Усилитель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (117 599938 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 31. 05. 74 (21) 2033651/09 (23) Приоритет» (32) 01 06 73 (31) 365 834 (33) С ША (43) Опубликовано15.01.78.Бюллетень № 2 (45) Дата опубликования описания .0 .7g (51) М. Кл.е

Н 03 Р 3/34

Государственный комнтот

Соватв Мнннстроо СССР оо делам нэобретеннй н открытий (53) УДК 621.375. .024 (088.8) Иностранец

Вильям Фредерик Гевейлер (США) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма

"PKA КОРПОРЕЙШН (США) (71) Заявитель (54) УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к усилителям, используюшим дополняющие полевые транзисторы, и может использоваться как в цифровых логических, так и в аналоговых устройствах.

Известны полупроводниковые усилители с дополняющими полевыми транзисторами, широко использующиеся в цифровых логических устройствах. Такие усилители отличаются высокими пороговыми уровнями, простотой, низким потреблением энергии и высоким коэффициентом усиления по мошности. Последнее характеризует его как усилитель с высокими нагрузочными возможностями.

Также известен усилитель, выполненный на полевых транзисторах, содержащий два последовательно соединенных относительно источни- 1З ка питания полевых транзистора с каналами противоположного . тйна проводимости, затворы которых соединены между собой и подключены к входной клемме.

Однако такой усилитель не нашел широкого применения в аналоговых устройствах из-за 20 нестабильности рабочей точки, так как его передаточная функция имеет относительно узкий диапазон, где выходной сигнал существенно изменяется в зависимости от входного, что требует точного регулирования приложенного смещения. Особенно трудно компенсировать влия2 ние окружающей среды на положение рабочей точки усилителя.

Цель изобретения — повышение стабильности рабочей точки. Для этого между соответствующими клеммами источника питания и каналами транзисторов введены управляемые сопротивления, управляющие входы которых объединены и соединены с источником управляющего напряжения, причем упомянутые управляемые сопротивления выполнены на транзисторах того же типа проводимости, что и транзисторы, с которыми они соединены.

Такой усилитель позволяет автоматически корректировать рабочую точку усилителя в зависимости от рабочих условий окружающей среды и изменений, вызванных нормальными производственными допусками.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема усилителя; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема усилителя с использованием в качестве управляемых сопро тивлений полевых транзисторов; на фиг. 3 — передаточная функция усилителя.

Усилитель, выполненный на полевых транзисторах,содержит два последовательно соединенных относительно источника питания поле-. вых транзистора 1, 2 с каналами противоположного типа проводимости, например тпанзистор 1 р-типа, а транзистор 2 — -n-типа,затво588938

Формула изобретения ры которых соединены между собой и и",дключены к входной клемме 3 усилителя. Между выводами 4, 5 каналов полевых транзисторов 1, 2 и клеммами 6, 7 источника питания включены управляемые сопротивления 8, 9 соответствен5 но, управляющие входы которых ооъединены и соединены с источником управляющего напряжения (клемма 10). Другие объединенные выводы каналов транзисторов 1, 2 подключены к выходной клемме 11. У правляемые сопротивления 8, 9 (см. фиг. 2) выполнены на полевых транзисторах, имеющих такие же позиционные обозначения 8, 9. Полевые транзисторы 8, 9, на затворы которых подано управляющее напряжение с клеммы 10, имеют тот же тип проводимости, что и полевые транзисторы 1, 2, с которыми они соединены своими каналами., 1s

На фиг. 3 приведена типичная передаточная функция усилителя, выполненного на последовательно соединенных полевых транзисторах 1, 2 с каналами р и и-типа проводимостей соответственно. Выходное напряжение, полученное на клемме 11 изменяется в соответствии с напря20

r жением, приложеншлм к входнои клемме 3, при этом выходной потенциал определяется отношением сопротивлений каналов транзисторов 1 и

2 и величиной потенциалов, приложенных к выводам 4, 5 этих транзисторов. К клеммам 6, 7 приложено рабочее напряжение источника питания, причем потенциал клеммы 6 относительно выше потенциала клеммы 7, при этом потенциал E в точке 4 должен быть выше потенциала Е> в точке 5. Предположим, что входное напряжение (смещение) E находится зО вх посереди е между рабочими потенциалами Е, и

Е,. В этом случае получим выходное напряжение Е,„,соответствующее рабочей точке 12 на передаточной функции 10. Крутизна передаточной функции 10 в точке 12 максимальна, а следовательно, и максимальны коэффициент усиления и динамический диапазон усилителя. Любое смещение рабочей точки 12 по кривой приводит к уменьшению коэффициента усиления и динамического диапазона.

Положение рабочей точки усилителя стабилизируется с помощью управляемых сопротивлений 8, 9, причем они выбраны таким образом что величина управляемого сопротивления 8 изменяется прямо пропорционально, а величина управляемого сопротивления 9 обратнопропор- 45 ционально управляющему напряжению, приложенному к клемме 10. К клемме 6 приложен фиксированный потенциал положительного, значения, к клемме 7 — фиксированный потенциал отрицательного значения, к входной клемме 3 приложен потенциал смещения на опорном ю уровне, таком как заземление. Если управляющее напряжение, приложенное к клемме 10, увеличивается, величина сопротивления

9 уменьшается, а величина сопротивления

8 увеличивается, в результате чего происходит смещение потенциалов в точках 4, 5 схемы в направлении фиксированного потенциала на клемм 7 и, наоборот, при уменьшении управляющего напряжения, управляемые сопротивления 8, 9 смещают рабочие напряжения в точках

4, 5 в направлении фиксированного потенциала на клемме 6. Так как выходное напряжение усилителя определяется отношением сопротивлений полевых транзисторов 1, 2 и рабочими потенциалами в точках 4, 5, и поскольку эти потенциалы зависят от управляющего напряжения на клемме 10, то выходное напряжение может быть изменено на требуемую величину изменением управляющего напряжения на клемме 10. При использовании в качестве управляемых сопротивлений полевых транзисторов 8, 9 (см. фиг. 2) управляющее напряжение с клеммы 10 подается на их затворы. С изменением величины управляющего напряжения изменяются сопротивления каналов транзисторов

8, 9, что смешает потенциалы в точках 4, 5 аналогично описанному.

В зависимости от различий в геометрии полевых транзисторов 1, 2 и различий в подвижности носителей тока их, а также от изменений рабочих условий окружающей среды передаточная функция усилителя может быть смещена относительно идеального своего положения (кривая 13 на фиг. 3). При этом, если передаточная функция задана кривой 13, рабочая точка 12 в результате будет образующей вы— ол ного напряжения; если передаточная функция задана кривой 14, то соответствующая рабочая точка будет в точке 15, образующей положительное выходное напряжение Е, анаВь х А логично при передаточной функции, заданной кривой 16, рабочая точка 17 будет образующей отрицательного выходного напряжения Е

Следовательно, напряжение, образованное на выходной клемме 11, определяется величиной и направлением смешения передаточной функции относительно идеально расположенной передаточной функции. Это напряжение используется в качестве напряжения отрицательной обратной связи для смешения рабочих потенциалов в точках 4,5 с целью стабилизации рабочей точки усилителя.

Усилитель, выполненный на полевых транзисторах, содержащий два последовательно соединенных относительно источника питания полевых транзистора с каналами противоположного типа проводимости, затворы которых соединены между собой и подключены к входной клемме. отличающиМся тем, что, с целью повышения стабильности рабочей точки, между соответствующими клеммами источника питания и каналами транзисторов введены управляемые сопротивления, управляющие входы которых объединены с источником управляющего напряжения.

2. Усилитель по- п. 1, отличающиМся тем, что управляемые сопротивления выполнены на транзисторах того же типа проводимости, что и транзисторы, с которыми они соединены.

588938

%и. s биха

Ебых, %б»

Еу бх.

Фиг..у

Фиг. я

Составитель Г. Теплова

Редактор Н. Коган Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко

Заказ 203 721 Тираж 408$ Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Г1атент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4