СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 37 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 определяемым резистором R 3 . Таким образом, в ЗЧУ типа «B» можно неза- висимо установить скорость нараста- ния выходного напряжения (выбором сопротивления R3) и уровень входно- гошума (сопротивлениемR BL ). Заметим также, что в усилителе IPA4 возможно соединение стока J 2 с чисто резистивной нагрузкой при реализации ТИУ. Для уменьшения уровня шума пред- назначено включение усилителя IPA4 (см. рис. 14) со схемой компенсации входного тока за счёт прямого смеще- ния p-n-перехода затвор–исток «голов- ного» ПТП [7]. Транзистор J 1 работает при токе, превышающем максималь- ный ток стока, что возможно только в случае прямого смещения перехода истока. Как показали эксперименталь- ные исследования, компенсация вход- ного тока позволяет исключить рези- стор R F , что обеспечивает значитель- но меньший уровень эквивалентного шумового заряда при временах пика, превышающих 6 мкс при C D = 0 [7]. А НАЛОГОВЫЕ КАСКАДЫ ОБЩЕГО ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ КРИОГЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР Типовой канал аналоговой обработ- ки сигнала датчика содержит не толь- ко ЗЧУ или ТИУ, но и многокаскад- ный полосовой фильтр. Хотя фильтр можно реализовать на малошумящих усилителях, применяемых в ЗЧУ/ТИУ, но во многих случаях лучшее сочета- ние параметров и энергопотребления достигается при использовании ИС общего применения, – операцион- ных усилителей, дифференциальных преобразователей напряжение–ток (Operational Transconductance Ampli- fier, OTA) и двухтактных буферных каскадов. Некоторые схемотехниче- ские решения указанных аналоговых устройств, работоспособные при низ- ких температурах, рассмотрены далее. Буферный каскад (см. рис. 15) на ком- плементарных ПТП [8] представляет собой аналог двухтактного эмиттерно- го повторителя на транзисторах, рабо- тающих в классе AB. Выбором соотно- шения резисторов R1/R2 можно уста- новить выходное напряжение, равное нулю, при отсутствии входного сигна- ла V OUT = V INP . Этот режим работы опи- сывают выражения , (2) , (3) , (4) где I SDMAX –максимальный ток стокаПТП. Если буферный каскад должен обе- спечить высокую нагрузочную спо- собность, то транзисторы J 1 и J 2 должны иметь большую крутизну, которая обе- спечивается за счёт увеличения отно- шенияW/L. Однако такие транзисторы обладают значительной входной ёмко- стью, которая непосредственно соеди- нена с входом буфера INP и снижает быстродействие. Поэтому в широкопо- лосных аналоговых ИС рекомендуется применение буферного каскада с малой входной ёмкостью (см. рис. 16) [9]. На рисунках 17 и 18 показаныисточ- ники напряжения, управляемые напря- жением (ИНУН), которые при подключе- ниимежду входом INP ишиной нулево- го потенциала резистора R IN выполняют функцию источников напряжения, управляемых током (ИНУТ). Для рабо- ты схемы на рисунке 17 необходима идентичность параметров транзисто- ров J 1 и J 2 , J 4 и J 5 , а также равенство со- противлений резисторов R 1/1 = R 1/2 , R 4/1 = R 4/2 , при этом [8] . (5) Источник, реализованный по схеме (см. рис. 17), можно применять в каче- стве усилителя напряжения со стабиль- ным усилением, ориентировочно не превышающем 100 В/В, а 1% погреш- ность коэффициента усиления обеспе- чивается при R 2 > 100R1. Условиями работоспособности схе- мы (см. рис. 18) являются: идентич- Рис. 12. Схема включения типа «А» усилителя по схеме рис. 11 [6] Рис. 13. Схема включения типа «B» усилителя по схеме рис. 11 [6] Рис. 14. Включение ЗЧУ типа IPA4 без резистора RF [7] Рис. 15. Буферный каскад на комплементарных ПТП [8] Рис. 16. Буферный каскад с малой входной ёмкостью [9] © СТА-ПРЕСС