163139. lajstromszámú szabadalom • Műveleti erősítő
163139 8 ferenciális feszültség változására vonatkoztatott változását lehet definiálni. A differenciálerősítő azon részének meredeksége (g.„), amely csak a 11 és 12 tranzisztorokat tartalmazza, a következő: 39 xlc -mho ahol Ie — a 11 vagy 12 tranzisztorok egyikének emitterárama amperben és a meredekség a kimenő kollektoráramnak a 22 és 23 kapcsok között levő feszültségváltozásra vonatkoztatott változásaként van definiálva. Minthogy a differenciális kollektoráram a 16 és 17 tranzisztorok bázis-emitter útvonalán át folyik, a 16 és 17 tranzisztorok egy béta-szorzóval járulnak hozzá a differenciálerősítő áramerősítéséhez. A 16 tranzisztor kimenő árama a 25 diódán keresztül folyik, és ezáltal a 26 tranzisztoron azonos nagyságú és ellentétes fázisú kimenő jelet állít elő. A 17 tranzisztor kimenő árama ekkor kombinálódik a 26 tranzisztor kimenő áramával, és táplálja a 27 kapcson keresztül hozzájuk csatolt terhelést. Az átlagos meredekség ekkor: gm = 38/? I e mho ahol ß a 16 és 17 tranzisztorok bétája és Ie a 11 és 12 tranzisztorok egyikének emitterárama. Egy példa arra, hogy mekkora erősítő meredekséget kaphatunk, ha a 11 tranzisztoron 1 mikroamper áram folyik és a 16 tranzisztor bétájának értéke 50, a következő: gm = 39 x 50 x 1 x 10~6 mho = 1950 micro mho. Ekkor a feszültségerősítést egyszerűen úgy kapjuk, hogy a kimenő feszültséget osztjuk a bemenő feszültséggel, vagyis Vo ~Vi~ = gm RL , 15 ahol RL a 27 kapocshoz kötött kimenő terhelőellenállás. A maximális közös modusú bemenő jelet, amely megzavarja a differenciálerősítő bemenő fokozatának működését, méghatározza az áramforrásként alkalmazott 13 tranzisztor fenntartó feszültségének karakterisztikája, valamint a terhelést képező 14 és 15 tranzisztorokon levő feszültségesések, amelyek levonódnak a biztosítható tápfeszültségből. Az 1. ábrán bemutatott áramkörnél a 22 és 23 kapcsokon levő bemenő közös modusú feszültségek rezegni tudnak egy negatív határig, amely egyenlő a 20 kapcson levő negatív tápfeszültséggel, hozzáadva a 0,8 V-ot és egy pozitív jelhatárig, amely a 24 kapcson levő pozitív tápforrás-feszültségértékből 1,4 V-ot kivonva adódik, anélkül, hogy a differenciálerősítő működését megzavarnák. A maximális közös modusú bemenő értéket elsődlegesen meghatározza a tápfeszültség, amely igen csekély értékkel van csökkentve, minthogy mind a tápforrást alkotó 13 tranzisztor, mind pedig a terhelést képező 14 és 15 tranzisztorok igen csekély feszültségesést igényelnek a hatásos működéshez. A 2. ábra egy differenciálerősítőt szemléltet, amelyben kaszkódba kötött tranzisztorpárok van-5 nak, nevezetesen a 28, 29 és a 30, 31 tranzisztorpárok, amelyek javított közös modusfojtást és javított kis zajú működést biztosítanak. A 28 és 30 tranzisztorok különleges kialakítású bemenő erősítő tranzisztorok és a 22' és 23' be" menő kapcsokra vannak csatolva. A 28 és 30 tranzisztorok nagy bétájú (szuperbéta) tranzisztorok, amelyeknek béta-értéke 1000 nagyságrendű és kollektor-emitter letörési feszültségük egy volt nagyságrendű. A hagyományos nagyfeszültségű tranzisztoroknál a tranzisztor bétája a kollektorfeszültség függvényében lényegileg konstans a kisfeszültségű működési tartományban. Mindamellett nagyobb feszültségeknél, „. amelyek megközelítik a Vceo értéket, a kollektoráram mind a bázisáramnak, mind pedig a kollektorfeszültségnek függvénye. A Vce0 értéket mint a kollektor-emitter letörési feszültséget definiáljuk nyitott báziselektródkörrel és be 25 nem kötött állapotban. A tranzisztorokat általában a kollektor-bázis szivárgási árammal jellemzik, amely 50 mVj nál kisebb értéknél arányos a kollektor-bázis feszültséggel. Ez a kollektor-bázis szivárgási jel-30 lemző kis bemenő jeleknél gyenge minőségű zajjelleget és nemkívánatos hőmérsékletfüggési karakterisztikát ad. A gyenge minőségű zajjelleget és a hőmérsékletfüggést egyetlen előfeszítő áramkör alkalma-33 zásával küszöböljük ki, amely nemcsak viszonylag rögzített kis kollektorfeszültséget biztosít a 28 és 30 tranzisztorok működéséhez, hanem lényegileg 0-értékű kollektor-bázis feszültséget hoz létre a 28 és 30 tranzisztorokban, úgyhogy a kol-40 lektor-bázis szivárgási áram is nullára csökken. A zajjellemző nagymértékben javul és ezért lehetségessé válik nagy bétájú tranzisztorok használata a műveleti erősítő bemenő fokozatában. A 28, 29, valamint 30, 31 tranzisztorok kasz-45 kódba kötöttek és a 28 és 30 tranzisztorok közös emittermeghajtó emitterárammal vannak működtetve, az áramforrást képező 13' tranzisztorról, amely az 1. ábrával kapcsolatban ismertetetthez hasonló lehet. A 29 és 31 tranzisztorok közösített bázissal vannak működtetve, és bázisaik a 28 és 30 tranzisztorok emittereire csatlakoznak, a diódákként kötött 32 és 33 tranzisztorokon keresztül, amelyek az előfeszültséget biztosítják. A 29 és 31 tranzisztorok kollektorkimenete egy terhelő áramkörrel van csatolva, amely 14', 15', 16', 17' és 18' tranzisztorokat tartalmaz, az 1. ábrához hasonló módon. A 32 és 33 diódák áteresztő irányban előfeg0 szítettek, és 2V be előfeszültséget keltenek a 29 és 31 tranzisztorok közösített bázisai és a 28 és 30 tranzisztorok emitterei között. A 29 és 31 tranzisztorok bázis-emitter átmenetén levő feszültségesés egy Vbe , úgyhogy egy V be feszültség 65 jelentkezik a 28 és 30 tranzisztorok kollektorai 50 55
