Биполярно-полевой дифференциальный операционный усилитель

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 автоматики и может быть использовано в измерительной технике в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных сенсоров.

В современной радиоэлектронной аппаратуре находят применение операционные усилители (ОУ) на полевых и биполярных транзисторах, которые содержат отрицательную обратную связь по синфазному сигналу [1-5].

Для работы в условиях космического пространства, в экспериментальной физике необходимы радиационно-стойкие ОУ с повышенным коэффициентом усиления и малым напряжением смещения нуля (Uсм). Опыт проектирования устройств данного класса показывает, что решение этих задач возможно с использованием биполярно-полевого технологического процесса [6], обеспечивающего формирование p-канальных полевых и высококачественных n-p-n биполярных транзисторов с радиационной стойкостью до 1 Мрад и потоком нейтронов до 1013 н/см2.

Ближайшим прототипом (фиг. 1) заявляемого устройства является операционный усилитель по патенту RU 2571579 (заявка 2014145403/08, положительное решение от 09.07.15), фиг. 4. Он содержит (фиг. 1) входной дифференциальный каскад 1 с первым 2 и вторым 3 противофазными токовыми выходами, первый 4 токовый вход для установления статического режима по току транзисторов входного дифференциального каскада 1, подключенный к стоку первого 5 полевого транзистора с управляющим p-n переходом, затвор которого связан с первой 6 шиной источника питания, а исток подключен к первой 6 шине источника питания через первый 7 вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник, первый 8 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между первым 2 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и второй 9 шиной источника питания, второй 10 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между вторым 3 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и второй 9 шиной источника питания, первый 11 выходной транзистор, эмиттер которого подключен ко второй 9 шине источника питания, а коллектор связан со входом токового зеркала 12, второй 13 выходной транзистор, эмиттер которого подключен ко второй 9 шине источника питания, а коллектор связан с выходом токового зеркала 12 и входом буферного усилителя 14, первый 15 и второй 16 вспомогательные транзисторы, коллекторы которых объединены и подключены к истоку первого 5 полевого транзистора с управляющим р-n переходом, а эмиттеры соединены со второй 9 шиной источника питания, причем база первого 15 вспомогательного транзистора соединена с базой первого 11 выходного транзистора, а база второго 16 вспомогательного транзистора соединена с базой второго 13 выходного транзистора.

Существенный недостаток известного ОУ состоит в том, что он имеет сравнительно небольшой разомкнутый коэффициент усиления по напряжению (Kу). В конечном итоге это снижает прецизионность известного ОУ при работе в схемах с отрицательной обратной связью. Кроме этого, ОУ с известной архитектурой не могут работать в структуре достаточно нового подкласса активных элементов [8] - мультидифференциальных операционных усилителях, для которых входной дифференциальный каскад 1 (ДК) должен иметь два токовых входа для установления его статического режима [6].

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в повышении разомкнутого коэффициента усиления по напряжению ОУ при сохранении высоких показателей по стабильности напряжения смещения нуля. Дополнительная задача - расширение функциональных возможностей ОУ - создание необходимых условий для построения на его основе мультидифференциальных операционных усилителей (МОУ), имеющих ряд неоспоримых преимуществ в сравнении с классическими ОУ [8].

Поставленные задачи достигаются тем, что в операционном усилителе фиг. 1, содержащем входной дифференциальный каскад 1 с первым 2 и вторым 3 противофазными токовыми выходами, первый 4 токовый вход для установления статического режима по току транзисторов входного дифференциального каскада 1, подключенный к стоку первого 5 полевого транзистора с управляющим p-n переходом, затвор которого связан с первой 6 шиной источника питания, а исток подключен к первой 6 шине источника питания через первый 7 вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник, первый 8 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между первым 2 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и второй 9 шиной источника питания, второй 10 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между вторым 3 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и второй 9 шиной источника питания, первый 11 выходной транзистор, эмиттер которого подключен ко второй 9 шине источника питания, а коллектор связан со входом токового зеркала 12, второй 13 выходной транзистор, эмиттер которого подключен ко второй 9 шине источника питания, а коллектор связан с выходом токового зеркала 12 и входом буферного усилителя 14, первый 15 и второй 16 вспомогательные транзисторы, коллекторы которых объединены и подключены к истоку первого 5 полевого транзистора с управляющим p-n переходом, а эмиттеры соединены со второй 9 шиной источника питания, причем база первого 15 вспомогательного транзистора соединена с базой первого 11 выходного транзистора, а база второго 16 вспомогательного транзистора соединена с базой второго 13 выходного транзистора, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введены первый 17 и второй 18 дополнительные транзисторы, коллекторы которых связаны с первой 6 шиной источника питания, база первого 17 дополнительного транзистора подключена к первому 2 токовому выходу входного дифференциального каскада 1, эмиттер первого 17 дополнительного транзистора связан со второй 9 шиной источника питания через второй 19 вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник и соединен с объединенными базами второго 13 выходного транзистора и второго 16 вспомогательного транзистора, база второго 18 дополнительного транзистора подключена ко второму 3 токовому выходу входного дифференциального каскада 1, эмиттер второго 18 дополнительного транзистора связан со второй 9 шиной источника питания через третий 20 вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник и соединен с объединенными базами первого 11 выходного транзистора и первого 15 вспомогательного транзистора.

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

На чертежах фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5 показаны варианты выполнения входного дифференциального каскада 1 на полевых транзисторах (фиг. 3 - классическая схема ДК, фиг. 4 - схема ДК с местной отрицательной обратной связью, фиг. 5 - входной дифференциальный каскад 1 с двумя токовыми входами (4 и 30) для установления его статического режима). На основе схемы фиг. 5 и фиг. 2 реализуются мультидифференциальные ОУ [8].

На чертеже фиг. 6 показана схема заявляемого устройства в соответствии с п. 2 формулы изобретения.

На чертеже фиг. 7 приведена схема заявляемого ОУ фиг. 2 в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ОАО «Интеграл» (г. Минск).

На чертеже фиг. 8 показаны амплитудно-частотные характеристики коэффициента усиления по напряжению схемы фиг. 7 без отрицательной обратной связи (верхний график) и с отрицательной обратной связью (нижний график).

Графики фиг. 9 характеризуют предельные параметры заявляемого устройства по радиационной стойкости и температуре. Данные графики построены для идеальных элементов 12 и 14, при отсутствии разброса параметров элементов, а также при введении симметрирующего элемента 23.

На чертеже фиг. 10 приведена схема ОУ фиг.6 в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ОАО «Интеграл» (г. Минск).

На чертеже фиг. 11 показаны амплитудно-частотные характеристики коэффициента усиления по напряжению схемы фиг. 10 без отрицательной обратной связи (верхний график) и с отрицательной обратной связью (нижний график).

Графики фиг. 12 характеризуют предельные параметры заявляемого устройства по радиационной стойкости и температуре. Данные графики построены для идеальных элементов 12 и 14, при отсутствии разброса параметров транзисторов, а также при введении симметрирующего элемента 23.

Биполярно-полевой дифференциальный операционный усилитель фиг.2 содержит входной дифференциальный каскад 1 с первым 2 и вторым 3 противофазными токовыми выходами, первый 4 токовый вход для установления статического режима по току транзисторов входного дифференциального каскада 1, подключенный к стоку первого 5 полевого транзистора с управляющим p-n переходом, затвор которого связан с первой 6 шиной источника питания, а исток подключен к первой 6 шине источника питания через первый 7 вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник, первый 8 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между первым 2 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и второй 9 шиной источника питания, второй 10 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между вторым 3 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и второй 9 шиной источника питания, первый 11 выходной транзистор, эмиттер которого подключен ко второй 9 шине источника питания, а коллектор связан со входом токового зеркала 12, второй 13 выходной транзистор, эмиттер которого подключен ко второй 9 шине источника питания, а коллектор связан с выходом токового зеркала 12 и входом буферного усилителя 14, первый 15 и второй 16 вспомогательные транзисторы, коллекторы которых объединены и подключены к истоку первого 5 полевого транзистора с управляющим р-n переходом, а эмиттеры соединены со второй 9 шиной источника питания, причем база первого 15 вспомогательного транзистора соединена с базой первого 11 выходного транзистора, а база второго 16 вспомогательного транзистора соединена с базой второго 13 выходного транзистора. В схему введены первый 17 и второй 18 дополнительные транзисторы, коллекторы которых связаны с первой 6 шиной источника питания, база первого 17 дополнительного транзистора подключена к первому 2 токовому выходу входного дифференциального каскада 1, эмиттер первого 17 дополнительного транзистора связан со второй 9 шиной источника питания через второй 19 вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник и соединен с объединенными базами второго 13 выходного транзистора и второго 16 вспомогательного транзистора, база второго 18 дополнительного транзистора подключена ко второму 3 токовому выходу входного дифференциального каскада 1, эмиттер второго 18 дополнительного транзистора связан со второй 9 шиной источника питания через третий 20 вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник и соединен с объединенными базами первого 11 выходного транзистора и первого 15 вспомогательного транзистора.

В схеме фиг. 2 входной дифференциальный каскад 1 имеет противофазные потенциальные входы 21 и 22, а также симметрирующий элемент 23, который может выполняться на основе резисторов, источников опорного напряжения и т.п., обеспечивающий минимизацию систематической составляющей напряжения смещения нуля ОУ, обусловленной эффектом Эрли первого 11 и второго 13 выходных транзисторов.

В схеме фиг. 3 входной дифференциальный каскад 1 реализован на полевых транзисторах 25 и 26.

В схеме фиг. 4 входной дифференциальный каскад 1 выполнен на основе резистора местной отрицательной обратной связи 27, полевых транзисторах 28 и 29, а также имеет второй 30 токовый вход для установления статического режима по току транзисторов входного дифференциального каскада 1.

В схеме фиг. 5 входной дифференциальный каскад 1 реализован как элемент мультидифференциального ОУ [8] и содержит первый 31 и второй 32 дополнительные входы ОУ, а также полевые транзисторы 33, 34 и 35, 36. Статический режим транзисторов 35, 36 устанавливается здесь по второму 30 токовому входу.

На чертеже фиг. 6, в соответствии с п. 2 формулы изобретения, входной дифференциальный каскад 1 содержит второй 30 токовый вход для установления статического режима по току транзисторов входного дифференциального каскада 1, подключенный к стоку второго 37 полевого транзистора с управляющим p-n переходом, затвор которого связан с первой 6 шиной источника питания, а исток подключен к первой 6 шине источника питания через четвертый 38 вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник, причем исток второго 37 полевого транзистора с управляющим p-n переходом соединен с объединенными коллекторами третьего 39 и четвертого 40 дополнительных транзисторов, эмиттеры которых связаны со второй 9 шиной источника питания, база третьего 39 дополнительного транзистора соединена с базами первого 15 вспомогательного и первого 11 выходного транзисторов, а база четвертого 40 дополнительного транзистора соединена с базами второго 13 выходного и второго 16 вспомогательного транзисторов.

Рассмотрим работу ОУ фиг.2.

Статический режим транзисторов схемы фиг. 2 устанавливается за счет цепи отрицательной обратной связи по синфазному сигналу, которая организуется первым 15 и вторым 16 вспомогательными транзисторами и источником опорного тока на первом 5 полевом транзисторе, а также первым 17 и вторым 18 дополнительными транзисторами. При этом выходные токи узлов 2 и 3 (I2, I3) и токи коллекторов (Iкi) транзисторов определяются уравнениями

где I8, I10 - токи первого 8 и второго 10 токостабилизирующих двухполюсников;

- статический ток коллектора первого 11 и второго 13 выходных транзисторов и первого 15 и второго 16 вспомогательных транзисторов;

Uзи.5 - статическое напряжение между затвором и истоком первого 5 полевого транзистора при токе стока, равном Iс=2I0;

I0 - некоторый заданный разработчиком опорный ток, равный, например, 1 мА.

Таким образом, статический режим схемы ОУ фиг. 2 зависит от токов первого 8 и второго 10 токостабилизирующих двухполюсников, которые могут быть выполнены на основе n-p-n транзисторов. В конечном итоге это повышает радиационную стойкость ОУ [6].

Коэффициент усиления по напряжению (Kу) схемы фиг. 2 определяется произведением

где u23 - напряжение между первым 2 и вторым 3 токовыми выходами ОУ;

u21.22 - входное дифференциальное напряжение ОУ (напряжение между входами 21, 22);

Kу2.3 - коэффициент преобразования входного дифференциального напряжения ОУ (u21.22) в напряжение между первым 2 и вторым 3 токовыми выходами; Kу2.3=u2.3/u21.22;

Kу17.18 - коэффициент преобразования напряжения между первым 2 и вторым 3 токовыми выходами в напряжение uбб между базами первого 11 и второго 13 выходных транзисторов; Kу17.18=uбб/u2.3;

Kу11.13 - коэффициент преобразования напряжения между базами первого 11 и второго 13 выходных транзисторов в напряжение u∑1 на входе буферного усилителя 14; Kу=u∑1/uбб;

Kу14 - коэффициент передачи по напряжению буферного усилителя 14.

Причем Kу17.18≈1, Kу14≈1.

Основное усиление в схеме фиг. 2 обеспечивается первым (Kу2.3) и вторым (Kу11.13) каскадами. При этом

где SДК - крутизна преобразования напряжения между входами 21, 22 входного ДК 1 в выходные токи токовых выходов 2 и 3;

Ri2 - эквивалентное сопротивление в цепи первого 2 токового выхода;

Ri3 - эквивалентное сопротивление в цепи второго 3 токового выхода.

Численные значения Ri2 и Ri3 определяются формулами

где yвх.17 - входная проводимость первого 17 дополнительного транзистора по цепи базы;

yДК.2 - выходная проводимость входного дифференциального каскада 1 по цепи первого 2 токового выхода;

y8 - выходная проводимость первого 8 токостабилизирующего двухполюсника.

Аналогично для узла 3 можно найти

где yВх.18 - входная проводимость второго 18 дополнительного транзистора по цепи базы;

yДК.3 - выходная проводимость входного дифференциального каскада 1 по цепи второго 3 токового выхода;

y10 - выходная проводимость второго 10 токостабилизирующего двухполюсника.

Если считать, что yДК.1≈0, yДК.2≈0, y8≈0, y10≈0, то из формул (4)-(6) можно найти

где Rвх.15≈β15rэ15, Rвх.11≈β11rэ11, Rвх.13≈β13rэ13, Rвх.16≈ β16rэ16,

rэi, βi - сопротивление эмиттерного перехода и коэффициент усиления по току базы i-го транзистора.

За счет надлежащего выбора сопротивления второго 19 (R19) и третьего 20 (R20) вспомогательных токостабилизирующих двухполюсников можно минимизировать их влияние на Kу2.3. Поэтому для данного случая

где ϕт≈26 мВ - температурный потенциал;

β=β1311, rэ=rэ13=rэ11;

Icm - статический ток эмиттера первого 11 и второго 13 выходных транзисторов.

Аналогично можно найти коэффициент усиления по току Kу11.13 промежуточного каскада (первый 11 и второй 13 выходные транзисторы)

где Rн - эквивалентное сопротивление в цепи коллектора (∑1) второго 13 выходного транзистора.

Таким образом, коэффициент усиления разомкнутого ОУ фиг. 2

Приближенно можно считать, что эквивалентное сопротивление Rн на входе буферного усилителя 14

где μ13 - коэффициент внутренней обратной связи второго 13 выходного транзистора.

Таким образом, в схеме фиг. 2 разомкнутый коэффициент усиления определяется произведением

Если считать, что μ13≈10-3, β=β17≈β13=100, , то в заявляемом ОУ реализуется коэффициент усиления по напряжению не менее чем 90÷100 дБ.

Данный вывод подтверждается результатами компьютерного моделирования фиг. 8, фиг. 11.

Анализ графиков фиг. 8 показывает, что введение дополнительных элементов в схеме фиг. 2 в соответствии с формулой изобретения повышает коэффициент усиления по напряжению ОУ до 101 дБ. Этого достаточно для его многих применений в устройствах автоматики и телекоммуникаций. Причем заявляемая схема ОУ характеризуется высокой стабильностью нулевого уровня (фиг. 12).

Реализация ОУ в соответствии с п. 2 формулы изобретения позволяет создавать на его основе так называемые мультидифференциальные операционные усилители (например, фиг. 5, фиг. 2), имеющие уникальные схемы включения [8], не реализуемые на основе классических ОУ.

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

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Патент US №3.959.733.

2. Патент US №6.157.255.

3. Патент RU №2331970 fig. 1.

4. Патентная заявка US 2007/0096814.

5. Патент US №5.610.547.

6. 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.

7. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов / В.И. Анисимов, М.В. Капитонов, Н.Н. Прокопенко, Ю.М. Соколов - Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1979. - 151 с.

8. 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), МоскваЮ ОАО «Пульсар», 2014 г. С. 53-64.

1. Биполярно-полевой дифференциальный операционный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад (1) с первым (2) и вторым (3) противофазными токовыми выходами, первый (4) токовый вход для установления статического режима по току транзисторов входного дифференциального каскада (1), подключенный к стоку первого (5) полевого транзистора с управляющим р-n переходом, затвор которого связан с первой (6) шиной источника питания, а исток подключен к первой (6) шине источника питания через первый (7) вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник, первый (8) токостабилизирующий двухполюсник, включенный между первым (2) токовым выходом входного дифференциального каскада (1) и второй (9) шиной источника питания, второй (10) токостабилизирующий двухполюсник, включенный между вторым (3) токовым выходом входного дифференциального каскада (1) и второй (9) шиной источника питания, первый (11) выходной транзистор, эмиттер которого подключен ко второй (9) шине источника питания, а коллектор связан со входом токового зеркала (12), второй (13) выходной транзистор, эмиттер которого подключен ко второй (9) шине источника питания, а коллектор связан с выходом токового зеркала (12) и входом буферного усилителя (14), первый (15) и второй (16) вспомогательные транзисторы, коллекторы которых объединены и подключены к истоку первого (5) полевого транзистора с управляющим р-n переходом, а эмиттеры соединены со второй (9) шиной источника питания, причем база первого (15) вспомогательного транзистора соединена с базой первого (11) выходного транзистора, а база второго (16) вспомогательного транзистора соединена с базой второго (13) выходного транзистора, отличающийся тем, что в схему введены первый (17) и второй (18) дополнительные транзисторы, коллекторы которых связаны с первой (6) шиной источника питания, база первого (17) дополнительного транзистора подключена к первому (2) токовому выходу входного дифференциального каскада (1), эмиттер первого (17) дополнительного транзистора связан со второй (9) шиной источника питания через второй (19) вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник и соединен с объединенными базами второго (13) выходного транзистора и второго (16) вспомогательного транзистора, база второго (18) дополнительного транзистора подключена ко второму (3) токовому выходу входного дифференциального каскада (1), эмиттер второго (18) дополнительного транзистора связан со второй (9) шиной источника питания через третий (20) вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник и соединен с объединенными базами первого (11) выходного транзистора и первого (15) вспомогательного транзистора.

2. Биполярно-полевой дифференциальный операционный усилитель по п. 1, отличающийся тем, что входной дифференциальный каскад (1) содержит второй (30) токовый вход для установления статического режима по току транзисторов входного дифференциального каскада (1), подключенный к стоку второго (37) полевого транзистора с управляющим р-n переходом, затвор которого связан с первой (6) шиной источника питания, а исток подключен к первой (6) шине источника питания через четвертый (38) вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник, причем исток второго (37) полевого транзистора с управляющим р-n переходом соединен с объединенными коллекторами третьего (39) и четвертого (40) дополнительных транзисторов, эмиттеры которых связаны со второй (9) шиной источника питания, база третьего (39) дополнительного транзистора соединена с базами первого (15) вспомогательного и первого (11) выходного транзисторов, а база четвертого (40) дополнительного транзистора соединена с базами второго (13) выходного и второго (16) вспомогательного транзисторов.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат - уменьшение напряжения смещения нуля.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат: создание энергоэкономичного устройства для усиления разности двух входных токов и подавления их синфазной составляющей.

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.

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.

Изобретение относится к области радиоэлектроники, в частности усиления сигналов. Технический результат - уменьшение статического тока, потребляемого ОУ при отключенной нагрузке.

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.

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат - повышение коэффициента усиления разомкнутого операционного усилителя.

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 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 измерительной техники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных датчиков. Технический результат заключается в повышении коэффициента ослабления входных синфазных сигналов инструментального усилителя. Инструментальный усилитель с повышенным ослаблением входного синфазного сигнала содержит три дифференциальных каскада (3, 8, 13) на транзисторах (1, 2, 6, 7, 11, 12), выходной каскад (20), три вспомогательных транзистора (22-24) и три токостабилизирующих двухполюсника (27, 28, 29), при этом в него дополнительно введены три транзистра (31, 33, 35), три резистора местной отрицательной обратной связи (30, 32, 34) и три токостабилизирующих двухполюсника (36-38). 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат: повышение коэффициента усиления по напряжению в разомкнутом дифференциальном операционном усилителе при высокой температурной и радиационной стабильности статического режима транзисторов его промежуточного каскада. В схему введены первый (14), второй (15), третий (16) и четвертый (17) дополнительные выходные транзисторы, эмиттеры которых подключены ко второй 6 шине источника питания, базы первого (14) и второго (15) дополнительных выходных транзисторов соединены с базой первого (10) выходного транзистора, базы третьего (16) и четвертого (17) дополнительных выходных транзисторов соединены с базой второго (12) выходного транзистора, коллекторы первого (14) и третьего (16) дополнительных выходных транзисторов соединены с первым (5) токовым выходом входного дифференциального каскада (1), коллекторы второго (15) и четвертого (17) дополнительных выходных транзисторов соединены со вторым (8) токовым выходом входного дифференциального каскада (1), причем в качестве первого (7) и второго (9) согласующих двухполюсников используются токостабилизирующие двухполюсники с высоким внутренним сопротивлением. 2. з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области электроники. Технический результат - повышение коэффициента ослабления входного синфазного сигнала. Для этого предложен дифференциальный операционный усилитель для работы при низких температурах, который содержит первый (1) входной полевой транзистор, первый (2) вход устройства, первый (3) вспомогательный транзистор, первый (4) токостабилизирующий двухполюсник, первую (5) шину источника питания, второй (6) входной полевой транзистор, второй (7) вход устройства, второй (8) вспомогательный транзистор, второй (9) токостабилизирующий двухполюсник, первый (10) выход устройства, вторую (11) шину источника питания, первый (12) резистор отрицательной обратной связи, первый (13) выходной транзистор, второй (14) выходной транзистор, первую (15) цепь смещения потенциалов, первый (16) дополнительный транзистор, второй (17) дополнительный транзистор, вторую (18) цепь смещения потенциалов, первый (19) и второй (20) входы выходного дифференциального каскада (21). 3 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, повышение стабильности при низких температурах и воздействии радиации. Мультидифференциальный операционный усилитель содержит первый входной биполярный транзистор, первый входной полевой транзистор с управляющим р-n переходом, первое токовое зеркало, источник питания, второй входной биполярный транзистор, второй входной полевой транзистор с управляющим р-n переходом, второе токовое зеркало, первое дополнительное токовое зеркало, второе дополнительное токовое зеркало. 10 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления широкополосных сигналов. Технический результат: повышение коэффициента усиления по напряжению (Ку) при сохранении высокой температурной и радиационной стабильности напряжения смещения нуля. Двухкаскадный дифференциальный операционный усилитель с повышенным коэффициентом усиления содержит входной дифференциальный каскад, первый выходной транзистор, коллектор которого связан со входом токового зеркала, источник питания, второй выходной транзистор, первый вспомогательный транзистор, второй вспомогательный транзистор, третий вспомогательный транзистор, первый дополнительный повторитель напряжения, четвертый вспомогательный транзистор и второй дополнительный повторитель напряжения. 11 ил.

Изобретение относится к области аналоговой усилительной техники. Технический результат: повышение значения коэффициента передачи по напряжению. Для этого предложен дифференциальный инструментальный усилитель с парафазным выходом, который содержит неинвертирующий вход (1) устройства и синфазный ему неинвертирующий выход (2) устройства, инвертирующий вход (3) устройства и синфазный ему инвертирующий выход (4) устройства, первый (5) входной дифференциальный каскад, второй (8) входной дифференциальный каскад, выходной дифференциальный каскад (14), при этом в схему введен дополнительный дифференциальный каскад (20), неинвертирующий вход (21) которого соединен с неинвертирующим (1) входом устройства, инвертирующий вход (22) дополнительного дифференциального каскада (20) подключен к инвертирующему (3) входу устройства, первый (23) токовый выход дополнительного дифференциального каскада (20) связан с первым (12) токовым выходом второго (8) входного дифференциального каскада, а второй (24) токовый выход дополнительного дифференциального каскада (20) связан со вторым (16) токовым выходом второго (8) входного дифференциального каскада. 5 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и вычислительной техники. Технический результат заключается в обеспечении дополнительно к режиму последовательного во времени преобразования входных потенциальных сигналов в выходное напряжение, алгебраического суммирования входных дифференциальных и недифференциальных напряжений, а также изменения их фазы в процессе мультиплексирования. Мультиплексор содержит N входных дифференциальных каскадов, имеющих инвертирующий и неинвертирующий входы, логический потенциальный вход для включения/выключения дифференциального каскада, и токовый выход, связанный с входом выходного буферного усилителя. Причем каждый из N входных дифференциальных каскадов имеет диапазон линейной работы по дифференциальному входу, превышающий максимальную амплитуду его входного дифференциального напряжения, потенциальный выход выходного буферного усилителя соединен с инвертирующим входом первого входного дифференциального каскада, неинвертирующий вход которого связан с общей шиной источника питания, причем каждый логический потенциальный вход включения/выключения каждого входного дифференциального каскада связан с выходом соответствующих из N триггеров, входы управления состоянием которых соединены с выходами цифрового управляющего устройства. 17 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных датчиков. Технический результат заключается в повышении коэффициента ослабления входного синфазного сигнала при работе в диапазоне низких температур. Указанный результат достигается посредством инструментального усилителя для работы при низких температурах, который содержит первый входной полевой транзистор первого дифференциального каскада, затвор которого соединен с первым входом устройства, исток подключен к стоку первого вспомогательного транзистора первого дифференциального каскада, а сток через первый двухполюсник нагрузки связан с первой шиной источника питания и соединен с первым выходом, второй входной полевой транзистор первого дифференциального каскада. Между второй шиной источника питания и истоком второго выходного транзистора включен второй токостабилизирующий двухполюсник, причем второй и первый выходы соединены с соответствующими входами выходного каскада, выход которого, являющийся потенциальным выходом устройства, связан с четвертым входом устройства через цепь общей отрицательной обратной, а третий вход устройства соединен с общей шиной источников питания. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат: повышение разомкнутого коэффициента усиления по напряжению операционного усилителя при сохранении высоких показателей по стабильности напряжения смещения нуля. Для этого предложен биполярно-полевой дифференциальный операционный усилитель, который содержит входной дифференциальный каскад с первым и вторым противофазными токовыми выходами, первый токовый вход, первый полевой транзистор, первую шину питания, первый вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник, первый токостабилизирующий двухполюсник, вторую шину питания, второй токостабилизирующий двухполюсник, первый выходной транзистор, токовое зеркало, второй выходной транзистор, буферный усилитель, первый и второй вспомогательные транзисторы. В схему введены первый и второй дополнительные транзисторы, второй вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник, третий вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник. 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

Наверх