в 2-3 раза). Эту зависимость можно устранить (и, следовательно, скомпенсировать, отрегулировав напряжение смещения нуля), формируя постоянный управляющий сигнал относительно коммутируемого входного напряжения (рис. 5.9,6). Выборка происходит при разомкнутоМ транзисторе VT2 (t/ynp>0). В этом случае открывается стабилитрон, напряжение на затворе VT1 становится меньше напряжения стока на величину Uct, VTI замыкается и на конденсаторе Сз устанавливается напряжение Uex. При замыкании VT2 (Оупр<0) схема переводится в режим хранения. Перепад напряжения, запирающего VT1, равен Uct и не зависит от вх. Поэтому часть управляющего сигнала, поступающего на Сз, постоянна и может быть скомпенсиравана одной регулировкой напряжения смещения нуля ОУ для любого Uex- Дополнительное преимущество схе.мы в том, что у транзистора VTJ в режиме хранения /з.с = 0 и, следовательно, минимален ток утечки перехода затвор - сток.

Хорошую совокупность точности, быстродействия и потребляемой мощности УВХ можно получить, используя возможность управления режимом работы программируемого ОУ типа 140УД12 (рис. 5.10). Программирование осуществляется переключаемым генератором тока на базе транзистора VT2. При напряжении f/ynp = 0 транзисторы VT1, VT2 закрыты и УВХ переходит в режим хранения. В этом режиме ток /у, задающий режимные токи в каскадах ОУ, не превышает нескольких микроампер. Поэтому минимален входной ток ОУ, разряжающий конденсатор Сз. Когда напряжение UjtivUex, транзисторы открываются, ток /у та 100 мкА (если f/ynp 10 В), а УВХ переходит в режим выборки. При этом скорость нарастания выходного напряжения ОУ становится равной 10-15 В/мкс, а время выборки минимально. Для показанных на схеме параметров элементов время выборки напряжения /в.х = 20 В с точностью 0,1 7о

Рис. 5.10. Устройство выборки -хранения с переключением режимного тока в ОУ

Рис. 5.11. Устройство выборки -хранения на повторителях (а), с повторителем (б) и интеграторов (в) в цепи общей ОС

равно 5 мкс, а скорость спада [/вых в режиме хранения не превышает 0,01 % за 1 мс.

Недостаток рассмотренных УВХ - влияние на их параметры источника сигнала или нагрузки. Простое подключение буферных каскадов на ОУ ко входу или выходу этих УВХ увеличивает их погрешности. Поэтому применяют УВХ на двух ОУ с общей отрицательной ОС, которая уменьшает действия статических ошибок второго ОУ в Ки раз. Источники погрешности в таких УВХ те же, что и в однокаскадных, однако методы уменьшения этих погрешностей отличаются от рассмотренных.

УВХ на двух ОУ. В показанных на рис. 5.11 структурах тран-shctoip VTI, включенный между усилителями Л/ и А2, управляет режимом работы УВХ (выборка - VT1 замкнут; хранение - VT1 разомкнут).

Погрешность выборки УВХ обусловлена статической бс и динамической бд ошибками. Динамическая ошибка включает ошибку недозаряда бн запоминающего конденсатора Сз (при ограничении времени выборки) и ошибку управления бу, возникающую в момент перехода к хранению. Ошибку бу (относительное значение) можно рассчитать по формуле [87]

= (Д и, Сз., -f Д и о, Сз.,) п/(Д и, Сз), (5.1)

где AUy - перепад управляющего напряжения на затворе; AUb- диапазон изменения обрабатываемого сигнала; AUot - часть перепада управляющего напряжения. Она соответствует замкнутому состоянию ключа при заданном напряжении Uot на затворе в режиме выборки, пороговом напряжении Uq прибора и уровне к коммутируемого ключом сигнала А от= от-Uq-Uk\; Сз.с - постоянная емкость между затвором и стоком, обусловленная перекрытием области стока металлом затвора (при необходимости следует учитывать емкость Св=0,2-0,5 пФ между соседними выводами микросхемы); Сз.с - емкость затвор - сток, представляющая сосредоточенный эквивалент распределенной емкости затвора над проводящим каналом, отнесенной к стоку (у закрытого прибора Сз.с 0); ц - коэффициент, учитывающий увеличение погрешности бу из-за передачи части коммутационной помехи со входа МДП-ключа на его выход в процессе переключения (величина ц растет от 1 до 2 при увеличении от О до оо выходного сопротивления каскада, подсоединенного ко входу ключа и для УВХ на рис. 5.11,а,б; ti=1,1-1,5, а для схемы на рис. 5.11,в 11=2).

В первых двух УВХ диапазон изменения коммутируемого сигнала AUk-AUb. Наличие зависимости А[/от = /( к) и, следовательно, бу = /( к) не позволяет осуществить в этих схемах достаточно полную компенсацию ошибки бу известными методами, если А к>5 В. В последней схеме А к<[/в и ошибку бу можно скомпенсировать примерно на 30%.

Поскольку А от А у при напряжении ко.ммутируемого сигнала, соответствующем максимальной ошибке бу, то, умножив

числитель и знаменатель (5.1) на сопротивление г замкнутого МДП-ключа, получим

бу = г17ту.к/7в> (5.2)

где Y = А/7у/А/в = 0,5-2,5, причем для схем на рис. 5.11,а, б значение Y лежит около верхней границы этого диапазона, а для последней--около нижней (причины этого различия будут ясны после рассмотрения особенностей работы схем [87]); ту.к = Сзо Гв = гСз.

У МДП-транзисторов с разными геометрическими размерами канала, но изготовленными по одной технологии при стандартных конструктивных допусках, произведение Ту.к = Сз.с является примерно одинаковым, если Сз.с>(3-4)Св, и равным (при Д6от = 20 В): для стандартной р-канальной технологии 0,30 не, для стандартной л-канальной технологии с использованием двойной диффузии 0,03 НС. Применение того или другого метода компенсации ошибки бу можно трактовать как уменьшение емкости Сз.о и, следовательно, постоянной времени Ту.к- Поэтому приведенные в [87] формулы справедливы и в этом случае.

За время выборки /в УВХ работает в нелинейном режиме в течение времени нарастания выходного напряжения до значения, соответствующего линейному режиму работы его усилителей, а затем за время /у выходное напряжение устанавливается с заданной точностью б.

УВХ с управлением по цепи питания. Проведенный в [87] анализ показал, что применение традиционных структур УВХ, использующих для управления МДП-ключи в канале усиления. Не позволяет достичь требуемую во многих системах пропускную способность С;>10 Мбит/с. Вместе с тем из результатов анализа УВХ с МДП-ключами следует очевидный способ повышения С; - исключение МДП-ключа из канала усиления в структуре, показанной на рис. 5.11,е. В приведенной на рис. 5.12 схеме ключ SI, управляющий режимом работы УВХ, вынесен в цепь питания входного усилителя А1. Последний является усилителем тока с боль-ши.м выходным сопротивлением, что обеспечивает в режиме хранения (5/ - разомкнут) высокую точность. В остальном структуры на рис. 5.И,в и рис. 5.12 полностью совпадают, и, следователь- , но, для последней справедливы полученные в [87] условия оптимальности АЧХ. В отличие от известной структуры УВХ подобного типа, в приведенной на рис. 5.12 схеме конденсатор Сз заземлен, А2 является неинвертирующим повторителем, введен компенсатор коммутационной помехи УГ7, VT8, R2, а транзисторы VT5, VT6 обеспечивают ток заряда Сз, значительно больший режимного тока /] в усилителе ЛУ. В момент перехода к режиму хранения перепады напряжений в любом узле схемы не превышают величины Уэ.б (падение напряжения на переходе эмиттер - база открытого транзистора), а разнополярные коммутационные помехи, действующие из узлов Л, Б на напряжение Uc, компенсируются с точностью Д[/э.б (разность падений напряжений на диодах VT7, VT8