Структура ОУ

Для современных интегральных ОУ характерны две структуры: трехкаскадная и двухкаскадная.

Трехкаскадная структура (рис. 2, а) включает дифференциальный усилитель (ДУ), усилитель напряжения (УН), усилитель амплитуды (УА) и выходной эмиттерный повторитель (ЭП).

Первый каскад ОУ − дифференциальный с эмиттерной связью и резисторной нагрузкой, необходимой для уменьшения дрейфа нуля, подавления синфазной помехи, увеличения входного сопротивления и усиления входного дифференциального сигнала.

Второй каскад − усилитель напряжения обеспечивает основное усиление входного дифференциального сигнала по напряжению, строится также по дифференциальной схеме и включает специальную схему сдвига потенциала.

В третьем каскаде – усилителе амплитуды – обычно совмещаются схемы усиления сигнала, схемы сдвига уровня и формирования выходного двухполярного неискаженного сигнала. Как правило, все схемы ОУ заканчиваются эмиттерными повторителями (ЭП), которые определяют нагрузочную способность ОУ и не участвуют в формировании его коэффициента усиления.

а

б

Рис. 2. Структура типового ОУ:

а −трехкаскадная модель ОУ; б − двухкаскадная модель ОУ

Двухкаскадная модель ОУ (рис. 2, б) включает дифференциальный усилитель (ДУ), усилитель амплитуды (УА) и выходной эмиттерный повторитель (ЭП). В этой модели первый каскад выполняет функции входного ДУ и малосигнального УН, а также схемы сдвига уровня.

В остальном каскады УА и ЭП не отличаются от одноименной трехкаскадной модели.

На рис. 3 приведена упрощенная принципиальная схема двухкаскадного ОУ. Дифференциальный каскад ОУ выполнен на транзисторах Т1…Т4. Транзисторы Т1, Т2 образуют дифференциальный усилитель, а транзисторы Т3, Т4 − его динамическую нагрузку. Выходным сигналом дифференциального каскада является 2i₁ − ток, который поступает в интегрирующее звено, выполненное на транзисторах Т5, Т6 и корректирующее емкость . Выходным сигналом интегратора тока является напряжение U₁, равное напряжению на конденсаторе .

Повторитель напряжения выполнен на транзисторах Т7, Т8 по схеме с эмиттерной нагрузкой.

Рис. 3. Упрощенная принципиальная схема двухкаскадного ОУ

В лабораторной работе №1 исследуется двухкаскадный ОУ 140УД8Б, принципиальная схема которого приведена в прил. 3.

Некоторые особенности схемы 140УД8Б:

а) входной дифференциальный каскад выполнен на полевых транзисторах Т1, Т2 и Т3, Т4, включенных по каскодной схеме;

б) балансировка ОУ осуществляется с помощью внешнего потенциометра
0,5 − 2к, включенного между 2-м и 6-м выводами ОУ (эмиттеры транзисторов Т5, Т6) и источником питания − ;

в) для обеспечения устойчивости усилителя (т.е. для устранения опасности самовозбуждения) применена внутренняя коррекция с помощью емкости С, включенной между выходом 2-го каскада (коллекторы транзисторов Т7, Т8) и первым каскадом (база транзистора Т9).