Коллектора биполярного

Для лучшей балансировки моста выбирают транзисторы, помещенные в одном корпусе, параметры которых отличаются на 1—5%. Два источника сигналов включаются в цепи баз транзисторов, называемые несимметричными входами, а приемник с сопротивлением нагрузки гн - между коллекторами транзисторов (симметричный выход с

Дифференциальный усилитель. Дифференциальным усилителем называют усилитель, усиливающий разность двух напряжений. Эти усилители нашли широкое применение в различных электронных устройствах, в том числе в интегральных микросхемах. Дифференциальный усилитель представляет собой сбалансированную мостовую электрическую цепь. Чаще всего в качестве усилителя используют параллельно-балансный усилитель ( 3.1). Два плеча такого моста составляют резисторы <Кк\, ks.2, а два других — транзисторы Ть Т2. Сопротивление резистора /?э ^>h\\ служит для стабилизации эмиттерного тока •^э=/Э1 + /Э2 «/К1+/К2- Входные напряжения ы„хь ивх2 подаются в базовые цепи транзисторов, а выходное напряжение снимается между коллекторами транзисторов, т. е. «с диагонали» моста. К другой «диагонали», как видно из схемы, подключаются источники питания с ЭДС +?к и —?к- Второй источник (—Ек) нужен для обеспечения отрицательного потенциала эмиттеров Э\ и Э2, чтобы обеспечить необходимый режим покоя. При подаче напряжений ивхги «Вх2 выходное напряжение

На 3.40 приведена принципиальная схема простейшего варианта дифференциального усилителя (ДУ). Любой ДУ выполняется по принципу сбалансированного моста, два плеча которого образованы резисторами RKl и RK2, а два других — транзисторами VT^ и VT2. Сопротивление нагрузки включается между коллекторами транзисторов, т. е. в диагональ моста. Сразу отметим, что резисторы R01 и R02 имеют небольшие значения, а часто и вообще отсутствуют. Можно считать, что резистор R3 подключен к эмиттерам транзисторов.

На практике можно использовать четыре схемы включения ДУ: симметричный вход и выход, симметричный вход и несимметричный выход, несимметричный вход и симметричный выход, несимметричный вход и выход. При симметричном входе источник входного сигнала подключается между входами ДУ (между базами транзисторов); При симметричном выходе сопротивление нагрузки подключается между выходами ДУ (между коллекторами транзисторов). Такое включение ДУ и было "рассмотрено выше ( 3.40).

Для лучшей балансировки моста выбирают транзисторы, помещенные в одном корпусе, параметры которых отличаются на 1-5%. Два источника сигналов включаются в цепи баз транзисторов, называемые несимметричными входами, а приемник с сопротивлением нагрузки гн - между коллекторами транзисторов (симметричный выход с

Для лучшей балансировки моста выбирают транзисторы, помещенные в одном корпусе, параметры которых отличаются на 1-5%. Два источника сигналов включаются в цепи баз транзисторов, называемые несимметричными входами, а приемник с сопротивлением нагрузки гн — между коллекторами транзисторов (симметричный выход с

типичная простейшая схема ДУ, состоящая из двух транзисторов и трех резисторов. В частном случае напряжение входного сигнала может быть подано лишь на один вход (?BXi = 0 или ?вх2 — 0). Напряжение выходного сигнала снимается либо между коллекторами транзисторов (симметричный выход), либо с коллектора одного из транзисторов относительно общего провода (несимметричный выход).

Принцип действия операционного усилителя может быть проиллюстрирован на упрощенной электрической схеме интегральной микросхемы К1УТ401 (А, Б), используемой в качестве усилителя постоянного и переменного токов ( 9.5). Она является трехкаскадным усилителем, первый каскад которого выполнен на транзисторах VTi и VT2 и является симметричным дифференциальным балансным усилителем, в эмиттерную цепь которого включен стабилизатор тока на тразисторе VT3. Напряжения входных сигналов (или одного из них) подаются на базы транзисторов VT\ и VT2 и общую точку 0 с нулевым потенциалом. Выходное напряжение каскада снимается между коллекторами транзисторов VT\ и VTz и подается на соответствующие входы второго каскада. Напряжение питания усилителя осуществляется от двух источников ЭДС— (+ Е„\ и —ЕМ), включенных последовательно, общая точка которых соединена с общей точкой усилителя.

Функционально - интегрированным элементом второй группы могут быть многоэмиттер-ные транзисторы, а также структура триггерной ячейки памяти ( 5.6, а—в). В этом элементе транзисторы Т\, Т% и диод ?)' совмещены своими базовыми областями; кроме того, они совмещены с разделительной областью. Нагрузочные резисторы /?' и R" совмещены с коллекторами транзисторов Т'\, Т" и подложкой. Для подвода питания используется шина п+-типа.

Весьма важной характеристикой дифференциального каскада является коэффициент усиления сигнала, подаваемого между соединенными друг с другом входами и общей шиной, называемого синфазным сигналом. Выходной сигнал в этом случае снимается между коллекторами транзисторов каскада. В идеальном случае, когда схема полностью симметрична, на выходе

Выходным сигналом ДК является напряжение ?/вых между коллекторами транзисторов.

л — отрезок шины из высоколегированного монокристаллического кремния п+ или р+-типа; 6 — отрезок шины из высоколегированного поликристаллического кремния; в — высоколегированная область коллектора биполярного транзистора; г — высоколегированные монокристаллические истоко-стоковые области и поликремниевый затвор полевого транзистора

где /Об — весьма малый ток через диод при обратном напряжении смещения, т. е. ток, обусловленный генерацией пар электрон-^ дырка в результате воздействия тепла; ?/д — напряжение на диоде, приложенное в прямом направлении; е0 = 1,6-Ю"19 Кл. — > заряд электрона; k = 1,38ЛО~23 Дж/К — постоянная Больцмана; Т — абсолютная температура, К, ki = e0/kT. Равным образом, ток коллектора биполярного транзистора

На 12.1 приведены ВАХ типовых нелинейных резисторов и их условные обозначения: полупроводникового (а) и туннельного (б) диодов, биполярного (в) и полевого (г) транзисторов. Здесь МБЭ, гв и 'к — соответственно напряжение, приложенное к участку «база — эмиттер», и токи базы и коллектора биполярного транзистора; мзи и ic — соответственно напряжение, приложенное к участку, «затвор — исток» и ток стока полевого транзистора.

При отсутствии излучения в коллекторной цепи фототранзистора течет темновой ток, аналогичный неуправляемому току коллектора биполярного транзистора, причем темновой ток фототранзистора так же сильно зависит от температуры, как и неуправляемый ток коллектора. Для уменьшения темнового тока фототранзистора специально включается внешний резистор сопротивлением 0,1 — 1 МОм.

3. Почему обратный ток коллектора биполярного транзистора при замкнутых электродах эмиттера и базы больше, чем при разомкнутых.

В предыдущих параграфах транзисторы рассматривались изолированно, в так называемом статическом режиме. Если в цель коллектора биполярного транзистора включить резистор, то изменение тока в этой цепи будет приводить к соответствующему изменению падения потенциала на нем. В такой схеме с резистором в цепи коллектора может быть получено усиление по напряжению и мощности.

Напряжение f/6D и ток /к коллектора биполярного транзистора связаны уравнением Эберса — Молла (см. Лекцию 4):

На 12.1 приведены ВАХ типовых нелинейных резисторов и их условные обозначения: полупроводникового (а) и туннельного (б) диодов, биполярного (в) и полевого (г) транзисторов. Здесь иБЭ, гБ и гк — соответственно напряжение, приложенное к участку «база — эмиттер», и токи базы и коллектора биполярного транзистора; мзи и /с — соответственно напряжение, приложенное к участку, «затвор — исток» и ток стока полевого транзистора.

величина Un составляет 0,5-5 В, разумеется в «прямом» направлении. Читая литературу по электронике на английском языке, не спутайте случайно Un (обозначаемое там как 7Г) с 7Г в уравнении Эберса-Молла, которое обозначает ток коллектора биполярного транзистора; у этих двух величин нет ничего общего.

Чтобы видеть, что происходит, вернемся к выражениям зависимости тока стока ПТ от напряжения затвор-исток и сравним с эквивалентным уравнением (Эберса - Молла) зависимости тока коллектора биполярного транзистора от напряжения база-эмиттер.

Важно помнить, что ПТ в смысле проводимости ведет себя при малых напряжениях иси как линейное сопротивление, а не как источник тока, что характерно для коллектора биполярного транзистора, и он работает как сопротивление во всем диапазоне до О В между истоком и стоком (здесь нет ни диодных перепадов, ни чего-нибудь в этом роде, о чем стоило бы беспокоиться). Существуют ОУ и семейства логических элементов (КМОП), в которых используется это полезное свойство, так что насыщение на выходе у этих схем наступает именно на уровне напряжения питания.