12. УСИЛИТЕЛИ   В   ИНТЕГРАЛЬНОМ   ИСПОЛНЕНИИ

            Интегральные линейные микросхемы включают в себя усилительные каскады, рассмотренные ранее, а также их комбинации и модернизированные варианты. Они отличаются от усилителей, выполненных на дискретных элементах, только методами изготов­ления отдельных компонентов схем и технологией изготовления законченных функциональных узлов. В большинстве случаев принципиальные схемы интегральных усилителей выглядят значительно сложнее своих дискретных аналогов. Это объясняется тем, что если для незначительного улучшения каких-либо параметров усилителя требуется ввести один или несколько дополнительных транзисторов, их, как правило, вводят, зная, что стоимость изготовления  от  этого  существенно  не  изменится.

            Таким образом, интегральный усилитель представляет собой законченный функциональный блок, изготовленный в одном корпусе, имеющий параметры, заданные в технических условиях, в принципиальную схему которого нельзя внести никаких изменений,  не  предусмотренных  при  его  проектировании.

            При подключении требуемых напряжений питания и выполнении необходимых соединений такой законченный функци­ональный блок имеет параметры, указанные в отраслевых стандартах  на  применение  данного  усилителя.

            При использовании интегральных микросхем отпадает необходимость в расчете, сборке и настройке отдельных каскадов. В этом случае на первый план выдвигаются вопросы согласования отдельных микросхем, введения цепей ОС, обеспечивающих получение необходимых параметров, обеспечения устойчивости  всей  системы,  охваченной  цепями  ОС,  и т. д.

            В настоящее время промышленностью разработано и вы­пускается значительное количество различных микросхем, в которых усилители являются лишь одним из функциональных узлов среди узлов другого назначения. Для того чтобы различать, какую функцию выполняет конкретная микросхема, принята система условных обозначений, отражающая их принадлежность  к  определенным  сериям,  классам и  группам.

            Серия объединяет ряд отдельных функциональных схем по технологическому признаку, согласованности по напряжениям источников питания, уровням сигналов, входным и выходным сопротивлениям, конструктивному оформлению и способам кре

пления и монтажа. Серии стремятся разрабатывать так, чтобы из микросхем, входящих в нее, можно было построить законченное  устройство.

            Условное обозначение микросхем состоит из следующих элементов.

            Первый элемент – цифра, обозначающая группу микросхемы. По конструктивно-технологическим признакам микросхемы подразделяют на три группы, которым присвоены обозначения: 1; 5; 6; 7 – полупроводниковые (7 – бескорпусные); 2; 4; 8 – гибридные; 3 – прочие (пленочные, вакуумные, керамичес­кие и т. д.); второй – две-три цифры, обозначающие порядковый номер разработки серии микросхем. Эти элементы опреде­ляют серию микросхемы; третий – две буквы, обозначающие подгруппу и вид микросхемы; четвертый – порядковый номер разработки ИС в данной серии.

            Иногда в конце условного обозначения добавляется буква, определяющая технологический разброс параметров данного типономинала,  например   133ЛА1Б.

            Буквы К, КР, КМ, КЕ, КА, КИ перед условным обозначением характеризуют условия их приемки и особенности конструктивного выполнения. Буква К указывает, что эта микросхема широкого применения; Р – пластмассовый корпус; М – металлический, металлокерамический, стеклокерамический корпус; Е – металлополимерный корпус;     А – пластмассовый планарного  типа;  И – стеклокерамический  планарный.        

            Для ИС, выпускаемых на экспорт и отличающихся шагом выводов, перед буквой К присутствует буква Э, например ЭК561ЛС2.   

            Для бескорпусных ИС перед номером серии добавляют букву Б и через дефис вводят цифру (1 – 6), характеризующую модификацию конструктивного выполнения, например: 1 – с гибкими  выводами;   2 – с  ленточными  выводами  и т. д.         

            Промышленностью изготовляются транзисторные сборки (несколько идентичных транзисторов, выполненных в одном корпусе), однокаскадные  и  многокаскадные  усилители.

            Так, в частности, выпускаются: э
миттерные и истоковые повторители (119УЕ1, К284УЕ1А); усилители низкой частоты (123УН1, 157УН1, К174УН9, 237УН1, 504УН2, К1400УН1 и др.), в том числе и малошумящие (119УН1, 157УП2, 538УН1, 538УНЗ, КР1005УН1); усилители мощности и оконечные усилители (148УН1, К174УН4, К174УН11, К174УН15, 550УП1); широкополосные усилители (171УВ1, 175УВ1, 265УВ7), в том числе и видеоусилители (119УИ1, 171УВ2); усилители высокой чистоты (171УР1, 401УВЗ); усилители с логарифмической характеристикой (174УП2); дифференциальные усилительные каскады (122УД1, 265УД1, 1413УД1); каскадные усилители (122УН2, 263УВЗ); двухкаскадные усилители (122УН1); усилители-ограничители (435УП1); операционные усилители (серии 140,   153,   154,   157,  544,   551,  553,  574,  740,   1401,   1407,   1408, 1409)  и др.

            В каталогах и информационных листках обычно приводятся принципиальные схемы микросхем. Однако для практического использования надо иметь руководства по применению, выпускаемые в виде отраслевых стандартов. В них приведены  схемы соединения выводов микросхем и рекомендуемые параметры навесных компонентов. Без руководства по примене­нию создавать устройства с заданными параметрами сложно из-за того, что принципиальная схема представляет собой сочетание большого количества соединенных непосредственно активных  и  пассивных  элементов,   параметры   которых  неизвестны.

В простейших случаях, как например, в случае, показанном на рис. 12.1, а, проектировщик сможет включить микросхему без дополнительных справочных материалов. При этом он должен хорошо знать основы схемотехники усилительных каскадов и учитывать, что имеющиеся в составе микросхемы пассивные цепи выполняют исходя из условия обеспечения нормальной работы усилителя. Так, при создании усилителя единичным коэффициентом усиления на основе микросхемы 284УЕ1 с помощью соответ

ствующих внешних соединений можно реализовать истоковый повторитель на транзисторе VT1, аналогичный показанному на рис. 4.2, а. Однако для получения меньшего выходного сопротивления на рис. 12.1, а использован транзистор VT2, который включен с ОЭ. В итоге получена схема с единичным коэффициентом усиления и сниженным   выходным   сопротивлением,  свойства  которой аналогичны свойствам каскада рис. 10.2, в. Подключением затвора 10 транзистора VT1 к выводу 5 или 9 можно изменять постоянное напряжение на затворе, а соответственно ток покоя и максимальную амплитуду усиливаемого сигнала.

Возможны и другие схемы включения микросхемы. Для этого от различных элементов сделаны самостоятельные выводы.

           

            Наличие большого количества выводов у микросхем расширяет их функциональные возможности. Выводы спроек­тированы так, что в отдельные цепи можно включать навесные резисторы, трансформаторы, конденсаторы, светодиоды и другие нагрузки. Это позволяет осуществлять согласование мик­росхемы с нагрузкой; менять режимы работы ее усилительных каскадов; устранять отрицательные обратные связи; вводить дополнительные обратные связи; подключать корректирующие цепи, изменяющие

АЧХ и ФЧХ усилителя; использовать только  необходимое  количество  элементов  микросхемы.

            Однако получение определенных значений параметров и их воспроизводимость, как правило, гарантируются только при использовании рекомендованных схем включения и номиналов внешних  компонентов. 

            На рис. 12.1, б приведена принципиальная схема усилителя низкой частоты типа   К174УНЗ.  В  нем  при  подключении внешних элементов Rl, R7, R8 (рис. 12.1, в) на транзисторах VT1, VT2 выполнен предварительный усилитель, содержащий два каскада с ОЭ. Выходной усилитель собран на транзисторах VT3 – VT5, причем вместо нагрузочного резистора R6 в коллекторной цепи транзистора VT5 может быть установлен трансформатор или другая нагрузка. Через резистор R5 введена отрицательная обратная связь по постоянному току, так как ток базы транзистора VT4 зависит от этого сопротивления и UВЫХ. Конденсаторами Cl, C2 уменьшается глубина отрицательной ОС в диапазоне рабочих частот. Конденсаторы C3, С5 обеспечивают коррекцию амплитудно-частотной характеристики, предотвращая у усилителя потерю устойчивости (самовозбуждение). Коэффициент усиления и другие параметры зависят от навесных компонентов (Кu ³ 103, UШ = 1,5мкВ в по­лосе 20 кГц).

            Выпускаются мощные усилители, к выходу которых может быть подключена зна