Усилитель тока
Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности путем уменьшения тока сдвига. Усилитель тока содержит транзисторы 1 -4, 20-23, транзисторы 5 и 6 в диодном включении, отражатели тока на транзисторах 7-18, двухполюсный токозадающий эл-т на резисторе 19, источник питания с шинами 24 и 25 и общую шину 26. В данном усилителе тока цель достигается тем, что ток сдвига не зависит от разброса коэффициентов транзисторов разной структуры, а определяется только погрешностью отражателей тока. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (sl)s Н 03 F 3/26
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ход (61) 1548841 (21) 4466007/09 (22) 27.07.88 (46) 28.02.91. Бал. hb 8 (71) Специальное конструкторское технологическое бюро "Модуль" Винницкого политехнического института и Винницкий политехнический институт
P2) А.Д.Азаров, В.Я.Стейскал, Ю.М.Степайко и АЯ.Голубев (53) 621.375.026 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1548841, кл. Н 03 F 3/26, 1987.
„, . Ж„„1б31703 А2 (54) УСИЛИТЕЛЬ ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности путем уменьшения тока сдвига. Усилитель тока содержит транзисторы 1 -4. 20 — 23, транзисторы 5 и 6 в диодном включении, отражатели тока на транзисторах 7 — 18, двухполюсный токозадающий эл-т на резисторе 19, источник питания с шинами 24 и 25 и общую шину 26. В данном усилителе тока цель достигается тем, что ток сдвига не зависит от разброса коэффициентов транзисторов разной структуры, а определяется только погрешностью отражателей тока, 1 ил.
1631703
Изобретение относится к измерительной технике и автоматике, может использоваться в устройствах линейного усиления тока, напряжения. в преобразователях токнапряжение и является дополнительным к авт.св. 1Ф 1548841.
Цель изобретения — повышение точности путем уменьшения тока сдвига, На чертеже представлена принципиальная электрическая схема усилителя тока.
Усилитель тока содержит первый, второй, третий, четвертый транзисторы 1 — 4, первый и второй транзисторы 5, 6 в диодном включении, первый, второй, третий, четвертый отражатели тока на транзисторах 7 — 18, двухполюсный токозадающий элемент на резисторе 19, первый, второй, третий, четвертый дополнительные транзисторы 20.—
23, шины 24, 25 источника питания, общая шина 26.
Усилитель тока работает следующим образом.
Для минимизации тока сдвига усилителя тока должны быть идентичными следующие группы транзисторов: 4, 21 и 22, 3, 20 и
23; 8, 10, 12 и 14; 7, 9, 11 и 13; 15 и 17, 16 и
18;1и5;2иб.
При подаче питания через резистор 19 и транзисторы 7 и 8 в диодном включении протекает ток смещения (IcM), определяемый выражением
Опит + 1-1пит U5.э.7 Об.э.8
R19
+ где U»т, U»T - напряжения на шинах 24, 25 источника питания соответственно;
Об,>,7, Об,з,8 — напряжения база — эмиттер транзисторов 7 и 8;
R1g — значение резистора 19, Такой же ток протекает через транзисторы 10, 12, 14, 11, 9 и 1. Через транзисторы 20 и 21 протекает ток транзисторов 10, 12. 9 и 11, т.е. 2 Ic . Через датчик тока транзистора 1 на транзисторе 5 протекает базовый ток транзистора 20, равный !
15 -тг р — и — р где 15 — ток через транзистор 5;
Р р —, — р — коэффициент р-и-р транзистора.
Аналогично через транзистор 6 протекает ток 18, равный
2 lсм
1б и — р — n
Через транзисторы 1 и 2 протекает усредненный ток, т,е. г 1см г
112
1 1
= ICM + /т— р — п — р / n — р — и
Через транзистор 17 протекает ток, практически равный току транзистора 15-, который
5равен базовому току транзистора 22,,т.е.:
1см
117 = и — р — и
1см
118
10 п
Базовый ток усилительного каскада на транзисторе 3 равен алгебраической сумме токов транзисторов 1 и 17, т.е.
1см
1 63 117 11 2
n — р — n
1см +
n — р — и р — и — р / см
7::
20 где знак "-" указывает, что ток вытекает из базы транзистора, Аналогично базовый ток транзистора 4 равен алгебраической сумме токов транзисторов 2 и 18, т.е.
1б4 — 11,2 118 =
25 = 1см р — n — р и — р — n /
1см Iñì
7-—
Определим токи покоя через транзисторы 3
30 и 4, равные произведению базовых токов этих транзисторов на их коэффициент, т.е.:
13 =1бз Pp — n — р
1см, IcM Pp — п — р
14 = 1б4 Pn — р — n
1ñì Pn — р — и — 1см °
n — р — и
Отсюда видно, что, несмотря на разные зна40 чения коэффициентов транзисторов и-р-и и р-и-р структуры, ток через транзисторы 3 и
4 равен 1см. Таким образом, в данном устройстве ток сдвига не зависит от коэффициентов транзисторов разной структуры.
45 Следовательно, при входном токе I», paBном нулю, на выходе предложенного устройства ток практически равен нулю, Работы схемы при воздействии входного сигнала (Л1 х О) аналогична описанной
50 в прототипе, Коэффициент усиления по току с разомкнутой петлей обратной связи устройства К также, как и в прототипе, равен
К вЂ”
55 где тх1, а2 — коэффициенты усиления по току транзисторов 1 и 2. соответственно; фз, P4 — коэффициенты усиления по току транзисторов 3 и 4 соответственно.
Сравним токи сдвига (1сд ) прототипа и предложенного устройства. 8 общем случае
1631703
Составитель И.Водяхина
Техред М,Моргентал Корректор В. Ги рня к
Редактор М.Келемеш
Заказ 555 Тираж 459 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035. Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ток сдвига равен сумме двух составляющих, обусловленных неравенством коэффициентовфтранзисторов разной структуры усилиl тельного каскада (le< ) и погрешностью отражателей тока каскада смещения на транзисторах 8, 10, 12, 14 и 7, 9, 11, 13, /1 приведенной к входу схемы (! сд, ), т.е.
l ll
lena = 1сдв + Icos
В данном устройстве, ток .сдвига (1сдв) от разброса коэффициентов Р транзисторов разной структуры не зависит, т.е. Ic > = О, а определяется только погрешностью отражателей тока, которая такая же, как и в прототипе, Кроме того, предложенное устройство отличается лучшей температурной стабильностью, так как схема токовой компенсации компенсирует температурную составляющую lcq>, обусловленную изменением коэффициентов Р от температуры усилительного каскада, и улучшает динамические характеристики входного каскада. Это обусловлено уменьшением в 2 раза динамического входного сопротивления схемы вследствие увеличения тока покоя, протекающего через транзисторы 1, 2, 5, б, 20 и 21, а уменьшение входного сопротивления схемы сокращает время перезаряда паразитных емкостей суммирующей точки и, следовательно, увеличивает быстродействие описанной схемы. функционирующей совместно с токовым ЦАП, характеризующимся боль5 шим значением выходной емкости.
Формула изобретения
Усилитель тока по авт.св. М 1548841, отличающийся тем, что, с целью
10 повышения точности путем уменьшения тока сдвига, введен третий и четвертый дополнительные транзисторы, имеющие структуру соответственно четвертого и третьего транзисторов, третий и четвертый
15 отражатели тока. выходы которых подключены к базам соответственно третьего и четвертого транзисторов, общие выводы — к коллекторам соответственно третьего и четвертого дополнительных транзисторов и со20 ответствующим шинам источника питания, а входы — к базам соответственно третьего и четвертого дополнительных транзисторов, при этом первый и второй отражатели тока выполнены с первым и вторым допол25 нительными выходами, первые из которых соединены с выходами этих же отражателей тока, а вторые выходы — с эмиттерами соответственно четвертого и третьего отражателей тока.
