Классификацию цифровых запоминающих устройств можно выполнять по ряду признаков.• функциональному назначению; • способу хранения информации; • технологическому исполнению; • способу обращения к массиву элементов памяти. В основу технической классификации запоминающих устройств (ЗУ) положено их функциональное назначение. По функциональному назначению все виды ЗУ можно разделить на следующие группы: • оперативные запоминающие устройства (ОЗУ, или RAM) — устройства памяти цифровой информации, объединенные со схемами управления, обеспечивающими режимы записи, хранения и считывания цифровой (двоичной) информации в процессе ее обработки; • постоянные запоминающие устройства (ПЗУ, или ROM) — матрицы пассивных элементов памяти со схемами управления, предназначенные для воспроизведения неизменной информации, заносимой в матрицу при изготовлении (в режиме хранения информации энергия не потребляется); • программируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ, или PROM) — постоянные запоминающие устройства с возможностью однократного электрического программирования; они отличаются от ПЗУ тем, что позволяют в процессе применения микросхемы однократно изменить состояние запоминающей матрицы электрическим путем по заданной программе; • репрограммируемые постоянные запоминающие устройства (РПЗУ, или EEPROM) — постоянные запоминающие устройства с возможностью многократного электрического перепрограммирования; они отличаются от ППЗУ тем, что допускают многократную электрическую запись информации, но число циклов записи и стирания ограничено (до 104 циклов); • репрограммируемые постоянные запоминающие устройства с ультрафиолетовым стиранием и электрической записью информации (РПЗУ УФ, или EPROM); они отличаются от РПЗУ только способом стирания информации с помощью ультрафиолетового освещения, для чего в корпусе микросхемы имеется специальное окно; • ассоциативные запоминающие устройства (АЗУ, или САМ) — «безадресные» ЗУ, в которых поиск и выборка информации осуществляется по содержанию произвольного количества разрядов хранящихся в АЗУ чисел, независимо от физических координат ячеек памяти. Перечисленный ряд запоминающих устройств не является исчерпывающим. Эта область электроники в настоящее время бурно развивается и появляются новые разновидности ЗУ с иными принципами функционирования. Например, имеются программируемые логические матрицы (ПЛМ), отличающиеся от ППЗУ ограниченным набором входных сигналов. Также имеются РПЗУ, в которых допускается избирательное стирание информации в любом отдельном элементе памяти (EAROM). По способу хранения информации ЗУ делятся на статические и динамические. Элементы памяти статических ЗУ представляют собой бистабильные ячейки, что определяет потенциальный характер управляющих сигналов и возможность чтения информации без ее разрушения. В динамических ЗУаля хранения информации используются инерционные свойства реактивных элементов (например, конденсаторов), что требует периодического восстановления (регенерации) состояния элементов памяти в процессе хранения информации. В большинстве динамических ЗУ регенерация совмещается с обращением к элементам памяти. Для обеспечения синхронизации работы динамических ЗУ используются потенциально-импульсные сигналы управления. Некоторые типы динамических ЗУ имеют встроенную систему регенерации и синхронизации. По внешним сигналам управления они не отличаются от полностью статических ЗУ и поэтому их часто называют квазистатическими ЗУ. Статические ЗУ бывают синхронными и асинхронными. Синхронные статические ЗУ имеют статический накопитель (матрицу элементов памяти) и динамические цепи управления, требующие синхронизации, аналогично динамическим ЗУ. По технологии выполнения ЗУ можно разделить на следующие виды: • полупроводниковые ЗУ на основе биполярных структур, использующие схе-мотехнику ТТЛ, ЭСЛ и др.; • полупроводниковые ЗУ на основе полевых транзисторов с изолированным затвором: р-МОП, и-МОП и КМОП; • полупроводниковые ЗУ на основе приборов с зарядовой связью; • магнитные ЗУ на основе цилиндрических магнитных доменов. Следует отметить, что» независимо от технологии изготовления ЗУ уровни их входных и выходных сигналов обычно приводятся к уровням стандартных серий элементов ТТЛ, ЭСЛ или КМОП. Для использования в РПЗУ разработаны специальные структуры: « с лавинной инжекцией заряда и плавающим затвором (ЛИПЗ МОП), которые применяются в РПЗУ УФ; • со структурой металл — нитрид кремния — окисел кремния — полупроводник (МНОП), которые используются в РПЗУ с электрическим стиранием, в том числе и с избирательным стиранием. По способу обращения к массиву памяти все ЗУ делятся на адресные и безадресные (ассоциативные). Большинство видов ЗУ относятся к адресным ЗУ, в которых обращение к элементам памяти производится по их физическим координатам, задаваемым внешним двоичным кодом-адресом. Адресные ЗУ бывают следующих типов: • с произвольным обращением, которые допускают любой порядок следования адресов; • с последовательным обращением, в которых выборка элементов пямяти возможна только в порядке возрастания или убывания адресов (обычно такие ЗУ выполняются на регистрах сдвига). Ассоциативные ЗУ не имеют входов адресных сигналов: поиск и выборка информации в таких ЗУ осуществляется по ее содержанию и не зависит от физических координат элементов памяти. Основные электрические параметры ЗУ. Все параметры ЗУ можно разделить на статические и динамические. Статические параметры ЗУ характеризуют его работу в установившемся режиме. Система статических параметров ЗУ представляет собой совокупность некоторых контрольных точек его вольт-амперных характеристик. Динамические параметры ЗУ определяются происходящими в нем временньши процессами Систему динамических параметров ЗУ составляет совокупность временных переходов входных и выходных сигналов, соответствующих границам правильного функционирования ЗУ Кроме этого используются также специальные классификационные параметры ЗУ, по которым выполняют их разделение по группам в соответствующих сериях ИМС ЗУ. В качестве классификационных параметров могут использоваться также некоторые статические и динамические параметры. В табл. 17.1 приведены основные классификационные параметры ЗУ Статические параметры ЗУ можно разделить на общие, входные и выходные. В табл. 17.2 приведены некоторые статические параметры ЗУ. К динамическим параметрам относятся основные временные характеристики ЗУ, такие как время выбора микросхемы tcs, время выбора адреса 1д, время выборки сигнала г^д и некоторые другие Статические ОЗУ. Структурная схема статического ОЗУ приведена на рис. 17 1 Основой статического ОЗУ является накопитель или матрица памяти, состоящая из отдельных запоминающих (бистабильных) ячеек. Обычно в качестве этих ячеек используются различного рода триггеры Двоичная информация, записанная в такую ячейку, может сохраняться в этой ячейке до тех пор, пока не будет заменена другой или не будет снято напряжение питания Таблица 17 1 Основные классификационные параметры ЗУ
Таблица 17 2 Статические параметры ЗУ
Рис 17.1. Структурная схема статического ОЗУ При использовании такого накопителя приходится решать две задачи. • выбор конкретной ячейки накопителя, в которую будет записана или из которой будет считана информация; • что нужно сделать — записать или прочитать информацию в ячейке. Первая задача решается с помощью адресации всех ячеек накопителя. Вторая задача решается переводом ячейки памяти в режим записи или считывания по сигналу на входе схемы управления. Накопитель или матрица памяти состоит из п строк. В состав каждой строки входят m запоминающих ячеек, образующих w-разрядное слово. Информационная емкость накопителя равна N'=nm, где п — число строк (или слов), т — число столбцов (или разрядов). Соответствующие шины в накопителе управляются от дешифраторов строк (X) и столбцов (У), на входы которых поступают адресные сигналы Ay..Ац. При записи и считывании осуществляется обращение (выборка) к одной или нескольким запоминающим ячейкам одновременно. Дешифраторы строк и столбцов выполняют выбор требуемых ячеек памяти с помощью адресных сигналов ао -Уп и Ко... К„ Такая матрица запоминающих ячеек (ЗЯ) может работать в двух режимах пословном и двухкоординатном Структура пословной матрицы приведена на рис 17 2 а. Как видно из схемы, адресные шины Хц...Хп электрически связаны с каждой ЗЯ одного слова, в то время как рязрядные шины Yy Уд, имеют связь с ЗЯ одноименного разряда всех слов. При наличии в адресной шине X, сигнала выбора;-го слова, соответствующего высокому уровню, состояние каждой ячейки в этом слове может быть считано по разрядным шинам Yy Y^,. Если необходимо записать информацию по выбранному адресу Х„ то на разрядные шины Уо Ym подаются соответствующие электрические сигналы, которые подводятся ко всем ЗЯ 1-й. строки (слова).
Рис 17.2 Структура матриц запоминающих ячеек при пословной (а) и двухкоординатнои (б) организации При работе матрицы ЗЯ в двухкоординатном режиме с помощью шин строк и столбцов выбирается любая ячейка матрицы. В этом случае разрядная шина Р, которая является общей для всех ЗЯ, используется как для записи, так и для считывания информации в адресованных ЗЯ. Простейшей ЗЯ является схема ^-триггера, построенная на двух многоэмит-терных биполярных транзисторах VT\ и VT2, изображенная на рис. 17.3 а. Первые эмиттеры обоих транзисторов соединены с адресной шиной Х„ потенциал которой U„ в установившемся состоянии должен быть самым низким. Вторые эмиттеры этих транзисторов присоединены к разрядным шинам Y, и У,. На разрядной шине У, установлено опорное напряжение С/оп, а на шину У, подается напряжение Up. Режим работы схемы зависит от соотношения между напряжениями ^о,„ V, и U,. В режиме хранения информации выполняется условие Ua<Uo„=Up. В этом случае схема находится в одном из устойчивых состояний, при котором открытым может быть транзистор VT2 или VT\. Ток протекает по первому эмиттеру открытого транзистора, а вторые эмиттеры обесточены. Например, если в триггер записана логическая 1, то транзистор VT2 открыт, а транзистор VT\ закрыт. В этом случае за логическую единицу принимается наличие тока в транзисторе VT2. В режиме считывания с помощью адресного сигнала X, на шине устанавливается напряжение U^Uoa^-Up. Если в триггер записана логическая 1, то ток открытого транзистора VT2 потечет в разрядную шину У,. Наличие тока в разрядной шине соответствует считыванию 1, а его отсутствие соответствует логическому 0. Условия режима записи зависят от состояния, в которое необходимо установить ЗЯ. Если триггер находился в состоянии 1 (транзистор VT2 открыт, транзистор VT\ — закрыт), то для записи 0 необходимо по разрядной шине У, подать напряжение Up>; t/o„, сохраняя условие [/д> Up. При этом триггер перейдет в новое состояние, при котором транзистор VT2 закроется, а транзистор VT\ откроется. Для записи в ЗЯ логической 1 на шину Y, следует подать напряжения Up<U^ и обеспечить условие {/„> Uy„. Временные диаграммы работы ЗЯ в режимах записи логического нуля или единицы приведены на рис. 17.3 б.
Рис. 17.3. Схема запоминающей ячейки на многоэмиттерных биполярных транзисторах (а) и графики ее работы в режиме записи (б) Запомнающая ячейка на /?5'-триггере, выполненном на ^-канальных МОП транзисторах, приведена на рис. 17.4 а. Триггер образован транзисторами VT\,..., УТ4. Переключение триггера для записи и считывания выполняется транзисторами VT5 и VT6. Временные диаграммы работы триггера изображены на рис. 17.46. В исходном состоянии напряжения на разрядных шинах U], и U°p равны нулю, а на шине слова Х установлено напряжение питания £n. При этом транзисторы VT5 и VT6 закрыты, так как напряжение между затворами и истоками меньше порогового напряжения, и триггер находится в одном из устойчивых состояний, например, транзистор VTb открыт, а транзистор VT\ закрыт. Для записи логической 1 в ЗЯ на шину слова подается отрицательный сигнал, изменяющий напряжение в ней до нуля. Одновременно в разрядную шину Y\ подается положительный сигнал, изменяющий напряжение в ней до напряжения питания Uy. При этом транзистор VT5 открывается и положительный сигнал подается на затвор VT3, запирая его. После запирания транзистора VT3 отпирается транзистор VT\ и на его стоке устанавливается положительное напряжение, что соответствует состоянию логической 1. Для записи логического нуля в ЗЯ на шине слова устанавливается нулевое напряжение, а напряжение питания подается на разрядную шину Yy. При этом транзистор VT6 открывается и положительное напряжение через него подается на затвор VTI, запирая его, что приводит к отпиранию транзистора VT3. Для считывания информации, записанной в ЗЯ, нужно подать отрицательный сигнал только на шину слова, изменив в ней напряжение до нуля. При этом оба транзистора VT5 и VT6 открываются и через транзистор, подключенный к триггеру с положительным напряжением, протекает ток, поступающий в соответствующую разрядную шину. Устройство управления определяет режим работы схемы ОЗУ. По сигналу CS разрешаются или запрещаются операции записи и считывания. Сигнал CS позволяет выбрать требуемую микросхему памяти в ЗУ, состоящем из ряда микросхем. Подача сигнала на вход WR/RD при наличии сигнала CS=0 выбора микросхемы позволяет выбрать режим записи, если WR/RD = 0, или считывания, если WR/RD=\.
Рис. 17.4. Схема запоминающей ячейки на ^-канальных МОП транзисторах (а) и графики ее работы (б) Запомнающая ячейка на /?5'-триггере, выполненном на ^-канальных МОП транзисторах, приведена на рис. 17.4 а. Триггер образован транзисторами VT\,..., УТ4. Переключение триггера для записи и считывания выполняется транзисторами VT5 и VT6. Временные диаграммы работы триггера изображены на рис. 17.46. В исходном состоянии напряжения на разрядных шинах U], и U°p равны нулю, а на шине слова Х установлено напряжение питания £n. При этом транзисторы VT5 и VT6 закрыты, так как напряжение между затворами и истоками меньше порогового напряжения, и триггер находится в одном из устойчивых состояний, например, транзистор VTb открыт, а транзистор VT\ закрыт. Для записи логической 1 в ЗЯ на шину слова подается отрицательный сигнал, изменяющий напряжение в ней до нуля. Одновременно в разрядную шину Y\ подается положительный сигнал, изменяющий напряжение в ней до напряжения питания Uy. При этом транзистор VT5 открывается и положительный сигнал подается на затвор VT3, запирая его. После запирания транзистора VT3 отпирается транзистор VT\ и на его стоке устанавливается положительное напряжение, что соответствует состоянию логической 1. Для записи логического нуля в ЗЯ на шине слова устанавливается нулевое напряжение, а напряжение питания подается на разрядную шину Yy. При этом транзистор VT6 открывается и положительное напряжение через него подается на затвор VTI, запирая его, что приводит к отпиранию транзистора VT3. Для считывания информации, записанной в ЗЯ, нужно подать отрицательный сигнал только на шину слова, изменив в ней напряжение до нуля. При этом оба транзистора VT5 и VT6 открываются и через транзистор, подключенный к триггеру с положительным напряжением, протекает ток, поступающий в соответствующую разрядную шину. Устройство управления определяет режим работы схемы ОЗУ. По сигналу CS разрешаются или запрещаются операции записи и считывания. Сигнал CS позволяет выбрать требуемую микросхему памяти в ЗУ, состоящем из ряда микросхем. Подача сигнала на вход WR/RD при наличии сигнала CS=0 выбора микросхемы позволяет выбрать режим записи, если WR/RD = 0, или считывания, если WR/RD=\.
Рис. 17.4. Схема запоминающей ячейки на ^-канальных МОП транзисторах (а) и графики ее работы (б) Данные, подлежащие записи, поступают на вход DI, а данные, подлежащие чтению, снимаются с выхода DO. Устройства записи и считывания обеспечивают прием и выдачу сигналов информации с уровнями, согласующимися с серийными цифровыми микросхемами По режиму питания статические ОЗУ можно разделить на группы с активным и активно-пассивным режимами питания. При активном режиме питания накопитель и схема управления потребляют практически одинаковую мощность при всех операциях- записи, считывания и хранения информации. При активно-пассивном режиме питания некоторые узлы переходят в режим малого потребления или полностью отключаются, если микросхема находится в режиме хранения информации. В результате при хранении информации потребляемая микросхемой мощность уменьшается. При переходе в режим записи или считывания напряжения и токи питания восстанавливаются до номинальных значений. Использование активно-пассивного режима питания в несколько раз уменьшает среднюю мощность, потребляемую микросхемой. По этой причине большинство микросхем ОЗУ используют такой режим. Динамические ОЗУ. Для увеличения информационной емкости широко используются динамические ОЗУ, в кото'рых информация хранится в виде заряда соответствующих емкостей. При токе утечки обратно смещенного ^-«-перехода около 10'° А и емкости хранения 0,1пФ время хранения не превышает 1мс. В связи с этим необходимо восстановление (регенерация)хранимой информации с периодом не более 1 мс. Емкостные ячейки памяти выполняются или на биполярных, или на МОП транзисторах. Для динамических ОЗУ характерны некоторые особенности, которые существенно отличают их от статических: динамические ЗЯ не требуют источника питания, для выполнения регенерации заряда необходимы соответствующие блоки, малая потребляемая мощность; для управления динамическим ОЗУ необходимы последовательности импульсов, которые обычно формируются специальными генераторами. По способу регенерации микросхемы динамических ОЗУ делятся на адресные и безадресные При адресной регенерации производится перебор регенерируемых ячеек с тем, чтобы за период регенерации восстановить заряды во всех ячейках. При безадресной регенерации заряды восстанавливаются во всех ячейках при помощи специальных тактовых импульсов. Отличительной особенностью микросхем динамических ОЗУ является их адресация. Схемы динамических ОЗУ отличаются от схем статических ОЗУ использованием последовательной адресации. Вначале на адресный вход подается строб адреса строки RAS, а затем строб адреса столбца CAS. Для этих стробов имеются специальные выводы микросхемы, которые показаны на структурной схеме рис. 17 1. Адресные сигналы поступают в регистры-фиксаторы, а затем на дешифраторы адресов. Устройство типовой ячейки памяти динамического ОЗУ приведено на рис. 17 5 Хранение информации происходит в емкости Сед (затвор — исток) полевого транзистора, а транзистор VTI выполняет роль ключа выборки. Сохранность информации при выборке и хранении обеспечивается при помощи Данные, подлежащие записи, поступают на вход DI, а данные, подлежащие чтению, снимаются с выхода DO. Устройства записи и считывания обеспечивают прием и выдачу сигналов информации с уровнями, согласующимися с серийными цифровыми микросхемами По режиму питания статические ОЗУ можно разделить на группы с активным и активно-пассивным режимами питания. При активном режиме питания накопитель и схема управления потребляют практически одинаковую мощность при всех операциях- записи, считывания и хранения информации. При активно-пассивном режиме питания некоторые узлы переходят в режим малого потребления или полностью отключаются, если микросхема находится в режиме хранения информации. В результате при хранении информации потребляемая микросхемой мощность уменьшается. При переходе в режим записи или считывания напряжения и токи питания восстанавливаются до номинальных значений. Использование активно-пассивного режима питания в несколько раз уменьшает среднюю мощность, потребляемую микросхемой. По этой причине большинство микросхем ОЗУ используют такой режим. Динамические ОЗУ. Для увеличения информационной емкости широко используются динамические ОЗУ, в кото'рых информация хранится в виде заряда соответствующих емкостей. При токе утечки обратно смещенного ^-«-перехода около 10'° А и емкости хранения 0,1пФ время хранения не превышает 1мс. В связи с этим необходимо восстановление (регенерация)хранимой информации с периодом не более 1 мс. Емкостные ячейки памяти выполняются или на биполярных, или на МОП транзисторах. Для динамических ОЗУ характерны некоторые особенности, которые существенно отличают их от статических: динамические ЗЯ не требуют источника питания, для выполнения регенерации заряда необходимы соответствующие блоки, малая потребляемая мощность; для управления динамическим ОЗУ необходимы последовательности импульсов, которые обычно формируются специальными генераторами. По способу регенерации микросхемы динамических ОЗУ делятся на адресные и безадресные При адресной регенерации производится перебор регенерируемых ячеек с тем, чтобы за период регенерации восстановить заряды во всех ячейках. При безадресной регенерации заряды восстанавливаются во всех ячейках при помощи специальных тактовых импульсов. Отличительной особенностью микросхем динамических ОЗУ является их адресация. Схемы динамических ОЗУ отличаются от схем статических ОЗУ использованием последовательной адресации. Вначале на адресный вход подается строб адреса строки RAS, а затем строб адреса столбца CAS. Для этих стробов имеются специальные выводы микросхемы, которые показаны на структурной схеме рис. 17 1. Адресные сигналы поступают в регистры-фиксаторы, а затем на дешифраторы адресов. Устройство типовой ячейки памяти динамического ОЗУ приведено на рис. 17 5 Хранение информации происходит в емкости Сед (затвор — исток) полевого транзистора, а транзистор VTI выполняет роль ключа выборки. Сохранность информации при выборке и хранении обеспечивается при помощи усилителя-регенератора. Режим хранения обеспечивается периодической регенерацией заряда емкости Cos с частотой около сотни герц. В процессе регенерации уменьшение заряда на емкости Cgs компенсируется усилителем регенератором. Рис. 17.5. Запоминающая ячейка динамического ОЗУ Динамические ОЗУ имеют малую потребляемую мощность (50... 500 мВт) при увеличении информационной емкости по сравнению со статическим ОЗУ почти на порядок. Это объясняется тем, что для хранения информации почти не потребляется энергия, и все структу- t ----- -——-д---———, —— __»» ~-^J^»»J- ры работают в импульсном (ключевом) режиме. Постоянные запоминающие устройства. Микросхемы ПЗУ можно разделить на две группы: однократно программируемые и перепрограммируемые. В первом типе ПЗУ информация после записи меняться не может, и микросхема работает только в режиме считывания. Структурная схема ПЗУ приведена на рис. 17.6. От схемы ОЗУ, приведенной на рис. 17.1, эта схема отличается отсутствием устройства записи и линий, которые его обслуживают. Кроме того, изменяется выполнение накопителя (матрицы памяти). В настоящее время находят применение два типа накопителей ПЗУ: масочньге и программируемые.
Рис. 17.6 Структурная схема постоянного запоминающего устройства В масочных ПЗУ (МПЗУ) накопитель программируется на стадии изготовления, когда информация, записываемая в него, определяется построением одного из слоев схемы при помощи специального фотошаблона. В программируемых ПЗУ (ППЗУ) накопитель выполняют на базе ЗЯ с плавкими перемычками; их упрощенная схема приведена на рис. 17.7. При программировании эти плавкие перемычки пережигают с помощью специального программирующего устройства. Сами плавкие перемычки изготовляют из нихрома или других тугоплавких материалов и защищают специальным диэлектриком, обеспечивающим надежность в условиях повышенной влажности. Процесс записи информации в схему представляет собой избирательное разрушение плавких перемычек током, обеспечиваемым устройством-программирования. На рис. 17.7 плавкие перемычки ПП показаны в виде предохранителей, включенных в эмиттеры многоэмиттерных транзисторов VTy...VTn. Программируемые элементы включены между эмиттерами транзисторов матриц и разрядными шинами. Наличие перемычки соответствует логическому 0 на выходе усилителя считывания, а отсутствие перемычки — логической единице. Пережигание перемычек в режиме программирования выполняется серией импульсов по специальной программе. Для повышения надежности работы ПЗУ методика программирования предусматривает подачу серии 40... 100 импульсов после фиксации момента пережигания перемычки, а также обязательную термотренировку запрограммированного ПЗУ при определенной температуре (около 100°С) в заданном электрическом режиме. Репрограммируемые ПЗУ (РПЗУ). Репрограммируемые ПЗУ делятся на две группы: 1) с электрическим программированием и ультрафиолетовым стиранием EPROM; 2) с электрическим программированием и электрическим стиранием EEPROM. К последней группе также относятся РПЗУ с избирательным стиранием EAROM. Запоминающие ячейки РПЗУ строятся на п-МОП или КМОП транзисторах. Для построения ЗЯ используются различные физические явления хранения заряда на границе между двумя различными диэлектрическими средами или проводящей и диэлектрической средой. В первом случае диэлектрик под затвором МОП транзистора делают из двух слоев: из нитрида кремния и двуокиси кремния. Такая структура называется МНОП: металл — нитрид кремния —окисел — полупроводник. В такой структуре при высоком напряжении на затворе (около 30 В) происходит туннельное перемещение носителей заряда через слой двуокиси кремния, который делается очень тонким (до 10 нм), к границе двух диэлектриков, вблизи которой имеется много ловушек
Рис. 17 7. Схема ячейки ПЗУ с плавкими перемычками
Рис. 17 8 Структурная схема ПЗУ с электрическим программированием для носителей заряда. В результате внутри МОП структуры образуется некоторый заряженный слой, который приводит к изменению порогового напряжения МОП транзистора. При постоянном напряжении на затворе в режиме считывания информации это приводит к изменению тока считывания. Во втором случае затвор МОП транзистора делают плавающим, т е. не связанным с другими элементами схемы Такой затвор заряжается током лавинной инжекции при подаче на сток транзистора высокого напряжения (также около ЗОВ). В результате плавающий затвор начинает влиять на ток стока, что и используется при считывании информации. Такие РПЗУ обычно называют выполненными по структуре ЛИПЗ (лавинно-инжекционные с плавающим затвором). Поскольку затвор транзистора со всех сторон окружен изолирующим слоем, ток утечки очень мал и хранение информации достаточно длительное (десятки лет). Для стирания информации в таких приборах пользуются облучением кристалла через специальное прозрачное окно в корпусе микросхемы ультрафиолетовым светом. Облучение ультрафиолетовыми лучами приводит к резкому увеличению тока утечки, что способствует рассасыванию носителей заряда. Такие микросхемы получили название РПЗУ УФ или EPROM Другой способ перезаписи информации используется в РПЗУ с электрическим программированием. Он основан на размещении над плавающим затвором второго — управляющего — затвора. Подача напряжения на управляющий затвор приводит к рассасыванию заряда за счет туннельного эффекта. Эти РПЗУ называются EEPROM и имеют несомненные преимущества перед РПЗУ УФ, так как Рис. 17.9. Условные схематичные изображения статического ОЗУ (а), динамического ОЗУ (б) и ПЗУ (в) не требуют при перепрограммировании специальных источников ультрафиолетового света. Структурная схема такого РПЗУ с шинным управлением приведена на рис. 17.8. Интегральные микросхемы ЗУ. Промышленность выпускает большое количество различных микросхем ЗУ, отличающихся информационной емкостью, организацией, технологией изготовления. Условное схематичное изображение микросхемы статического ОЗУ приведено на рис. 17.9 а. Функциональное назначение ИМС указывается обозначением RAM. Отдельные типы микросхем ОЗУ могут иметь выходные каскады с тремя состояниями или с открытым коллектором. Для обозначения выхода с тремя со-стояниями используется знак ^. Микросхемы, имеющие выход с открытым коллектором, обозначаются индексом <С>, а с открытым эмиттером — знаком <^. Применение микросхем с тремя состояниями выхода или с открытым коллектором (открытым эмиттером) позволяет создавать модули ЗУ с различными параметрами. Условные схематичные изображения динамического ОЗУ и ПЗУ приведены на рис. 17.9 б и в. Раздел 4 ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА Лекция 18. Электронные усилители Электронным усилителем называют устройство, в котором входной сигнал напряжения или тока используется для управления током (а следовательно, и мощностью), поступающим от источника питания в нагрузку. Обобщенная схема включения усилителя приведена на рис. 18.1. Источниками сигналов могут быть различные преобразователи неэлектрических величин в электрические: микрофоны, пьезоэлементы, считывающие магнитные головки, термоэлектрические датчики и др. Частота и форма напряжения или тока этих источников может быть любой, например, импульсной, гармонической и др. Нагрузкой усилителей могут быть различные устройства, преобразующие электрическую энергию в неэлектрическую, например, громкоговорители, индикаторные устройства, осветительные и нагревательные приборы и др. Характер нагрузки может существенным образом влиять на работу усилителя. Классификация усилителей. Усилители можно разделить по многим признакам: виду используемых усилительных элементов, количеству усилительных каскадов, частотному диапазону усиливаемых сигналов, выходному сигналу, способам соединения усилителя с нагрузкой и др. По типу используемых элементов усилители делятся на ламповые, транзисторные и диодные. По количеству каскадов усилители могут быть однокаскадными, двухкаскадными и многокаскадными. По диапазону частот усилители принято делить на низкочастотные, высокочастотные, полосовые, постоянного тока (или напряжения). Связь усилителя с нагрузкой может быть выполнена непосредственно (гальваническая связь), через разделительный конденсатор (емкостная связь) и через трансформатор (трансформаторная связь). Основные характеристики усилителей. Все характеристики можно разделить на три группы: входные, выходные и передаточные. К входным характеристикам относятся: допустимые значения входного напряжения или тока, входное сопротивление и входная емкость. Обычно эти характеристики определяются параметрами источника входного сигнала.
Рис. 18.1 Обобщенная схема включения усилителя Основной передаточной характеристикой усилителя является его коэффициент усиления. Различают коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности
где t/i, ji и Р\ — значения напряжения, тока и мощности на входе усилителя; U^, /2 и Р^ — значения напряжения, тока и мощности на выходе усилителя. Коэффициент усиления в общем случае является комплексной величиной, т. е. он зависит от частоты входного сигнала и характеризуется не только изменением амплитуды выходного сигнала с изменением частоты, но и его задержкой во времени, т. е. изменением его фазы. Частотные характеристики усилителя описывают его динамические свойства в частотной области. Для описания динамических свойств усилителям во временной области пользуются его переходной характеристикой. Переходная характеристика усилителя является его реакцией на скачкообразное изменение входного сигнала. Для количественной оценки динамических свойств усилителя в частотной области используются такие параметры, как полоса пропускаемых частот Д/, граничные значения частот — верхней /в и нижней /„. Аналогично во временной области используют параметры переходной характеристики: время ее нарастания Тн,р и спада Теп. Если переходная характеристика имеет выбросы, то их значение также нормируется. При прохождении сигнала через усилитель его форма подвергается изменению. Эти изменения формы обычно называют искажением сигнала. Искажения сигнала называют линейными, если при передаче его через усилитель спектральный состав не изменяется. Это означает, что если гармонический сигнал подать на вход усилителя, то на выходе усилителя сигнал также будет гармоническим и с той же частотой. Основной причиной линейных искажений является зависимость комплексного коэффициента усиления от частоты входного сигнала. Нелинейные искажения связаны с изменением спектрального состава сигнала при его передаче через усилитель. Появление нелинейных искажений обусловлено нелинейностью передаточных характеристик усилительных элементов. Для оценки нелинейных искажений обычно пользуются коэффициентом гармоник Кг, равным отношению действующего значения высших гармоник выходного напряжения (или тока) к действующему значению первой гармоники при подаче на вход усилителя гармонического сигнала
где U, — действующее значение напряжения первой гармоники, U^-.-Un — действующие значения второй и других высших гармоник. Обобщенная схема усилителя приведена на рис. 18.2 а. Она содержит входную цепь, которая обеспечивает режим работы усилительного элемента и ввод входного сигнала; управляемый источник напряжения или тока на одном из видов усилительных элементов; выходную цепь, которая обеспечивает передачу сигнала к нагрузке, и цепь обратной связи, которая определяет усилительные свойства усилителя. В реальных схемах некоторые из этих узлов могут отсутствовать. В качестве Рис 182 Обобщенная структурная схема усилителя (а) и пример деления усилителя на функциональные узлы (б) примера на рис 1826 приведен усилитель на биполярном транзисторе в качестве управляемого источника тока. Однокаскадные усилители Из однокаскадных усилителей наибольшее распространение получили повторители напряжения, повторители тока и усилители напряжения. Поскольку в различных источниках эти усилители называют по разному, в дальнейшем будут приведены их дублирующие названия Повторителем напряжения называют усилитель с коэффициентом усиления по напряжению К= 1. Очевидно, что такие усилители не обеспечивают усиления по напряжению, однако они имеют достаточно высокий коэффициент усиления по току и, следовательно, по мощности. Повторители напряжения могут быть выполнены на транзисторах различных типов, электронных лампах и на операционных усилителях. Простейший повторитель напряжения, приведенный на рис. 18.За, называется эмиттерным повторителем. Выходной сигнал в этой схеме снимается с эмиттера транзистора VT, что и определило приведенное название Схема замещения эмиттерного повторителя для малого сигнала изображена на рис. 18.3 б. На этой схеме транзистор VT заменен идеальной моделью источника тока, управляемого током базы tg. Из схемы замещения видно, что м„=м„ы„ т.е.^=1. Рис. 18.3. Схема эмиттерного повторителя (а), схема замещения для малого сигнала (б), схема замещения с учетом внутреннего сопротивления эмиттера (в) Коэффициент передачи эмиттерного повторителя по току можно найти, если учесть, что коллекторный ток г'„ = Bis, тогда для схемы, приведенной на рис. 18.3 б, получим
откуда следует, что
где В — коэффициент передачи транзистора по току в схеме с общим эмиттером. Входное сопротивление эмиттерного повторителя можно найти с помощью схемы замещения рис. 18.3, полагая, что r^=u^./i^. Учитывая, что iQ=i,/(B+l), найдем
Реальная схема эмиттерного повторителя имеет коэффициент передачи по напряжению меньше единицы, так как часть входного напряжения падает на собственном сопротивлений эмиттера Гу Упрощенная схема замещения эмиттерного повторителя с учетом внутреннего сопротивления эмиттера приведена на рис. 18.3 в. Выходное напряжение для схемы, приведенной на рис. 18.3, можно записать как U^=U^R,/(R,+ry), откуда следует, что
Внутреннее сопротивление эмиттера в соответствии с уравнением Эберса — Молла можно определить по формуле (см. Лекцию 4)
где (рт — тепловой потенциал, который при температуре 25°С равен 25 мВ, /э — ток эмиттера. Так, например, при токе эмиттера г'э = 1 мА собственное внутреннее сопротивление эмиттера имеет значение 250м. Если при этом сопротивление нагрузки ^?э=2250м, то коэффициент передачи повторителя будет равен 0,9. Для расчета выходного сопротивления эмиттерного повторителя нужно в схеме, приведенной на рис. 18.3 б, поменять вход и выход местами. Для этого нужно исключить источник входного напряжения, оставив его внутреннее сопротивление 7?и, а в эмиттерную цепь включить источник тока /вх; как показано на рис. 18.4 а. Расчет схемы замещения, приведенной на рис. 18.4 б, приводит к уравнениям 'в^Ь+^^В+^^б, где i^Bis, откуда находим
Выходное сопротивление эмиттерного повторителя найдем по формуле ^вых="вых/г.х, где:
откуда находим
или, с учетом сопротивления Ry нагрузки эмиттерного повторителя,
Из приведенного рассмотрения следует, что выходное сопротивление эмиттерного повторителя значительно ниже его входного сопротивления. В связи с этим эмиттерный повторитель можно использовать для согласования высоко-омного источника сигнала с низкоомной нагрузкой. Иными словами, эмиттерный повторитель обеспечивает усиление по мощности, что особенно важно при использовании маломощных источников сигнала с большим внутренним сопротивлением. Повторители напряжения, выполненные на электронной лампе и полевом транзисторе с управляющим ^-и-переходом, приведены на рис. 18.5. Так как схемы
Рис. 184 Схема эмиттерного повторителя для расчета выходного сопротивления (а) и схема замещения (б).
Рис. 18.5. Схема катодного повторителя (а), истокового повторителя (б) и схема замещения (в) замещения этих элементов имеют много общего, то на рис. 18.5 в приведена только схема замещения истокового повторителя на полевом транзисторе. Схема замещения для малого сигнала содержит идеальный источник тока, управляемый напряжением Мэи, и нагрузочное сопротивление 7?„- Поскольку ток во входной цепи ничтожно мал, источник входного напряжения изображен ненагруженным. Для схемы замещения, приведенной на рис. 18.5 в, можно записать уравнения
откуда находим
Если выполняется условие SRu^>; 1, то К^ 1 и схема работает как повторитель напряжения. В реальных условиях коэффициент передачи обеих рассмотренных схем несколько ниже единицы. Коэффициент передачи будет тем ближе к единице, чем больше крутизна усилительного элемента. Наиболее качественный повторитель напряжения можно построить на операционном усилителе, используя схему, изображенную на рис. 18.6 а. Схема замещения такого повторителя напряжения приведена на рис. 18.66. Для этой схемы замещения можно записать уравнения и^^-А^и^, где Дl^(,x=^<вx-"выx> А — коэффициент усиления ОУ. Из этих уравнений находим коэффициент передачи для схемы повторителя
Учитывая, что коэффициент усиления ОУ много больше единицы, получим значение коэффициента передачи повторителя К^=\. Сравнение рассмотренных схем повторителей напряжения позволяет сделать следующие выводы: • повторители напряжения на биполярных и полевых транзисторах можно использовать как при малых, так и при больших значениях тока в нагрузке, в том числе в качестве выходных каскадов усилителей мощности;
Рис. 18.5. Схема катодного повторителя (а), истокового повторителя (б) и схема замещения (в) замещения этих элементов имеют много общего, то на рис. 18.5 в приведена только схема замещения истокового повторителя на полевом транзисторе. Схема замещения для малого сигнала содержит идеальный источник тока, управляемый напряжением Мэи, и нагрузочное сопротивление 7?„- Поскольку ток во входной цепи ничтожно мал, источник входного напряжения изображен ненагруженным. Для схемы замещения, приведенной на рис. 18.5 в, можно записать уравнения
откуда находим
Если выполняется условие SRu^>; 1, то К^ 1 и схема работает как повторитель напряжения. В реальных условиях коэффициент передачи обеих рассмотренных схем несколько ниже единицы. Коэффициент передачи будет тем ближе к единице, чем больше крутизна усилительного элемента. Наиболее качественный повторитель напряжения можно построить на операционном усилителе, используя схему, изображенную на рис. 18.6 а. Схема замещения такого повторителя напряжения приведена на рис. 18.66. Для этой схемы замещения можно записать уравнения и^^-А^и^, где Дl^(,x=^<вx-"выx> А — коэффициент усиления ОУ. Из этих уравнений находим коэффициент передачи для схемы повторителя
Учитывая, что коэффициент усиления ОУ много больше единицы, получим значение коэффициента передачи повторителя К^=\. Сравнение рассмотренных схем повторителей напряжения позволяет сделать следующие выводы: • повторители напряжения на биполярных и полевых транзисторах можно использовать как при малых, так и при больших значениях тока в нагрузке, в том числе в качестве выходных каскадов усилителей мощности;
Рис. 18.6. Схема повторителя напряжения на операционном усилителе (а) и его схема замещения (б) • коэффициент передачи повторителей напряжения на транзисторах и электронной лампе всегда меньше единицы; • частотный диапазон повторителей на транзисторах может быть достаточно широким при использовании высокочастотных транзисторов; • повторители напряжения на ОУ имеют коэффициент передачи, мало отличающийся от единицы; • частотный диапазон повторителей напряжения на ОУ определяется его граничной частотой и для широкополосных ОУ не превышает 10МГц; • ток нагрузки типовых ОУ не превышает 10...50мА. Повторители тока. Повторителем тока называют усилитель с коэффициентом передачи по току К,=1. Такие повторителя, не обеспечивая усиления по току, имеют достаточно высокий коэффициент усиления по напряжению и, следовательно, по мощности. Повторители тока могут быть выполнены на транзисторах, электронных лампах или операционных усилителях. Простейшая схема повторителя тока на биполярном транзисторе приведена на рис. 18.7 а. Эта схема известна также как усилитель с общей базой, или коллекторный повторитель. • Для схемы замещения, приведенной на рис. 18.7 б, можно записать следующие уравнения:
откуда находим, что коэффициент передачи по току:
Рис. 18.7. Схема повторителя тока (а) и его схема замещения (б) не превышает единицы и тем ближе к ней, чем больше коэффициент передачи транзистора по току. Коэффициент усиления этой схемы по напряжению можно найти, пользуясь выражением (18.13)
откуда находим, чтс
Таким образом, из выражения (18.16) следует, что большой коэффициент усиления по напряжению в схеме с общей базой можно получить только при малом сопротивлении источника сигнала /?„• Как видно из схемы, каскад охвачен глубокой отрицательной обратной связью по току, поскольку выходной коллекторный ток полностью протекает через входную эмиттерпую цепь. Благодаря этому повторитель тока по схеме с общей базой имеет очень низкое входное сопротивление, практически равное Гу Низкоомный вход повторителя тока по схеме с общей базой имеет ряд преимуществ: • уменьшаются частотные искажения, связанные с входной емкостью каскада; • более эффективно используется источник сигнала, который практически работает в режиме короткого замыкания; • глубокая отрицательная обратная связь приводит к увеличению выходного сопротивления и снижению выходной емкости; • нейтрализуется паразитная обратная связь через проходную емкость С^, • входной сигнал передается на выход без переворота по фазе. Схемы повторителей тока на полевом транзисторе и электронной лампе приведены на рис. 18.8 а и б. Эти схемы известны также как с схемы с общим затвором и общей сеткой соответственно. Схема замещения повторителя тока на полевом транзисторе изображена на рис. 18.8 в. Для этой схемы замещения можно написать уравнения
откуда следует, что коэффициент передачи по току равен
Коэффициент усиления по напряжению можно определить по схеме замещения, изображенной на рис. 18.8 в. Определив напряжение
найдем напряжение между затвором и истоком
Рис 18 8. Схема повторителя тока на полевом транзисторе (а), на электронной лампе (б) и схема его замещения (в) Подставив значение тока стока, определим напряжение на нагрузке
и коэффициент усиления по напряжению
Если выполняется условие 57?„3>1, то для коэффициента усиления по напряжению получим упрощенное выражение K^Rn/Ru. Сравнивая это выражение с формулой (18.16), можно сделать вывод, что усиление по напряжению каскада на полевом транзисторе такое же, как и на биполярном. Однокаскадные усилители напряжения могут быть выполнены как на транзисторах, так и на электронных лампах или операционных усилителях. Схема простого усилителя на биполярном транзисторе с коллекторной нагрузкой приведена на рис. 18.9 а. Она включает входную цепь, состоящую из сопротивлений 7?i,./?;, задающих режим работы транзистора по постоянному току и емкости Ci, обеспечивающей гальваническую развязку источника входного сигнала M,x. Управляемый источник тока выполнен на биполярном транзисторе VT с коллекторной нагрузкой rk, а цепь обратной связи включена в эмиттер транзистора и состоит из параллельного включения элементов R, и Су Схема замещения для режима малого сигнала без учета влияния входной цепи приведена на рис. 18.9 б. Для определения коэффициента усиления каскада воспользуемся вначале схемой Рис 18 8. Схема повторителя тока на полевом транзисторе (а), на электронной лампе (б) и схема его замещения (в) Подставив значение тока стока, определим напряжение на нагрузке
и коэффициент усиления по напряжению
Если выполняется условие 57?„3>1, то для коэффициента усиления по напряжению получим упрощенное выражение K^Rn/Ru. Сравнивая это выражение с формулой (18.16), можно сделать вывод, что усиление по напряжению каскада на полевом транзисторе такое же, как и на биполярном. Однокаскадные усилители напряжения могут быть выполнены как на транзисторах, так и на электронных лампах или операционных усилителях. Схема простого усилителя на биполярном транзисторе с коллекторной нагрузкой приведена на рис. 18.9 а. Она включает входную цепь, состоящую из сопротивлений 7?i,./?;, задающих режим работы транзистора по постоянному току и емкости Ci, обеспечивающей гальваническую развязку источника входного сигнала M,x. Управляемый источник тока выполнен на биполярном транзисторе VT с коллекторной нагрузкой rk, а цепь обратной связи включена в эмиттер транзистора и состоит из параллельного включения элементов R, и Су Схема замещения для режима малого сигнала без учета влияния входной цепи приведена на рис. 18.9 б. Для определения коэффициента усиления каскада воспользуемся вначале схемой
Рис. 18.9. Однокаскадный усилитель напряжения на биполярном транзисторе (а) и его схема замещения для малого сигнала (6) замещения без учета емкости С, и запишем основные уравнения для этой схемы ц=1е+1к, где is=u^/R„ ^-Ивых/^к- Полагая, что is^ix, получим
откуда найдем коэффициент усиления каскада
Следует отметить, что знак минус в формуле (io.^.i) ^иинэь^юу^»,,»^^.„^ фазы выходного сигнала на 180°. Если учесть внутреннее сопротивление эмиттера г„ то коэффициент усиления каскада будет определяться формулой
Из формулы (18.22) следует, что при R,=0 коэффициент усиления каскада не будет равен бесконечности, а примет конечное значение, равное К'^=-Кк/г,. Так, например, для случая, когда Гу=25 Ом (что соответствует току эмиттера в 1 мА) и сопротивлении нагрузки.К^ЮкОм получим, что максимальное усиление каскада будет равно ^C^„=-104/25=-400. Если в схеме замещения учесть емкость Су, то полное сопротивление эмиттер-ной цепи будет иметь комплексное значение
поэтому в соответствии с уравнением (18.21) коэффициент усиления также станет комплексным:
где (p(to)=arctgo)C3/?3 — фазовый сдвиг выходного напряжения. При этом на низкой частоте при со—-0 сохранится прежнее значение К,„ определяемое формулой (18.21). С повышением частоты коэффициент усиления растеэ и на высокой частоте определяется формулой K„^=-jo)CsR„ при этом фазовьге сдвиг будет близок к 90°. Существенное изменение в коэффициент усиления вносит входная цепь, упрощенная схема которой приведена на рис. 18.10 а. Частотная зависимость коэффициента передачи входной цепи определяется формулой (при Ri<R2<Ras)
При этом в области низких частот коэффициент передачи входной цепи определяется выражением
а в области высоких АГдцвч^!. График частотной зависимости коэффициента передачи входной цепи приведен на рис. 18. \0б. Результирующая частотная характеристика усилителя приведена на рис. 18.10 в. Двухкаскадные усилители. Двухкаскадными усилителями обычно называют усилители, состоящие из двух усилительных элементов, связанных между собой внешними соединительными цепями. Поскольку каждый усилительный элемент можно включить по меньшее мере тремя способами, то число соединений двух усилительных элементов может быть достаточно большим. На рис. 18.11 приведены упрощенные схемы соединений двухтранзисторных усилителей. На этих схемах введены сокращенные условные обозначения соединений: ОЭ — схема с общим эмиттером, ОБ — схема с общей базой, ОК — схема с общим коллектором; ДК — дифференциальный каскад. Из приведенных на рис. 18.11 схем наибольшее распространение получили две схемы: ОЭ — ОБ, называемая каскодным усилителем, и дифференциальный каскад, изображенный на рис. 18.11 и. Каскодный усилитель. Каскодным усилителем называют двухкаскадный усилитель, состоящий из усилителя с общим эмиттером (истоком, катодом) и
Рис. 18.10. Упрощенная схема входной цепи усилителя (а), ее частотная характеристика (б) и результирующая частотная характеристика усилителя (в)
Рис 18.11. Схема соединении двухтранзисторных усилителей повторителя тока. По переменному току эти два каскада включены последовательно, а по постоянному току они могут быть включены последовательно или параллельно. Схема каскодного усилителя приведена на рис. 18.12 а, а его схема замещения для малого сигнала изображена на рис. 18.12 б. На транзисторе VT\ выполнена схема усилителя с общим эмиттером. Коллекторной нагрузкой транзистора VT\ является транзистор VT2, включенный по схеме с общей базой (т. е. в режиме повторителя тока). Нагрузкой транзистора VT2 является сопротивление R^. Цепь, состоящая из сопротивлений 7?i, R^, Ry, используется для задания режима транзисторов по постоянному току. Входной сигнал поступает на базу транзистора VT\ через разделительный конденсатор С\. С помощью конденсатора Сд база транзистора VT2 соединена по переменному току с общим проводом (землей). Сопротивление Ry является элементом цепи отрицательной обратной связи. Выходное напряжение снимается с коллекторной нагрузки R^ — транзистора VT2. Для расчета коэффициента усиления каскодного усилителя воспользуемся схемой замещения, приведенной на рис. 18.126. Ток эмиттера входного каскада на транзисторе VT\ равен
где;„i=;6i^i; B^ — коэффициент передачи по току транзистора VT\.
Рис. 18.12. Каскодный усилитель на биполярных транзисторах (а) и его схема замещения (б) Как следует из схемы, ток коллектора транзистора VT\ равен току эмиттера транзистора VT1, поэтому О- -L 1
Подставив значение i, (18.27) в формулу (18.26), получим
Выходное напряжение каскодного усилителя найдем по формуле
откуда получим значение коэффициента усиления по напряжению
При выполнении условия В,»В^1 из формулы (18.30) найдем
Таким образом, усиление каскодного усилителя такое же, как усиление однокаскадного усилителя по схеме с общим эмиттером (см. уравнение (18.21)). Тем не менее каскодный усилитель имеет ряд преимуществ по сравнению с однокаскадным усилителем: • первый каскад работает в режиме короткого замыкания коллектора через эмиттерный переход VT1 и емкость Сз на общий провод (землю); • в связи с этим входное сопротивление каскодного усилителя такое же, как в эмиттерном повторителе: ^?дx=^?э(l+^l)> • кроме этого, нейтрализуется обратная связь через проходную емкость С^; • выходное сопротивление каскода большое (как у повторителя тока) и не зависит от параметров входной цепи. Перечисленные достоинства каскодного усилителя обусловили его широкое применение для усиления сигналов высокой частоты. Для того чтобы не увеличивать напряжение питания каскодного усилителя по сравнению с однокаскадным, обычно используют параллельное включение транзисторов VT\ и VT1 по постоянному току, как показано на рис. 18.13. Дифференциальные усилители. Дифференциальным усилителем называют усилитель, предназначенный для усиления разности двух входных сигналов. Дифференциальный усилитель будет идеальным, если выходной сигнал зависит только от разности входных сигналов и не зависит от их уровня. Базовая схема дифференциального усилителя изображена на рис. 18.14 а. Она состоит из двух транзисторов VT\ и VT1, в коллекторных цепях которых включены сопротивления R^. Выходной сигнал можно снимать с одного из коллекторов транзисторов VT\ или VT1 или между коллекторами. На входах дифференциального усилителя могут действовать два вида сигналов: синфазные и противофазные (дифференциальные). Синфазные сигналы подаются на оба входа усилителя одновременно, а дифференциальные сигналы прикладываются между входами. Если на оба входа действуют одновременно оба вида сигналов, то
|
