Понадобилось разработать гибридную ИС операционника с мощными полевиками на выходе. Комплиментарная пара. Ток до 15А.
Решений много всяких. Помню где-то видел очень красивую и простую схему, обслуживающую такой выходной каскад.
Но найти сейчас не удалось. Все какой-то примитив и классика попадается. А хочется "произведения искусства" :-)
Может, кто-нибудь подкинет такую изящную схему, которая бы обеспечивала:
- температурную стабильность тока покоя вых. каскада на уровне 50мА (независимо от меняющихся пороговых напряжений выходных транзисторов);
- защиту по току (допустимо ставить "токовых шпионов" в каскаде порядка 0.1 Ом и менее)
- высокую скорость нарастания-спада;
- малые искажения;
- питание от +-15В до +-50В.
На входе будет использоваться хороший шустрый ОУ с полевиками с р-п переходами (разрабатывается также к этой ГИС, но это отдельная тема).

По сути, несмотря на большую требуемую граничную частоту (примерно 20 МГц), вопрос скорее к строителям УНЧ.

Вопрос:
Если не требуется по выходу rail-to-rail, то почему обязательно полевики на выходе ?
ОБР правильно спроектированных биполярных транзисторов (с балластированием эмиттеров) при равной площади кристаллов аналогична, а удельные емкости на единицу максимального тока (которые и определяют быстродействие при заданном токе покоя схемы) при пробивном напряжении выше 40В, у биполяров получаются меньше.

Из райл-то-райл относительно оригинальная схема у Аленина в 174УН31, правда, в реальной ИС термозащита заблокирована - не довели

Приложенная картинка - переходный процесс в одном из УМЗЧ автора, как раз сходной мощности. 500нс/2В на клетку, реальный фронт 70 нс.

Для питания до +/-50 - неплохим прототипом конструкции выходного каскада может послужить LM12, он монолитный.

Сообщение отредактировал SIA - Aug 2 2007, 22:03

SIA, спасибо.
Полноценный rail-to-rail по выходу не требуется. Но вопрос так не стоит. Нужен выходной каскад именно на полевиках их соображений скорости нарастания 900 В\мкс и тебований заказчика.
Параллельно разрабатывается ГИС и с биполярным комплиментарным выходным каскадом. Тут вопросов нет вообще.

Меня не интересуют конкретные типы микросхем. Нужно схемотехническое решение.

LM12 - биполярный выход, довольно примитивное исполнение. Не интересно.

174УН31 схему принципиальную не нашел. У Вас есть?

0. Сами по себе 900 В/мкс получить не проблема, но при этом даже без нагрузки ток потребления при отработке таких фронтов уложить в 50-60 мА - нереально, т.к. ток перезарядки проходных емкостей полевиков на 15А будет несколько выше .
1. Реальная схема LM12 значительно сложнее (и "интереснее") приведенной в даташите, ценны там именно структуры транзисторов и защит, а не схемотехника усилительной части (там скорость ИС в целом насмерть зарезана в основном для облегчения применения, но внутренняя полоса ООС вокруг выходного каскада порядка 100 МГц).
2. Схему УН31 откопаю, выложу.

Сообщение отредактировал SIA - Aug 4 2007, 20:16

0. Вообще-то для биполяров 900В\мкс - проблема. Так как у них сопротивление коллектор-эмиттер существенно выше, чем канала у полевиков при тех же показателях мощности.
50 мА - это только ток покоя для гарантированного устранения искажения "ступенька". Предполагаю даже снизить его до 10-20 мА. Про емкости затвор-сток и затвор-исток я в курсе. Естественно, на затвор должен работать персональный бустер. Одно в данном случае в плюс - его не надо делать с полным размахом по выходу.
Проблема термостабилизации тока покоя выходного каскада в том, что "токовый шпион", например, в истоке не может быть более 0.1 Ом из-за соображений рассеиваемой мощности на нем. А при токе покоя 50 мА на нем будет всего 5 мВ. С таким напряжением трудно хорошо работать - необходима цепь вольтодобавки, которая сама должна быть термокомпенсирована не хуже, чем на 1 мВ в диапазоне температут. А диапазон военный -60 +125.
Вот и "чешу репу", - чего бы такого оригинального сочинить....

1. Биполярную схему я уже нарисовал и отдал в дальнейшую разработку. С ней все ясно абсолютно. Насчет структур и топологии осмелюсь вас заверить, - будет гораздо качественнее, чем ЛМ12. Это, вообще, проводится по линии работ на МО. Без "халтуры".

2. УН31 (или 34?) подожду, любопытно. Вдруг там то, чего я ищу...Хотя, пока не представляю хорошего решения проблемы, описанной в п.0 по термостабилизации тока покоя.

0, 1 - не комментирую При том, что еще в 1989 году оформил а/с на экономичный усилитель со скоростью на порядок выше. Датчик тока только, IMHO, зачем делать на резисторе ? Проще согласованный отвод маленькой-маленькой доли тока от выходного транзистора (скажем, с коэфициентом 1:500). УН31 так и сделана.

Сообщение отредактировал SIA - Aug 4 2007, 21:40

Если я правильно понял, вы имеете в виду решение при интегральном исполнении, когда 1 из 501 транзисторов работает параллельно своим "братьям", но своего "шпиона" в истоке.
При использовании внешнего (мой случай) транзистора такой прием не пройдет, так как построен на полной идентичности "братьев".
Или, вы что-то другое имеете в виду?

Интегральный, естественно. УН31- она же интегральная Для гибридки такой транзистор легко сделать из обычного, вывести отдельно кусочек истока, два шаблона поменять.

Сообщение отредактировал SIA - Aug 4 2007, 21:48

Я, конечно, призадумаюсь над таким хитрым решением. Но с первого взгляда оно "некрасивое" какое-то. Взять кристалл покупного транзистора и вытравить часть истоков (стоков не получится - они уходят в "тело" кристалла).... А как к ним потом привариться?

Подумал. Неприемлимо для серийного производства. Проще тогда уж собственный транзистор выпускать. А "старшего" поколения транзистор - это целая песня...

Конечно, речь идет не о кустарной переделке готового кристалла, а о заказе его модификации - все то же самое, только топологию металла истока поменять (он обычно самый верхний) и открыть еще одно окно под вывод. IR таких транзисторов много делала даже дискретных (HexSense).

Сообщение отредактировал SIA - Aug 4 2007, 22:02

Ну что ж, спасибо за подкинутую мысль. Надо ее "перетереть" с начальством. В принципе, если удастся заказать такие транзисторы р и п каналов, то это выход. Схема получится не особенно сложная.
Я сейчас "кручу", однако, другое решение - дифкаскад на полевиках с рп-переходом - им не нужна вольтодобавка будет. Надо основательно по-Spice-ировать эту мысль...

Нет, это не выход.
Такой прием подходит для защиты по току, а для стабилизации тока покоя - те же "грабли" - резистор в истоке транзистора-шпиона увеличить можно, а падение напряжения на нем ощутимо - нет (чем выше напряжение тут, тем этот транзистор менее похож на основной - напряжение затвор-исток у него будет отличаться пропорционально). Спас бы транзистор с двумя стоками, но таких я не встречал.
И дифкаскад на полевиках с рп-переходом тоже помогает слабо - управление по его второму входу все равно должно быть в районе 5 мВ от -питания (или от +питания), что проблематично.

Тупик какой-то.

КАК РЕАЛИЗОВАТЬ термостабилизацию тока покоя выходного каскада на полевиках в схеме с общим истоком? HELP!

Тупик ? А ведь можно сделать ДВА отвода истока и нагрузить их на разные сопротивления. Один - датчик тока покоя (и большой), другой - маленький, датчик максимального тока. Правда, лучше ограничивать не ток, а пиковую (по площади) температуру кристалла транзистора (как и сделано в LM12).
Для бесподстроечной стабилизации тока покоя можно сделать САР, типа той, что описана в Радио, "УМЗЧ с динамической стабилизацией тока покоя". Номер найду потом.

Так я про такое решение и написал. Не получается - какое напряжение будет при токе покоя на истоке транзистора-шпиона? И что с таким маленьким напряжением можно сделать? Большое не покатит - будет ощутима разница в режимах основного и транзистора-шпиона.

Стабилизировать по температуре кристалла нехорошо - при большой температуре (мощности) неизбежно появиться "ступенька", а это "грех"...

САР из "Радио" хочу посмотреть. Смотрю сейчас много, но что-то, похоже, в этой области "конь не валялся"...

1. Вид начального участка у полевика - та же экспонента, только вдвое менее крутая, чем у биполяра. Соответственно, поправку на падение напряжения на резисторе в схему ввести нетрудно, и обеспечить в покое падение милливольт 50. А это уже отработать можно любым дифкаскадом без особых требований к согласованию. Даже МОП.
2. По температуре кристалла надо не "стабилизировать" режим, а ограничивать ток/мощность на выходе. Это защита.