МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-петербургский государственный электротехнический университет

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра ртэ

ОТЧЕТ

По лабораторной работе №2

по дисциплине «Функциональные узлы и устройства микроэлектроники» Тема: Исследование интегрального монолитного операционного усилителя

Студенты гр. 8201 Бойко Д.В.

Максимович Л.А.

Семирякова А.

Преподаватель Тупицын А.Д.

Санкт-Петербург 2021

Цель работы

Ознакомление со схемотехническими и конструктивными особенностями интегрального монолитного операционного усилителя и определение его основных характеристик и параметров.

Электрическая принципиальная схема ОУ, схема измерительной установки и основные параметры объекта исследования

Рис. 1 "Электрическая принципиальная схема исследуемого ОУ"

ВДУ собран на транзисторах VT1 и VT2. Усиливаемые входные сигналы создают противофазные падения напряжений на резисторах R1 и R3. Каскад УН собран на эмиттерно-связанных VT4 и VT5. При этом в коллекторной цепи VT4 нагрузка отсутствует и он оказывается включен по схеме эмиттерного повторителя. В цепи коллектора VT5 имеется нагрузка R8. При подаче входного напряжения на входы ОУ усиленное напряжение поступает с резистора R1 на базу VT5, изменяя ток его базы и, соответственно, коллектора. При этом усиленное напряжение с резистора R3, противофазное напряжению в базе VT5, поступая на базу VT4, изменяет его коллекторный ток на такую же величину, но в противофазе. Это приводит к тому, что его эмиттерный потенциал изменяется так же. При этом оказывается, что при попарной идентичности VT1 и VT2, VT4

и VT5 между базой и эмиттером VT5 приложено удвоенное изменение напряжением по сравнению с изменением напряжения на резисторе R3. Таким образом, падение напряжения на R8 представляет собой сумму усиленных напряжений на R1 и усиленное напряжение с R8 относительно общей точки схемы, мы осуществляем переход от дифференциального входа УН к несимметричному относительно общей точки выходу. Транзисторы VT7 и VT8 обеспечивают сдвиг уровня напряжения в совокупности с R9, R10 и R12 и диодом VD1, защищающего от перегрузок цепь эмиттер-база VT7. УМ построен на транзисторе VT9, включенного по схеме эмиттерного повторителя. Сопротивление R12 обеспечивает небольшую положительную обратную связь, повышая общий коэффициент усиления. ИНТ в виде «токового зеркала», собранный на VT3 и VT6, служит для стабилизации работы ОУ. Сопротивления R2 и R7 в эмиттерных цепях VT3 и VT6 обеспечивают необходимые значения стабильных токов транзисторов ВДУ и УН. Выводы «Коррекция» используются для подключения внешних корректирующих цепей.

Рис. 2 "Схема измерительной установки"

Электрическая схема установки приведена на рисунке 2. В нее входят

исследуемый ОУ, сопротивления R1 и R2 в цепи обратной связи с переключателем K1, нагрузочные сопротивления R6…R8 с переключателем K2,

корректирующая цепь для обеспечения устойчивой работы усилителя R4, R5 и C2. Конденсатор C1 служит для развязки входа ОУ и выхода генератора сигналов G по постоянному току. Заданный коэффициент усиления в полосе рабочих частот усилителя обеспечивается с помощью сопротивлений R3, R2 и R1. Напряжение входного сигнала, формируемое генератором G, измеряется вольтметром V3. Для измерения выходного напряжения используется вольтметр V1. Питание ОУ обеспечивается однополярным источником напряжения, выходное напряжение которого расщепляется на +E1 и –E2 с помощью резистивного делителя напряжения R9, R10. Переменный резистор R10, регулируя напряжение +E1, позволяет исследовать влияние асимметрии напряжений питания на основные характеристики ОУ. Напряжение источника

+E1 контролируется вольтметром V2. Ток питания измеряется амперметром I1. Осциллограф на выходе ОУ позволяет наблюдать изменение формы сигнала.

Параметры ОУ К140УД9:

Таблица 1

Uкбо(и) = 10 В	Максимально допустимое импульсное коллектор-база	напряжение
Uкэо(и) = 10 В	Максимально допустимое импульсное коллектор-эмиттер	напряжение
Iкmax(и) = 50 мА	Максимально допустимый импульсный ток коллектора
Pкmax(т) = 0,15 Вт	Максимально допустимая постоянная мощность коллектора с теплоотводом	рассеиваемая
h21э = 20-300	Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером
Iкбо < 0.5 мкА	Обратный ток коллектора
fгр > 800 МГц	граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером