Главная Промышленная автоматика.

Нейтрализация

Во многих применениях аналоговых интегральных схем требуется получение исключительно больших выходных сопротивлений (>10 МОм) для схем неизменного тока и других функ-циональБЫх операций. Получение таких больших уровней сопротивления (малых уровней проводимости) предусматривается специализированными схемными приемами, которые снижают преобладающее влияние параметров hrb и hob- В этом разделе мы обсудим некоторые методы нейтрализации этих параметров.

Нейтрализация hrb- Наше исследование основной схемы токового зеркала на фиг. 3.10,6 показало, что член /гь Для выходной проводимости этой схемы является преобладающи.м. Эффективным решением вопроса об уменьшении влияния Нгь является использование ярусной конфигурации токового зеркала (фиг. 3.31). Наращивание дополнительной комбинации D1 - Q3 заставляет транзистор Q2 работать при VbcO В.

Наличие транзистора q3 значительно уменьшает эффекты обратной связи по напряжению, которая создается параметром hrb смешанной модели. В ярусной схеме член hot в выражении (3.25) остается почти неизменным, поскольку дополнительное сопротивление диода Di пренебрежимо мало по сравнению с {hob)~- Кроме того, петля отрицательной обратной связи, состоящая из Di, Q2 и q3, еще больше стабилизирует ток Iq. В формуле для выходной проводимости ярусной схемы отражена нейтрализация компонента hrb, потому что сопротивление в эмиттере транзистора Qs, присоединенном к коллектору транзистора Q2, равно (ёвых-дг)"- Поэтому выходную проводимость на коллекторе транзистора q3 можно найти из выражения

а h г1 J mmtbl \ fiъФrЪЪ ,о СП

Так как hfb -1, а транзисторы Qi и Q2 согласованы, мы можем приближенно записать уравнение (3.51) в следующей форме:

gBb,x-Q3«2ft„b3 + -f2<*3. (3.52)

Таким образом, влияние hrb транзистора q3 эффективно нейтрализуется с помощью hrb2 транзистора Q2.

Нейтрализация hob- Когда требуются выходные сопротивления большие, чем значение {2hob)~\ даваемое выражением (3.52), необходимы более сложные схемные методы. На фиг. 3.31,6 показана схема, которая объединяет рассмотренную перед этим ярусную технику для уменьшения hrb и метод цщ-трализации для уменьшения эффектов рт hg.



tci I.

Ru 21

-Отслеженный выход

Фиг. 3.31. Схемы нейтрализации, о-нейтрализация h с помощью многоярусного токового зеркала; б-схема нейтрали, зацни/ij: - = 2/? = ?.



Так как ток коллектора транзистора Qe вдвое больше, чем у q3, а hob прямо пропорциональна коллекторному току, имеем

hob6 = 2h„b3- (3.56)

Это уравнение означает, что ggx приближается к нулю, а Rb - к сопротивлению полностью разомкнутой схемы.

Помимо получения потенциально бесконечной величины сопротивления коллектора транзистора q3, схема на фиг. 3.31,6 не вносит ошибок первого порядка в дифференциальные токи на входах, где имеются токи /вх и Iq- По этой причине такой метод нейтрализации hob является исключительно полезным для схем преобразования, в которых дифференциальный сигнал преобразуется в несимметричный выход. Эта схема позволяет обойти основную трудность, с которой сталкиваются в большинстве разработок усилителей, - погрешности дифференциального тока, создающие недопустимо большой вклад во входное напряжение сдвига при наличии изменений температуры.

Практические ограничения метода нейтрализации hob обусловлены членами второго порядка. С их учетом общая выходная проводимость для схемы на фиг. 3.31 может быть

На фиг. 3.31,6 комбинация транзисторов Qi, Q2, Qa, Qi образует ярусное токовое зеркало для нейтрализации /гь- Благодаря действию этого ярусного токового зеркала доминирующим членом входной проводимости оказывается hob- На базе транзистора Qe возникает суммирующий узел, к которому проводимость hob присоединена в обратном направлении через транзистор Qs, что приводит к эффективной компенсации проводимости hob между базой и коллектором транзистора q3. Транзисторы q2 и q4 в схеме - это согласованные приборы, гоки эмиттеров которых равны; то же верно и для транзисторов Qj и q3. Транзисторы Qs и Qe изготовлены с вдвое большими площадями эмиттеров, чем у q2 и q4. Отметим, что

R2 = R, = 2R. (3.53)

Следовательно, токи эмиттеров всех транзисторов относятся друг к другу как

/£•5 Ieq « 21 Е\ 21 Ег 2/g3 214- (3.54)

Математический анализ первого порядка, даваемый в приложе-. НИИ Б, подробнее иллюстрирует метод компенсации hob- Из этого анализа видно, что

g..=4IP-2hob,~h,be. . (3.55)





0 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 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144

0.0037