Повторитель напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве буферного усилителя напряжения, а также элемента дифференциального каскада. Устройство содержит с первого по шестой транзисторы (Т) (1-6), первый, второй источники тока (ИТ) (7, 8). Эквивалентное сопротивление коллектор-база Т (1, 2) значительно расширено за счет действия следящей связи через Т (5, 6), эмиттер-коллектор которых включен между коллектором соответствующего Т (1, 2) и шинами питания. При этом базы Т (5, 6) подключены к эмиттерам соответственно Т (2, 1). Технический результат: повышение входного сопротивления. 3 ил.

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве буферного усилителя (повторителя) напряжения, а также элемента дифференциального каскада.

Известны двухтактные повторители напряжения, способные передавать в нагрузку двухполярный сигнал, но подобные повторители напряжения либо имеют низкое входное сопротивление, либо чрезмерно сложны [1].

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является повторитель напряжения, приведенный в [2]. На фиг. 1 показана упрощенная схема прототипа, содержащая первый транзистор, базой подключенный ко входу устройства, коллектором - к положительной шине питания, второй транзистор, базой подключенный ко входу устройства, коллектором - к отрицательной шине питания, третий транзистор, база которого соединена с эмиттером второго транзистора, коллектор подключен к положительной шине питания, а эмиттер - к выходу устройства, четвертый транзистор, базой соединенный с эмиттером первого транзистора, коллектором - с отрицательной шиной питания, а эмиттером - с выходом устройства, первый источник тока, включенный между отрицательной шиной питания и точкой соединения эмиттера первого и базы четвертого транзисторов, и второй источник тока, включенный между положительной шиной питания и точкой соединения эмиттера второго и базы третьего транзисторов.

Недостатком прототипа является относительно малое входное сопротивление.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение входного сопротивления.

Для достижения указанной цели в схему прототипа, содержащую первый транзистор, базой подключенный ко входу устройства, второй транзистор, базой подключенный ко входу устройства, третий транзистор, база которого соединена с эмиттером второго транзистора, коллектор подключен к положительной шине питания, а эмиттер - к выходу устройства, четвертый транзистор, базой соединенный с эмиттером первого транзистора, коллектором - с отрицательной шиной питания, а эмиттером - с выходом устройства, первый источник тока, включенный между отрицательной шиной питания и точкой соединения эмиттера первого транзистора и базы четвертого транзистора, второй источник тока, включенный между положительной шиной питания и точкой соединения эмиттера второго транзистора и базы третьего транзистора, введены пятый транзистор и шестой транзистор, причем пятый транзистор коллектором соединен с положительной шиной питания, эмиттером - с коллектором первого транзистора, базой - с точкой соединения эмиттера второго транзистора, базы третьего транзистора и вывода второго источника тока, а шестой транзистор коллектором соединен с отрицательной шиной питания, эмиттером - с коллектором второго транзистора, базой - с точкой соединения эмиттера первого транзистора, базы четвертого транзистора и вывода первого источника тока.

Заявляемый повторитель напряжения (фиг. 2) содержит первый транзистор 1, базой подключенный ко входу устройства, второй транзистор 2, базой подключенный ко входу устройства, третий транзистор 3, база которого соединена с эмиттером второго транзистора 2, коллектор подключен к положительной шине питания, а эмиттер - к выходу устройства, четвертый транзистор 4, базой соединенный с эмиттером первого транзистора 1, коллектором - с отрицательной шиной питания, а эмиттером - с выходом устройства, пятый транзистор 5, коллектором соединенный с положительной шиной питания, эмиттером - с коллектором первого транзистора 1, базой - с точкой соединения эмиттера второго транзистора 2 и базы третьего транзистора 3, шестой транзистор 6, коллектором соединенный с отрицательной шиной питания, эмиттером - с коллектором второго транзистора 2, базой - с точкой соединения эмиттера первого транзистора 1 и базы четвертого транзистора 4, первый источник тока 7, включенный между отрицательной шиной питания и точкой соединения эмиттера первого транзистора 1, базы четвертого транзистора 4 и базы шестого транзистора 6, второй источник тока 8, включенный между положительной шиной питания и точкой соединения эмиттера второго транзистора 2, базы третьего транзистора 3 и базы пятого транзистора 5.

В схеме прототипа входное сопротивление определяется выражением где - входное сопротивление, обусловленное базовым током транзисторов 1 и 2; r_кб1, r_кб2 - сопротивления коллектор-база транзисторов 1 и 2 соответственно.

Нетрудно заметить, что в схеме прототипа входное сопротивление (при стремлении r_вх к бесконечности) ограничено параллельным соединением сопротивлений коллектор-база транзисторов 1 и 2: В предлагаемой схеме эквивалентное сопротивление коллектор-база значительно больше, чем в схеме прототипа, за счет действия следящей связи и, соответственно, больше предельное входное сопротивление: где K - коэффициент передачи повторителя напряжения.

При K = 0.95 предельное входное сопротивление увеличивается более чем на порядок.

Результаты анализа подтверждаются машинным моделированием с помощью демонстрационной версии программы PSpice. На фиг. 3 приведены графики зависимости входного сопротивления от частоты для прототипа и заявляемого устройства (при токе источников тока 1 мА, сопротивлении нагрузки 1 кОм, модели транзисторов типа КТ3102А и КТ3107А).

Таким образом, цель предлагаемого изобретения достигнута, и преимущество заявляемого повторителя напряжения перед прототипом состоит в большем входном сопротивлении.

Литература 1. Closed-loop High-Speed Buffer Buf04 (fig. 29). Analog Devise Data Sheet. Printed U.S.A. C1856-10-10/93. (http:\\www.analog.com\).

2. Christian Henn. New ultra high-speed circuit techniques with analog ICs (fig. 22). Application bulletin Burr-Brown Corporation N 183. Printed in U.S.A. May, 1993. (http:\\www.burr-brown.com\).

Формула изобретения

Повторитель напряжения, содержащий первый транзистор, базой подключенный ко входу устройства, второй транзистор, базой подключенный ко входу устройства, третий транзистор, база которого соединена с эмиттером второго транзистора, коллектор подключен к положительной шине питания, а эмиттер - к выходу устройства, четвертый транзистор, базой соединенный с эмиттером первого транзистора, коллектором - с отрицательной шиной питания, а эмиттером - с выходом устройства, первый источник тока, включенный между отрицательной шиной питания и точкой соединения эмиттера первого транзистора и базы четвертого транзистора, второй источник тока, включенный между положительной шиной питания и точкой соединения эмиттера второго транзистора и базы третьего транзистора, отличающийся тем, что в устройство введены пятый и шестой транзисторы, причем пятый транзистор коллектором соединен с положительной шиной питания, эмиттером - с коллектором первого транзистора, базой - с точкой соединения эмиттера второго транзистора, базы третьего транзистора и вывода второго источника тока, шестой транзистор, коллектором соединенный с отрицательной шиной питания, эмиттером - с коллектором второго транзистора, базой - с точкой соединения эмиттера первого транзистора, базы четвертого транзистора и вывода первого источника тока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3