Схемотехнические способы повышения быстродействия операционных преобразователей аналоговых сигналов в нелинейных режимах

• Автор: Никуличев, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Шахты
• Количество страниц: 185 с.

2. Схемотехника функциональных узлов быстродействующих операционных преобразователей с нелинейной коррекцией
8 класса

2.1. Принципы построения базовых схем 8коммутаторов тока.

2.1.1. Нелинейные модели и основные динамические параметры

2.2. Дифференциальные коммутаторы тока

2.2.1. Свойства базовых схем.

2.2.2. Входные характеристики

2.3. Составные транзисторы на основе 8коммутаторов тока

2.3.1. Принципы построения базовых схем и статические характеристики.

2.3.2. Автономные и неавтономные параметры составных транзисторов на основе 8коммутаторов тока.

2.3.3. Основы применения 8составных транзисторов в

аналоговых устройствах с перестраиваемой структурой
2.3.3.1. Двухтактные выходные каскады с перестраиваемой
структурой
2.4. Дифференциальные каскады с нелинейной коррекцией .8класса
на основе управляемых коммутаторов тока
2.5. Основные выводы.
3. Дифференциальные усилители с нелинейными корректирующими
цепями 1класса.
3.1. Обобщнная функциональная схема.
3.2. Функциональные преобразователи цепей нелинейной коррекции 1класса на основе активных нагрузок.
3.3. Параметрический синтез дифференциальных усилителей
с НКЦ 1класса
3.4. Дифференциальные усилители с параллельным анализатором координат состояния базового каскада.
3.5. Дифференциальные усилители с последовательным анализатором координат состояния базового каскада
3.6. Дифференциальные усилители с независимой регулировкой утла наклона проходной характеристики
при малых и больших сигналах
3.7. Нелинейная коррекция дифференциальных усилителен с отрицательной обратной связью
по синфазному сигналу.
3.8. Несимметричные дифференциальные усилители с нелинейной коррекцией 1класса
3.9. Дифференциальные усилители с ограничением
входного сигнала базового каскада.
3 Защита от пробоя входных транзисторов в дифференциальных каскадах с нелинейной коррекцией 1класса.
3 Основные выводы.
4. Экспериментальные исследования дифференциальных усилителей с нелинейной коррекцией н
устройств автоматики на их основе
4.1. Дифференциальные усилители с нелинейной
коррекцией 5класса.
4.1.1. Дифференциальные усилители КСтипа.
4.1.2. Дифференциальные усилители КРтипа.
4.2. Дифференциатьные усилители с НКЦ 1класса
4.2.1. Дифференциальные усилители КСтипа с параллельным анализатором координат состояния базового каскада.
4.2.2. Дифференциальные усилители КСтипа с последовательным анализатором координат
состояния базового каскада.
4.2.3. Дифференциальные усилители КРтипа
с независимой регулировкой угла наклона проходной характеристики при малых и
больших сигналах.
4.2.4. Нелинейная коррекция дифференциальных усилителей КСтипа с отрицательной обратной связью
по синфазному сигналу
4.2.5. Нелинейная коррекция в каскодных дифференциальных усилителях.
4.2.6. Несимметричные дифференциальные усилители с нелинейной коррекцией Iкласса.
4.2.7. Дифференциальные усилители с ограничением входного сигнала базового каскада.
4.3. Быстродействующий активный преобразователь амплитудных значений.
4.4. Быстродействующие операционные усилители
на основе БМК
4.5. Основные выводы
Заключение.
Библиографический список.
Приложение.
ВВЕДЕНИЕ


Исследованы основные модификации дифференциальных усилителей с НКЦ 1класса, определены области их применения в микроэлектронных аналоговых устройствах автоматики, изучены статические проходные характеристики при разных значениях управляющих параметров, дрейфовые параметры и уровень ослабления синфазных сигналов. Показано, что применение в ДУ нелинейной коррекции 1класса за счт структурных особенностей обеспечивает защиту входных транзисторов от пробоя эмнттернобазовых переходов при больших амплитудах входных сигналов. Это позволяет повысить максимальнодопустимое входное напряжение на величину, пропорциональную диапазону активной работы. ДУ, которые рекомендуется использовать в составе быстродействующих ОП различного функционального назначения. Приведены практические схемы и характеристики дифференциальных каскадов КР, КСтипов с расширенным диапазоном активной работы, предназначенные для построения быстродействующих дифференциальных операционных преобразователей анатоговых сигналов решающих усилителей, амплитудных детекторов и т. Показано, что применение предложенных в работе принципиальных схем ДУ, имеющих граничное напряжение игр3и8В, особенно эффективно в микроэлектронных устройствах автоматики, реализуемых на основе базовых матричных кристаллов минского НПО Интеграл. Исследован быстродействующий измеритель амплитуды одиночных импульсов, построенный на основе активного преобразователя амплитудных значений ит импульсных и синусоидальных сигналов иДО. Показано, что эффективным средством повышения быстродействия ЛПАЗ, реализуемых на базовых матричных кристаллах, может стать нелинейная коррекция проходной характеристики входного каскада ВК. Приведены результаты компьютерного моделирования переходных процессов в ЛПАЗ, иллюстрирующие эффективность применения НКЦ в данном классе устройств при различных параметрах нелинейной корректирующей цепи при разных значениях коэффициентов Ьу, Ьу. С помощью системы компьютерного моделирования Оез1ЬаЬ 8. НПО Интеграл, имеющие улучшенные значения динамических параметров в режиме большого сигнала при малой потребляемой мощности. Современные аналоговые микросхемы, наиболее массовыми из которых являются операционные усилители, компенсационные стабилизаторы напряжения СН, активные преобразователи амплитудных значений сигнала и др. При их работе с быстроизменяющимися и высокочастотными сигналами при скачкообразном изменении свойств нагрузки, возникает режим ограничения отдельных каскадов ОП. Как следствие снижается частотный диапазон, деформируется амплитудночастотная характеристика АЧХ, снижается максимальная скорость нарастания выходного напряжения, появляются нелинейные интермодуляционные искажения, ухудшается время установления переходного процесса 6. Несмотря на публикацию ряда монографий по данным проблемам 2, 5, 9, теория нелинейных режимов ОП нуждается в дополнениях, касающихся одновременного учта нелинейностей входного и выходного каскадов ОП, анализа переходных процессов в ОП с новыми типами НКЦ , , а также динамики ранее неисследованных ОП и классификации способов повышения их быстродействия. Основные материалы данной главы опубликованы в работах 6, 7, 8. ОУ , непрерывные компенсационные стабилизаторы напряжения , , активные преобразователи амплитудных значений сигналов , 5 могут быть представлены в виде обобщнной функциональной схемы рис. Рис. Решающие усилители. Основные варианты построения РУ 4, соответствующие функциональной схеме рис. Схемные функции прямой передачи ОУ в ОП рис. Т постоянная времени, образованная корректирующей цепью т, малые постоянные, характеризующие инерционность элементов схемы ОУ. Рис. Входные каскады решающих усилителей это дифференциальные усилители, определяющие статические и ряд их динамических параметров 4. Выходная подсхема ВП как правило представляет собой одиндва классических транзисторных каскада, обеспечивающих заданное петлевое усиление и энергетические параметры РУ 5. Активные преобразователи амплитудных значений. Свойства АПАЗ данного класса мшут быть исследованы с помощью функциональной схемы рис. ВК нелинейный входной каскад. С запоминающий конденсатор, В выходная подсхема с высоким входным сопротивлением.