Дифференциальный усилитель

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (10

3Ш Н 03 F 3/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3412171/18-09 (22) 23.03.82 (46) 07.08.84. Бюл. 9 29 ((2) В.И. Анисимов, В.А. Домбровский, М.В. Капитонов, Н,Н. Прокопенко и Ю.М. Соколов (7 1) Шахтинский технологический институт бытового обслуживания и Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (53) 621.375.024(088.8) (56) I. Анисимов В.И., Капитонов M.Â., Прокопенко H.Í., Соколов Ю.N. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов. Л,, "Энергия", 1979, с. 87.

2. Патент Японии У 57-5364, кл* Н 03 F 3/343, 30.01.82 (прототип). (54) (57) 1.ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый и второй входные транзисторы, имеющие одну структуру, эмиттеры которых через соответственно первый и второй резисторы соединены с,эмиттерами соотввтственно первого и второго выходных транзисторов, имеющих другую структуру, коллекторы которых соединены соответственно с входом и выходом первого повторителя тока, выводы питания которого подключены к первой шине источника питания, а выход является выходом дифференциального усилителя, базы первого и втброго выходных транзисторов объединены и подключены к токоста билизирующему двухполюснику и выходу второго повторителя тока, выводы питания которого подключены к второй шине источника питания, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, между коллекторами первого и второго входных транзисторов и входом второго повторителя тока включены первый и второй дополнительные резисторы, а между коллекторами первого и второго Я входных транзисторов и второй шиной источника питания включен электронный переключатель.

2. Усилитель по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что электронный переключатель выполнен на двух транзисторах, коллекторы которьм соединены и являются выходом электронного переключателя, эмиттер каждого из которых .соединен с базой. другого и является соответствующим входом электронного переключателя.

1 1107

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в ка честве входного каскада быстродействующих операционных усилителей.

Известен дифференциальный усили тель, содержащий первый и второй входные транзисторы, первый и второй выходные транзисторы с объед,:ненными базами, элемент активной нагрузки, .связанный с коллекторами выходных транзисторов, стабилизатор тока, под" ключенный к базам выходных транзисторов, повторитель тока, выход которого соединен с базами выходных тран- зисторов, а вход — с коюлекторами входных транзисторов, причем эмиттеры соответствующих входных и выходных транзисторов связаны друг с другом, а базы входных транзисторов соединены с базами транзисторов параллельного канала передачи входного напряжения Г12.

Однако данное устройство в режиме большого сигнала имеет сравнительно малое входное сопротивление.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является дифференциальный усилитель, содержащий первый и второй входные транзисторы, имеющие одну структуру, эмиттеры которых через соответственно первый и второй реэисторь! соединены с эмиттерами соответственно первого и второго выходных транзисторов, имеющих другую структуру, коллекторы которых соединены соответственно с входом и выходом первого повторителя тока, выводы питания которого подключены к первой шине источника питания, а выход является выходом дифференциального усилителя, базы первого и второго выходных транзисторов объединены и подключены к токостабилиэирующему двухполюснику и выходу второго повторителя тока, выводы питания которого подключены к второй шине источника питания С 23.

Однако известный дифференциальный усилитель имеет сравнительно узкий динамический диапазон, в пределах которого выходной ток дифференциального усилителя пропорционален входному напряжению.

Цель изобретения †расширение динамического диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальном усилителе, содержащем первый и второй входные

281 2 транзисторы, имеющие одну структуру, эмиттеры которых через соответственно первый и второй резисторы соедине,ны с эмиттерами соответственно пер вого и второго выходных транзисторов, имеющих другую структуру, коллекторы которых соединены соответственно с входом и выходом первого повторителя тока, выводы питания которого под1ð ключены к первой шине источника питания, а выход является выходом дифференциального усилителя, базы перво го и второго выходных транзисторов объединены и подключены к токоста15 билизирующему двухполюснику и выходу второго повторителя тока, выводы питания которого подключены к второй шине источника питания, между коллекторами первого и второго входных

2О транзисторов и входом второго повторителя тока включены первый и второй дополнительные резисторы, а между коллекторами первого и второго входных транзисторов и второй шиной

25 источника питания включен электронный переключатель.

Причем электронный переключатель выполнен на двух транзисторах, коллекторы которых объединены и являЗО ются выходом электронного переключателя, змиттер каждого из которых соединен с базой другого и является соответствующим входом электронного переключателя.

На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема дифференциального усилителя, на фиг. 2 вариант выполнения электронного переключателя.

Дифференциальный усилитель содержит первый и второй входные транзисторы 1 и 2, первый и второй резисторы 3 и 4, первый и второй выходные транзисторы 5 и 6, первый и второй

45 повторители 7 и 8 тока, токостабилизирующий двухполюсник 9, первый и

° второй дополнительные резисторы 10 и 11, электронные переключатель 12, выполненный на транзисторах 13 и !4 с .входными клеммами 15 и 16 и выходной клеммой 17-. Электронный переключатель (фиг. 2) содержит диоды

18 и 19, стабилитрон 20, генератор

21 тока.

Устройство работает следующим образом.

В статическом режиме змиттерные и, следовательно, коллекторные токи первых и вторых входных и выходных

1107281,транзисторов 1, 2, 5 и 6 равны половине тока токостабилизирун щего двухполюсника 9. Коллекторные токи первого и второго входных транзисторов 1 и 2 полностью передаются на вход второго повторителя 8 тока, так как передача тока с входов 15 и 16 на выход 17 электронного переключателя

12 близка к нулю. Такой режим в устройстве (фиг. 1) обеспечивается запиранием транзисторов 13 и 14 в области малых входных напряжений.

Если на базу первого входного транзистора 1 подается отрицательное относительно базы второго выходного транзистора 2 входное напряжение, то это вызывает уменьшение коллекторного тока первого входного транзистора 1 и увеличение коллекторного тока второго входного транзистора 2.

Электронный переключатель l2 построен таким образом, что при Ов,) 2040 мВ все приращение коллекторного тока второго входного транзистора 2 начинает передаваться не на вход второго повторителя 8 тока, а на шину питания через выход 17 электронного переключателя 12. Это приводит к стабилизации коллекторного тока первых входного и выходного транзисторов 1 и 5 и, следовательно, к передаче всего дальнейшего приращения 0в на базу второго выходного транзистора 6. Поэтому выходной ток дифферен-. циального усилителя оказывается пропорциональным входному напряжению

:дифференциального усилителя в широком диапазоне изменения U . ем = 4,1 4 где R — сопротивление второго резистора 4.

При положительном входном напряжении, превышающем уровень 20-40 мВ, приращение коллекторного тока перво. го входного транзистора 1 передается с входа 15 на выход 17. Коэффициент передачи тока электронного переключателя 12 изменяется по этому каналу от очень малой величины до уровня

К =1. Это приводит к стабилизации коллекторных токов вторых входного и выходного транзисторов 2 и 6, а также вызывает фиксацию потенциала на базе первого выходного транзистора 5. !

Все дальнейшее приращение Uex практи-, чески полностью прикладывается к первому резистору 3. Как следствие, коллкторный ток первых входного и выходного транзисторов 1 и 5 а =0 Я ь= ехать

20 . не ограничивается .с увеличением М ьм

Все приращения через первый повторитель 7 тока поступает на выход

Дифференциального усилителя. Поэтому

1 характеристика передачи тока дифференциального усилителя близка к ли25 .нейной.

В электронном переключателе 12 (фиг. 2) стабилитрон 20 определяет уровень входного напряже, ния, при котором происходит пере,ключение. В статическом режиме диоды 18 и 19 закрыты и не влияют на работу дифференциального

35 т усилителя. Генератор 21 тока устанавливает рабочий ток стабилитрона 20.

Применение предлагаемого дифференциального усилителя в схемах опера40 ционных усилителей позволяет уменьшить в 10"20 раз время установления переходного процесса.

1107281

Составитель И.Водяхина

Редактор H. Пушненкова Техред Л.Микеш Корректор Л,Ференц

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5775/42

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