Laboratoare Circuite Integrate Analogice

Lucrarea 1. ETAJE COMPONENTE

ALE C.I. ANALOGICE

Amplificatorul diferential

1. PREZENTARE GENERALA:

Etajele de intrare în C.I. analogice au de îndeplinit, în general

urmaoarele functiuni:

- sa asigure o impedanta de intrare cât mai mare în cazul circuitelor cu

intrare de tensiune sau o impedanta de intrare cât mai mica în cazul

C.I. cu intrare de curent;

- sa aiba amplificarea constanta într-o banda de frecvente cât mai mare,

în marea majoritate a cazurilor fiind necesara posibilitatea cuplajului

în curent continuu.

- sa asigure o amplificare în tensiune cât mai ridicata;

- sa fie cât mai putin dependente de variatii ale temperaturii;

- sa fie cât mai putin dependente de variatii ale tensiunii de alimentare

sau de o eventuala componenta alternativa a tensiunii de alimentare;

- sa asigure posibilitatea conectarii în cascada a mai multor etaje

similare în vederea obtinerii de amplificari superioare;

- sa aiba caracteristica de transfer liniara într-un domeniu cât mai larg al

tensiunilor de intrare;

- sa pastreze nivelul de zero (unui semnal de intrare nul sa-i corespunda

un semnal de iesire nul);

2. ETAJELE ASIMETRICE

În cazul folosirii tranzistoarelor bipolare, etajele de amplificare cel

mai des întâlnite sunt cele în configuratie emitor comun, asimetrice.

Caracteristica de iesire se poate liniariza cu ajutorul reactiei negative

introdusa de rezistenta de emitor, care asigura si o mai buna stabilitate cu

temperatura si cu variatiile tensiunii de alimentare. Din pacate, în cazul

circuitelor integrate nu este posibila decuplarea în curent alternativ (pe cip) a

rezistentei de emitor, datorita faptului ca integrarea capacitatilor este dificila,

Adrian Sorin MIREA

consumând arii mari de siliciu si deci ducând la ridicarea pretului de cost.

Tot la ridicarea pretului de cost ar duce si metoda decuplarii exterioare,

datorita maririi numarului de pini si deci a tipului de capsula folosit.

Un dezavantaj important al etajelor de amplificare asimetrice consta

în faptul ca aceste etaje au caracteristica de iesire decalata fata de zero,

Acest inconvenient se poate compensa prin utilizarea circuitelor de decalare

de nivel. În cazul conectarii în cascada a mai multor etaje apar probleme

legate de corecta stabilire a Punctului Static de Functionare (P.S.F.). Orice

abatere de la valorile PSF calculate pentru primele etaje este amplificata de

etajele urmatoare si poate duce la saturarea sau blocarea tranzistoarelor din

ultimele etaje. Cel mai mare dezavantaj al acestui tip de amplificatoare

ramâne însa deriva termica. În cazul unui etaj amplificator cu amplificarea

de 50, cresterea temperaturii cu un grad Celsius determina modificarea UBE

cu 2 mV si deci modificarea componentei continue a semnalului de iesire cu

100 mV (pentru semnal de intrare nul).

3. AMPLIFICATOARELE DIFERENTIALE DE CURENT

CONTINUU (SIMETRICE)

Aceasta categorie de amplificatoare prezinta avantajul de a avea o

deriva termica deosebit de mica, cu aproape trei ordine de marime mai mica

decât în cazul amplificatoarelor nesimetrice. Acest lucru este posibil datorita

proprietatii amplificatoarelor diferentiale de a genera la iesire un semnal

proportional cu diferenta între cele doua semnale care le sunt aplicate la

intrari. Fiecare iesire în parte este afectata de deriva termica, la fel ca si în

cazul amplificatoarelor nesimetrice, dar iesirea diferentiala nu este afectata

decat de diferenta derivelor termice ale celor doua tranzistoare. În cazul în

care tranzistoarele amplificatorului diferential sunt realizate tehnologic

identic si sunt cuplate termic, (ambele conditii sunt realizate automat în

cazul circuitelor integrate) se poate obtine o deosebit de buna stabilitate

termica.

Pe schema de principiu, prezentata în Fig. 1 vor fi analizate

principalele marimi ce definesc functionarea unui etaj amplificator

diferential. Se poate constata existenta a doua intrari, în bazele celor doua

tranzistoare si a doua iesiri, în colectoare. Se considera ca semnalul de

intrare este diferenta semnalelor din baze iar semnalul de iesire este diferenta

semnalelor din colectoarele celor doua tranzistoare.