кР1*оуд13

ИР1(0УД8

Рис. 5.6. Усювиое т-рафическое обозначение опсраининчых сн.ти-телей КР14СУД8, КР140УД18

ном те.хнологическоы цикле на одном кристалле получать биполярные и высококачественные полевые транзисторы (ГП). Пара согласованных по параметрам полевых транзисторов часто используется для уменьст -

НИЯ входных токов ОУ до ypoj.

кя токов утечки затворов. Это, в свою очередь, позволило создать полупроводниковые О , обладающие входным сонротип-ленпеы 10 .,.10i Ом, а следо вагельно, и входными токам-, приближающимися к 0,1 н.. как, например, ОУ КР544Д1 (рис. 5 5, а). Этот биполярно-полевой ОУ построен по дву\-каскадной схеме. ГЬлевые транзисторы позволяют подавагь большие дифференциальные входные напряжения на урови.е единиц вольт, в то время как простой биполярный входной касказ (см. рис. 5.1,6) переводится в насыщение сигналом ±26 мВ. Большое допустимое входное напряжение значительно расширяет верхнюю частоту полосы усиления ОУ в режиме большого сигнала на выходе. В схеме усилителя применяется внутренняя частотная коррекция. Балансировка напряжения смещения производится подключением переменного резистора к выводам 1-8. Биполярно-полевые ОУ уступают, как правило, чисто биполярным по уровням смещения нуля и нх дрейфам. Выпускаются ОУ КР544УД1А (параметры при ведены в табл. 5,2) КР544УД1Б Ku = 20-10 Ucm = 50 мВ, \ = = 1 нА, Um=10 мкВ в полосе частот 0,1...10 Гц). Зависи.мости Kyu(f) и 1вх(Т) показаны на рис. 5.5, б, s соответственно. На рис. 5.6 приведена схема более слои{ного ОУ КР140УД8, входной каскад которого построен иа п-канальных ПТ с затворами, образованными за-иертымп р-п переходами. Генератор стабильного тока второго каскада также выпочнен на аналогичном ПТ. Оконечный каскад ОУ имеет схему, сходную с ОУ КР544Д1. Коррекция частотной характеристики осуществлена внутренним конденсатором емкостью 3,3 пФ.

На рт1с. 5.7.0 показана упрощенная принципиальная электрие-ская схема биполярно-полевого ОУ с р-канальными ПТ, имеюшиЩ структуру металл--окисел - полупроводник (МОП). Операционный усилитель КР1409УД1 имеет входной половой дифференциальный усилитель, схема питания которого стабиль!;ымн токами также построена на .ЮП-тpaизиcтopax.

Специальная схема на диодах VD1-VD3 и особая взаимопроникающая структура входных транзисторов VT1 и VT3 позволили уменьшить напряжение сметцения нуля до 15 мВ при остальных параметрах, соответствующих параметрам ОУ типа КР140УД8 Усилитель может работать в широком диапазоне питающего напряжения ±5..,±15 В. Предназначенный для работы от источника питания + 5 В ОУ КР140УД8Б имеет К , = 10 ; 1 <2 нА; у =1 В/мкс

и 1[1.м = 2,5 мА. Зависимости входных токов и разности в.ходных токов or температуры приведены на рис. 5 7,6.

® P

го so w 50 so r,°c

Plic, 5 7. Операционный усилитель КР1409УД1.

Q - упрощенная прннцнпиальна!. зтектрическая счема; б - зависимости входных токов I, 2 и разности входных токов 3, 4 от температуры; {. 3 - группа Б, 2, 4 - групп 1 V

Операционный усилитель KP!40Д18 п)(1Должает ряд биполярно-полевых ОУ. Входные токи 1ь\<1 нА позволяют широко использовать ОУ в схемах интеграторов, работающих с большими постоянными времени при малых емкостях, Цоколевка микросхемы КР140УД18 соответствует цоколевке .микросхемы КР140УД8

Входные токи полевых транзисторов, которые являются токами утечки, сильно зависят от температуры. При изменении температуры на 100 С входной ток увеличивается на два порядка и достигает десятков наиоампер (см. рис. 5.5, е). Кроме того, ОУ с полевыми транзисторами имеет большое напряжение смещения (до 30 ..50 .мВ) и значительный температурный дрейф (40 мкВ/°С). Перечисленные причины заставили разработчиков ОУ искать другие пути для улучшения характеристик усилителей.

Для получения малого значения входного тока можно использовать биполярные транзисторы, у которых коэффициент усиления по току превышает 5000. Транзисторы со сверхвысоким коэффициентом усиления по току - супербета-транзисторы получаются из п-р-п транзистороь путем дополнительной эмиттерной диффузии. Однако при этом уменьглается напряжение пробоя этих транзисторов. Сочетание низковольтных транзисторов с обычными п-р-п транзисторами позволило наиболее эффективно получить ОУ с лучшими по сравнению с ОУ па ПТ дрейфами входных характеристик Пгм, 1вх.

К примеру, если к схеме КР140УД7 для уменьшения входных токов добавить дифференциальный повторитель с супербета-транзисторами, то можно получить типовое значение входных токов менее 15 нА и хорошую стабильность этих токов (максимальное значение 30 нА). По такой схеме построен ОУ КР140УД6, цоколевка которого совпадает с цоколевкой ОУ КРИ0УД7, а также ОУ КР140УД608.

В отличие от ОУ КР140УД6, в схеме ОУ КР140УД14 (рис. 5.8, а) супербета-траизисторы применены во всех каскадах, что позволило

КР!чОУД11

10 iC wfjn г)

Рнс. 5.8. Операционный усилитель КР140УДИ:

а - услсЕ.чое графическое сбоэна ение: б - зависимость входных токов от температуры; в - зависимость коэффициента усиления от частоты; г - фазо-частотная характеристика

получить уровень в.ходного тока !вх менее 1,5 нА во всем температурном диапазоне (рис. 5.8,6). Коррекция ЛЧХ ОУ осуществляется внешними цепями коррекщщ (рис. 5 8, е). На рис. 5 9 приведена схема включения еще одного ОУ этого направления К140УД22, Разность входных токов Л1вч<2 н.А в диапазоне температур -10... .,.-f85°C. а прн температуре 25 Т. не превышает 0,05 нА.

5.2.3. Прецизионные операционные усилители

В измерительных устройствах необходимо усиливать без искажения слабые электрические сигналы датчиков, сопровождаемые зна чительным уровнем синфазных, температурных и других помех. Прецизионный усилитель, используемый для этих целей, должен обладат!. не только очень больши.*1и значениями коэффициентов усиления (бо лее 5-10) и подавления синфазного сигнала, но и малым напря-женпе.м смещения нуля (ие более 0,5 мВ) и его дрейфом, малым.; уровнями шумов, больщим входным сопротивлением Для построения такого усилителя, называемого иногда инструментальным, который способен с большой точностью фиксировать эти napaMcifti, обычно используется два-три ОУ общего применения с несколькими высокоточными, хорошо подобранными по температурным коэффициентам резисторами ООС, поскольку погрешность усилителя а значительной мере будет зависеть от их температурного коэффициента.