Дифференциальный усилитель

 

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ содержащий дифференциальный каскад с несимметричным выходом на двух транзисторах, имеющих р-п -р -структуру двух резисторах обратной связи и первом генераторе тока в эмиттерных цепях, причем базы транзисторов дифференциального каскада подключены к эмиттерам соответственно первого и второго входных транзисторов, имеющих пр -п -структуру, в эмиттерных цепях включены транзисторы отражателя тока,имеющие , -4 -гг г I п -р-п структуру, эмиттеры которых объединены, а базы объединены и через генератор напряжения соединены с одной из шин источника питания, а к другой шине источника питания через ВТО.РОЙ генератор тока подключен эмиттер первого дополнительного транзистора, имеющего р-п -р -стурк туру, отличающийся тем, что, с целью повышения точности компенсации базовых токов транзисторов дифференциального каскада, в него введены второй дополнительный транзистор, имеющий p-h-p -структуру , и первый и второй дополнительные отражатели тока, выходы которых i подключены к объединенным эмиттерам транзисторов отражателя тока, а СЛ входы - соответственно к коллектору первого дополнительного транзистора и к коллектору второго дополнительного транзистора, эмиттер которого соединен с базой первого дополнительного транзистора, а база - с выходом первого генератора тока, 00 4 ;о о 4ib

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) Н 03 Р 5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

))

) (1 !

1

Р (21) 34794 81, 18-09 (22) 27.07.82 (46) 07.04.84. Бюл. 913 (72) В.С.Рысин и В.A.ÒKà÷åíêo (53) 621.375.024(088.8) (56) 1. Аналоговые и цифровые интегральные схемы. Под ред, С.В.Якубовского. М., Советское радио, 1979, c. .213, ИС 140УД7.

2. Авторское свидетельство СССР

М 926757, кл. Н 03 F 3/45, 21.12.79 (прототип) . (54) (57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ; содержащий дифференциальный каскад с несимметричным выходом на двух транзисторах, имеющих p— - п — р -структуру, двух резисторах обратной связи и первом генераторе тока в эмиттерных цепях, причем базы транзисторов дифференциального каскада подключены к эмиттерам соответственно первого и второго входных транзисторов, имеющих n — р — n -структуру, в эмиттерных цепях которых включены транзисторы отражателя тока, имеющие — p — и структуру, эмиттеры которых объединены, а базы объединены и через генератор напряжения соединены с одной из шин источника питания, а к другой шине источника питания через второй генератор тока подключен эмиттер первого дополнительного транзистора, имеющего p — - n --p --стурк туру, отличающийся тем, что, с целью повышения точности компенсации базовых токов транзисторов дифференциального каскада, в него введены второй дополнительный транзистор, имеющий p- n — - р -структуру, и первый и второй дополнительные отражатели -.îêà, выходы которых подключены к объединенным эмиттерам Я транзисторов отражателя тока, а входы — соответственно к .коллектору первого дополнительного транзистора и к коллектору второго дополнитель- С ного транзистора, эмиттер которого соединен с базой первого дополни- Я тельного транзистора, а база — с выходом первого генератора тока.

10849б4

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при разработке операционных усилителей, компараторов и других устройств аналоговой техники в интегральном полупроводниковом исполнении. 5

Известен дифференциальный,усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад, выполненный по каскадной схеме, с несимметричной нагрузкой в виде отражателя тока, выход которого через последовательно соединенные эмиттерный повторитель и усилительный каскад соединен с выходным двухтактным каскадомГ1).

Однако в известном дифференциальном усилителе сравнительно низкая точность компенсации базовых токов транзисторов дифференциального каскада.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности являатся дифференциальный усилитель, содержащий дифференциальный каскад с несимметричным выходом на двух транзисторах имеющих р - п - р-структуt

25 ру, двух резисторах обратной связи и первом генераторе тока в эмиттерных цейях, причем базы транзисторов дифференциального каскада подключены к эмиттерам соответственно первого и второго входных транзисторов, имеющих п-р-п-структуру, в эмиттерных цепях которых включены транзисторы отражателя тока, имеющие п-р-пструктуру, эмиттеры которых объедине ны, а базы объединены и через гене- 35 ратор напряжения соединены с одной из шин источника питания, а к другой шйне источника питания через второй генератор тока подключен эмиттер первого дополнительного транзистора, 40 имеющего р-п-р-структуру (2 1.

Известное устройство позволяет снизить входные токи, повысить быстродействие и существенно расширить диапазон допустимых значений коэффициента усиления тока транзисторов р-п-р-структуры.

Однако в известном устройстве напряжение на коллекторных переходах р-п-р-транзисторов дифференциального каскада практически равно напряжению источника питания (при отсутствии входного сигнала), и в высоковольтном усилителе может достичь достаточно больших значений. В то же время напряжение на коллекторном переходе первого дополнительного транзистора р-п-р-структуры постоянно и близко к нулю. Такое различие в коллекторных напряжениях приводит к существенному различию в коэффи- 60 циентах усиления тока транзисторов дифференциального каскада и первого дополнительного транзистора из-за эффекта модуляции толщины базы.

Особенно этот эффект оказывает большое влияние на коэффициент усиления тока транзисторов (р-и-р-структуры) с боковой инжекцией, у которых в качестве базовой области используется высокоомная эпитаксиальная пленка.

Вследствие этого имеет место низкая точность компенсации базовых токов транзисторов (р-и-р-структуры) дифференциального каскада. Кроме того, поскольку в этом устройстве напряжение на коллекторном переходе транзисторов (р-п-р-структуры) определяется разностью потенциалов без входных транзисторов и шины источника питания (отрицательного потенциала), то это приводит к зависимости входных токов дифференциального усилителя от напряжения источников питания н уровня входного сигнала, Таким образом, известное устройство имеет малую точность компенсации базовых токов транзисторов (р-и-р-структуры) дифФеренциального каскада и зависимость входных токов усилителя от напряжения источников питания и уровня входного сигнала.

Цель изобретения — повышение точности компенсации базовых токов дифференциального каскада.

Цель достигается тем, что s дифференциальный усилитель, содержащий дифФеренциальный каскад с несимметричным выходом на двух транзисторах, имеющих р-п-р-структуру, двух резнсторах обратной связи и первом генера торе тока в эмиттерных цепях, причем базы транзисторов дифференциального каскада подключены к эмиттерам соответственно первого и второго входных транзисторов, имеющих и-р-и-структуру, в эмиттерных цепях которых включены транзисторы отражателя тока, имеющие п-р-р-структуру, эмиттеры которых объединены, а базы объединены и через генератор напряжения соединены с одной из шин источника питания, а к другой шине источника питания через второй генератор тока подключен эмиттер первого дополнительного транзистора, имеющего р-п-р-структуру, введены второй дополнительный транзистор, имеющий р-п-р-структуру, и первый н второй дополнительные отражатели тока, выходы которых подключены к объединенным эмиттерам транзисторов отражателя тока, а. входы соответственно - к коллектору первого дополнительного транзистора и к коллектору второго дополнительного транзистора, эмиттер которого соединен с базой первого дополнительного транзистора, а базас выходом первого генератора тока.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема дифференциального усилителя.

Дифференции ный усилитель содержит дифференциальный. каскад на

1084964

1 j

1 = k14 + 11 1 (К8 КЗ 2 8 2+1 2

Составитель И.Водяхина

Редактор П.Коссей Техред T.Ôàíòà Корректор A.Äçÿòêo

Заказ 2034/52 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, Г. Ужгород, ул. Проектная, 4 транзисторах 1 и 2, двух резисторах

3 и 4 обратной связи, первом генера. торе 5 тока, первый и второй входные транзисторы 6 и 7, транзисторы

8 и 9 отражателя тока, генератор

l0 напряжения, второй генератор 11 тока, первый и второй дополнительные транзисторы 12 и 13, первый и второй дополнительные отражатели

14, 15 тока, шины 16 и 17 источника питания.

Устройство работает следующим образом.

Эмиттерные токи первого и второго входных транзисторов 6 и 7 определяются как разность коллекторных токов транзисторов 8,9 и базовых токов транзисторов 1 и 2 соответственно. Вместе с тем коллекторные токи транзисторов 8 и 9 определяются как сумма коллекторного тока выходного транзистора первого дополнительного отражателя 14 тока и коллекторного тока выходного транзистора второго дополнительного отражателя 15 тока, который является отражателем базового тока первого дополнительного транзистора 12.

В этом случае и тогда эмиттерные токи входных транзисторов 6 и 7 определяются как

К 14 3 1 1 5 ЭЬ Э1 2 2 812+" (8 +„) где В, 612 — коэффициенты усиления тока транзистора 1 и первого дополнительного транзистора 12.

Благодаря введению второго дополнительного транзистора 13 напряжение на коллекторном переходе первого дополнительного транзистора 12 практически равно коллекторному напряжению транзисторов 1 и 2. Более того, с изменением уровня входного синфаэного напряжения изменяется не только коллекторное напряжение транзисторов

1 и 2, но и одновременно изменяется синфаэно коллекторное напряжение первого дополнительного транзистора

10 12. Это означает, что в широком диа пазоне выходных синфазных напряжений будет сохраняться условие

В.,=В2- В, Следовательно, базовый ток первого дополнительного транзистора 12. равен базовым токам транзисторов 1, 2, т.е. выражение (2)можно переписать для любого входного сигнала

К 14

20 эь 97 2 выбирая соотношение токов 1 и 1„ с соответствующими значениями.

Таким образом, в изобретении второй дополнительный отражатель 15 тока, который компенсирует базовые токи транзисторов 1 и 2, изменяет свое значение точно так же, как и применяются базовые токи транзисторов 1 и 2, что позволяет устранить

30 влияние входных сигналов на эмиттерные токи входных транзисторов 6 и т.е. на входные токи усилителя.

Второй дополнительный транзистор

13 передает синфаэное входное напряжение на первый дополнительный транзистор 12 и одновременно является повторителем его базового. тока.

Таким образом, введение второго дополнительн го транзистора 13 по40 зволяет повысить точность компенсации базовых токов транзисторов дифференциального каскада.