Выходные каскады аналоговых интегральных схем

При построении выходных каскадов АИС следует учитывать ряд специфических требований. В первую очередь к ним относится воз­можность работы на низкоомную нагрузку (при заданном напряжении источников питания, ограничивающих изменения выходного на­пряжения, отдаваемая в нагрузку мощность обратно пропорциональна ее сопротивлению). Обычные усилительные каскады (схемы с ОЭ и ОИ) имеют высокое выходное сопротивление и могут быть использованы только с понижающими трансформаторами, В этой связи для согласования с нагрузкой в выходных каскадах АИС используются эмиттерные повторители, обладающие низким выходным сопротивлением. Кроме того, выходные каскады должны иметь высокий кпд. Это достигается путем использования двухтактных схем, в которых каждый из двух транзисторов усиливает сигнал одной полярности, а в режиме покоя (u_Rin = 0) оба транзистора практически не потребляют ток.

На рис. 2.18 показана упрощенная схема двухтактного эмиттерного повторителя, выполненная на комплементарных (n–р–n- et р–n–р-) транзисторах. В те моменты времени, когда входное напряжение положительно, работает повторитель на транзисторе VТ1, а когда отрицательно – на транзисторе VT2. В нагрузке сигналы транзисторов складываются (такой режим работы транзисторов с отсечкой половины сигнала называется режимом Б). По сравнению с обычными усилительным каскадами, в которых рабочая точка выбирается на середине линейного участка характеристики (режим А) в двухтактных каскадах в 2 раза увеличивается максимальная амплитуда выходного сигнала (а следовательно, мощность возрастает в 4 раза). Кроме того, при нулевом входном напряжении токи обоих транзисторов близки к нулю и мощность не рассеивается.

Рис. 2.18

Упрощенной схеме присущ следующий недостаток: выходной сигнал отслеживает входной с разницей на величину падения напряжения
на эмиттерных переходах транзисторов U* =0,6…0,8 В (рис. 2.19), что вызывает искажения выходного сигнала.

Рис. 2.19

При -U*< U_Rin < U* оба транзистора заперты. Для уменьшения этих искажений на эмиттерные переходы обоих транзисторов целесообразно дополнительно подать прямые напряжения, равные U*. Для этого используют диоды смещения (рис. 2.20, et). С помощью резисторов R₁ и R₂, задающих прямой ток через диоды смещения, на последних устанавливаются прямые напряжения U*. В результате напряжение на базе VТ1 превышает входное на величину U*, а напряжение на базе VТ2 на величину U* меньше, чем входное напряжение. Вследствие этого переходные искажения ослабляются. Аналогично работает схема, приведенная на рис. 2.20, à.

Рис. 2.20