Дифференциальный усилитель
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый и второй входн1:,1е транзисторы, при этом коллектор первого входного транзистора соединен с входами первого и первого выходного повторителей тока, а коллектор второго входного транзистора соединен с входами второго и второго выходного повторителей тока, выводы питания которых,а также вьтоды питания первого и первого выходного повторителей тока подключены к первой шине источника питания, первый и второй усилители тока, имеющие зону нечувствительности, выходы которых соединены с первымивыводами соответственно первого и второго резисторов , генератор тока, выводы питания которого, а также выводы питания первого и второго усилителей тока подключены к второй шине источника питания, отличающийс я тем, что, с целью повышения линейности характеристики передачи, в него введены первый и второй дополнительные транзисторы, эмиттеры которых соединены с выходом гене о ратора тока, базы - с первыми выво (Л дами соответственно первого и второго резисторов, а коллекторы - с коллекторами соответственно первого и второго входных транзисторов, при этом выходы первого и второго повторителей тока соединены с входами соответственно второго и первого усилителей тока, а вторые выводы первого и второго резисторов подключены к эмиттерам соотх ветственно первого и второго входньк транзистооов. 00 Jiii
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (l91 SU (Ill
З(5!) Н 03 3 45
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3465823/18-09 (22) 07.07.82 (46) 23.01.84. Вюл. Р 3 (72) M.B.Êàïèòoíîâ, В.A.Äoìáðoâcêèé, Н.Н.Прокопенко и Ю.М.Соколов (71) Шахтинский технологический институт бытового обслуживания и Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.ульянова (Ленина) (53) 621.375.024(088.8) (56) 1. Анисимов B.È., Капитонов Ч.В., Прокопенко Н.Н. и Соколов Ю.М. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов. Л., "Энергия", 1979, с. 108, схема 5.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3465444, кл. Н 03 F 3/45;
05.07.82. (прототип). (54 ) (57 ) ДЙФФЕРЕНЦИАЛЬНЬ|Й УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый и второй входные транзисторы, при этом коллектор первого входного транзистора соединен с входами первого и первого выходного повторителей тока, а коллектор второго входного транзистора соединен с входами второго и второго выходного повторителей тока, выводи питания которых,а также выводы питания первого и первого выходного повторителей тока подключены к первой шине источника питания, первый и вто рой усилители тока, имеющие зону нечувствительности, выходи которых соединены с первыми-выводами соответственно первого и второго резисторов, генератор тока, выводы питания которого, а также выводы питания первого и второго усилителей тока подключены к второй шине источника питания, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения линейности характеристики передачи, в него введены первый и второй дополнительные транзисторы, эмиттеры которых соединены с выходом гене— ратора тока, базы — с первыми выводами соответственно первого и второго резисторов, а коллекторы — с коллекторами соответственно первого и второго входных транзисторов, при этом выходы первого и второго повторителей тока соединены с входами соответственно второго и первого усилителей тока, а вторые выводы первого и второго резисторов подключены к эмиттерам соот- . ветственно первого и второго входных транзисторов.
10б9"!34
Изобрете!. ие относится к радио ,технике и может использовзться в качестве Входных каскадов быстродействующих операционных усилителей.
Известен дифференциальный усилитель {ДУ), содс,. "а!ци!! первый и второй входные транзисторы, первый и второй виходнь!е транзисторы, эмиттеры которь!х соединены со стабили затором тока, базы соединены через первый и второй прямосмещенные ди- 10 оды с соответствующими первь!м и цто— рым управляемыми стабилизаторами тока, имеющими зону нечувствительности на характеристике передачи, а коллекторы подключены к коллекторам соот- 15 ветствующих первого и второго входных транзисторов и в лолам соответственно первой и Второй нагрузкам, а также вспомогательные резисторы в эмиттсрных цепях входных транзисто- 7{3 ров С1) .
Недостаток известного ДУ состоит в том,что он имеет сравнительнб большой уровень дрейфа и характеризуется повышенной нестабильностью статического. 25 режима входных транзисторов. Дейст вительно, для повы!!!ения линейности характеристики передачи Лу Мь»=
U!!» транзисторы его управляемых стабилизаторов тока работают в актив-3р ном режиме. Как следствие из-за температурных изменений напряжения э»литтер-база эмиттерный ток этих транзисторов оказывается нестабильным. Это приводит к дополнительному дрейфу
ЭДС смещения нуля Ду, дрейфу входных токов усилителя, изменению входного сопротивления.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является диф— ференциальный усилитель, содержащий пеовый и второй входные транзисторы, при этом коллектор первого входного транзистора соединен с входами первого и первого выходного повторителей тока, а коллектор Второго входного 5 транзистора соединен с входами второго и второго выходного повторителей тока, выводы питания которых,а также выводы питания первого и первого выходного повторителей тока подключены 5О к первой шине источника питания, первый и второй усилители тока, имею-! цие зону нечувствительности, выходы которых соединены с первь!ми выводами соответственно первого и второго 55 резисторов, генератор тока, выводы питания которого, а также выводы питания первого и второго усилителей тока подключен!! к второй шине источника питания (21.
Недостатком известного устройства является недостаточная линейность характеристики передачи за счет неравенства углов наклона характеристики Г(epеда !и при мсчтн!x и боль!" Их величинах Вхолногo сигнала.
Цель изобретения — пов!пцение ли— ней ности характеристики передачи. поставленная цель достигается тем, что В д!лфференци альпы!3 усили— тель, содержащий первый и второй входные транзисторы, при этом коллектор первого входного транзистора соеди!.ен с входами первого и первого выходного повторителей тока, а коллектор второго входного транзистора соединен с входами второго
И ВТОРОГO ВЫХОДНОГО ПОВтОРИтЕЛЕй тока, выводы питания которых,а так— же выводи питания первого и .-:ервого выходного повторителей тока подключены к первой шине источника питания, первый и второй усилители тока, имеющие зону нечувствительности, выходы которых соединены с первыми выводами соответственно первого и второго резисторов, генератор тока, !
Выводи итания которого, а также выводы питания первого и второго усилителей тока подключены к второй шине источника питания, введены перВый и второй дополнительные транзисторы, эмиттеры которых соединены с выходом генератора тока, базы — с первыми выводами соответственно первого и второго резисторов, а коллекторы — c коллекторами соответственно первого и второго входных транзисторов, при этом выходы первого и второго повторителей тока соединены с входами соответственно второго и первого усилителей тока, а вторые выводы первого и второго резисторов подключены к эмиттерам соответственно первого и второго входных транзисторов.
На Фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема ДУ; на фиг. 2 — график характеристики передачи первого и второго усилителей тока; !ла фиг. 3 — график характеристики передачи ДУ.
ДУ содержит первый и второй входные транзисторы 1 и 2, первый и второй дополнительные транзисторы 3 и 4, генератор 5 тока, первый и второй повторители б и 7 тока, первый и второй выходные повторители 8 и 9 тока, первый и второй усилители 10 и 11 тока, первый и второй резисторы 12 и 13, первую и вторую шины 14 и 15 источника питания.
ДУ работает следующим образом.
В статическом режиме и в области малых входных сигналов (U !!< 50 мВ) первый и второй усилители 10 и 11 тока устанавливают заданный режим по току первого и второго входных транзисторов 1 ч 2
J9| 301 1О 33 2 О, !л, 1069134 где .7„, 7, — ток в змиттерных цепях соответственно первого и второго входных транзисторов;
3 1, 30,1 — стати -Tec; Первый и второй резисторы 12 и 13 низкоомные, поэтому падение напряжения на них сравнительно мало и, следовательно, они не ухудшают дреф- 10 фовые и малосигнальные параметры усилителя. Выходной ток генератора 5 тока 3> перераспределяется между первым и вторым дополнительными транзисторами 3 и 4 ê3 ê4 Эд. (2) где Э„э,,7к4 — ток в коллекторных цепях соответственно 20 первого и второго дополнительных транзисторов. Первый и второй усилители 10 и 11 тока имеют специфическую характеристику (фиг. 2). Во-первых, они изменяют свои выходные токи под действием входного тока согласно кривой фиг. 2, т.е. при бол.,ших входных токах выходной ток 7, не изменяется. Если we входной ток 9л уменьшится до некоторого заданного уровня Ээд, дальнейшее уменьшение л приведет к увеличению выходного тока О,1О Приращение входного напряжения (u к< 50 мВ) практически беэ ослаб= ления передается на базу первого дополнительного транзистора 3 и вызывает изменение коллекторных токов и -выходного тока 1У ц 40 на величину «3 +«4 ГДЕ Й,, 33 — ВХОДНЫЕ СОПРОтивлениЯ 11. 4 транзисторов в схеме 45 с общей ба эой . В ре э ульта те ток на входах первого и первого выходного повторителей б и 8 тока и, следовательно, н а их выходах уменьшается, 50 O11 — -+ . (4) 2й + (вх 1111 3 Ф)11. „ Из формулы (4) можно выбрать параметры элемент >R с:х "лT ."У такими, чтобы уже при Оц — — VT-p =25 40 мВ выполнялось оавенгтво эо, (5) где Ээо — граничный ток первого и второго усилителей 10 и 11 тока (фиг. 2). СлепОВательнО при Ugy 7 .р перВый усилитель 10 тока замкнет петлю отрицательной обратной св язи, которая при достаточно большом петлевом усилении (наклоне кривой фиг. 2) будет стабилизировать сумму токов на входе первого и первого Выходного повторителей б и 8 тока VT- P + 7oTa я 1„= эо.(6 } 11. 3 Поэтолу дальней, Тее перераспределение тока l прек атится и за счет увеличения тока 31 будет поддерживаться равенство (6). В этих условиях все дальнейшее приращение входного на.пряжения усилителя прикладывается между базой (затвором). первого входного транзистора 1 и базой первого дополнительного транзистора 3. Следовательно, ток через первый резистор 12 и выходной ток ДУ оавны и Из формул (3) и (7) можно найти, что в областях малых сигналов {Ц„с „)угол наклона кривой вь,„=Е((7В )(фиг. 3) определяется параметрами первого и второго дополнительных транзисторов 3 и 4, а в области больших сигналов — элементами 1 и 12. Зля получения равенства }3 = p нHеeоoeбTхxоoд имMо, чтобы Р,, } „1-- — (В) 4 P Т т = 25 мВ. 5 Таким образом, данный дифферен циальный усилитель имеет хорошую линейность характеристики передачи при большом динамическом диапазоне. Вместе с этим, его первый и второй усилители 10 и 11 не влияют на стабильность статического режима ду; 1069134 r (г1 0 5I 5 I0. )t фиг.2 Угр ФигЗ Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул, Проектная,4 ВНИИПИ Заказ 11492/55 Тираж 868 Подписное
