Структурный синтез устройств с мультидифференциальными операционными усилителями

Граничная частота fГР при условии, что fГР<1.5 f1/K, C2>>CУВХ и неравномерность амплитудно-частотной характеристики интерфейса, определяется параметрами фильтра нижних частот:

, (113)

. (114)

При имеет место максимально плоская амплитудно-частот-ная характеристика интерфейса в целом.

Результаты испытаний настоящего устройства на базе компонентов базового кристалла [7] приведены в таблице 3.

Таблица 3

Основные параметры аналогового интерфейса

Мультидифференциальные ОУ по энергетическим характеристикам практически идентичны традиционным активным элементам этого класса. Именно поэтому они в силу функционального и структурного многообразия в электронных устройствах могут оказаться наиболее перспективными. Действительно, как показывает приведенный выше пример активного фильтра, многие чрезвычайно полезные качественные показатели изделий могут быть получены без увеличения потребляемой мощности, а в ряде случаев позволяют использовать экономичные режимы работы активных элементов. Последнее наиболее важно при создании СБИС типа «система на кристалле». Именно поэтому представляется актуальным пересмотр ранее полученных схемо-технических решений различных функциональных устройств, ориентированных на микроэлектронную реализацию, например, как это сделано в секторе инструментальных усилителей [8].

Изложенные выше результаты показывают, что предложенными методами структурного синтеза и оптимизации электронных схем, ориентированных на полупроводниковую технологию, можно всегда существенно уменьшить требования к соответствующим элементам и компонентам при сохранении других качественных показателей конечного продукта. Внимательный читатель и опытный схемотехник обратили внимание на то, что эти методы приводят к новым структурам; когда собственно микросхемотехника только начинается, необходимо внимательно изучить основные требования к базовым узлам структуры, разработать их схемотехническую реализацию под конкретную технологию, выполнить параметрическую оптимизацию с учетом иных ограничений и, наконец, осуществить схемотехническую интеграцию изделия в целом. Указанный комплекс задач выходит за рамки поставленной автором проблемы. Их естественность показывает, что монография может помочь только профессиональному схемотехнику, для которого понятийный аппарат и язык современной микросхемотехники являются «родной стихией». И тем не менее, этот тезис нуждается в определенных комментариях, пояснить которые можно на простом примере, которым и предшествовала книга.

Для уменьшения влияния частоты единичного усиления ОУ и соответствующей параметрической чувствительности необходимо использовать цепи собственной компенсации, а в качестве одного из примеров, демонстрирующих эффективность метода получения схема низкочувствительного звена полосового типа с двумя ОУ (рис. 1).

Рис. 1. Низкочувствительное звено полосового типа с собственной компенсацией

Пусть на базе указанной схемы необходимо реализовать избирательный усилитель (селективную часть СФ блока) с добротностью Q = При этой добротности, как видно из

(1)

, (2)

где условия собственной компенсации влияния частоты единичного усиления на частоту и затухание полюса совпадают, и требуемый коэффициент усиления неинвертирующего масштабного усилителя Именно поэтому в практических схемах его можно заменить на повторитель напряжения, у которого частота единичного усиления значительно превышает соответствующий параметр ОУ. Таким образом, как это видно из (1) и (2) при , условие компенсации выполняется при

. (3)

Приведенная оценка хорошо согласуется с теми погрешностями реализации параметров схемы, которые обусловлены влиянием второго полюса ОУ. Таким образом, при создании ОУ и повторителя напряжения можно руководствоваться как полученной оценкой чувствительности основы параметров полюса, так и условием низкого влияния повторителя напряжения (f2>5f1). Кроме этого, как видно из рис. 1, настоящий повторитель может иметь несогласованные уровни постоянного напряжения на своих входах и выходе. Именно эти особенности позволяют упростить схемотехническую реализацию избирательного усилителя. Так, цепь компенсирующей обратной связи можно выполнить на базе простейшего дифференциального каскада с коэффициентом усиления, равным единице по каждому из входов. Однако для реализации требуемой добротности:

. (4)

И минимальное численное значение сопротивления R2 будет ограничиваться влиянием выходного сопротивления того каскада. В этой связи наиболее приемлемое решение общей задачи схемотехнического проектирования связано с применением в компенсирующей цепи схемы с глубокой отрицательной обратной связью. Одно из возможных схемотехнических решений приведено на рис. 2.

 Скачать реферат