Liniowe układy scalone
advertisement
Liniowe układy scalone Budowa scalonego wzmacniacza operacyjnego Wzmacniacze scalone ● Duża różnorodność ● Powtarzające się układy elementarne ● Układy elementarne zbliżone do odpowiedników dyskretnych, ale przy projektowaniu uwzględnia się specyficzne wymagania związane z właściwościami technologii monolitycznej Cechy wzmacniaczy monolitycznych (1): ● Szerokie zastosowanie układów symetrycznych np. Wzmacniaczy różnicowych – Wszystkie elementy układu monolitycznego są wytwarzane podczas jednego procesu technologicznego – Dzięki scaleniu na jednym podłożu powstaje silne sprzężenie termiczne – możliwość niemal idealnej kompensacji zmian parametrów w zależności od temperatury – korzystne w układach symetrycznych Cechy wzmacniaczy monolitycznych (2): ● Zastępowanie elementów biernych – czynnymi (np. Tranzystorami) wszędzie gdzie jest to możliwe – Właściwości tranzystora można najlepiej kontrolować w procesie technologicznym – Tranzystor zajmuje stosunkowo małą powierzchnię na podłożu monolitycznym Cechy wzmacniaczy monolitycznych (3): ● Częste stosowanie struktur złożonych w celu poprawy właściwości elementów – wytwarzanie takich struktur nie wprowadza poważniejszych utrudnień do procesu technologicznego Cechy wzmacniaczy monolitycznych (4): ● Projektowanie układów w taki sposób, aby ich parametry nie zależały od uzyskania dokładnych bezwzględnych wartości elementów lecz od zachowania ich wzajemnego stosunku, co jest możliwe do osiągnięcia w technologii wytwarzania układów monolitycznych Cechy wzmacniaczy monolitycznych (5): ● Zapewnienie stałoprądowych sprzężeń między stopniami, wynika to: – z konieczności uzyskania dużego wzmocnienia przy stałych częstotliwościach – Z trudności technologicznych w wytwarzaniu kondensatorów sprzęgających o dużych pojemnościach Stopnie wzmacniacza operacyjnego ● I stopień – wejściowy: – ● II stopień – pośredni: – ● Wzmacniacz różnicowy wyposażony w źródło prądowe pracujące w obwodzie emiterowym jeden lub dwa stopnie o dużym wzmocnieniu napięciowym, często oddzielone układami przesuwającymi poziom napięcia stałego – niezbędne z uwagi na stałoprądowe sprzężenie wszystkich stopni III stopień – wyjściowy: – Wzmacniacz prądowy o małej rezystancji wyjściowej, np. symetryczny wtórnik emiterowy Wzmacniacz monolityczny μA 741 ● ● ● ● Opracowany przez firmę Fairchild Semiconductor Produkowany pod różnymi nazwami np. ULY7741 (ś.p. Unitra Cemi) Podstawowy – najpowszechniej stosowany i najbardziej masowo produkowany Można by rzec „IKONA ELEKTRONIKI” Wzmacniacz μA 741- budowa (1) ● ● ● ● Stopień wejściowy: T1 – T7 Wzmocnienia prądowe T1 i T2 wynoszą ok. 200 Bazy bocznych tranzystorów pnp T3i T4 a także kolektorów T1i T2 (za pośrednictwem T8 i T9) są zasilane ze źródła prądowego T10, T11 - taki sposób zasilania uniezależnia prąd zasilający stopień wejściowy od wzmocnienia prądowego tranzystorów bocznych T3 i T4 Dzięki temu unika się konieczn. stosowania jako T3 i T4 tranzystorów dwukolektorowych o dokładnie określ. wzmocnieniu Wzmacniacz μA 741- budowa (2) ● ● ● 2-gi stopień – układ Darlingtona T16, T17, przy czym T17 jest obciązony źródłem prądowym T12, T13 – takie rozwiązanie zapewnia uzyskanie dużego wzm. Napięciowego (45 dB) 2-gi stopień jest objęty pętlą sprzężenia zwrotnego (kompensacja częstotliwości), poprzez kondensator monolityczny C1 typu MOS. Dzięki duzej rezystancji wejściowej 2-go stopnia (1MΩ) nie wielka pojemnośc 30pF wystarcza do uzyskania odpowiedniego nachylenia ch-ki wzmocnienia w funkcji częstotliwości (20 dB/dek) Wzmacniacz μA 741- budowa (3) ● ● Wzmocnienie wzmacniacza z otwartą pętlą osiąga wartość 1 przy 800 kHz, z przesunięciem fazy 80° Wzmacniacza jest stabilny bez dołączania elementów kompensujących nawet przy wzmocnieniu wzmacniacza równym 1 Wzmacniacz μA 741- budowa (4) ● ● ● ● Na wyjściu – układ komplementarny T14, T20 – pracuje w klasie AB dzięki spolaryzowaniu go prądem ok. 60μA Układ zabezpieczony przed przekroczeniem prądu wpływającego i wypływającego ze wzm. Wypływający prąd wyjściowy ograniczono do 25 mA – przekroczenie powoduje odblokowanie T15 w wyniku wzrostu napięcia na R6 Przy zbyt dużym prądzie wpływającym następuje przewodzenie T19 wywołane spadkiem napięcia na R11 Wzmacniacz μA 741- budowa (5) ● ● W stopniu wejściowym wzmacniacza poprzez włączenie potencjometru zewnętrznego między emiterami T5 i T6 uzyskuje się kompensację sygnałów niezrównoważenia Suwak potencjometru dołącza się do ujemnego napięcia zasilającego
