Интегральных усилителей

каждое из которых эквивалентно системе аМ скалярных интегральных уравнений

Суммарная энергия T.W включает в себя как активную энергию, выделяющуюся на активных сопротивлениях обмоток и нагрузки, так и реактивную, накапливающуюся в реактивных сопротивлениях ЭДН и нагрузки (см. § 6.1). Активная составляющая "LW определяется решением интегральных уравнений типа Wa= W(a_i) + i2R&t, где W3 — активная энергия, выделившаяся на сопротивлении R; W(i_l}—то же за все предыдущие щаги; /2ЯД/—то же за последний шаг при протекании тока » в течение времени шага At. Реактивная

Важное значение в развитии методов исследования магнитного поля имеют конформные преобразования областей решения [5], при которых сложные граничные условия существенно упрощаются. Решение уравнения Лапласа находится для относительно простых зон и далее используется для исходной области. Инвариантами, т. е. величинами, неизменными при преобразованиях, остаются магнитные потенциалы, магнитные потоки, модули векторов индукции и напряженности. Само решение в преобразованной плоскости находится точно, если это возможно, или приближенно аналитическим или численным способом. Методы конформного преобразования развиты в основном для безвихревых полей. Ряд задач для вихревого поля решается методами интегральных уравнений [4, 5].

Важное значение в развитии методов исследования магнитного поля имеют конформные преобразования областей решения, при которых сложные граничные условия существенно упрощаются. Решение уравнения Лапласа находится для относительно простых зон и далее используется для исходной области. Инвариантами, т.е. величинами, неизменными при преобразованиях, остаются магнитные потенциалы, магнитные потоки, модули векторов индукции и напряженности. Само решение в преобразованной плоскости находится либо точно, если это возможно, либо приближенно аналитическим или численным способом. Методы конформного преобразования развиты в основном для безвихревых полей. Ряд задач для вихревого поля решается методами интегральных уравнений.

§ 8.3. Метод вторичных источников (интегральных уравнений)

При введении вторичных источников следует иметь в виду, что фиктивные вторичные токи являются векторными величинами, имеющими в случае трехмерного поля три составляющие. В силу этого при решении интегральных уравнений относительно неизвестных векторных величин в три раза могут возрастать размерность задачи и время их (опреде,ления. Поэтому для снижения времени счета и объема памяти ЦВМ необходимо стремиться по возможности заменить влияние границ раздела сред и их неоднородности скалярными величинами в виде объемных и поверхностных магнитных зарядов.

Решение интегральных уравнений (8.24) и (8.25) дает возможность найти распределение рм в объеме магнитопровода и ам по оверхностям деталей магнитной системы при известном распределении токов в катушках j(N).

Считаем, что на поверхности стальных частей магнитопровода известен потенциал <рм. Получим внешнюю краевую задачу для уравнения Лапласа. Наиболее эффективный метод решения задачи — метод интегральных уравнений, суть которого состоит в том, что краевая задача для дифференциального уравнения сводится к интегральному уравнению по границе области решения, что позволяет существенно понизить размерность задачи, т. е. сократить число неизвестных.

§ 8.3. Метод вторичных источников (интегральных уравнений) 165 § 8.4. Расчет магнитного поля электромагнита с незамкнутой магнитной цепью............. 169

Ш Интегральные методы основаны на введении вторичных источников поля, которые характеризуют реакцию тел, составляющих систему, на воздействие сторонних (первичных) источников. При этом сами тела заменяются вакуумом, что упрощает расчет. Введение вторичных источников не является однозначным, что позволяет создавать различные расчетные модели, наиболее отвечающие конкретным целям [37]. Целью расчета является определение вторичных источников, после чего легко найти любые параметры системы. Вторичные источники определяются решением интегральных уравнений, описывающих их взаимодействие друг с другом и с первичными источниками. Уравнения учитывают взаимодействие всех источников рассматриваемой системы, а не только соседних, поэтому интегральные методы наиболее удобны для расчета квазистационарных систем, т. е. таких устройств, в которых можно пренебречь запаздыванием сигнала. Это означает, что размеры устройства должны быть значительно меньше длины электромагнитной волны в воздухе. Все индукционные устройства подчиняются этому условию.

Для нахождения магнитного поля используются методы подобия, физического и математического моделирования [18]. Значительную роль в решении полевых задач играют конформные преобразования областей решения, при которых сложные граничные условия претерпевают изменения и существенно упрощаются. Решение уравнения Лапласа находится для относительно простых зон и далее переносится .в исходную область. Методы конформного преобразования развиты в основном для безвихревых полей. Ряд задач для вихревого поля решается методами интегральных уравнений.

Принципиальные схемы интегральных усилителей, как правило, значительно сложнее своих дискретных аналогов. Интегральные микросхемы должны обеспечивать возможно большую универсаль-

В третью группу интегральных усилителей входят операционные усилители (ОУ), которые являются усилителями постоянного тока с очень большими

Из всех интегральных усилителей ОУ обладают наибольшими универсальностью и функциональными возможностями. Это обусловлено такой важной особенностью, как значительная функциональная избыточность ОУ (большой запас по многим электрическим параметрам), которая приближает его свойства к свойствам идеального усилителя. Под идеальным обычно понимают усилитель, обладающий в бесконечно широком диапазоне частот бесконечно большими коэффициентом усиления и входным сопротивлением и бесконечно малым выходным сопротивлением.

Применение многоцелевых интегральных усилителей значительно расширяется созданием рядов или серий таких схем. При достаточно большом разнообразии таких серий линейные интегральные усилители подразделяют на три основные группы: одновходовые, дифференциальные и операционные (см. § 5.5). Одно-каскадные усилители в интегральном исполнении являются одновходовыми.

Разработка ИМС для радиоприемных и телевизионных устройств происходила в несколько этапов. Вначале были разработаны полупроводниковые и гибридные ИМС серий К.118 и К219, представляющие собой набор отдельных стандартных интегральных усилителей. Затем был разработан ряд специализированных гибридных ИМС серий К224 и К237, которые до сих пор широко применяются в схемах радиоприемников, цветных телевизоров и магнитофонов.

До разработки интегральных усилителей импульсные усилители выполнялись на основе каскадного соединения резисторных каскадов усиления, обладающих хорошими частотной, фазовой и переходной характеристиками. Дополнительно для расширения полосы усиливаемых частот в резистивных каскадах использовались цепи коррекции. Данные о резистивных каскадах с низкочастотной и высокочастотной коррекциями приведены в табл. 19.1 (варианты а и б соответственно).

Границы применения многоцелевых интегральных усилителей значительно расширяются за счет создания серий схем. Несмотря на большое разнообразие серий, усилители на аналоговых интегральных микросхемах могут быть подразделены на три основные группы: одновходовые, дифференциальные и операционные.

Если для бестрансформаторных усилительных каскадов, а они в настоящее время являются основой многокаскадных и интегральных усилителей, на граничных частотах полосы пропускания /н и fB выполняется нера-

составные р-п-р транзисторы с достаточно высокими показателями, что способствует упрощению схемотехники интегральных усилителей [6].

В случае комплементарной пары транзисторов {см. 4.40), когда их параметры отличаются друг от друга незначительно, коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления каскада ОЭ с динамической нагрузкой практически не изменяются при подаче усиливаемого сигнала на входы / или 2. Это объясняется тем, что усилительные свойства комплементарной пары транзисторов примерно одинаковые и применение УЭ в качестве динамической нагрузки, а динамической нагрузки в качестве УЭ почти равнозначно. Различие состоит только в том, что по постоянному потенциалу вход / отличается от входа 2 на сумму двух напряжений ?/кв1 + ^КБЗ, которая для кремниевых транзисторов средней мощности достигает десяти вольт. Следовательно, с помощью комплементарной пары транзисторов в каскаде с динамической нагрузкой можно транслировать постоянный потенциал вниз от единиц до десятков вольт, что весьма существенно для интегральных усилителей, где используются непосредственные связи между каскадами.

Из перечисленных интегральных усилителей хотелось бы выделить каскодный усилитель К118УН2 и универсальный линейный каскад К198УН1. Первый реализован на биполярных транзисторах по каскодной схеме (см. 4.43), а второй по схеме с эмиттерной связью (если каскад на полевых транзисторах, то по схеме с ис-токовой связью).