из11=и,,,-(2Т/т) (dФdT) К/с/(/с)опт =

= f/„,,-bO,66BxV/c/(/c)onT. (3.69)

а уравнение (3.61) для нормализованной крутизны - в виде

7 = [2/(-2Г/т) midT)] У(/с)опт с =

= (1/330 мБ) хК(/с)о,, с. (3.70)

Токовую зависимость температурного коэффициента в соответствии с уравнением (3.65) можно выразить двумя способами- как изменение температурного коэффициента, которое соответствует изменению тока стока на 1%, или как величину,, вызывающую изменение напряжения затвор - исток на 1 мВ.

ности электронов гиперболой [3, с. 109] с показателем

степени т, близким к 2 при обычной плотности примесей Таким образом, из уравнения (3.59) имеем - /отс нас 0 = 7"", где С - не зависящая от температуры постоянная.

Подстановка этой формулы в (3.64) и (3.57) дает координаты оптимальной рабочей точки:

(/с)опт =-/нас С {{Tlm) (йФ/ёТ)/и,,,]\ (3.67)

Ыопт = ото-(2Т/т} (йФ/йТ). (3.68)

Для т = 2 при комнатной температуре 7=300 К имеем (2Г/т) idO/dT) = - 660 мВ, так что

(/с)опт=/нас с (0,66 В/-и,,,Г, (3.67а>

(зи)опх=охо + 0,66В. (3.68а>

Оптимальное напряжение затвор - исток (t/зи) опт находится на постоянном расстоянии, приблизительно равном 0,66 В, выше напряжения отсечки t/oxc практически у всех ПТ [23]. Соответствующий оптимальный ток стока (/с)опт, однако, подвержен производственному разбросу, который обратно пропорционален разбросу толщины канала. Таким образом, можно ожидать, что относительный разброс оптимальных токов сдвоенного-монолитного ПТ будет в пределах 0,1 - 1%.

Номинальное значение оптимального тока стока имеющихся в продаже монолитных сдвоенных ПТ находится в диапазоне от 30 мкА у электрометрических типов до 5 мА у высокочастотных ПТ; стандартное значение этого тока у ПТ общего назначения равно 200 мкА.

Используя оптимальный ток стока (/с) опт, можно переписать уравнение (3.57) для передаточной характеристики ПТ в следующей форме:

В соответствии с уравнениями (3.65) и (3.69) температурный коэффициент увеличивается на

<8 ((Эг/зи/аГ)=-(1/2) (dO/dT) 1 с/(/с)опт (б/с с) = 11 мкВ/°С (3.7Щ

при увеличении тока стока б/с с на 1 % в области оптимального тока /с=(/с)опт или на

б (дизн/дТ) = (т/2) (SUsh/T) = 3,3 мкВ/°С (3.71 б)

«а каждый 1 мВ увеличения напряжения затвор - исток б/зц лри комнатной температуре и при т = 2.

Заслуживают внимания олромная разница в численных значениях выражений (3.71а) и (3.186), с одной стороны, а с другой- хорошее совпадение величин, получаемых в выражениях (3 716) и (3 18в).

Полевой транзистор выгодно отличается от биполярного транзистора возможностью температурной автокомпенсации. Однако при включении двух транзисторов по дифференциальной схеме этот критерий не играет большой роли. Решающим фактором становится стабильность дифференциального напряжения затвор - исток этих двух транзисторов. В этом отношении ПТ существенно хуже. В дополнение к низкой нормализованной по току крутизне [уравнение (3.62)] в качестве второй "основной причины плохой стабильности входного напряжения юперационного усилителя с ПТ на входе, как мы сейчас покажем, выступает высокая чувствительность температурного коэффициента к изменению тока [уравнение (3.71а)].

Из нашего предыдущего рассмотрения следует, что входное напряжение сдвига £одв=зи1-зиг» показанного на рис. 3.7, а •операционного усилителя с ПТ на входе, равно

£сдв = Д/отс+ (2/7„г1) (1 - С2 (/ci)o„x c. (/с2)о„т), (3-72)

-а его температурный дрейф определяется выражениями

dE,JdT=-{dO/dT) У/с,/(/с:)опт (1 -VIC2 (/с:)опт с, (/с2)опт) +

+ (1/V«i) (dlciUci dT) - (1/72) №2 с2 dT) (3.73)

dEjdT = (m/2) (E.JT) - (m/2) {AU,,JT) -f-

-h(l/Y,) (d/c, ci dT)-{\ly) (d/c2 c2 dT), (3.74)

где At/oTc = oTci-6oTc2. Подстрочные индексы 1 и 2 относятся к транзисторам Т\ и Гг. В приведенных выше выражениях мы для простоты приняли, что оба транзистора имеют одинаковые значения Г, m и dO/df.

Величина входного напряжения сдвига и его температурного дрейфа вновь определяется согласованием самих транзисто-

ров И ИХ ТОКОВ стока в рабочей точке. Однако в отличие от биполярного дифференциального каскада отделить друг от друга эти эффекты в уравнениях (3.72)-(3.74) нецросто. Для ясности мы введем эти частные характеристики ОУ с ПТ-входом путем последовательного сравнения их с соответствуюи\ими характеристиками биполярного усилителя.

Оба играющие важную роль фактора - нормализованная по току крутизна и токовая чувствительность температурного коэффициента, в соответствии с уравнением (3.71а)-зависят от выбора тока стока в рабочей точке Работа с малым током /с<(/с)опт характеризуется увеличенной нормализованной крутизной и уменьшенной чувствительностью температурного коэффициента к току, ценой чему является ухудшение динамических характеристик, и наоборот.- В соответствии с предполагаемой областью применения уровень токов стока входного каскада в рабочей точке следует выбирать так, чтобы он был меньше оптимального /с<(/с)опт или близок к нему /с=(/с)опт у прецизионных ОУ и у ОУ общего применения, а у быстродействующих усилителей он должен быть больше оптимального /с>(/с)опт. Проводимое ниже рассмотрение проводится в целях сравнения с биполярным ОУ и относится к выбору оптимального тока.

3.2.1. Входное напряжение сдвига

Основная составляющая входного напряжения сдвига ОУ с ПТ-входом возникает вследствие производственного разброса значений напряжения отсечки

AtoTc = 0T0l-«/oT02- (3.75)

Величина этой составляющей лежит в диапазоне 3-30 мБ, что превышает типичное значение входного напряжения сдвига биполярного усилителя по меньшей Meipe на порядок. Вторая составляющая

(1/7„)[А(/с)опт/(/с)опт]. (3.76)

вызванная технологическим разбросом величин оптимального тока стока Л(/с)опт/(/с}опт, аналогична составляющей, определяемой уравнением (3 8).

Вблизи точки /с=(/с)опт она принимает значение от 3 мВ до 300 мкВ.

Наконец, третья составляющая

(1/V„) (А/с с) =(1/V) (RjRc) (3.77)

вызвана наличием разности токов А/с с, которая в свою очередь обусловлена рассогласованием величин резисторов в це-

5-314