1.4    Каскады промежуточного усиления и выходные каскады

Исходными предпосылками при проектировании входного каскада является, как уже указывалось, повышение точности усилителя, которое  достигается уменьшением погрешностей по постоянному и переменному токам в этом каскаде, а также понижением влияния погрешностей, вносимых следующими каскадами, что достигается увеличением коэффициента усиления. В результате характеристики промежуточных и выходных каскадов менее ответственны.

В качестве промежуточных каскадов используются как симметричные, так и несимметричные схемы. Если операционный усилитель не должен обладать симметрич

ным выходом, то, по меньшей мере, часть промежуточных каскадов имеет несимметричную конфигурацию. Критериями для выбора одного из двух видов схем являются требования по подавлению синфазного сигнала и вид нагрузки каскада по постоянному току. Ослабление синфазного сигнала (ОСС) достигается благодаря высокому усилению дифференциального сигнала и малому усилению синфазного сигнала дифференциальным каскадом. Несимметричная часть схемы не влияет на это подавление, т.е. величина коэффициента ОСС определяется дифференциальными каскадами усилителя. Однако если заменить несимметричные каскады промежуточной части усилителя дифференциальными, то это не даст существенного выигрыша вследствие преобладающего влияния погрешностей другого вида. Такими погрешностями являются дифференциальные сигналы, возникшие из синфазных под действием схемных разбалансов, и подавление синфазного сигнала последующими каскадами не может оказать никакого влияния на эти погрешности.

В качестве промежуточных каскадов широко используются дифференциальные каскады на биполярных или полевых транзисторах, каскады с общим эмиттером или общим истоком, эмиттерные или истоковые повторители и всевозможные разновидности этих схем.

Согласование по постоянному потенциалу дифференциальных каскадов достигается применением транзисторов противоположных типов проводимости. При этом разность между уровнями напряжений оказывается приложенной к переходам коллектор – база промежуточного каскада. Аналогичная ситуация возникает для каскада с общим истоком.

Ранее (см. рис. 1.4) мы рассматривали основную схему промежуточного усилителя на биполярных транзисторах, применяемую в качестве промежуточных каскадов. Аналогичным образом выглядят схемы на полевых транзисторах. Улучшение соотношения величин сопротивлений, уменьшающее потерю усиления, достигается в различных модификациях основной схемы (см. рис. 1.8). Однако шум стабилитрона часто оказывается неприемлемо большим для применения этой схемы в операционном усилителе. Данный недостаток устраняется в третьей схеме (рис. 1.9), где  используется транзисторный источник тока на VT2, обладающий высоким внутренним сопротивлением.

Транзисторы VT5 и VT6 образуют выходной каскад ОУ, а VT3 и VT4 совместно с резисторами R3, R4 осуществляют защиту выходного каскада от перегрузок и коротких замыканий. В случае уменьшения сопротивления RН ниже критического значения токи коллекторов VT5 и VT6 возрастут и создадут повышенные падения напряжений на R3 и R4. Эти падения окажутся достаточными для отпирания VT3 и VT4, и они зашунтируют входные цепи транзисторов выходного каскада. Вследствие этого токи их коллекторов снизятся до безопасного значения.