Способ управления коэффициентом передачи решающего усилителя

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в устройствах усиления широкополосных сигналов, в структуре аналоговых интерфейсов различного функционального назначения. Техническим результатом изобретения является обеспечение наибольшей и постоянной полосы пропускания решающего усилителя в широком диапазоне изменения его коэффициента передачи при работе как с активной, так и емкостной или активно емкостной со значительной долей реактивности нагрузкой. В способе обеспечивается управление коэффициентом передачи решающего усилителя при выполнении масштабного изменения сопротивления резисторов четырехполюсника цепи отрицательной обратной связи; преобразования входного напряжения в ток заряда корректирующего конденсатора, причем крутизна преобразования обратно пропорциональна изменению коэффициента передачи четырехполюсника отрицательной обратной связи; стабилизации фазового сдвига сигнала обратной связи дифференциального усилителя решающего усилителя. 10 ил., 1 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в устройствах усиления широкополосных сигналов, в структуре аналоговых интерфейсов различного функционального назначения. Техническим результатом изобретения является обеспечение наибольшей и постоянной полосы пропускания решающего усилителя в широком диапазоне изменения его коэффициента передачи при работе как с активной, так и емкостной (активно емкостной со значительной долей реактивности) нагрузкой.

Уровень техники

Известны способы управления коэффициентом передачи (Кп) решающих усилителей (РУ) на основе операционных усилителей с глубокой обратной связью по напряжению, у которых изменение Кп осуществляется путем изменения коэффициента передачи четырехполюсника отрицательной обратной связи (βос) (фиг. 1, фиг. 2), в частности РУ, фиг. 1, содержит: дифференциальный усилитель 1 (ДУ1); корректирующий конденсатор 2 (КК2); буферный усилитель 3 (БУ3); четырехполюсник отрицательной обратной связи 4.

[1. Алексеенко А.Г. Основы микросхемотехники. - 3-е изд. - М.: Юнимедиастайл, 2002, стр. 291, рис. 6.5;

2. Патент США 6710648;

3. Патент США 5374966;

4. Банк М.У. Аналоговые интегральные схемы. - М.: Радио и связь, 1981, стр. 19, табл. 2.1].

Это базовый принцип регулирования усилительных параметров широкого класса аналоговых микросхем. В качестве четырехполюсника βос обычно используются резисторы R1-R2 [1÷4], сопротивления которых меняются путем коммутации ключей на полевых транзисторах [5. Патент США 6731163 (фиг. 2);

6. Патент США 6137365;

7. П. Шкритек. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. - М.: Мир, 1991. - рис. 12.4.2, стр. 172;

8. Патент США 6362684;

9. Патент США 5877612;

10. Патент США 6710648;

11. Патент США 4500845;

12. Патент США 5325071;

13. Патент США 5231360;

14. Патент США 6621346;

15. Патент США 6445248;

16. Патент США 6246282;

17. Бахтиаров Г.Д. и др. Аналогово-цифровые преобразователи. - М.: Сов. Радио, 1980, стр. 223, рис. 7.36в].

Существенный недостаток известных способов управления коэффициентом передачи РУ, выполненного на современных микросхемах, состоит в ухудшении частотных свойств РУ (полосы пропускания ωв по уровню -3 дБ) при увеличении Кп (фиг. 1, фиг. 2). Действительно, Кп в инвертирующем и неинвертирующем включениях решающего усилителя фиг. 1, фиг. 2, в которых реализуется известный способ изменения Кп, зависит от параметров элементов схемы дифференциального усилителя и обратной связи (R1, R2) следующим образом:

где - коэффициент передачи РУ в диапазоне низких (3) частот для неинвертирующего включения;

- коэффициент передачи РУ в диапазоне низких (4) частот для инвертирующего включения;

Ск - емкость корректирующего конденсатора;

Y21 - крутизна преобразования входного дифференциального напряжения в выходной ток дифференциального усилителя (ДУ) (для схемы фиг. 2 Y21≈1/R0);

ω=2πf - круговая частота сигнала.

Из уравнений (1) и (2) следует, что при увеличении отношения резисторов R2 и R1 (т.е. при повышении или полоса пропускания ωв РУ, фиг. 1, фиг. 2, с известным способом управления Кп всегда ухудшается:

Для схемы фиг. 2:

Это основной недостаток классических РУ с обратной связью по напряжению. Для его устранения изобретен так называемый усилитель с токовой обратной связью, у которого при изменении коэффициента передачи Кп полоса пропускания не изменяется [18. Г. Штрапенин. Быстродействующие ОУ фирмы National Seniconductor. www.chipmfo.ru/literature/chipnews, 2003/10/5]. Однако этот класс «экзотических» ОУ обладает рядом существенных недостатков: несимметрией входов; повышенным значением э.д.с. смещения нуля; низким входным сопротивлением в инвертирующем включении; малым коэффициентом ослабления синфазных сигналов и т.д.

[18; 19. R. Manchini. Anatomy of a current-feedback OP Amp, EDN, December, 2005, p. 40-41].

Известен способ управления коэффициентом передачи решающего усилителя с глубокой отрицательной обратной связью [20. Патент РФ 2307393, МПК: G06G 7/12; H03F 3/45)], содержащего (фиг. 3) входной ДУ1, выход которого подключен к корректирующему конденсатору 2 и входу БУ3, а также четырехполюсник отрицательной обратной связи 4, включенный между выходом решающего усилителя и инвертирующим входом ДУ1, при котором управляют коэффициентом передачи РУ путем обратно пропорционального изменения параметров передачи четырехполюсника отрицательной обратной связи 4 (путем изменения сопротивления резисторов R1, R2) и крутизны преобразования входного напряжения ДУ1 в его выходной ток (путем изменения сопротивления резистора R0), посредством мультиплексора 5 (фиг. 4).

ДУ1 (фиг. 4) реализован на транзисторах VT1÷VT8, а также повторителях тока ПТ1÷ПТ2, обеспечивающих форсированный заряд (разряд) корректирующего конденсатора 2. Крутизна преобразования входного напряжения ДУ1 в ток заряда (разряда) корректирующего конденсатора 2 определяется общим сопротивлением резисторов и , т.е. .

В целом сопротивление резисторов R1 R2 и R, определяется состоянием ключей мультиплексора 5 (величиной заданного Кп), и в случае выполнения условия (7)

возможно выполнение условия (8)

В свою очередь, условие (8) выполнимо лишь при совместном выполнении условий (9) и (10):

т.е. в случае использования идеального ОУ в качестве ДУ1, что невозможно;

т.е. в случае чисто активной нагрузки, что резко ограничивает область применения РУ.

Недостатком данного способа являются ограниченные функциональные возможности - сохранять заявленные отличительные признаки (регулируемый коэффициент передачи с постоянной полосой пропускания) при работе только с активной или активно емкостной, с минимальной долей реактивности, нагрузкой.

Указанный недостаток обусловлен методической погрешностью способа, а именно,зависимостью коэффициента передачи, полосы пропускания, а также устойчивости РУ от величины и степени реактивности сопротивления нагрузки.

Эквивалентные схемы выходного каскада РУ (прототипа) без нагрузки (режим холостого хода РУ) (фиг. 5.а) и нагруженного на активно емкостную нагрузку (фиг. 5.б) описываются выражениями (11) и (12)

где - выходное напряжение БУ3;

- выходное сопротивление БУ3;

rвых.БУ3 - выходное сопротивление ОУ, используемого в качестве БУ3;

- коэффициент усиления ОУ, используемого в качестве БУ3 на частоте ωв РУ;

- сопротивление нагрузки

Выходное напряжение РУ без нагрузки (режим холостого хода РУ) и нагруженного на активно емкостную нагрузку описывается выражениями (15) и (16)

Исходя из соотношений:

Фазовый сдвиг сигнала обратной связи относительно выходного напряжения БУ3 определяется выражениями (19) и (20)

Моделирование РУ (прототипа) с верхней частотой полосы пропускания ωв=3,412·106 рад/с и использованием в качестве БУ3 ОУ ОРА111 (характеризуемого параметрами: rвых.БУЗ=75 Ом; показало зависимость величины фазового сдвига сигнала обратной связи ДУ1 (относительно выходного сигнала БУ3) от величины и степени реактивности сопротивления нагрузки, таблица 1.

Амплитудно-частотные характеристики РУ (прототипа) приведены на фиг. 6:

- кривая 1 - без нагрузки (режим холостого хода РУ);

- кривая 2 - нагруженного на активно емкостную нагрузку (Сн=2 нФ);

- кривая 3 - нагруженного на активно емкостную нагрузку (Сн=3 нФ);

- кривая 4 - нагруженного на активно емкостную нагрузку (Сн=4 нФ);

- кривая 5 - нагруженного на активно емкостную нагрузку (Сн=5 нФ). Из анализа данных таблицы 1 и кривых фиг. 6, следует:

- реактивная нагрузка РУ оказывает влияние на величину и фазовый сдвиг сигнала обратной связи ДУ1;

- увеличение реактивности нагрузки РУ приводит к изменению заявленной полосы пропускания РУ;

- увеличение реактивности нагрузки РУ (с учетом влияния Ск и самих ОУ) снижает устойчивость ОУ РУ.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, - снижение влияния нагрузки, как с активной, так и емкостной, и активно емкостной со значительной долей реактивности нагрузки, на сигнал отрицательной обратной связи дифференциального усилителя.

Технический результат достигается тем, что в способ управления коэффициентом передачи решающего усилителя, базирующегося на выполнении операций: масштабного изменения сопротивления резисторов четырехполюсника цепи отрицательной обратной связи; преобразования входного напряжения в ток заряда корректирующего конденсатора, причем крутизна преобразования обратно пропорциональна изменению коэффициента передачи четырехполюсника отрицательной обратной связи, введена операция стабилизации фазового сдвига сигнала обратной связи ДУ1 решающего усилителя.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена функциональная схема РУ (аналога) на основе операционных усилителей с глубокой обратной связью по напряжению.

На фиг. 2 представлена функциональная схема РУ (аналога), реализующего базовый принцип регулирования усилительных параметров широкого класса аналоговых микросхем.

На фиг. 3 представлена укрупненная функциональная схема РУ (прототипа).

На фиг. 4 представлена уточненная функциональная схема РУ (прототипа).

На фиг. 5 представлены эквивалентные схемы выходного каскада РУ (прототипа) без нагрузки (режим холостого хода РУ) (фиг. 5,а) и нагруженного на активно емкостную нагрузку (фиг. 5,б).

На фиг. 6 представлены амплитудно-частотные характеристики РУ (прототипа).

На фиг. 7 представлена укрупненная функциональная схема РУ.

На фиг. 8 представлена укрупненная функциональная схема ДУ1.

На фиг. 9 представлена эквивалентная схема буферных каскадов РУ нагруженного на активно емкостную нагрузку.

На фиг. 10 представлены амплитудно-частотные характеристики РУ.

Осуществление изобретения

В основе предлагаемого способа управления коэффициентом передачи решающего усилителя лежат следующие концепции.

Емкостная (активно емкостная со значительной долей реактивности) нагрузка вносит в контур обратной связи операционного усилителя запаздывание по фазе, что может вызвать неустойчивость, фиг. 6. На способность операционного усилителя управлять емкостной нагрузкой влияют следующие основные факторы:

1) внутренняя архитектура усилителя (например, выходной импеданс, усиление и запас по фазе, внутренняя схема коррекции);

2) природа емкостной нагрузки;

3) ослабление и фазовый сдвиг в схеме обратной связи с учетом влияния нагрузки на выходе, входного импеданса и паразитных емкостей.

Выходной импеданс усилителя, представленный выходным сопротивлением rвых, оказывает значительное влияние на работу с емкостной нагрузкой. В идеале, устойчивый операционный усилитель, с rвых=0 (в частности, при выполнении условия (9)), может работать на любую емкостную нагрузку без ухудшения фазовых характеристик.

Введение же в контур цепи обратной связи емкостной нагрузки (как это имеет место в прототипе), оказывает наибольшее влияние на устойчивость операционного усилителя.

В силу указанных факторов наиболее приемлемым способом обеспечения устойчивости РУ (сохранять заявленные отличительные признаки - регулируемый коэффициент передачи с постоянной полосой пропускания) - разделить цепи нагрузки и обратной связи (вывести из контура цепи обратной связи емкостную нагрузку, а значит, снизить влияние нагрузки на сигнал обратной связи ДУ1 прототипа).

Сущность предлагаемого способа заключается в выполнении следующих операций:

1) масштабного изменения сопротивления резисторов четырехполюсника цепи отрицательной обратной связи;

2) преобразования входного напряжения в ток заряда корректирующего конденсатора, причем крутизна преобразования обратно пропорциональна изменению коэффициента передачи четырехполюсника отрицательной обратной связи;

3) стабилизации фазового сдвига сигнала обратной связи ДУ1 решающего усилителя.

Устройство реализации способа управления коэффициентом передачи решающего усилителя (фиг. 7) содержит входной дифференциальный усилитель 1 (ДУ1), первый вход которого служит входом РУ, выход ДУ1 подключен к корректирующему конденсатору 2 (КК2) и входу буферного усилителя 3 (БУ3), выход которого подключен к входу буферного усилителя 6 (БУ6), выход которого служит выходом РУ, и сигнальному входу коммутируемого четырехполюсника обратной связи 4 (КЧОС4), выход которого подключен к второму входу ДУ1, мультиплексор 5, выходы которого соединены с входами управления КЧОС4 и ДУ1, а входы управления являются входами управления РУ.

ДУ1 (фиг. 8) содержит транзисторы VT1÷VT8, повторители тока ПТ1÷ПТ2, генераторы тока I1÷I4, коммутируемый резистор R0, входы управления которого являются входами управления ДУ1, причем базы VT1, VT2 и базы VT7, VT8 подключены, соответственно, к первому и второму входам ДУ1; коллекторы VT2, VT5, VT8 и коллекторы VT1, VT6, VT7 подключены к источнику питания, соответственно, положительной и отрицательной полярности; эмиттер VT7 и база VT5 через согласно включенный генератор тока I3, а эмиттер VT1 и база VT3 через согласно включенный генератор тока I1 подключены к источнику питания положительной полярности; эмиттер VT8 и база VT6 через согласно включенный генератор тока I4, а эмиттер VT2 и база VT4 через согласно включенный генератор тока I2 подключены к источнику питания отрицательной полярности; коллекторы VT3, VT4 подключены к входам управления соответственно ПТ1 и ПТ2; выходы ПТ1 и ПТ2 служат выходом ДУ1, а входы ПТ1 и ПТ2 подключены к источнику питания соответственно положительной и отрицательной полярности; эмиттеры VT4, VT6 подключены соответственно к эмиттерам VT3, VT6 и коммутируемому резистору R0, суммарное сопротивление которого определяется состоянием ключей (выполненных на базе полевых транзисторов), входы управления которыми являются входами управления ДУ1.

Устройство реализации способа управления коэффициентом передачи решающего усилителя работает следующим образом.

Каскадно соединенные ДУ1, КК2 и БУ3, охваченные петлей обратной связи, основным элементом которой является цепь обратной связи - КЧОС4, в целом, характеризуются:

- коэффициентом передачи , описываемым выражениями (1), (3);

- полосой пропускания ωв, описываемой выражением (6).

ДУ1 обеспечивает форсированный заряд (разряд) КК2. Крутизна преобразования входного напряжения ДУ1 в ток заряда (разряда) КК2 определяется общим сопротивлением резисторов и , т.е. .

В целом, сопротивление резисторов R1, R2 и R определяется состоянием транзисторных ключей Sl.1÷S1.n, S2.l÷S2.k, S0.1÷S0.m, которые управляются мультиплексором 5 - кодовым управляющим сигналом, поступающим на вход управления РУ.

При условии обратно пропорциональной зависимости изменения суммарного сопротивления R ДУ1 и коэффициента передачи КЧОС4 βос, при масштабном изменении сопротивления резисторов R1, R2 КЧОС4 (изменении ), возможно выполнение условия (7), а значит, и условия (8).

Эквивалентная схема буферных каскадов РУ, нагруженного на активно емкостную нагрузку, приведена на фиг. 9.

Выходное напряжение цепи обратной связи предлагаемого РУ описывается выражением (21)

по сути, аналогичным выражению (11), то есть

А значит, с учетом выражения (19), справедливо тождество:

То есть в силу высокого входного сопротивления БУ6, а главное, не зависящего от типа нагрузки РУ, обеспечивается стабилизация фазового сдвига сигнала обратной связи ДУ1 решающего усилителя.

В свою очередь, в силу выполнения условия

и единичных коэффициентов усиления БУ3, БУ6 справедливо равенство

Выходное напряжение РУ, с учетом (14), описывается выражением:

Несмотря на внешнюю схожесть, выражения (16) и (26), по своей сути, существенно различаются, так как:

- прототипа фактически является функцией активно реактивного сопротивления нагрузки РУ (фазовый сдвиг сигнала обратной связи ДУ1 зависит от доли реактивной составляющей нагрузки, выражение (20));

- , а значит, и предлагаемого РУ фактически не зависят от нагрузки (фаза сигнала обратной связи ДУ1 стабильна, выражения (21)÷(23)).

Правомерность использования эквивалентной схемы буферных каскадов РУ, нагруженного на активно емкостную нагрузку, приведенной на фиг. 9, а значит, достоверность выражений (21)÷(26) и сделанных на их основании выводов, возможна лишь в случае реализации БУ3 и БУ6 на базе ОУ, характеризуемых высоким входным сопротивлением и малой входной емкостью, например, ОУ ОРА111 (характеризуемого параметрами: rвх=1014Ом; Свх=3 пФ). Моделирование предлагаемого РУ (в качестве БУ3 и БУ6 использовались ОУ ОРА111) при емкости корректирующего конденсатора Ск=300 пФ показало возможность использования резисторов R1, R2 и R, характеризуемых интервалом сопротивлений R1∈[5;30]кOм, R2∈[45;270]кОм, R∈[100;500]Ом, с учетом выполнения условия (7).

Амплитудно-частотные характеристики предлагаемого РУ приведены на фиг. 10:

- кривая 1 - без нагрузки (режим холостого хода РУ);

- кривая 2 - нагруженного на активно емкостную нагрузку (Сн=2 нФ);

- кривая 3 - нагруженного на активно емкостную нагрузку (Сн=3 нФ);

- кривая 4 - нагруженного на активно емкостную нагрузку (Сн=4 нФ);

- кривая 5 - нагруженного на активно емкостную нагрузку (Сн=5 нФ).

Как следует из анализа фиг. 6 и 10, реализация предлагаемого способа обеспечивает снижение влияния нагрузки как с активной, так и емкостной, и активно емкостной со значительной долей реактивности нагрузки на сигнал отрицательной обратной связи дифференциального усилителя.

Способ управления коэффициентом передачи решающего усилителя, включающий операции: масштабного изменения сопротивления резисторов R1, R2 четырехполюсника, управляемых мультиплексором, цепи отрицательной обратной связи, образованной между входом дифференциального усилителя с корректирующим конденсатором и выходом первого буферного усилителя, по входу связанного с корректирующим конденсатором, преобразования входного напряжения дифференциального усилителя в ток заряда корректирующего конденсатора, таким образом, что крутизна преобразования обратно пропорциональна изменению коэффициента передачи четырехполюсника отрицательной обратной связи, отличающийся тем, что стабилизируют фазовый сдвиг сигнала отрицательной обратной связи относительно выходного напряжения первого буферного усилителя с помощью второго буферного усилителя с высоким входным сопротивлением, не зависящим от типа нагрузки решающего усилителя, а выходное сопротивление первого буферного усилителя выбирают из условия Rвых.БУ3<<(R1+R2), где Rвых.БУ3 - выходное сопротивление первого буферного усилителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых ВЧ и СВЧ сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, широкополосных усилителях).

Изобретение относится к области электроники и измерительной техники и может быть использовано в качестве устройства усиления сигналов различных датчиков, например, в мульдифференциальных операционных усилителях (МОУ), в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения, работающих в условиях воздействия радиации.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано также в измерительной технике в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных сенсоров.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в микросхемах СВЧ-фильтрации радиосигналов систем сотовой связи, спутникового телевидения, радиолокации и т.п.

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Технический результат заключается в расширении диапазона рабочих частот каскодного усилителя без ухудшения коэффициента усиления по напряжению.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных сенсоров. Технический результат заключается в уменьшении напряжения смещения нуля для повышения прецизионности операционного усилителя.

Изобретение относится к прецизионным устройствам усиления сигналов различных сенсоров. Технический результат заключается в уменьшении абсолютного значения Uсм, а также его температурных и радиационных изменений, обусловленных дрейфом β транзисторов.

Изобретение относится к области усилителей аналоговых ВЧ и СВЧ сигналов. Техническим результатом является расширение диапазона рабочих частот цепи смещения статического уровня.

Изобретение относится к прецизионным устройствам усиления сигналов различных сенсоров. Технический результат заключается в создании радиационно стойкого симметричного мультидифференциального усилителя для биполярно-полевого технологического процесса с повышенным коэффициентом усиления входного дифференциального сигнала.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в расширении допустимого диапазона частот квазирезонанса f0, зависящего от численных значений сопротивления первого частотозадающего резистора.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано также в измерительной технике в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных сенсоров с токовым выходом. Технический результат - обеспечение подавления синфазной составляющей входных дифференциальных токов устройства. Широкополосный преобразователь N-токовых входных сигналов в напряжение на основе операционного усилителя содержит входной дифференциальный каскад с расширенным диапазоном активной работы, источник питания, цепь активной нагрузки и дополнительный каскад преобразования входных токов на транзисторе по схеме с общей базой с N-токовыми входами. Дифференциальный каскад содержит общую эмиттерную цепь, неинвертирующий вход, инвертирующий вход, противофазные токовые выходы. 4 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат - повышение коэффициента усиления разомкнутого операционного усилителя. Биполярно-полевой операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад, общая истоковая цепь которого связана с первой шиной источника питания, первый и второй входы входного дифференциального каскада, первый токовый выход входного дифференциального каскада, связанный с эмиттером первого выходного транзистора и через первый токостабилизирующий двухполюсник соединенный со второй шиной источника питания, второй токовый выход входного дифференциального каскада, связанный с эмиттером второго выходного транзистора и через второй токостабилизирующий двухполюсник соединенный со второй шиной источника питания, источник опорного напряжения, связанный с базами первого и второго выходных транзисторов, токовое зеркало, согласованное с первой шиной источника питания, выход которого соединен с токовым выходом устройства. Коллекторы первого и второго выходных транзисторов соединены с первой шиной источника питания, первый токовый выход входного дифференциального каскада связан с эмиттером первого выходного транзистора через первый дополнительный резистор, второй токовый выход входного дифференциального каскада связан с эмиттером второго выходного транзистора через второй дополнительный резистор, причем источник опорного напряжения выполнен на основе дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала, выход которого через вспомогательный источник опорного тока связан с первой шиной источника питания, первый вход дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала соединен с первым токовым выходом входного дифференциального каскада и базой первого дополнительного транзистора, второй вход дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала соединен со вторым токовым выходом входного дифференциального каскада и базой второго дополнительного транзистора, коллектор первого дополнительного транзистора соединен со входом токового зеркала, коллектор второго дополнительного транзистора подключен к выходу токового зеркала и выходу устройства, а эмиттеры первого и второго дополнительных транзисторов связаны со второй шиной источника питания. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат: уменьшение статического тока, потребляемого ОУ от источников питания (без нагрузки), и уменьшение напряжения смещения нуля. Биполярно-полевой операционный усилитель на основе «перегнутого» каскода содержит входной дифференциальный каскад (1), первую (3) шину источника питания, первый (7) выходной транзистор, первый (8) токостабилизирующий резистор, вторую (9) шину источника питания, второй (11) выходной транзистор, второй (12) токостабилизирующий резистор, цепь динамической нагрузки (13), согласованную с первой (3) шиной источника питания, вход которой (14) подключен к коллектору первого (7) выходного транзистора, а также первый (17) прямосмещенный p-n-переход, второй (18) прямосмещенный p-n-переход, первый (19) и второй (20) дополнительные резисторы. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники, в частности усиления сигналов. Технический результат - уменьшение статического тока, потребляемого ОУ при отключенной нагрузке. Биполярно-полевой операционный усилитель на основе «перегнутого» каскода содержит входной дифференциальный каскад, общая истоковая цепь которого связана с первой шиной источника питания, первый и второй входы входного каскада, первый токовый выход входного каскада, связанный с эмиттером первого выходного транзистора, который через первый вспомогательный резистор соединен со второй шиной источника питания, второй токовый выход входного каскада, связанный с эмиттером второго выходного транзистора, который через второй вспомогательный резистор соединен со второй шиной источника питания, цепь динамической нагрузки, согласованную с первой шиной источника питания, вход которой соединен с коллектором второго выходного транзистора, а выход подключен к выходу устройства и коллектору первого выходного транзистора. Первый токовый выход входного каскада связан с эмиттером первого выходного транзистора через первый дополнительный двухполюсник и подключен к базе второго выходного транзистора, а второй токовый выход входного каскада связан с эмиттером второго выходного транзистора через второй дополнительный двухполюсник и подключен к базе первого выходного транзистора. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к прецизионным устройствам усиления сигналов. Технический результат - повышение коэффициента усиления дифференциального сигнала в разомкнутом состоянии ОУ до уровня 90÷100 дБ. Биполярно-полевой операционный усилитель содержит первый (1) и второй (2) входные полевые транзисторы, объединенные истоки которых связаны с первой (3) шиной источника питания через первый (4) токостабилизирующий двухполюсник, а затворы соединены с соответствующими входами (5) и (6) устройства, первый (7) и второй (8) выходные транзисторы, базы которых объединены и подключены к цепи смещения потенциалов (9), эмиттер первого (7) выходного транзистора соединен со второй (10) шиной источника питания через первый (11) токостабилизирующий резистор, эмиттер второго (8) выходного транзистора соединен со второй (10) шиной источника питания через второй (12) токостабилизирующий резистор, токовое зеркало (13), согласованное с первой (3) шиной источника питания, выход которого соединен с токовым выходом устройства (14) и коллектором второго (8) выходного транзистора, а вход токового зеркала (13) соединен с коллектором первого (7) выходного транзистора. В схему введены первый (15), второй (16), третий (17) и четвертый (18) дополнительные транзисторы, а также первый (19) и второй (20) дополнительные резисторы, объединенные коллекторы первого (15) и второго (16) дополнительных транзисторов соединены с истоками первого (1) и второго (2) входных полевых транзисторов, базы третьего (17) и четвертого (18) дополнительных транзисторов связаны с базами первого (7) и второго (8) выходных транзисторов, база первого (15) дополнительного транзистора соединена с коллектором третьего (17) дополнительного транзистора, эмиттер первого (15) дополнительного транзистора подключен к эмиттеру первого (7) выходного транзистора, эмиттер третьего (17) дополнительного транзистора связан со второй (10) шиной источника питания через первый (19) дополнительный резистор, база второго (16) дополнительного транзистора соединена с коллектором четвертого (18) дополнительного транзистора, эмиттер второго (16) дополнительного транзистора подключен к эмиттеру второго (8) выходного транзистора, эмиттер четвертого (18) дополнительного транзистора связан со второй (10) шиной источника питания через второй (20) дополнительный резистор. 10 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат заключается в расширении диапазона изменения выходного напряжения до уровней, близких к напряжениям на положительной и отрицательной шинах питания. Устройство содержит: входной дифференциальный каскад, общая истоковая цепь которого связана с первой шиной источника питания, первый и второй входы входного дифференциального каскада, первый токовый выход входного дифференциального каскада, связанный с базой первого выходного транзистора и коллектором первого транзистора первого источника опорного тока, эмиттер которого связан со второй шиной источника питания, второй токовый выход входного дифференциального каскада, связанный с базой второго выходного транзистора и коллектором второго транзистора второго источника опорного тока, эмиттер которого связан со второй шиной источника питания, цепь динамической нагрузки, согласованную с первой шиной источника питания, вход которой соединен с коллектором второго выходного транзистора, а выход связан с выходом устройства и коллектором первого выходного транзистора, причем базы первого и второго транзисторов первого и второго источников опорного тока соединены друг с другом, а эмиттеры первого и второго выходных транзисторов объединены друг с другом. 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат: создание энергоэкономичного устройства для усиления разности двух входных токов и подавления их синфазной составляющей. Для этого предложен дифференциальный усилитель двуполярных токов, который содержит первый и второй входы, первый входной каскад усиления тока, вход которого соединен с первым входом, первый выход первого входного каскада усиления тока связан со входом первого токового зеркала, согласованного с первой шиной питания, второй выход первого входного каскада усиления тока связан со входом второго токового зеркала, согласованного со второй шиной питания, выход устройства связан с выходами первого и второго токовых зеркал. В схему введен второй входной каскад усиления тока, вход которого соединен со вторым входом устройства, первый выход второго входного каскада усиления тока связан со входом третьего токового зеркала, согласованного с первой шиной питания, второй выход второго входного каскада усиления тока связан со входом четвертого токового зеркала, согласованного со второй шиной питания, причем выход третьего токового зеркала соединен со входом второго токового зеркала, а выход четвертого токового зеркала соединен со входом первого токового зеркала. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат - уменьшение напряжения смещения нуля. Биполярно-полевой операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад, общая истоковая цепь которого связана с первой шиной источника питания, первый и второй входы входного дифференциального каскада, первый токовый выход входного дифференциального каскада, связанный с эмиттером первого выходного транзистора, второй токовый выход входного дифференциального каскада, связанный с эмиттером второго выходного транзистора, первый вспомогательный двухполюсник, первый вывод которого соединен с эмиттером второго выходного транзистора, второй вспомогательный двухполюсник, первый вывод которого соединен с эмиттером первого выходного транзистора, цепь динамической нагрузки, согласованную с первой шиной источника питания, вход которой подключен к коллектору первого выходного транзистора, а выход связан с выходом устройства и коллектором второго выходного транзистора, причем базы первого и второго выходных транзисторов соединены друг с другом, вторую шину источника питания, при этом вторые выводы первого и второго вспомогательных двухполюсников связаны со второй шиной источника питания через первый токостабилизирующий двухполюсник и подключены к базе дополнительного транзистора, эмиттер дополнительного транзистора связан со второй шиной источника питания, а коллектор через второй дополнительный токостабилизирующий двухполюсник связан с первой шиной источника питания. 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления широкополосных сигналов. Техническим результатом является расширение диапазона изменения выходного напряжения устройства до уровней, близких к напряжениям на положительной и отрицательной шинах питания. Устройство содержит входной дифференциальный каскад, общую цепь питания, две шины источника питания, два основных входа входного дифференциального каскада, два токовых выхода входного дифференциального каскада, транзисторы, токостабилизирующие двухполюсники, цепь динамической нагрузки, токовый выход устройства, резисторы. 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат: повышение разомкнутого коэффициента усиления по напряжению операционного усилителя (ОУ) при сохранении высоких показателей по стабильности напряжения смещения нуля. Для этого предложен биполярно-полевой дифференциальный операционный усилитель, который содержит входной дифференциальный каскад (1) с первым (2) и вторым (3) противофазными токовыми выходами, первый (4) токовый вход, первый (5) полевой транзистор, первую (6) шину питания, первый (7) вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник, первый (8) токостабилизирующий двухполюсник, вторую (9) шину питания, второй (10) токостабилизирующий двухполюсник, первый (11) выходной транзистор, токовое зеркало (12), второй (13) выходной транзистор, буферный усилитель (14), первый (15) и второй (16) вспомогательные транзисторы. В схему введены первый (17) и второй (18) дополнительные транзисторы, второй (19) вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник, третий (20) вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник. 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в устройствах усиления широкополосных сигналов, в структуре аналоговых интерфейсов различного функционального назначения. Техническим результатом изобретения является обеспечение наибольшей и постоянной полосы пропускания решающего усилителя в широком диапазоне изменения его коэффициента передачи при работе как с активной, так и емкостной или активно емкостной со значительной долей реактивности нагрузкой. В способе обеспечивается управление коэффициентом передачи решающего усилителя при выполнении масштабного изменения сопротивления резисторов четырехполюсника цепи отрицательной обратной связи; преобразования входного напряжения в ток заряда корректирующего конденсатора, причем крутизна преобразования обратно пропорциональна изменению коэффициента передачи четырехполюсника отрицательной обратной связи; стабилизации фазового сдвига сигнала обратной связи дифференциального усилителя решающего усилителя. 10 ил., 1 табл.

Наверх