Каскодный дифференциальный усилитель



Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель

 


Владельцы патента RU 2408975:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") (RU)

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля). Технический результат: уменьшение абсолютного значения Uсм и его температурного дрейфа. Каскодный дифференциальный усилитель содержит первый (1) и второй (2) входные транзисторы (Т), эмиттеры которых связаны с первым токостабилизирующим двухполюсником (ТД) (3), первый (4) и второй (5) выходные Т с объединенными базами, эмиттеры которых подключены к соответствующим первому (1) и второму (2) входным Т, а также соединены со вторым (6) и третьим (7) ТД, токовое зеркало (8), вход которого соединен с коллектором первого (4) выходного Т, а выход подключен к коллектору второго (5) выходного Т и связан с базой входного Т (9) выходного буферного усилителя (10). В схему введен дополнительный Т (11), база которого соединена с первым (3) ТД, а коллектор подключен ко входу токового зеркала (8). 9 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля).

В современной радиоэлектронной аппаратуре находят применение дифференциальные усилители (ДУ) с существенными различными параметрами.

Особое место занимают каскодные дифференциальные усилители (ДУ), характеризующиеся повышенной широкополосностью. Предлагаемое изобретение относится к данному типу ДУ.

Наиболее близким по сущности к заявляемому техническому решению является классическая схема ДУ фиг.1, представленная в патенте RCA Corporation США №4151482, fig. 1, которая также присутствует в большом числе других патентов, например [2-12].

Существенный недостаток известного ДУ фиг.1 состоит в том, что он имеет повышенное значение систематической составляющей напряжения смещения нуля (Uсм), зависящей от свойств его архитектуры.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в уменьшении абсолютного значения Uсм и его температурного дрейфа.

Поставленная задача достигается тем, что в дифференциальном усилителе фиг.1, содержащем первый 1 и второй 2 входные транзисторы, эмиттеры которых связаны с первым токостабилизирующим двухполюсником 3, первый 4 и второй 5 выходные транзисторы с объединенными базами, эмиттеры которых подключены к соответствующим первому 1 и второму 2 входным транзисторам, а также соединены со вторым 6 и третьим 7 токостабилизирующими двухполюсниками, токовое зеркало 8, вход которого соединен с коллектором первого 4 выходного транзистора, а выход подключен к коллектору второго 5 выходного транзистора и связан с базой входного транзистора 9 выходного буферного усилителя 10, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введен дополнительный транзистор 11, база которого соединена с первым 3 токостабилизирующим двухполюсником, а коллектор подключен ко входу токового зеркала 8.

Схема усилителя - прототипа показана на чертеже фиг.1. На чертеже фиг.2 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с формулой изобретения.

В схеме фиг.3 в эмиттеры транзисторов 1 и 2 введены дополнительные резисторы, что является традиционным схемотехническим решением.

На чертежах фиг.4 и 5 показаны схемы дифференциального усилителя - прототипа (фиг.4) и заявляемого ДУ (фиг.5) в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар».

На чертеже фиг.6 приведены температурные зависимости напряжения смещения нуля сравниваемых схем фиг.4 и 5.

На чертежах фиг.7 и 8 показаны схемы дифференциального усилителя - прототипа (фиг.7), имеющего дополнительные резисторы в эмиттерных цепях входных транзисторов и заявляемого ДУ (фиг.8), соответствующего чертежу фиг.3, в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар».

На чертеже фиг.9 приведены температурные зависимости напряжения смещения нуля сравниваемых схем фиг.7 и 8.

Каскодный дифференциальный усилитель фиг.2 содержит первый 1 и второй 2 входные транзисторы, эмиттеры которых связаны с первым токостабилизирующим двухполюсником 3, первый 4 и второй 5 выходные транзисторы с объединенными базами, эмиттеры которых подключены к соответствующим первому 1 и второму 2 входным транзисторам, а также соединены со вторым 6 и третьим 7 токостабилизирующими двухполюсниками, токовое зеркало 8, вход которого соединен с коллектором первого 4 выходного транзистора, а выход подключен к коллектору второго 5 выходного транзистора и связан с базой входного транзистора 9 выходного буферного усилителя 10. В схему введен дополнительный транзистор 11, база которого соединена с первым 3 токостабилизирующим двухполюсником, а коллектор подключен ко входу токового зеркала 8.

Рассмотрим факторы, определяющие систематическую составляющую напряжения смещения нуля Uсм в схеме фиг.2, т.е. зависящие от схемотехники ДУ.

Если токи двухполюсников 3, 6 и 7 равны величине 2I0, то токи коллекторов (Iк.i) и токи базы (Iб.i) транзисторов:

где Iб.n.=Iэ.ii - ток базы p-n-p транзисторов при эмиттерном токе Iэ.i=I0;

βi - коэффициент усиления по току базы р-n-р транзисторов.

Входной (Iвx.8) и выходной (Iвых.8) токи токового зеркала 8

где Ki - коэффициент передачи по току подсхемы 8 (Кi=1).

Как следствие, разность токов в узле «А» при его коротком замыкании на эквипотенциальную общую шину

где IБУ - ток базы транзистора 9 эмиттерного повторителя 10.

Для получения нулевого значения разностного тока Iр (4) необходимо, чтобы выполнялось условие

Таким образом, в заявляемом устройстве при выполнении условия (5) уменьшается систематическая составляющая Uсм, обусловленная конечной величиной β транзисторов и его радиационной (или температурной) зависимостью. Как следствие, это уменьшает Uсм, так как разностный ток Iр в узле «А» создает Uсм, зависящее от крутизны S преобразования входного дифференциального напряжения uвх ДУ в выходной ток узла «А»:

где rэ1=rэ2 - сопротивления эмиттерных переходов входных транзисторов 1 и 2.

Поэтому для схемы фиг.2

где φт=26 мВ - температурный потенциал.

В ДУ-прототипе Iр=IБУ=Iб.р≠0, поэтому здесь систематическая составляющая Uсм получается более чем на порядок больше (Uсм=933 мкВ), чем в заявляемой схеме (Uсм=11 мкВ).

Компьютерное моделирование схем фиг.4, 5, 7, 8 подтверждает (фиг.6, 9) данные теоретические выводы.

Таким образом, заявляемое устройство обладает существенными преимуществами в сравнении с прототипом по величине статической ошибки усиления сигналов постоянного тока.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Патент США №4151482 fig. 1.

2. Патент США №4151484 fig.4.

3. Патент Франции №2023887.

4. Патент Франции №2066287.

5. Патент Англии №1276375.

6. Патент ЧССР №145528.

7. Патент ЧССР №145526.

8. Патент США №3825724.

9. Патент ФРГ №2039399.

10. Патент Швеции №365675.

11. Достал И. Операционные усилители [Текст] /И.Достал. - М.: Мир, 1982. - С.80, рис.3.15б.

12. Патент США №4406990, fig. 4.

Каскодный дифференциальный усилитель, содержащий первый (1) и второй (2) входные транзисторы, эмиттеры которых связаны с первым токостабилизирующим двухполюсником (3), первый (4) и второй (5) выходные транзисторы с объединенными базами, эмиттеры которых подключены к соответствующим первому (1) и второму (2) входным транзисторам, а также соединены со вторым (6) и третьим (7) токостабилизирующими двухполюсниками, токовое зеркало (8), вход которого соединен с коллектором первого (4) выходного транзистора, а выход подключен к коллектору второго (5) выходного транзистора и связан с базой входного транзистора (9) выходного буферного усилителя (10), отличающийся тем, что в схему введен дополнительный транзистор (11), база которого соединена с первым (3) токостабилизирующим двухполюсником, коллектор подключен ко входу токового зеркала (8), причем коллекторный ток дополнительного транзистора (11) определяется суммой токов базы первого (4) и второго (5) выходных транзисторов
Iк11≈Iб.4+Iб.5,
где Iб.4, Iб.5 - токи базы первого (4) и второго (5) выходных транзисторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля).

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля).

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в прецизионных компараторах и операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля).

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля).

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с

Изобретение относится к радиотехнике и связи для усиления аналоговых сигналов в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с

Изобретение относится к радиотехнике и связи для усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, операционных усилителях с малыми значениями напряжения смещения нуля (ОУ))

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в прецизионных компараторах и операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля)

Изобретение относится к радиотехнике и связи для усиления аналоговых сигналов с широким динамическим диапазоном в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, прецизионных операционных усилителях (ОУ))

Изобретение относится к радиотехнике и связи для усиления аналоговых сигналов с широким динамическим диапазоном, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, прецизионных операционных усилителях (ОУ))

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями ЭДС смещения нуля)

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, прецизионных решающих усилителях с малыми значениями э.д.с

Изобретение относится к радиотехнике и связи для усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых интерфейсов различного функционального назначения
Наверх