Дифференциальный усилитель

 

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий входной дифференциальный каскад, вьшолненный на первом и втором транзисторах, имеющих одну структуру , с генератором тока в общей эмиттерной цепи, коллекторы которых соединены с катодами соответственно первого и второго диодов и базагвд соответственно третьего и четвертого транзисторов, имеющих другую структуру, причем коллектор четвертого транзистора соединен с входам. отражателя тока, выход которого подключен к коллектору третьего транзистора и является выходом дифференциального усилителя, отличающийся тем, что, с целью повьше1{ия быстродействия, в него введены пятый и шестой TpaHSHCToi&i, структура которых соответствует структуре первого транзистора, третий и четвертый диоды, первый и второй резисторы, первые выводы.которых подключены к соответствую1цей шине источника питания, а вторые выводы к анодам соответствеино третьего и четвертого диодов, катоды которых g (О соединены с анодами соответственно первого и второго диодов, при этом вторые выводы первого и второго реС зисторов соединены с базами соответственно пятого и шестого транзисторов , включенных по схеме с общим коллектором, змиттеры которых соединены с коллекторами соответственно четвертого и третьего трано зисторов . 00 tSd

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 4(51) Н 03 3 45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ГЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3651311(24-09 . (22) 10.10.83 (46) 07.02.85. Бюл. У 5 .(72) С.Г.11ванов и В.Ф.Федючок (53) 621,375.024(088.8) (56) 1. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. И., "Советское радио", 1974, с. 178, рис. 4.44.

2. Заявка Японии Ф 56-31763, кл.. Н 03 F 3/45, опублик. 23.07.81 (прототнп). (54) (57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий входной дифференциальными каскад, выполненньй на первом и втором транзисторах, имеющих одну структуру, с генератором тока в общей эмнттерной цепи, коллекторы которых соединены с катодами соответственно первого и второго диодов и базами соответственно третьего и четвертого транзисторов, имеющих другую структуру, причем коллектор четвертого транзистора соединен с входам.

„SU„, И 38922 А отражателя тока, выход которого подключен к коллектору третьего траМзистора и является выходом дифференциального:усилителя, о т л и ч ающий с я тем, что, с цельюповышення быстродействия, в него введены пятый и шестой транзисторы, структура которых соответствует структуре первого транзистор, тре-, тий и четвертый диоды, первый и второй резисторы, первые выводы. которых подключены к соответствующей шине . источника питания, а вторые выводы ; к анодам соответственно третьего и четвертого диодов, катоды которых соединены с анодами соответственно первого и второго диодов, при этом вторые выводы первого и второго резисторов соединены с базами соответственно пятого и шестого транзисторов, включенных по схеме с общим коллектором, эмиттеры которых соединены с коллекторами соответственно четвертого и третьего транзисторов. зистора и является выходом дифференциального усилителя, введены пятый и шестой транзисторы, структура которых соответствует структуре первого транзистора, третий и четвертый диоды, первый и второй резисторы, первые выводы которых подключены к соответствующей шине источника питания, а вторые выводы — к анодам соответственно третьего и четвертого диодов, катоды которых соединены с анодами соответственно первого и второго диодов, при этом вторые выводы первого и второго резисторов соединены с базами соответственно пятого и шестого транзисторов, включенных по схеме с общим коллектором, эмиттеры которых соединены с коллекторами соответственно четвертого и третьего транзисторов.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема дифференциального усилителя (ДУ ).

Усилитель содержит входной дифференциальный каскад, выполненный на первом и втором транзисторах 1 и 2, третий, четвертый, пятый и шестой транзисторы 3-6, первый, второй, третий и четвертый диоды 7-10, первый и второй резисторы 11 и 12, генератор 13 тока, отражатель 14 тока, а также резисторы 15 и 16.

Усилитель работает следующим.об- разом.

В отсутствие входного сигнала ток генератора 13 тока делится поровну между плечами дифференциального каскада (ДК 1. При равенстве резисторов

15 и 16 и первого и второго резисторов 11 и 12 напряжения на анодах третьего и четвертого диодов 9 и 10 и катодов первого и второго диодов

7 и 8 равны между собой, вследствие чего ток, протекающий через четвертый и пятый транзисторы 4 и 5 равен току, протекающему через третий и шестой транзисторы 3 и 6, и равен (при равенстве площадей эмиттерных переходов третьего, четвертого, пятого и шестого транзисторов 3-6 и переходов первого, второго, третьего и четвертого диодов 7-10) поло- вине тока генератора 13.

При подаче на вход дифференциального усилителя крутого перепада напряжения происходит перераспределение тока генератора 13 между плечами ДК, что приводит к изменению напряжений на базах третьего, четвер25

1 1138922 1

Изобретение относится к радиоэлектронике и может Использоваться в быстродействующих аналоговых блоках.

Известен дифференциальный усили5 тель, содержащий входной дифференциальный каскад, выполненный на двух транзисторах, эмиттеры которых через резисторы соединены с генератором тока, а коллекторы — с входами соответствующих повторителей напряжения, выходы которых соединены через отражатель тока, выход которого подключен к каскаду усиления по напряжению Г1 3.

t5

Однако в дифференциальном усилителе высокое быстродействие достигается благодаря включению форсирующих конденсаторов, что значительно усложняет схему при итегральной технологии изготовления.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является дифференциальный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад, выполненный на первом и втором транзисторах, имеющих одну структуру, с генератором тока в общей эмиттерной цепи, коллекторы которых соединены с катодами соответ30 ственно первого и второго диодов и базами соответственно третьего и четвертого транзисторов, имеющих другую структуру, причем коллектор . четвертого транзистора соединен с входом отражателя тока, выход которого подключен к коллектору третьего транзистора и является выходом дифференциального усилителя (2), Однако в известном дифференциальном усипителе быстродействие огра= ничено режимным током покоя схемы.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Для достижения поставленной цели в дифференциальный усилитель, содер- жащий входной дифференциальный каскад, выполненный на первом и втором транзисторах, имеющих одну структуру, с генератором тока в общей эмиттерной цепи, коллекторы которых

50 соединены с катодами соответственно первого и второго диодов и базами соответственно третьего и четвертого транзисторов, имеющих другую структуру, причем коллектор четвер- 55 того транзистора соединен с входом отражателя тока, выход которого подключен к коллектору третьего тран1138922

ВНИИНИ Заказ 10705/44 Тираж 87 2 - Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 того, пятого и шестого транзисторов

3-6, в результате этого ток в одной паре этих транзисторов 3 и 6 резко возрастает (ток увеличивается на несколько порядков и ограничивается только величиной первого и второго резисторов Il и 12), а ток в другой паре транзисторов 4 и 5 уменьшается-до нуля. Вследствие этого разница между коллекторным током 10 третьего транзистора 3 и выходным . током отражателя 14 тока значитель но (на несколько порядков) превышает ток покоя схемы, и скорость перезаряда суммарной емкости на нагруз- 15

:ке ду, определяющая максимальную скорость нарастания выходного напряжения, в предложенной схеме на порядок превышает скорость перезаряда аналогичной емкости в известных опе- 20 рационных усилителях. Резисторы 15 и 16 необходимы для установления требуемого коэффициента усиления и формирования однополюсной амплитудно-частотной характеристики операционного усилителя.

В предлагаемом дифференциальном усилителе первый и второй. диоды выполнены на транзисторах, структура которых соответствует структуре третьего и четвертого транзисторов.

Использование предлагаемого схемного решения позволяет обеспечить высокую скорость передачи обоих фронтов импульса при малом токе потреб-. ления и, кроме того, приводит к уменьшению входного тока и увеличению его входного сопротивления, являющихся важнейшими параметрами операционных усилителей, в которых может использоваться предлагаемый дифференциальный усилитель.