Биполярно-полевой операционный усилитель

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.

В современной радиоэлектронной аппаратуре находят применение операционные усилители (ОУ) на полевых и биполярных транзисторах, выполненные на основе архитектуры так называемого «перегнутого каскода» [1-12]. Их основное достоинство - эффективное использование напряжения питания.

Для работы в условиях космического пространства, в экспериментальной физике необходимы радиационно-стойкие ОУ с повышенным коэффициентом усиления по напряжению (70-80 дБ) и малым напряжением смещения нуля (Uсм). Мировой опыт проектирования устройств данного класса показывает, что решение этих задач возможно на основе новой схемотехники и использования биполярно-полевого технологического процесса [13], обеспечивающего формирование р-канальных полевых и высококачественных n-p-n биполярных транзисторов с радиационной стойкостью до 1 Мрад и потоком нейтронов до 1013 н/см2. Однако для таких ОУ необходимы специальные схемотехнические решения, учитывающие ограничения биполярно-полевой технологии [13].

Ближайшим прототипом заявляемого устройства является операционный усилитель по патенту фирмы National Semiconductor US 5.963.085. Он содержит (фиг. 1) входной дифференциальный каскад 1, общая истоковая цепь которого 2 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 4 и второй 5 входы входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с эмиттером первого 7 выходного транзистора и через первый 8 токостабилизирующий двухполюсник соединенный со второй 9 шиной источника питания, второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с эмиттером второго 11 выходного транзистора и через второй 12 токостабилизирующий двухполюсник соединенный со второй 9 шиной источника питания, источник опорного напряжения 13 связанный с базами первого 7 и второго 11 выходных транзисторов, токовое зеркало 14, согласованное с первой 3 шиной источника питания, выход которого соединен с токовым выходом устройства 15.

Существенный недостаток известного ОУ состоит в том, что при типовом построении его основных функциональных узлов коэффициент усиления по напряжению (Ку) разомкнутого ОУ получается сравнительно небольшим. Это связано с фундаментальными ограничениями операционных усилителей на основе «перегнутого» каскода, которые фактически имеют один каскад усиления по напряжению на первом 7 и втором 11 выходных транзисторах.

Кроме того, максимальная амплитуда выходного отрицательного напряжения в известной схеме всегда на 1,0-1,4 В меньше, чем напряжение на второй 9 отрицательной шине источника питания. Для схем с низковольтным питанием это неприемлемо.

Следует также отметить, что схема ОУ-прототипа в диапазоне рабочих, прежде всего низких температур, а также при воздействии потока нейтронов имеет повышенные значения напряжения смещения нуля (Uсм) (единицы-десятки милливольт). В конечном итоге это снижает прецизионность известного ОУ. Данный эффект объясняется повышенным влиянием на Uсм погрешностей токового зеркала 14, которое реализуется в практических схемах на p-n-р транзисторах.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в повышении коэффициента усиления разомкнутого ОУ.

Первая дополнительная задача состоит в повышении эффективности использования напряжения отрицательного источника питания 9.

Вторая дополнительная задача - уменьшение напряжения смещения нуля.

Поставленные задачи достигаются тем, что в операционном усилителе фиг. 1, содержащем входной дифференциальный каскад 1, общая истоковая цепь которого 2 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 4 и второй 5 входы входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с эмиттером первого 7 выходного транзистора и через первый 8 токостабилизирующий двухполюсник соединенный со второй 9 шиной источника питания, второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с эмиттером второго 11 выходного транзистора и через второй 12 токостабилизирующий двухполюсник соединенный со второй 9 шиной источника питания, источник опорного напряжения 13, связанный с базами первого 7 и второго 11 выходных транзисторов, токовое зеркало 14, согласованное с первой 3 шиной источника питания, выход которого соединен с токовым выходом устройства 15, предусмотрены новые элементы и связи - коллекторы первого 7 и второго 11 выходных транзисторов соединены с первой 3 шиной источника питания, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан с эмиттером первого 7 выходного транзистора через первый 16 дополнительный резистор, второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан с эмиттером второго 11 выходного транзистора через второй 17 дополнительный резистор, причем источник опорного напряжения 13 выполнен на основе дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала 18, выход которого через вспомогательный источник опорного тока 19 связан с первой 3 шиной источника питания, первый вход 20 дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала 18 соединен с первым 6 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и базой первого 21 дополнительного транзистора, второй вход 22 дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала 18 соединен со вторым 10 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и базой второго 23 дополнительного транзистора, коллектор первого 21 дополнительного транзистора соединен со входом токового зеркала 14, коллектор второго 23 дополнительного транзистора подключен к выходу токового зеркала 14 и выходу устройства 15, а эмиттеры первого 21 и второго 23 дополнительных транзисторов связаны со второй 9 шиной источника питания.

На чертеже фиг. 1 показана схема ОУ-прототипа, а на чертеже фиг. 2 - схема заявляемого устройства в соответствии с п. 1 формулы изобретения.

На чертеже фиг. 3 показана схема фиг. 2 с конкретным выполнением дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала 13 на основе транзисторов 27 и 28.

На чертеже фиг. 4 представлена схема ОУ в соответствии с п. 2 формулы изобретения.

На чертеже фиг. 5 приведена схема заявляемого устройства фиг. 3 в среде PSpice на радиационно-зависимых моделях интегральных транзисторов АБМК_1_3 НПО «Интеграл» (г. Минск).

На чертеже фиг. 6 показана амплитудно-частотная характеристика коэффициента усиления по напряжению разомкнутого ОУ фиг. 3.

На чертеже фиг. 7 приведена зависимость напряжения смещения нуля ОУ фиг. 3 от температуры в диапазоне минус 60÷+80°С (а) и потока нейтронов в диапазоне Fn=1012÷1018 н/м2 (б). При этом предполагалось, что транзисторы схемы имеют достаточно высокую идентичность, а токовое зеркало 14 - идеально. Данный режим позволяет определить предельные параметры заявляемого устройства по Uсм.

На чертеже фиг. 8 приведена схема заявляемого устройства фиг. 4 в среде PSpice на радиационно-зависимых моделях интегральных транзисторов АБМК_1_3 НПО «Интеграл» (г. Минск) для случая, когда токовое зеркало 14 реализовано на p-n-р транзисторах АБМК_1_3, которые не отличаются высокой радиационной стойкостью [13].

На чертеже фиг. 9 приведена схема ОУ-прототипа фиг. 1 в среде PSpice на радиационно-зависимых моделях интегральных транзисторов АБМК_1_3 НПО «Интеграл» (г. Минск) для случая, когда токовое зеркало 14 так же ,как и в схеме фиг. 8, реализовано на p-n-р транзисторах АБМК_1_3.

На чертеже фиг. 10 представлены амплитудно-частотные характеристики заявляемого устройства и известного ОУ-прототипа. Из данных графиков следует, что предлагаемое устройство имеет более высокий (на 35,5 дБ) коэффициент усиления по напряжению.

На чертеже фиг. 11 приведена зависимость напряжения смещения нуля сравниваемых ОУ фиг. 8 и фиг. 9 от температуры в диапазоне минус 60÷+80°С (а) и от потока нейтронов в диапазоне (б). Из данных графиков следует, что предлагаемая схема ОУ имеет значительно меньшие напряжения смещения нуля при внешних воздействиях.

Биполярно-полевой операционный усилитель фиг. 2 содержит входной дифференциальный каскад 1, общая истоковая цепь которого 2 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 4 и второй 5 входы входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с эмиттером первого 7 выходного транзистора и через первый 8 токостабилизирующий двухполюсник соединенный со второй 9 шиной источника питания, второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с эмиттером второго 11 выходного транзистора и через второй 12 токостабилизирующий двухполюсник соединенный со второй 9 шиной источника питания, источник опорного напряжения 13, связанный с базами первого 7 и второго 11 выходных транзисторов, токовое зеркало 14, согласованное с первой 3 шиной источника питания, выход которого соединен с токовым выходом устройства 15. Коллекторы первого 7 и второго 11 выходных транзисторов соединены с первой 3 шиной источника питания, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан с эмиттером первого 7 выходного транзистора через первый 16 дополнительный резистор, второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан с эмиттером второго 11 выходного транзистора через второй 17 дополнительный резистор, причем источник опорного напряжения 13 выполнен на основе дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала 18, выход которого через вспомогательный источник опорного тока 19 связан с первой 3 шиной источника питания, первый вход 20 дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала 18 соединен с первым 6 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и базой первого 21 дополнительного транзистора, второй вход 22 дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала 18 соединен со вторым 10 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и базой второго 23 дополнительного транзистора, коллектор первого 21 дополнительного транзистора соединен со входом токового зеркала 14, коллектор второго 23 дополнительного транзистора подключен к выходу токового зеркала 14 и выходу устройства 15, а эмиттеры первого 21 и второго 23 дополнительных транзисторов связаны со второй 9 шиной источника питания.

В схеме фиг. 2 входной дифференциальный каскад 1 реализован на входных полевых транзисторах 24, 26 и источнике опорного тока 25.

В схеме фиг. 3 для уменьшения выходного сопротивления ОУ может применяться традиционный буферный усилитель 29 с низкоомным потенциальным выходом 30.

Кроме того, в схеме фиг. 3 дополнительный инвертирующий усилитель синфазного сигнала 13 реализован на транзисторах 27, 28.

На чертеже фиг. 4, в соответствии с п. 2 формулы изобретения, в схему введен дополнительный входной дифференциальный каскад 31, с первым 32 и вторым 33 дополнительными входами устройства, первый 34 токовый выход которого соединен с первым 6 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, а второй 35 токовый выход дополнительного входного дифференциального каскада 31 соединен со вторым 10 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, причем общая истоковая цепь 36 дополнительного входного дифференциального каскада 31 связана с первой 3 шиной источника питания.

При компьютерном моделировании заявляемых устройств в схемах фиг. 5, фиг. 8, фиг. 10 предусматривалось симметрирование статического режима транзисторов по напряжению коллектор-база с помощью источника напряжения V4.

Рассмотрим работу ОУ фиг. 3.

Статический режим транзисторов схемы фиг. 3 устанавливается входным дифференциальным каскадом 1 - его источником опорного тока 25, токостабилизирующим двухполюсником 19, а также дополнительным инвертирующим усилителем синфазного сигнала 13.

На основании первого закона Кирхгофа с учетом основных токовых соотношений в транзисторах при I8=2I0, I12=2I0, I19=2I0 можно найти, что статические токи истоков (Ici) и токи эмиттеров (Iэi) (коллекторов Iкi) в схеме фиг. 3 принимают следующие значения:

где I0 - заданный квант тока, например, 1 мА;

I8, I12 - токи первого 8 и второго 12 токостабилизирующих двухполюсников.

Коэффициент усиления по напряжению ОУ фиг. 3 определяется произведением

где - коэффициент передачи напряжения со входов 4, 5 ОУ ко входам 20 и 22 дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала 13;

- коэффициент передачи напряжения со входов 20, 22 дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала 13 на выход устройства 15.

Причем

где - эквивалентная крутизна входного дифференциального каскада 1 относительно токовых выходов 6 и 10;

S24, S26 - крутизна входных полевых транзисторов 24 и 26;

Rэкв6-10≈R16=R17 - эквивалентное сопротивление нагрузки входного дифференциального каскада 1 в узлах 6 и 10.

Коэффициент усиления второго каскада

где R15 - эквивалентное сопротивление в цепи выхода 15;

SПК - крутизна преобразования напряжения u20-22 в выходной ток устройства (ток узла 15).

Причем

где - сопротивления эмиттерных переходов транзисторов 21 и 23;

φт=26 мВ - температурный потенциал.

Таким образом, общий коэффициент усиления предлагаемого ОУ:

В схеме ОУ-прототипа фиг. 1 входной каскад не обеспечивает усиление по напряжению. Поэтому его общий коэффициент усиления

Следовательно, предлагаемый ОУ в разомкнутом состоянии имеет в Ny-раз больший коэффициент усиления по напряжению, где

При этом, в отличие от ОУ-прототипа, максимальные амплитуды положительных и отрицательных выходных напряжений здесь близки к соответствующим напряжениям на первой 3 и второй 9 шинах питания (Е3, Е9):

В ОУ-прототипе фиг. 1 условие (15) не выполняется:

где Uэб11≈0,7 В - напряжение эмиттер-база второго 11 выходного транзистора;

UR12 - напряжение на втором 12 токостабилизирующем двухполюснике.

Предлагаемый ОУ может послужить также основой для создания так называемых мультидифференциальных ОУ (фиг. 4), которые имеют ряд существенных преимуществ в сравнении с классическими ОУ [14-16].

За счет дополнительного усиления (Ky1) в заявляемой схеме фиг. 2 уменьшается в КУ1-раз величина Uсм, обусловленная влиянием на Uсм погрешностей токового зеркала 14 на p-n-р транзисторах (фиг. 10, фиг. 11).

Таким образом, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с прототипом.

Библиографический список

1. Патентная заявка US 2002/0196079, fig. 1.

2. Патент US 4.600.893, fig. 7.

3. Патент US 4.387.309.

4. Патент GB 2.035.003, fig. 2.

5. Патент US 7.215.200, fig. 6.

6. Патент US 4.406.990, fig. 4.

7. Патент US 6.788.143.

8. Патент US 4.004.245

9. Патент US 4.406.990, fig. 4.

10. Патент US 5.420.540.

11. Патент US 5.963.085.

12. Патент US 4.390.850.

13. Элементная база радиационно-стойких информационно-измерительных систем: монография / Н.Н. Прокопенко, О.В. Дворников, С.Г. Крутчинский; под общ. ред. д.т.н. проф. Н.Н. Прокопенко; ФГБОУ ВПО «Южно-Рос. гос. ун-т. экономики и сервиса». - Шахты: ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2011. - 208 с.

14. Основные свойства, параметры и базовые схемы включения мультидифференциальных операционных усилителей с высокоимпедансным узлом / Н.Н. Прокопенко, О.В. Дворников, П.С. Будяков // Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. Выпуск 2 (233), 2014 г. С. 53-64.

15. Основные параметры и уравнения базовых схем включения мультидифференциальных операционных усилителей с высокоимпедансным узлом / Н.Н. Прокопенко, Н.В. Бутырлагин, И.В. Пахомов // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем - 2014. Сборник трудов. Часть 3 / под общ. ред. академика РАН А.Л. Стемпковского. - М: ИППМ РАН, 2014. - С. 111-116.

16. The main connection circuits of the radiation-hardened differential difference amplifier based on the bipolar and field effect technological process / N.N. Prokopenko, O.V. Dvornikov, N.V. Butyrlagin, A.V. Bugakova // 2014 12th International conference on actual problems of electronic instrument engineering (APEIE - 2014) proceedings in 7 Volumes; Novosibirsk, October 2-4, 2014. - Novosibirsk State Technical University. - Vol. 1. - P. 29-34 DOI: 10.1109/APEIE.2014.7040870.

1. Биполярно-полевой операционный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад (1), общая истоковая цепь которого (2) связана с первой (3) шиной источника питания, первый (4) и второй (5) входы входного дифференциального каскада (1), первый (6) токовый выход входного дифференциального каскада (1), связанный с эмиттером первого (7) выходного транзистора и через первый (8) токостабилизирующий двухполюсник соединенный со второй (9) шиной источника питания, второй (10) токовый выход входного дифференциального каскада (1), связанный с эмиттером второго (11) выходного транзистора и через второй (12) токостабилизирующий двухполюсник соединенный со второй (9) шиной источника питания, источник опорного напряжения (13), связанный с базами первого (7) и второго (11) выходных транзисторов, токовое зеркало (14), согласованное с первой (3) шиной источника питания, выход которого соединен с токовым выходом устройства (15), отличающийся тем, что коллекторы первого (7) и второго (11) выходных транзисторов соединены с первой (3) шиной источника питания, первый (6) токовый выход входного дифференциального каскада (1) связан с эмиттером первого (7) выходного транзистора через первый (16) дополнительный резистор, второй (10) токовый выход входного дифференциального каскада (1) связан с эмиттером второго (11) выходного транзистора через второй (17) дополнительный резистор, причем источник опорного напряжения (13) выполнен на основе дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала (18), выход которого через вспомогательный источник опорного тока (19) связан с первой (3) шиной источника питания, первый вход (20) дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала (18) соединен с первым (6) токовым выходом входного дифференциального каскада (1) и базой первого (21) дополнительного транзистора, второй вход (22) дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала (18) соединен со вторым (10) токовым выходом входного дифференциального каскада (1) и базой второго (23) дополнительного транзистора, коллектор первого (21) дополнительного транзистора соединен со входом токового зеркала (14), коллектор второго (23) дополнительного транзистора подключен к выходу токового зеркала (14) и выходу устройства (15), а эмиттеры первого (21) и второго (23) дополнительных транзисторов связаны со второй (9) шиной источника питания.

2. Биполярно-полевой операционный усилитель по п. 1, отличающийся тем, что в схему введен дополнительный входной дифференциальный каскад (31) с первым (32) и вторым (33) дополнительными входами устройства, первый (34) токовый выход которого соединен с первым (6) токовым выходом входного дифференциального каскада (1), а второй (35) токовый выход дополнительного входного дифференциального каскада (31) соединен со вторым (10) токовым выходом входного дифференциального каскада (1), причем общая истоковая цепь (36) дополнительного входного дифференциального каскада (31) связана с первой (3) шиной источника питания.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в устройствах усиления широкополосных сигналов, в структуре аналоговых интерфейсов различного функционального назначения.

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 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 радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат заключается в повышении коэффициента усиления дифференциального сигнала в разомкнутом состоянии двухкаскадного ОУ до уровня 90÷400 дБ. Прецизионный двухкаскадный дифференциальный операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад (1), общая эмиттерная цепь которого (2) связана с первой (3) шиной источника питания через источник опорного тока (4), первый (5) и второй (6) токовые выходы входного дифференциального каскада (1), первый (7) и второй (8) выходные транзисторы, базы которых подключены к источнику напряжения смещения (9), а эмиттеры через соответствующие первый (10) и второй (11) токостабилизирующие двухполюсники связаны со второй (12) шиной источника питания, токовое зеркало (13), согласованное с первой (3) шиной источника питания, вход которого соединен с коллектором первого (7) выходного транзистора, а выход связан с коллектором второго (8) выходного транзистора и токовым выходом устройства (14). В качестве источника опорного тока (4) применяется управляемый по входу (15) источник опорного тока, причем управляющий вход (15) источника опорного тока (4) соединен с коллекторами первого (16) и второго (17) дополнительных транзисторов. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат: повышение коэффициента усиления по напряжению разомкнутого мультидифференциального операционного усилителя при сохранении высокой стабильности нулевого уровня. Для этого предложен биполярно-полевой мультидифференциальный операционный усилитель, который содержит первый (1) входной биполярный транзистор, первый (2) вход устройства, первый (3) входной полевой транзистор с управляющим р-n переходом, второй (4) вход устройства, второй (5) входной биполярный транзистор, третий (6) вход устройства, второй (7) входной полевой транзистор с управляющим р-n переходом, четвертый (8) вход устройства, токовое зеркало (9), первую (10) шину источника питания, буферный усилитель (11), вторую (12) шину источника питания, первый (13) и второй (14) дополнительные резисторы, первый (15), второй (16) и третий (17) дополнительные биполярные транзисторы, первый (18) дополнительный токостабилизирующий двухполюсник, четвертый (19), пятый (20) и шестой (21) дополнительные биполярные транзисторы, второй (22) дополнительный токостабилизирующий двухполюсник. 1 з.п. ф-лы, 9 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.

Наверх