Операционный усилитель

 

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает увеличение коэфрусиления на постоянном токе и увеличение быстродействия. Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад (ДК)1, выполненный на полевых транзисторах 2,3 и биполярных транзисторах 4,5, выходной каскад 6, источник 7 тока, выполненный управляемым, элемент 8 нагрузки, вьтолненный на транзисторах 9,10, эмиттерный повторитель 11, дополнительный ДК 12, резисторы 13,14, транзисторы 15 и источник 16 смещения. Элементы 7-12 образуют активный источник тока, позволяющий эффективно подавлять емкостные токи смещения входного ДК 1 и способствующий увеличению быстродействия операционного усилителя и симметрированию предельных скоростей нарастания сигнала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. с € (Л Ll оо Oi 00 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 441 А1 (51) 4 Н 03 F 3 45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

П я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

40 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3887258/24-03 (22) 18.04 ° 85 (46) 30.12.87. Бюл. М 48, (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском политехническом институте им. С.М. Кирова (72) В.Я, Грошев (53) 621.375.026(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1283946, кл. H 03 F 3/45, 1984. (54) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает увеличение

Ф коэф.усиления на постоянном токе и увеличение быстродействия. Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад (ДК) 1, выполненный на полевых транзисторах 2,3 и биполярных транзисторах 4,5, выходной каскад 6, источник 7 тока, выполненный управляемым, элемент 8 нагрузки, выполненный на транзисторах 9,10, эмиттерный повторитель 11, дополнительный ДК 12, резисторы 13,14, транзисторы 15 и источник 16 смещения.

Элементы 7-12 образуют активный источник тока, позволяющий эффективно подавлять емкостные токи смещения входного ДК 1 и способствующий увеличению быстродействия операционного усилителя и симметрированию предельнык скоростей нарастания сигнала.

2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1363441

Таким образом, элементы 7-12 устройства образуют в совокупности активный источник тока, поз ноляющий эффективно подавлять емкостные токи

5 смещения входного ДК 1 и способствующий существенному увеличению быстродействия операционного усилителя и симметрированию предельных скоростей

10 нарастания сигнала. Применение предлагаемого технического решения позволяет увеличить быстродействие операционного усилителя примерно в четыре раза, причем достигнутый уровень быстродействия не является предельным, так как ограничивается в основном токами смещения выходного каскада 6.

Изобретение относится к радиотех-, нике и предназначено для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов с высоким быстродействием и высокой точностью.

Цель изобретения — увеличение коэффициента усиления на постоянном токе и увеличение быстродействия операционного усилителя.

На чертеже представлена принци пиальная электрическая схема операционного усилителя.

Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад (ДК) I выполненный на входных полевых транзисторах 2 и 3 и биполярных транзисторах 4 и 5, выходной каскад

6, источник 7 тока, элемент 8 нагрузки, выполненный на транзисторах 9 и

10, эмиттерный повторитель 11, дополнительный ДК 12, первый 13 и второй

14 резисторы, транзистор 15 и источник 16 смещения.

Операционный усилитель работает 25 следующим образом.

При включении операционного усилителя неинвертирующим повторителем напряжения и подаче на его вход отрицательного импульсного перепада. затворы у) полевых транзисторов 2 и 3 практически синфазно смещаются в сторону отрицательной шины питания. Поскольку выход источника 7 зашунтирован значительной емкостью, ток смещения входного ДК 1 увеличивается относительно своего значения в режиме покоя. Увеличение тока смещения приводит к возрастанию коллекторных токов биполярных транзисторов 4 и 5, в результате чего 4р входы дополнительного ДК 12 синфазно смещаются в отрицательном направлении.

Это приводит к существенному снижению выходного тока источника 7 путем запирания транзистора 15, база которого 45 соединена с источником 16, при этом уменьшение активной составляющей тока смещения компенсирует емкостную составляющую этого тока.

При передаче положительного перепада выходные токи биполярных транзисторов 4 и 5 уменьшаются, способствуя уменьшению потенциала на входе эмиттерного повтоРителя 11 увеличению т токов через транзисторы 9 и 10, пер- вый 13 и второй 14 резисторы элемента

8 нагрузки и увеличению тока смещения входного ДК 1.

Предлагаемое техническое решение позволяет сохранить все преимущества, обеспечиваемые известным устройством по коэффициенту усиления на постоянном токе и по точности. Это обусловлено тем, что все цепи передачи дифференциального сигнала от входов операционного усилителя к входам дополнительного ДК 12 выполнены симметричными, при этом обратная связь, необходимая в структуре активного источника тока, является синфазной и не влияет на малосигнальный коэффициент передачи операционного усилителя.

Ф о р мула и з о б р е т ения

1. Операционный усилитель, содержащий выходной каскад и входной дифференциальный каскад, каждое из плеч которого выполнено на соединенных последовательно по питанию входном поленом транзисторе, включенном по схеме с общим истоком, и биполярном транзисторе, включенном по схеме с общей базой, причем базы биполярных транзисторов разных плеч объединены и соединены с выходом источника тока, а коллекторы и стоки являются первым и вторым выходами входного дифференциального каскада соответственно, коллекторы соединены с элементом нагрузки, а стоки — с входами выходного каскада, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента усиления на постоянном токе и увеличения быстродействия, источник тока выполнен управляемым, элемент нагрузки выполнен на двух транзисторах, базы которых объединены и под1363441

Составитель 10. Рогаткин

Техред . 1. Ходаиич Корректор 0. Кравцова

Редактор А. Orap

Заказ 6378/52 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская. наб., д. 4f5

Производственно-полиграфическое предприятие, .г. Ужгород, ул. Проектная,4 ключены к входу управления источника тока, а эмиттеры соединены с шиной питания, между первым и вторым выхо. дами входного дифференциального кас5 када введен дополнительный дифференциальный каскад, объединенные эмиттеры транзисторов которого через эмиттерный повторитель соединены с базами транзисторов элемента нагрузки, а коллекторы соединены с входами выходного каскада.

2. Усилитель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что источник .тока выполнен на транзисторе, эмиттер которого является входом управле ния, коллектор — выходом, а база соединена с источником смещения.

3, Усилитель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что эмиттеры транзисторов элемента нагрузки соединены с шиной питания через первый и

° второй резисторы соответственно.