Промежуточные каскады

Коэффициент усиления ОУ зависит как от количества используемых в нем каскадов, так и от конструкции самих каскадов.

На рис. 9.10 показан ряд промежуточных каскадов ОУ. Здесь а– простой каскад с общим истоком;б– каскод;в– простой каскад с активным регулированием;г– каскад с активным регулированием с использованием дополнительных дифференциальных усилителей;д– простой дифференциальный каскад.

С увеличением сложности каскада растет как его коэффициент усиления, так и, как правило, его минимальное напряжение питания. Для достижения максимального коэффициента усиления в низковольтных ОУ целесообразно увеличение числа простых каскадов, в то же время для построения ОУ с высоким быстродействием и коэффициентом усиления желательно сосредоточить усиление в рамках одного – двух каскадов.

Рис. 9.10. Примеры промежуточных усилительных каскадов

Сравнительные характеристики промежуточных каскадов приведены в табл. 9.4.

Т а б л и ц а 9.4. Cравнительные характеристики промежуточных каскадов

Тип промежуточного каскада	Оценка коэффициента усиления	Оценка минимального напряжения питания питания
Рис. 9.10, а	Am/2	Ut+2
Рис. 9.10, б	Am^2/2	Ut+3
Рис. 9.10, в	Am^3/2	2Ut+3
Рис. 9.10, г	Am^2Ad/2	Ut+3
Рис. 9.10, д	Am/4	Ut+3

Примечание: A_m – типовое значение собственного коэффициента усиления используемых транзисторов.

Элементы сопряжения промежуточных и выходных каскадов оу

На рис. 9.11 приведены примеры сопряжения промежуточного и выходного каскадов. Все они обеспечивают работу выходного каскада в классе AB. Здесь а, б – сопряжение для комплементарных выходных каскадов с общим истоком;в – для выходных комплементарных каскадов с общим стоком (истоковых повторителей).

Рис. 9.11. Примеры сопряжения промежуточного и выходного каскадов

Элементы для построения оу с повышенной скоростью нарастания выходного напряжения

Скорость нарастания операционного усилителя, как правило, ограничена скоростью перезарядки емкостей цепей частотной коррекции или нагрузки (в случае однокаскадного ОУ) током, пропорциональным току смещения входной дифференциальной пары.

Использование перекрестно–связанных дифференциальных пар позволяет практически исключить ограничение по скорости нарастания из-за малого тока смещения входной пары. В этом случае ток перезарядки емкостей оказывается пропорционален квадрату разности входных напряжений.

Использование адаптивного смещения также позволяет повысить скорость нарастания выходного сигнала ОУ. При этом, в отличие от случая с перекрестно-связанной парой, не происходит существенного уменьшения диапазона синфазного входного напряжения.

Для построения адаптивного смещения вводится ветвь положительной обратной связи, которая увеличивает ток смещения входной дифференциальной пары по мере увеличения разности входных напряжений. При этом действие этой связи должно быть нейтрализовано в случае равенства входных напряжений. На рис. 9.12 приведен пример построения каскада с адаптивным смещением.

Рис. 9.12. Каскад с адаптивным смещением