Операционный усилитель

 

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий последовательно соединен, ные входной дифференциальный каскад, выполненнь на полевых транзисторах с динамической нагрузкой в цепях стоков и первым генератором тока в цепи истоков, и выходной дифференциальный каскад, выполненный на биполярных транзисторах с вторым генератором тока в цепи коллектора одного из биполярных транзисторов выходного дифференциального каскада, коллектор которого соединен с одним выводом первого конденсатора и является выходом, и третьим генератором тока в общей э вlттepнoй цепи, а также биполярнь й транзистор цепи обратной связи, база которого соединена с третьим генераторбм тока, g Pfnf/f w f коллектор - с первым генератором тока, а змиттер - с соответствующей .шиной источника питания и через второй конденсатор - с одним из выходов входного дифференциального каскада, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения быстродействия, между затвором полевого транзистора одного плеча и стоком полевого транзистора другого плеча входного дифференциального каскада введены соответственно первая цепочка из последовательно соединенных первого резистора, третьего конденсатора, g четвертого конденсатора и второго резистора и вторая цепочка из по (Л следовательно соединенных третьего резистора, пятого конденсатора, шестого конденсатора и четвертого резистора, при этом точки соедкне- . ния третьего и четвертого конденсаторов и пятого и шестого конденсаторов через соответственно третью сх и четвертую цепочки из параллельно 00 включенных пятого резистора и седьо со мого конденсатора и шестого резистора и восьмого конденсатора соеди ены с соответствующей шиной источника 00 питания, а между другим выводом первого конденсатора и базой соответствующего биполярного транзистора выходного дифференциального каскада введен седьмой резистор.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

98 А (191 (11) зц11 Н 03 F 3 4 5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф . - у у.. (21) 3558682/18-09 (22) 25.02.83 (46) 23.04.84. Бюл. В 15 (72) В.С.Годлевский, В.Г.Левитский, В.А.Киселев, В.С.Рысин, В.A.Òêà« ченко, В.И.Филь, А.Ю;Чечков и С.В.Воеводин (7,1) Институт проблем моделирования в энергетике АН Украинской ССР (53) 621.375.024(088.8) (56) 1. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы. М.,"Советское радио", 1979, с. 293, рис. 7.14.

2. Патент США У 3959733, кл. 330-30, 1976 (прототип). (54)(57) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий последовательно соединен-, ные входной дифференциальный каскад, выполненный на полевых транзисторах с динамической нагрузкой в цепях стоков и первым генератором тока в цепи истоков, и выходной дифференциальный каскад, выполненный на биполярных транзисторах с вторым генератором тока в цепи коллектора одного из биполярных транзисторов. выходного дифференциального каскада, коллектор которого соединен с одним выводом первого конденсатора и является выходом, и третьим генератором токе в общей эмиттерной цепи, а также биполярный транзистор цепи

° обратной связи, база которого соеди:нена с третьим генератором тока, коллектор - с первым генератором тока, а эмиттер - с соответствующей ,шиной источника питания и через второй конденсатор — с одним из выходов входного дифференциального каскада, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения быстродействия, между затвором олевого транзистора одного плеча и стоком полевого транзистора другого плеча входного дифференциального каскада введены соответственно первая цепочка из последовательно.соединенных первого резистора, третьего конденсатора, четвертого конденсатора и второго резистора и вторая цепочка из последовательно соединенных третьего резистора, пятого конденсатора, шестого конденсатора и четвертого резистора, при этом точки соединения третьего и четвертого конденсаторов и пятого и шестого конденсаторов через соответственно третью и четвертую цепочки из параллельно включеннык пятого резистора и седьмого конденсатора и шестого резистора и восьмого конденсатора соединены с соответствующей шиной источника питания, а между другим выводом ервого конденсатора и базой соответствующего биполярного транзистора выходного дИфференциального каскада введен седьмой резистор.

1088098

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, в частности к устройствам для выполнения вычислительных операций, содержащим интегральные высококачественные пре цезионные усилители.

Известен операционный усилитель, содержащий последовательно соединенные первый дифференциальный каскад, 1О выполненный на полевых транзисторах с динамической нагрузкой в цепях стоков и первым генератором тока в цепи истоков, второй дифференциальный каскад на биполярных транзисторах с вторым генератором тока

15 в цепи коллектора и третьим генератором тока в общей эмиттерной цепи, а также цепь обратной связи на биполярном транзисторе (1 1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является операционный усилитель, содержащий последовательно соединенные входной дифференциальный каскад, выполненнЫй на полевых транзисторах с динами25 ческой нагрузкой в цепях стоков и первым генератором тока в цепи истоков и выходной дифференциальный к.-. кад, выполненный на биполярных транзисторах с вторым генератором тока.в цепи коллектора одного из биполярных транзисторов выходного дифференциального каскада, коллектор которого соединен с одним выводом первого конденсатора и явля- 35 ется выходом, и третьим генератором тока в общей эмиттерной цепи, а также биполярный транзистор цепи обратной связи, база которого соеди-. нена с третьим генератором тока, кол-№О лектор - с первым генератором тока, а эмиттер — с соответствующей шиной источника питания и через второй конденсатор с одним из выходов вто" рого дифференциального каскада E2), 45 0

Известные устройства обладают . недостаточно широким частотным ди-, апазоном и недостаточно высоким быстродействием.

5Ь

Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение быстродействия.

-С этой целью s операционный усилитель содержащий последовательно

;соединенные. входной дифференциаль,ный каскад, выполненный на полевых транзисторах с динамической нагрузкой в цепях стоков и первым генера- тором тока в цепи истоков, и выкодной дифференциальный каскад, выполнен-. ный на биполярных транзисторах с вторым генератором тока в цепи коллектора одного из биполярных транзисторов выходного дифференциального каскада, коллектор которого соединен с одним выводом первого конденсатора и является выходом, и третьим генератором тока в общей эмиттерной цепи, а также биполярный транзистор цепи обратной связи, база которого соединена с третьим генератором тока, коллектор — с первым генератором тока, а эмиттер — с соответствующей шиной источника питания и через второй конденсатор — с одним из выходов входного дифференциального каскада, между затвором полевого транзистора одного плеча и стоком полевого транзистора другого плеча входного дифференциального каскада введены соответственно первая цепочка из последовательно соединенных первого резистора, третьего конденсатора, четвертого конденсатора и второго резистора и вторая цепочка из последовательно соединенных третьего резистора, пятого конденсатора, шестого конденсатора и четвертого резистора, при этом точки соединения третьего и четвертого конденсаторов и пятого и шестого конденсаторов через соответственно третью и четвертуй цепочки из параллельно включенных пятого резистора и седьмого конденсатора и шестого резисто1 I ра и восьмого конденсатора соединены с соответствующей шиной источника питания,а между другим выводом первого конденса гора и базой соответствующего биполярного транзистора выходного + дифференциального каскада введен седьмой. резистор.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предложенного операционного усилителя.

Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад 1, выполненный на полевых транзисторах

2 и 3, динамическую йагрузку 4. на полевых транзисторах, первый; генератор 5 тока, выходной дифференциальный каскад 6, выполненный на биполярных транзисторах 7 и 8, второй генератор 9 тока, третий геиератор 10 тока, первый конденсатор 11, седьмой резистор 12, первую цепочку

1088098

13 из последовательно соединенных первого резистора 14, третьего конденсатора 15, четвертого конденсатора. 16 и второго резистора 17, вторую цепочку 18 из последовательно 5 соединенных третьего резистора 19, пятого конденсатора 20, шестого конденсатора 21 и четвертого резистора 2, третью цепочку 23 иэ параллельно включенных пятого резистора 24 и седь.10 мого конденсатора 25, четвертую цепочку 26 из параллельно выполненных шестого резистора 27 и восьмого конденсатора 28, второй конденсатор 29, цепь 30 обратной связи, выполненную t5 на биполярном транзисторе, и источник

31 питания.

Операционный усилитель работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на входы 20 входного дифференциального каскада 1.

Влагодаря введению первой 13 и второй

18 цепочек нуль передаточной функции операционного усилителя перемещается из правой полуплоскости комплекснои 2S плоскости в левую полуплоскость. Тем самым значительно уменьшается значение фазы на частоте единичного усиления, отпадает необходимость в выборе больших значений емкостей кор- . 30 ректирующих конденсаторов в выходном дифференциальном каскаде операционного усилителя и, как следствие этого, улучшаются показатели быстродействия.

Введением конденсаторов 25 или 28 35 достигается желаемый спад амплитудно частотной характеристики в области высоких частот, так как на высоких . частотах сигнал, проходящий но первой 13 или второй 18 цепочках шунти- 40 руется через конденсатор 25 или 28 на положительную.шину источника 31 питания, чем ослабляется или почти

4 полностью исключается влияние перь.. или второй цепочек. Первый конденсатор 11 и седьмой резистор 12 служат для корректировки фазо-частотной характеристики и получения необходимого (примерно равного 20 дб на декаду) спада амплитудно-частотной характеристики в области частоты единичного усиления.

Кроме того, включение двух конденсаторов третьего конденсатора

15, четвертого конденсатора 16 пятого конденсатора 20, шестого конденсатора 21 и пятого резистора 24, шестого резистора 27 в цепь, соединяющую затвор полевого транзистора одного плеча со стоком входного полевого транзистора противоположного плеча входного дифференциацьного каскада

1 и с положительной шиной источника 31 питания дает следующие преимущества. При изготовлении интегральных конденсаторов на основе р-п -перехода.илн в виде тонкопленочных конденсаторов возникает. связь по постоянному току, которая обусловлена паразитным диодом, между одной из обкладок конденсатора и подложкой.

Таким образом, подключение обоих конденсаторов указанными обкладками к внутреннему узлу Т-образной схемы позволяет избавиться от связей по постоянному току между входом (или выходом) полевых транзисторов входного дифференциального каскада 1 и отрицательной шиной источника питания, чТо повйшает температурную и радиационную стабильность усилителя.

Предлагаемый операционный усилитель имеет по сравнению с известным лучшие частотные характеристики и более высокое быстродействие.!

088098

EblÕ.

Эаказ 2687/51 . Тираж 862

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 1-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Дубровская

Редактор В. Данко Техред Л. Коцюбняк Корректор Л. Пилипенко