Дифференциальный усилитель

 

Изобретение относится к радиотехнике . Цель изобретения - расширение выходного динамическогодиапазона по току. Дифференциальный усилитель (ДУ) содержит транзисторы 1-4 генератор 5 тока, отражатели 6-10 тока (ОТ), диоды 11-14, повторители 15 и 16 тока и источники 17 и 18 напряжения . Если входной сигнал ДУ таков, . что не требуется отдавать ток в нагрузку , то ДУ потребляет от источника 17 ток в три раза больишй тока генератора , который может быть выбран достаточно малым. Если входной сигнал таков, что нагрузка требует тока, то и ДУ потребляет от источника 17 ток, пропорциональный току нагрузки. Цель достигается введением ОТ 9 и 10 и диодов 13 и 14., с помощью которых на выходе ДУ можно получить любой ток, требуемый нагрузкой. 1 ил. (Л С#9 со 4 :о 1 чэ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) GD 4 Н 03 Р 3 45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3963296/24-09 (22) 05. 10.85 (46) 30.08.87. Бюл. Ф 32 (72) В.Т.Басий и В.Я. Татарин (53) 621.375.024(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1137565, кл. Н 03 F 3/45, 1982. (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — расширение выходного динамического диапазона по току. Дифференциальный усилитель (ДУ) содержит транзисторы 1-4 генератор 5 тока, отражатели 6-10 тока (ОТ), диоды 11-14, повторители 15 и 16 тока и источники 17 и 18 напря жения. Если входной сигнал ДУ таков, что не требуется отдавать ток в нагрузку, то ДУ потребляет от источника

17 ток в три раза больший тока генератора, который может быть выбран достаточно малым. Если входной сигнал таков, что нагрузка требует тока, то и ДУ потребляет от источника 17 ток, пропорциональный току нагрузки. Цель достигается введением OT 9 и 10 и диодов 13 и 14, с помощью которых на выходе ДУ можно получить. любой ток, требуемый нагрузкой. 1 ил.

13343

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к усилителям с диф— ференциальным входом.

Цель изобретения — расширение

5 выходного динамического диапазона по току.

На чертеже показан предлагаемый усилитель.

Дифференциальный усилитель содер- 1р жит первые транзисторы 1 и 2, вторые транзисторы 3 и 4, генератор 5 тока, первый, второй, третий, четвертый и пятый отражатели 6 — 10 тока, первый, второй, третий и четвертый диоды 11 в 15

14, первый .и второй повторители 15 и 16 тока, первый и второй источники

17 и 18 напряжения.

Дифференциальный усилитель работает следующим образом. 20

Дифференциальный входной сигнал поступает на базы первых транзисторов

1 и 2, которые являются входами дифференциального усилителя. Если дифференциальный сигнал. равен нулю, то 25 первые транзисторы 1 и 2 открьггы одинаково и через них протекают равные токи, которые отражаются первым и вторым отражателями 6 и 7 тока и с их вторых выводов поступают на со- Эр ответствующие входы управления пятого и четвертого отражателей 9 и 10 тока через вторые транзисторы 3 и 4.

При этом токи с первых выходов первого и второго отражателей 6 и 7 тока оказываются равными токам с выходов пятого и четвертого отражателей 10 и

9 тока. Поэтому прямосмещенные диоды

11-14 не открываются и добавления тока для дифференциального усилителя 4р не происходит.

Токи с опорных входов первого и второго отражателей 6 и 7 тока, пропорциональные коллекторным токам первых транзисторов 1 и 2, втекают в 45 эмиттеры транзисторов первого и второго повторителей 15 и 16 тока, включенных по схеме с общей базой относительно второго источника 18 напряжения. Коллекторный ток транзистора 5р первого повторителя 15 тока втекает в вход управления третьего отражателя 8 тока и отражается на его выходе, где иэ него вычитается коллекторный ток транзистора второго повторителя

16 тока.

Таким образом, при отсутствии дифференциального сигнала на входе дифференциального усилителя ток на его

62 2 выходе равен нулю. В это время дифференциальный усилитель потребляет от первого источника 17 напряжения в три раза больший ток, чем задан генератором 5 тока, поскольку через опорные входы первого и второго отражателей 6 и 7 тока протекают в три раза большие токи,чем через их входы управления.

При появлении на входах дифференциального сигнала, например, такого, что первый транзистор 2 открывается силь- . нее, чем третий транзистор 1, коллекторный ток первого транзистора 2 становится больше коллекторного тока первого транзистора 1. Коллекторный ток первого транзистора 2 отражается вторым отражателем 7 тока и попадает с его второго выхода на эмиттер второго транзистора 4.

С коллектора второго транзистора. ток, попадая на вход управления четвертого отражателя 9 тока, появляется на его выходе, где от него отнимается ток, равный коллекторному току первого транзистора 1 с первого выхода первого отражателя 6 тока. Поскольку коллекторный ток первого транзистора 2 больше коллекторного тока первого транзистора 1, третий диод 13 открывается и через него протекает ток, равный разнице токов в коллекторах первых транзисторов 1 и 2, что увеличивает выходной ток дифференциального усилителя. При этом ток на выходе пятого отражателя 10 тока меньше тока на первом выходе второго отражателя 7 тока. Разностный ток через открывшийся в этом случае второй диод 12 протекает в эмиттер второго транзистора 4 и через его коллектор в вход управления четвертого отражателя 9 тока, отражается на его выходе и суммируется через третий диод 13 с током генератора 5 тока. Это увеличивает модуль разности токов в коллекторах первых транзисторов 1 и 2, что увеличивает ток через третий диод 13.

На выходе дифференциального усилителя протекает ток в три раза больший, чем разница токов в коллекторах первых транзисторов 1 и 2, поскольку через опорные входы первого и второго отражателей тока 6 и 7 протекают в три раза большие токи, чем через их входы управления.

Процесс нарастания тока на выходе дифференциального усилителя протекает до тех пор, пока там не устанавлива13343

ВНИИПИ Заказ 39?9/56

Тираж 901 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ется напряжение, заданное входным дифференциальным сигналом и цепями отрицательной обратной связи (не указаны) . В этом состоянии ток через тре5 тий диод 13 не нарастает, поскольку это увеличивает разностный ток через коллекторы первых транзисторов -1 и 2 и приводит к падению напряжения на выходе дифференциального усилителя, 1ð что приводит к запиранию первого транзистора 2 и не дает увеличиться разностному току через коллекторы первых транзисторов 1 и 2. Очевидно. пока не изменяется входной дифференциальный сигнал, разностный ток в коллекторах первых транзисторов 1 и 2 не уменьшается, поскольку это при приводит к приоткрыванию через цепи .обратной связи первого транзистора 2р

2 и увеличению разностного тока до нужной (требуемой нагрузкой дифференциального усилителя) величины.

При появлении на входах дифференциального сигнала другого знака, ко- 25 торый сильнее открывает первый транзистор 1 по сравнению с первым транзистором 2, процесс нарастания выходного тока происходит аналогично, только теперь открываются первый диод 30

11, через который протекает разностный коллекторный ток первых транзисторов 1 и 2, и четвертый диод 14, через который протекает двойной разностный коллекторный ток первых Тр Н зисторов 1 и 2. В этом случае с током генератора 5 тока суммируется ток, пропорциойальный модулю разности токов в коллекторах первых транзисторов

1 и 2, что дает возможность получить 4О на выходе дифференциального усилителя любой ток, требуемый нагрузкой.

Таким образом, если входной сигнал дифференциального усилителя таков, что не требуется отдавать ток в нагрузку, то дифференциальный усилитель потребляет от первого источника 17 напряжения ток, в три раза больший тока генератора 5 тока, который может быть выбран достаточно малым. Если же входной сигнал таков, что нагрузка

62

4 требует тока, то и дифференциальный усилитель будет потреблять ток от первого источника 17 напряжения пропорциональный току нагрузки.

Формула изобретения

Дифференциальный усилитель, содержащий первый и второй транзисторы в каждом плече, базы которых объединены и являются входами дифференциального усилителя, эмиттеры первых транзисторов объединены и через генератор тока соединены с общей шиной, а также первый и второй отражатели тока, выходы которых соединены с.первыми выводами первого и второго диодов соответственно, при этом опорные входы первого и второго отражателей тока через первый и второй повторители тока соединены с выходом и входом третьего отражателя тока соответственно, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения выходного динамического диапазона по току, первый и второй отражатели тока выполнены с дополнительными выходами, которые соединены с коллекторами первых транзисторов дифференциального усилителя соответственно, а входы первого и второго отражателей тока соединены с эмиттерами вторых транзисторов дифференциального усилителя и вторыми выводами первого и второго диодов соответственно, при этом между выходом первого отражателя тока и коллектором второго транзистора второго плеча дифференциального усилителя введен четвертый отражатель тока, между выходом второго отражателя тока и коллектором второго транзистора первого плеча введен пятый отражатель тока, между входами четвертого и пятого отражателей тока и общей эмиттерной цепью первых транзисторов дифференциального усилителя введены третий и четвертый диоды соответственно, при этом вторые транзисторы имеют структуру противоположную структуре первых транзисторов, а выходом является вход третьего отражателя тока °