ем ущерба, выражаемого в необратимом уменьшении коэффициентов усиления по току и увеличении входных токов. Однако это еще более опасно, так как такого рода неисправность нельзя обнаружить, не проведя детальных измерений.

Статическое перевозбуждение обычно обнаруживается на ранних стадиях проектирования операционной схемы, и его можно устранить.

Менее очевидным является динамическое перевозбуждение, которое возникает в любом возбуждаемом импульсами ОУ даже в нормальных рабочих условиях. Таким образом, при необходимости обеспечить надежную без повреждений работу входного каскада используют подходящую схему защиты от входных перенапряжений, параллельную либо последовательную.

Характерной особенностью показанного на рис. 3.14, а каскада является высокое напряжение пробоя перехода база - эмиттер бокового р-п-р-транзистора, составляющее приблизительно 60 В (значение, которое очень трудно превысить в нормальных условиях). Точно так же не нужна специальная защита входа ПТ-каскаду, поскольку напряжение пробоя затвор - исток превышает 50 В; в исключительных случаях достаточно включить последовате.ь-во со входами резистор приблизительно в Ю МОм.

Самый обычный способ параллельной защиты входа - использование двух диодов (переходов база - эмиттер), включенных между обоими входами

Вход

Ниже напряже-(T)j ния пробоя пере-хода база-эмиттер

/-g боковой р-п-р~ транзистор

Рис. 3.18. Защита входа от перенапряжения. -, б - параллельное, в - последовательное включеие.

встречно-параллельно (рис. 3.18, а). Некоторым недостатком этого метода является увеличенная дифференциальная входная емкость.

При использовании резисторов в эмиттерных цепях (рис. 3.18, б) диодное ограничение может привести к уменьшению скорости нарастания сигнала на выходе. В этом случае дифференциальное входное напряжение можно ограничить на уровне пробоя переходов база - эмиттер транзисторов защиты Тз, Г. [31].

в состоянии перевозбуждения параллельное ограничение вызывает протекание больших дифференциальных входных токов. Последовательная защита входа, состоящая из двух диодов, включенных последовательно с эмиттерами входных транзисторов, свободна от этого недостатка. Она имеет, правда, другой недостаток - увеличенные входные сдвиг и дрейф. Пример такой схемы показан на рис. 3.18, е [37] (в качестве диодов защиты используются переходы база - эмиттер боковых р-л-р-транзисторов Т, Ге).

3.4. Выходной каскад 3.4.1. Базовая схема

Роль выходного каскада ОУ заключается в обеспечении достаточного размаха напряжения и тока на выходе и в изоляции предшествующих каскадов усиления от изменяемой внешней нагрузки. В наиболее часто используемой конфигурации выходной каскад состоит из каскада усиления напряжения и выходного токового бустера.

Выходиой каскад усиления, показанный на рис. 3.19, состоит из транзистора Т, возбуждаемого сигналом, уровень которого отсчитывается от отрицательного нащряжения питания, и работающего на источник тока /. Такая конфигурация обладает высоким достижимым усилением и постоянной крутизной gm = II(fT,

не зависящей от большого размаха выходного напряжения.

Ток, отдаваемый в нагрузку токовым бустером, формируется комплементарным эмиттер-ным повторителем, состоящим из выходных транзисторов Ти Т2, которые смещены в прямом направлении диодами Дь Д2. Эмиттерные резисторы Ru R2 устанавливают уровень постоянного тока в режиме покоя, ограничивая мощность, рассеиваемую в этом режиме, и предотвращая неудержимый рост выделяемого тепла.

Коэффициент усиления выходного каскада по напряжению

Сопротивление

Входной усилительный наскад

Вход

Л2 = -(/г/фг) (3.98)

Рис. 3.19. Базовая конфигурация выходного каскада, используемая в большинстве ОУ.

зависит от величины эквивалентного сопротивления г, которое определяется коллекторными проводимостями всех трех транзисторов Т, Ti, Т2 и внутренней проводимостью источника тока I. При обычном значении величины /г~25 В Лг? -1000.

Вольт-амперная характеристика выходного каскада, показанного на рис. 3.19, нелинейна, и выходное сопротивление Явых не имеет фиксированного значения. Это является следствием различных условий работы выходного бустера в зависимости от величины и полярности выходного тока.

3.4.2. Схемные модификации

Различие между значениями выходного сопротивления при отрицательной и положительной полярностях выходного сигнала может достигать значительной величины, особенно у монолитных ОУ, вследствие малого усиления их выходных р-п-р-транзисторов. На рис. 3.20 показано, как этот недостаток преодолевается путем схемных модификаций.

at ,, и

г д е

Рис 3 20. Модификация схем а - д - для уменьшения выходного сопротивления; г - для уменьшения потребляемой однополярный выход; и, к - лля образования параллельных каналов усиления; л -ддй