденсатор Ci шунтирует нагрузку одного плеча дифференциального входного каскада, так что высокочастотная составляющая сигнала проходит по несимметричной цепи. На высоких частотах сигнал идет через конденсатор Сг емкостью 30 пФ, минуя боковые р-п-р транзисторы. Это устраняет чрезмерный фазовый сдвиг. Суммарная частотная характеристика формируется включением конденсатора Сз, чем обеспечивается на высокой частоте спад АЧХ с крутизной 6 дБ/октаву. Как уже указывалось, в инвертирующем включении усилителя можно осуществить дополнительную коррекцию АЧХ методом подачи сигнала вперед в базу транзистора Tq. На рис. 7.2 показана частотная характеристика ИМС LM118 без обратной связи. Ниже приведены типовые параметры усилителя LM118:

Входное напряжение сдвига, мВ.......... 2

Входной ток смещения, нА............200

Ток сдвига, нА................. 20

Усиление по напряжению............. 200 000

Диапазон синфазных сигналов, В....... . . .+11,5

Шкала выхода, В................±13

Малосигнальная полоса пропускания, МГц...... 15

Скорость нарастания, В/мкс ........ 70

7.2. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Хотя при проектировании ИМС LM118 были предприняты значительные усилия, чтобы исключить возможность потери устойчивости, однако высокочастотные усилители более склонны к самовозбуждению, чем ОУ общего применения, такие, как, например, LM101A. Хорошая развязка по питанию (за счет шунтирующего керамического конденсатора емкостью 0,1 мкФ), короткие подводящие провода и обеспечение минимальных паразитных емкостей эффективно предупреждают самовозбуждение усилителя.

Чрезмерно большая паразитная емкость обычно вызывает появление самовозбуждения или звона . Напри-122

мер, на частоте 15 МГц емкостная нагрузка 100 пФ в сочетании с резистивной нагрузкой 100 Ом создают для сигнала на выходе усилителя цепь с очень низким сопротивлением. Кроме того, они вызывают дополнительный спад АЧХ. При этом суммарная крутизна спада АЧХ может быть больше 6 дБ/октаву, поскольку полное выходное сопротивление усилителя с ростом частоты может увеличиваться.

Еще более коварной является паразитная емкость в суммирующей точке усилителя, поскольку она действует па АЧХ совместно с сопротивлением обратной связи. Емкость всего-в несколько пикофарад может привести к неустойчивой работе усилителя, так как сопротивление цепи обратной связи велико по сравнению с полным выходным сопротивлением усилителя. Эта нестабильность устраняется шунтированием резистора обратной связи конденсатором малой емкости, что создает в цепи обратной связи нагрузку по высокой частоте, компенсирующую действие неизбеж1ю имеющейся в суммирующей точке усилителя паразитной емкости.

7.3. СУММИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ С ЕДИНИЧНЫМ УСИЛЕНИЕМ

На рис. 7.3 показана схема стандартного суммирующего усилителя с коэффициентом усиления, равным еди-. нице. Эта схема обеспечивает при полном выходном сигнале полосу пропускания до 1 МГц, а для малых сигналов - приблизительно 7 МГц.

В некоторых применениях, например при аналого-цифровом преобразовании, важным параметром является время установления сигнала. Схема, показанная на рис. 7.3, обеспечивает установление сигнала в пределах 0,1% конечного установившегося значения приблизительно за 1 мкс.

Когда важно получить малое время установления, неинверсный вход усилителя должен быть подключен непосредственно к земле. В противном случае диоды внутренней защиты не будут ограничивать большие переходные напряжения в суммирующей точке и разряд RC-цеш на входе будет увеличивать время установления.

Подразумевается, что на входе схемы, изображенной на рис. 7.3, могут быть подключены несколько входных резисторов.- Прим. ред.

i, 123