Входное устройство схемы сравнения токов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях и в цифровых измерительных приборах. Целью изобретения является повышение точности сравнения токов. Входное устройство схемы сравнения токов, содержащее четыре резистора 2, 10, 21, 11, два входных транзистора 5, 6, двадцать два транзистора 7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 22, 25, 26, 29-37, два выходных транзистора 18, 24, позволяет обеспечить повышение точности в результате уменьшения влияния большого входного тока, вызванного разбросом коэффициентов усиления по току транзисторов различной проводимостью, путем перераспределения токов транзисторов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) (5l)4 3 К 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

> — !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

1 (21) 4402589/24-21 (22) 01.04.88 (46) 15.12.89. Бюл. У 46 (71) Специальное конструкторское .технологическое бюро "Модуль Винницкого политехнического института и Винницкий политехнический институт (72) А.Д. Asаров, В.Я. Стейскал, Ю.М.Степайко и Л .В,Крупельницкий (53) 621.318(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

HI 1450098, кл . Н 03 К 5/24, 1987. (54) ВХОДНОК УСТРОЙСТВО CXEMbI СРАВНЕНИЯ ТОКОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях

2 и в цифровых измерительных приборах.

Целью изобретения является повьппение точности сравнения токов. Входное устройство схемы сравнения токов, содержащее четыре резистора

2, 10, 21, 11, два входных транзистора 5, 6, двадцать два транзистора

7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 22, 25, 26, 29-37, два выходных транзистора 18, 24, позволяет обеспечить повышение точности в результате уменьшения влияния большого входного тока, вызванного разбросом коэффициентов усиления по току транзисторов различной проводимостью, путем перераспределения токов транзисторов. 1 ил.

1529434

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях и в цифровых измерительных прибо5 рах.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния большого тока на входе устройства.

На чертеже представлена принципи- fp альная схема входного устройства схемы сравнения токов.

Устройство содержит входную шину

1, к которой подключены первые выводы первого резистора 2 и двух встреч- 15 но включенных диодов 3 и 4, а также эмиттер первого входного транзистора

5, эмиттер второго входного транзистора 6, база которого соединена с базой и коллектором первого транзисто- 20 ра 7 и с базой второго транэистора 8, эмиттер которого соединен с коллектором третьего транзистора 9, а коллектор — с первыми выводами второго

10 и третьего 11 резисторов, шиной 25 нулевого потенциала 12, змиттерами первого 7 и четвертого 13 транзисторов и с коллектором пятого транзистора 14, змиттер которого соединен с коллектором шестого транзистора 15, 30 а база — с коллектором и базой четвертого транзистора 13 и базой первого входного транзистора 5, коллектор которого соединен с базой двенадцатого транзистора 16, коллектор которого соединен с коллектором и базой восьмого транзистора 17 и базами и первых выходных транзисторов

18, коллекторы которых соединены с шиной 19 положительного питания, эмит-40 терами седьмого 16 и шестого 15 транзисторов, эмиттером девятого транзистора 20, коллектор и база которо го соединены между собой, базой meстого транзистора 15 и первым выво- 45 дом четвертого резистора 21, второй вывод которого соединен с коллектором и базой десятого транзистора 22 и базой третьего транзистора 9, эмиттер которого соединен с шиной 23 отрицательного питания, эмиттером десятого транзистора 22, коллекторами и вторых выходных транзисторов 24 и эмиттером одиннадцатого транзистора 25, база которого соединена с коллектоРом вто 55 рого входного транзистора 6, а коллектор — с коллектором и базой двенадцатого транзистора 26 и базами и вторых выходных транзисторов 24, эмиттеры которых соединены с вторым выводом третьего резистора 11, вы— ходной шиной 27, эмиттерами и первых выходных транзисторов 18 и вторыми выводами первого резистора 2 и двух встречно включенных диодов 3 и 4, эмиттеры восьмого 17 и двенадцатого

26 транзисторов соединены между сотора 28, коллектор которого соединен с эмиттером четырнадцатого транзистора 29, база которого соединена с базой пятнадцатого транзистора 30, с коллектором и базой шестнадцатого транзистора 31, эмиттер которого соединен с шиной 19 положительного питания, эмиттерами семнадцатого 32 и восемнадцатого 33, коллектором четырнадцатого 29 и эмиттером пятнадцатого

30 транзисторов, коллектор транзистора 30 соединен с коллектором первого входного транзистора 5, коллектор семнадцатого транзистора 32 соединен с коллектором шестого транзистора 15, а база — c базой шестого 15 и восемнадцатого 33 транзисторов °

f коллектор транзистора 33 соединен с эмиттером девятнадцатого транзистора 34, база которого соединена с базой двадцатого транзистора 35, коллектором и базой двадцать первого транзистора 36, эмиттер которого соединен с шиной 23 отрицательного питания, эмиттерами тринадцатого 28 и двадцать второго 37 транзисторов, с коллектором девятнадцатого транэистора 34 и с эмиттером двадцатого транзистора 35, коллектор которого соединен с коллектором второго входного транзистора 6. Коллектор транзистора 37 соединен с коллекторбм транзистора 9, база транзистора 37 — с базой транзистора 9.

Устройство работает следующим образом, При подаче питания через резистор

21 смещения и транзисторы 20 и 22 н диодном включении протекает ток смещения (Q ), определяемый выражением:

Ф йа

+ V — Vg — Ю,у. см

21 ,Ф

Vnsr

14иг напряжения питания положительного и отрицательного источников питания, (бой и с вторым выводом второго резистора 10, а база третьего транзистора 9 — с базой тринадцатого транзис5 1529434 6

Ь,у- — напряжение база — эмиттер транзисторов 20 и 22, R — сопротивление резистора 2(21. Определим токи покоя через транТакой же ток протекает через тран- ис орь(6 и, равные проиэведезисторы )5, 32, 33 9, 37 и 28. Через н базовых токов этих ТРанзистотранзисторы 8 и )4 протекает ток тран- Poa Ha их коэффициент Р, ™е. зисторов 15, 32, 9 и 37, т.е. 2 (I« ), Тсм

Через датчик тока первого входного )0 rr, м р->)-Р р > Р->)- р с>с1 транзистора 5 на транзисторе 13 протекает базовый ток транзистора 14

1 1 Тс

=>.„(м — ) - - - РР, "> Р->>-Р т )I

25 (>-p- и Ъ

> м г (>, > з >> ° где ? — ток через транзистор 13; коэффициент р — и — p-транР-П-Р зистора.

Аналогично, через транзистор 7, протекает ток Ip

Несмотря на разные значения коэффициентов транзисторов прямой и обратной проводимости ток через транзисторы 16 и 25 равен I Таким образом, в предлагаемом устройстве ток

20 сдвига не зависит(оТ коэффициентов/Ъ транзисторов различной проводимости.

Данный ток, протекая через датчики выходного каскада на транзисторах

17 и 26, задает через и транзисторов

25.18 и 24 ток, равный п ° I . Следовательно, при входном токе A I „,равном нулю, на выходе устройства течет ток, практически равный нулю.

2 (Iñì)

Через транзисторы 5 и 6 течет усредненный ток транзисторов 13 и 7, т.е.,),г <>,>

-и — р >>-Р -((.>=

>ь

= I,„(+

РР-()-P >)- p-q

Через транзистор 30 протекает ток, практически равный току транзистора

21, который, в свою очередь, равен базовому току транзистора 29, т.е.

Iñ<

3о

Аналогично

1сЫ (Р-(г-Р

Базовый ток усилительного каскада на транзисторе 16 равен алгебраической сумме токов 30 транзистора и транзистора 5, т.е.

40.Л> +.(. р

Rr(з R<<

45 где 4-,1

I dI ц 30 5ь р„

J A5 (о ° « где знак минус указывает, что ток вытекает иэ базы транзистора.

Аналогично, базовый ток транзистора 25 равен алгебраической сумме токов транзисторов 6 и 36, т.е.

Сравним токи сдвига (Т > (() прототипа и заявляемого устройства. В общем случае ток сдвига равен сумме сХ 5>Ü 35

1 I 50

-I (+ л( Р-ll-Р») -p-и .(гР-а Р

Учитывая, что для типичной интегральной пары транзисторов геометрия площадей эмиттеров может не совпадать до 5, на выходе устройства присутствует ток разбаланса, обусловленный неидеальностью токовых зеркал.

Работа предлагаемого устройства при воздействии входного сигнала (ь I „Ô О) полностью аналогична описанной в прототипе. Коэффициент усиления по току с разомкнутой петлей обратной связи предлагаемого устройства как и в прототипе коэффициент усиления по току транзисторов 5 и 6 соответственно, коэффициент усиления по току транзисторов 16 и

25 соответственно, сопротивления резисторов 10 и 11 соответственно .

1529434

Причем погрешностью отражения токовых зеркал на транзисторах 5, 13;

6,7; 30,3); 36,35 можно пренебречь

5 из-за ее как минимум в десять раз меньшей по сравненик с другими составляющими величины:

Т, ав у . (в (! а +(74.

d у вв вв22 в ввв вв вв 4 (в в 4 вв вв дв К.

Т, (0,05 + 0,05 + 0,05 + 0,05) Тсм О К, К, ния, выходную шину, входную шину, к которой подклкчены первые выводы первого резистора и двух встречно включенных диодов, а также эмиттер первого входного транзистора и эмиттер второго входного транзистора, база которого соединена с базой и коллектором первого транзистора и с базой второго транзистора, эмиттер которого соединен с коллектором третьего транзистора„ а коллектор — с первыми выводами второго и третьего резисторов, с шиной нулевого потенциала, с эмиттерами первого и четвертого транзисторов и с коллектором пятого транзистора, эмиттер которого соединен с коллектором шестого транзистора, а база — с коллектором и базой четвертого транзистора и ба30

0,0013 МА;

0,21мА сдв,» 3.50

I 0 003 мА + 0,0013 мА сдв.и

= 0,0043 мА.

В предлагаемом устройстве ток сдви- 35 га (I ) от разброса коэффициен0ß II.3i( тов р транзисторов различной проводимости не зависит, т.е. Т, = О, погрешность отражения токовых зеркал

40 такая же, как и в прототипе. Тогда получим:

Il

II

Т04в 33 IQA8,3> сд(3 hP

I, „0,0043 мА

55 двух составляющих, обусловленных неравенством коэффициентов / транзисторов различной проводимости усили— ! тельного каскада (Тс4В ) и погрешностью отражения токовых зеркал каскада смещения на транзисторах 15, 33, 32, 20 и 9, 28, 37, 22, выходного каскада на транзисторах 17, 18 и 26, 24, приведенной к входу !! схемы (I,äii ), т.е.

Т + Т

Т сpe ср с4

Вычислим численные значения тока сдвига прототипа (Тс„вир) при следующих численных значениях параметров:

= 100

Iс,м 1 À, Ppп-Р 50; Ри-е-и =

3, 1

I мА I

0,003 мА; * " 3 30 I + I 1

= 0,0013 мА .

Определим коэффициент улучшения точности (p) предлагаемого устройства по отношению к прототипу:

Формула изобретения

Входное устройство схемы сравнения токов, содержащее два встречно включенных диода, четыре резистора, шестнадцать транзисторов, шину нулевого потенциала, шину положительного .питания, шину отрицательного питагде К вЂ” коэффициент усиления выходвк ного каскада зой первого входного транзистора,, коллектор которого соединен с базой седьмого транзистора, коллектор которого соединен с ког1лектором и базой восьмого транзистора и с базами и первых выходных транзисторов, коллекторы которых соединены с шиной положительного питания, с эмиттерами седьмого и шестого транзисторов, с эмиттером девятого транзистора, коллектор и.база которого соединены между собой, с базой шестого тРанзистора и первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с коллектором и базой десятого транзистора и с базой третьего транзистора, эмитвер которого соединен с шиной отрицательного питания, эмиттером десятого

15294

Составитель Н. Маркин

Редактор Л. Пчолинская Техред Л.Сердюкова Корректор О.Кравцова

Подписное.

Заказ 7759/55

Тираж 884

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул . Гагарина, 101 транзистора, коллекторами и вторых выходных транзисторов и эмиттером одиннадцатого транзистора, база которого соединена с коллектором вто5 рого входного транзистора, а коллектор — с коллектором и базой двенадцатого транзистора и базами п вторых выходных транзисторов, эмиттеры которых соединены с вторым вы- 1О водом третьего резистора, с выходной шиной, с эмиттерами п первых выходных транзисторов и вторыми выводами первого резистора и двух встречно включенных диодов, эмиттеры восьмо- 15 го и двенадцатого транзисторов соединены между собой и со вторым выводом второго резистора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности сравнения, токов, в 20 него введены тринадцатый — двадцать второй транзисторы, коллектор последнего соединен с коллектором третьего транзистора, а база — с базой третьего транзистора и базой тринад- 25 цатого транзистора, коллектор которого соединен с эмиттером четырнадцатого транзистора, база которого со34 1О единена с базой пятнадцатого транзистора, с коллектором и базой шестнад- . цатого транзистора, эмиттер которого соединен с шиной положительного питания, эмиттерами семнадцатого и восемнадцатого транзисторов, коллектором четырнадцатого транзистора и эмиттером пятнадцатого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором первого входного транзистора, коллектор семнадцатого транзистора соединен с коллектором шестого транзистора, а база — с базой шестого транзистора и восемнадцатого транзистора, коллектор которого соединен с эмиттером девятнадцатого транзистора, база которого соединена с базой двадцатого транзистора, с коллектором и базой двадцать первого транзистора, эмиттер которого соединен с шиной отрицательного питания, с эмиттерами тринадцатого и двадцать второго транзисторов, с коллектором девятнадцатого транзистора и эмиттером двадцатого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором второго входного транзистора.