СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-3

ЕслипредварительныйусилительU4A охваченООС, то транзисторыQ5 иQ24 находятся в активном режиме работы; их коллекторные токиприблизительно равны и справедливо соотношение: I E24 ≈ I E5 , (11) где I E24 – эмиттерный ток транзисто! ра Q24. Равенство коллекторных токов Q5 и Q24может быть достигнутоиприневы! полненииусловия (11), но в этомслучае один из транзисторов – Q5 или Q24 – должен находиться в режиме насыще! ния, а выходное напряжение усилителя U4A быть близким к напряжению ис! точников питания VCC3, VEE3, что не! возможно, т.к. приотсутствии входного тока действие ООС через резистор R F поддерживает выходное напряжение равным входному в соответствии с (1). Таким образом, ток стока p!ПТПQ17 ( I D17 ) и напряжение на его истоке ( V S17 ) составят: I D17 ≈ I R11 – I E5 , (12) V S17 = V HD – V BE8 , (13) где V HD , V BE8 – напряжение в узле HD и на прямосмещённом эмиттерном пе! реходе Q8, а выходное напряжение предварительного усилителя при от! сутствии входного сигнала составит: , (14) где V GS17 –напряжениена p–n!переходе затвор!исток Q17, VTO – напряжение отсечки, BETA – коэффициент пропор! циональности (удельная крутизна) [30]. Окончательно получим: .(15) Известно, чтодля уменьшения уровня шумов каскада с входнымПТПувеличи! вают егокрутизну ( g M ), котораяпропор! циональна отношениюширины затво! ра ( Z ) к его длине ( L ) и току стока [30]: , (16) , (17) где ε – относительная диэлектричес! кая проницаемость полупроводника, ε 0 – диэлектрическая проницаемость вакуума, μ CH – подвижность основных носителей заряда в канале, N CH – кон! центрация ионизированной примеси ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 62 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2011 10000 Частота, кГц 1000 100 10 1 Без R F 10 МОм 1 МОм 0,1 0,01 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Рис. 13. Нормированная АЧХ ТРУ, выполненного на U1, в режиме холостого хода при разном значении R F Основные параметры аналоговых устройств, выполненных на универсальной микросхеме, при напряжении источников питания V СС = 5 В, V EE = –5 В Наименование параметра Величина ОУ U1 Диапазон регулировки входного тока, нА ± 40,0 Изменение входного тока при изменении напряжения на выводе VERL, пА/мВ От 15 до 30 Размах выходного напряжения, В ± 4,0 Ток потребления, мА 2,1 Инвертирующий усилитель на U1 при C FINT ≈ 0,9 пФ Скорость нарастания выходного напряжения при R F = 100 кОм, K VV ≈ –1, В/мкс 20,0 Полоса пропускания в режиме малого сигнала при R F = 100 кОм, K VV ≈ –1, МГц 5,1 Скорость нарастания выходного напряжения при R F = 10 МОм, K VV ≈ –10, В/мкс 0,2 Полоса пропускания в режиме малого сигнала при R F = 10 МОм, K VV ≈ –10, кГц 50,0 ЗЧУ на U1 при C FINT ≈ 0,9 пФ, R F = 10 МОм Длительность переднего фронта при C D = 0, нс Q IN = ± 0,1 пКл Q IN = ± 1,0 пКл Q IN = ± 3,0 пКл 70,0/70,0 90,0/80,0 160,0/150,0 Длительность переднего фронта при C D = 100 пФ, нс Q IN = ± 0,1 пКл Q IN = ± 1,0 пКл Q IN = ± 3,0 пКл 480,0/460,0 470,0/460,0 480,0/470,0 Усилитель U4 Размах выходного напряжения, В ± 3,7 Ток потребления, мА 2,7 ЗЧУ на U4 при C FINT ≈ 0,9 пФ, R F = 10 МОм Длительность переднего фронта при C D = 0, нс Q IN = ± 0,1 пКл Q IN = ± 1,0 пКл Q IN = ± 3,0 пКл 120,0/130,0 80,0/160,0 60,0/250,0 Длительность переднего фронта при C D = 100 пФ, нс Q IN = ± 0,1 пКл Q IN = ± 1,0 пКл Q IN = ± 3,0 пКл 770,0/740,0 710,0/810,0 650,0/950,0 ЗЧУ на U4 с ТА при C FINT ≈ 0,9 пФ Длительность переднего фронта при C D = 0, R F = 100 кОм, нс Q IN = –0,1 пКл Q IN = –1,0 пКл Q IN = –3,0 пКл 160,0 190,0 360,0 Длительность переднего фронта при C D = 100 пФ, R F = 100 кОм, нс Q IN = –0,1 пКл Q IN = –1,0 пКл Q IN = –3,0 пКл 920,0 910,0 1000,0 Постоянная времени ООС ЗЧУ при Q IN = –1,0 пКл, мкс R F = 102 кОм R F = 12 кОм R F = 2,05 кОм 8,3 3,9 3,3 U1 InNiP InInvP OutP V OUT R F R 1 R 2 V IN C F Рис. 11. Неинвертирующий усилитель напряжения на основе U1 U4 InNiP InInvP OutP V OUT C F C D U4 PB PA PC V IN C C R F R B Рис. 12. ЗЧУ на основе предварительного усилителя и токового аттенюатора U4 © СТА-ПРЕСС