Операционный усилитель

 

Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретения - повьшение точности при сохранении быстродействия и потребляемой мощности. Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад (ВДК), состоящий из транзисторов 1, 2 и 8, отражателя 3 тока, конденсатора 5 и двухтактного усилителя тока (ДУТ), выполненного на транзисторах 6 и 16, промежуточный каскад, состоящий из транзисторов 10, 14 и 17, корректирующего конденсатора 11, отражателя 13 тока и токозадающего зл-та 15, а также выходной двухтактный эмиттерный повторитель 12, шины 4 и 7 источника питания и шину 9 источника смещения. Высокое быстродействие ВДК при его максимальной экономичности и точности по входу обеспечивает введение ДУТ, Высокая экономичность промежуточного каскада при его работе совместно с быстродействующим В,ДК обеспечивается его двухтактным режимом работы за счет введения транзистора 17, 2 ил.

Взамен ранее изданного

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН, „„ЯО„„ З96242

А3 (51)4 Н 03 F 3/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4032373/24-03 (22) 04.03 ° 86 (46) 07.10,89. Бюл. - 37 (71) Научно-исследовательский инсти-1 тут интроскопии при Томском политехническом институте (72) В,Я. Грошев (53) 621,375.024 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 614528, кл. Н 03 F 3/45, 1976.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1!93773, кл. Н 03 F 3/45, 1983, (54) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к усилительной технике, Цель изобретения — повышение точности при ñîõðàнении быстродействия и потребляемой мощности. Операционный усилитель содержит входной дифференциальный касИзобретение относится.к усилительной технике и может быть использовано в быстродействующих аналоговых системах.

Целью изобретения является повышение точности при сохранении быстродействия и. потребляемой мощности, На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема операционного усилителя; на фиг. 2 показано включение сложного отражателя тока.

Операционный усилитель (ОУ) содержит первый и второй транзисторы

1, 2„ первый отражатель 3 тока, первую шину 4 источника питания, конденсатор 5, третий транзистор 6, вторую шину 7 источника питания, четвертый транзистор 8, шину 9 источни2 кад (ВДК), состоящии из транзисторов

1, 2 и 8, отражателя 3 тока, конденсатора 5 и двухтактного усилителя тока (ДУТ), выполненного на транзисторах 6 и 16, промежуточный каскад, состоящий из транзисторов 10, 14 и

17, корректирующего конденсатора 11, отражателя 13 тока и токозадающего эл-та 15, а также выходной двухтактный эмиттерный повторитель 12, шины

4 и 7 источника питания и шину 9 источника смещения, Высокое быстродействие ВДК при его максимальной экономичности и точности по входу обеспечивает введение ДУТ, Высокая экономичность промежуточного каскада при

его работе совместно с быстродействующим ВДК обеспечивается его двухтактным режимом работы за счет введения транзистора !7. 2 ил, ка смещения, пятый транзистор 10, корректирующий конденсатор 11, двухтактный змиттерный повторитель 12, второй отражатель 13 тока, шестой транзистор 14, токозадающий элемент

15, седьмой и восьмой транзисторы

16 и 17, Операционный усилитель работает следующим образом.

Для обеспечения нормального функционирования ОУ на постоянном токе и в диапазоне низких частот во входном и в промежуточном каскадах усилителя необходимы малые начальные токи смещения, величины которых опреде ляются токозадающим элементом 15, Малый ток смешения во входном каскаде позволяет обеспечить малые входные

1396242

50 токи смещения ОУ. Величина входного сдвига, определяемая конфигурацией применяемого входного каскада, также мала, поскольку определяется точностью согласования всего лишь двух пар

5 транзисторов — первого и второго транзисторов 1, 2 и транзистора первого отражателя 3. Однако использование такого входного каскада в известных усилителях не позволяет обеспечить высокое быстродействие, Для сохранения высокого быстродействия использован двухтактный усилитель тока на третьем и седьмом транзисторах 6, 16. Такая структура усилителя тока позволяет увеличивать ток смещения входного дифференциального каскада на первом и втором транзисторах 1, 2 при наличии на не- 2р инвертирующем входе ОУ импульсных перепадов любой полярности в моменты передачи их фронтов. При этом ток смещения увеличивается за счет ответвления части сигнального тока через 25 конденсатор 5 на вход усилителя тока, где он усиливается и через четвертый транзистор 8 поступает в эмиттерную цепь первого и второго транзисторов

1, 2. Так как коэффициент усиления усилителя тока на третьем и седьмом транзисторах 6, 16 достаточно велик, ток смещения входного дифференциального каскада в моменты переключения намного превышает свое значение в режиме покоя при использовании конденсатора 5 малой емкости (обычно

1 пф). За счет этого обеспечивается высокое быстродействие входного дифференциального каскада при его максимальной экономичности и точности по входу, 1(роме этого, обеспечивается высокая симметрия предельных скоростей нарастания на выходе ОУ.

Для обеспечения высокой экономич- 45 ности промежуточного каскада при его работе совместно с быстродействующим входным дифференциальным каскадом обеспечен его двухтактный режим за счет введения восьмого транзистора

17. При передаче отрицательного импульсного перепада коллекторный ток первого транзистора 1 возрастает, при этом увеличивается ток, поступающий на вход первого отражателя

3 тока и, соответственно, колллекторный ток восьмого транзистора 17.

Через пятый транзистор 1О, который для этого тока оказывается включенным по схеме с общей базой, приращение тока поступает на вход второго отражателя 13 тока, что позволяет в момент передачи импульсного фронта отрицательной полярности увеличить выходной ток промежуточного каскада, заряжающий корректирующий конденсатор

11. При этом в режиме покоя ток смещения шестого транзистора 14 может быть выбран существенно меньшим, чем величина выходного тока промежуточного каскада при переключении.

Формула и з о б р е т е н и я

Операционный усилитель, содержащий первый и второй транзисторы, базы которых являются соответственно инвер" тирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, а коллекторы соединены соответственно с входом и выходом первого отражателя тока, общий вывод которого соединен с первой шиной источника питания, база второго транзистора через конденсатор соединена с базой третьего транзистора, коллектор и эмиттер которого соединены соответственно с второй шиной источника питания и с эмиттером четвертого транзистора, база четвертого транзистора соединена с шиной источника смещения, выход первого ,отражателя тока соединен с базой пя того транзистора непосредственно и через корректирующий конденсатор— с входом двухтактного эмиттерного повторителя, с выходом второго отражателя тока и с коллектором шестого транзистора, база и эмиттер которого соединены соответственно с эмиттером пятого транзистора и с первой шиной источника питания, вход второго отражателя тока через токозадающий элемент подключен к первой шине, а общий вывод — к второй шине источника питания, причем первый, второй, четвертый транзисторы имеют один тип, а третий, пятый и шестой — противоположный тип, отличающийся тем, что, .с целью повышения точности, при сохранении быстродействия и потребляемой мощности, введены седьмой и восьмой транзисторы разного типа, причем тип седьмого транзистора совпадает с типом первого транзистора, при этом база, эмиттер и коллектор седьмого транзистора соединены соот ветственно с базой, коллектором и!

396242 6 ра, коллектор пятого транзистора соединен с входом второго отражателя тока, а эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с колЛектором четвертого транзистора. эмиттером третьего транзистора, база, эмиттер и коллектор восьмого транзистора соединены соответственно, с входом первого отражателя тока, с

5 эмиттером и базой шестого транзистоФиа/

Составитель П. Дик

Редактор Е. Рейн Техред A.Êðàâ÷óê. Корректор л.Патай

Заказ 6809 . Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101