Транзисторный дифференциальный усилитель с динамической поляризацией

 

(ii 642843 (б!) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Занвлено 02. 06.76 (21)2367361/18-09 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.79.Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 18.01.79

2 (51) М. Кл

Н 03 F 3/45

ФВ%мцптвееьа канити

СССР йа декам 1цобретений ю еткр1кткй (53) У!У< 621.375.

4 087 9 083 .6(088.8) (72) Авторы изобретения

A. С. Нагайкин и В. П. Масягин б

1 с

I (71) Заявитель (4) ТРАНЗИСТОРНЫЙ НИФФЕРЕНБИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

С НИНАМИЧЕСКОЙ ПОЛЯРИЗАБИЕЙ

Изобретение относится к информационно-измеритепьной технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразова телах.

Известен транзисторный дифференциальный усилитель с динамической поляризацией, содержащий основной дифференциальный каскад с источником тока в общей эмиттерной цепи, в цепях коллекторов транзисторов обоих плеч которого включены параллельно соединенные по входу 10 соответствующие коммутируемые дифференциальные каскады с перекрестными связями по выходу, а также дополнигельный дифференциальный каскад (1)

Однако известный транзисторный усилитель громоздкий.

Белью изобретения является упрощение усилителя.

Ьщ этого в транзисторном дифференциальном усилителе с динамической поляризацией, содержащем основной дифференциальный каскад с источником гока в об щей эмитгерной цепи, в цепях к ч лекторов транзисторов обоих плеч которого включены параллег «о соединенные по входу соответствующие коммутируемые дифференциальные каскады с перекрестными связями по выходу, а также дополнительный дифференциальный каскад, нагрузка каждого плеча дополнительного дифференциального каскада выполнена в виде последовагельно соединенных диода и резисгора, причем между одноименными электродами диодов и соответствующей шиной питания включен сгабилигрон, гочка соединения диодов и резисторов подключена к входам основного дифференциального каскада, а гочка соединения коллекторов транзисторов плеч дополнительного дифференциального каскада и резисторов подключена к входам коммугируемых дифференциальных каскадов.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема усилителя.

Транзисторный дифференциальный усилитель с динамической поляризацией содержит основной дифференциальный ка 642843 кад 1 с источником 2 тока, установленном в общей эмиттерной цепи, в цепях коллекторов транзисторов 3 и 4 обоих плеч которого включены параллельно соединенные по входам 5 и 6 соответствующие коммутируемые дифференциальные каскады 7 и 8 с перекрестными связями по выходам 9 и 10, в также дополнительный дифференциальный каскап 11, нагрузка каждого плеча 1 2 и 1 3 допол- to нительного каскада 11 выполнена в випе последовательно соединенных диодов

14 и 15 и резисторов 16 и 17, причем между одноименными электродами диодов

14 и 15 и соответствующей шиной 18 15 питания (+) включен стабилитрон 19, точки соединения пиопов 14 и 15 и резисторов 16 и 17 подключены к входам

20 и 21 основного дифференциального каскада 1, а точки соединения коллекто- 20 ров транзисторов 22 и 23 плеч дополнительного дифференциального каскада

11 и резисторов 16 и 17 подключены к входам 5 и 6 коммутируемых дифференциальных каскадов 7 и 8, кроме того, усилитель содержит входы 24 и 25 дополнительного дифференциального каскада 11, транзисторы 26-29, нагрузочные резисторы 30 и 31, шину 32 питания (-), шину 33 "Земля .

Устройство Работает следующим образом.

Входной дифференциальный сигнал Ц поступая на входы 24 и 25 дополнительного дифференциального каскада 11 вызы- З вает распределение его общего эмиттерного тока 3 между коллекторами в соответствии с выражениями: с -Х э

1 ек

)т . (Х екр — -"Х

Kg (г)

3 eXP — @ п т 45 где Х„- ток, проходящий через левое плечо 1 2 дополнительного пифференцивльного каска да 1 1; — ток, ирохопящий через правое плечо L3 дополнительного пифференциального каскада 11; — температурный потенциал;

Т

T оэффициент передачи тока транзисторами 22 и 23 дифференциальной пары дополнительного дифференциального каскада 1 1; (- постоянная Гэольтцмана; (Ht — заряд электрона; уп- коэффициент, учитывающий влияние всех слагаемых тока соответствующего перехода (токи генерации, рекомбинации и канальный).

Коллекторные rotcH 3 gl H 3 к2, дя через диоды 14 и 15 и резисторы

16 и 17, формируют выходные дифференциальные напряжения, которые определяются следующими выражениями:

ВЫХ 20-24 Bк (3) при условии идентичности транзисторов 22 и 23 дополнительного дифференциального каскада 11, идентичности диодов 14 и 15, в также при условии, что

О не превышает 120 мВ для кремниевых транзисторов 22 и 23, так tcBK именно такая величина входного напряжения необходима для практически полного (90%) переключения тока между коллекторами дополнительного дифференциального каскада 11, т.е. оС I Й t:xp — --1 вк

3 k nl Ч т

BblX 5-ф — + Ц

vates Вк п Ч (Ф) гдеОвь,„2o >< — выходной дифференциальный сигнал с транзисторов 22 и 23 в диодн включении диодов 14 и 15;

U t t„ - выходной сигнал с резис торов 16 и 17.

При U, > (4-5) т . формула (4) принимает вид: где Як — сопротивление коллекторной це и дифференциального каскада.

Из сравнения выражений (3) и (5) нетрудно видеть, что дифференциальное напряжение на входе 20-21 основного дифференциального каскада 1 равно входному дифференциальному напряжению и во много раз меньше дифференциального напряжения нв входах 5 и 6 динамической поляризации. При этом, чем больше сопротивление резисторов 16 и 17 и токи эмиттеров, тем в большее число раз

О,„превосходит 0 „„, которое ойределяется коэффициейтом усиления дополнительного дифференциального каскапа 11.

При воздействии входного сигнала напряжение на входах 20 и 21 основного дифференциального каскада 1 буцет изменяться в активной области входной вольт-амперной характеристики каска да, r.е. основной дифференциальный кас642843 б формула изобре гения кад 1 будет работать в усилительном режиме. В то же вымя напряжение

U < на входах 5 и 6 динамической

ВЫ Х 5-б поляризации коммутируемых дифференциальных каскадов 7 и 8. бупег изменяться в диапазоне, определяемом величиной

К.0 которое заставит работать коммуьх* тируемые дифференциальные каскады 7 и

8 в режиме переключения. Порог чувсгвительности (входное напряжение О в„, при котором происходит полное переключение транзисторов 26 и 29 коммутируемых дифференциальных каскадов 7 и 8) составит величину порядка (1-2) мВ.

Йальнейшего уменьшения дополнительного порога чувствительности можно добиться введением еще одного дифференциального каскада 11. При этом в момент превышения входным сигналом U „некоторогоо положительного или отрицательного уровня будет происходить переключение транзисторов 26-29 коммутирующих дифференциальных каскадов 7 и 8 таким образом, что полярность выходных сигналов с выходов 9 и 10, снимаемых соответственно с резисторов 30 и 31, не будет

Зависеть от полярности входного сигнала

Величина же выходных сигналов будет определяться величиной входного дифференциального напряжения, сопротивлением резисторов 30 и 31, а также током, генерируемым источником 2.

Транзисторный дифференциальный усилитель с динамической поляризацией, содержащий основной диффер енци альный каскад с источником тока в общей эмитгерной цепи, в цепях коллекторов гранзисгоров обоих плеч которого включены параллельно соединенные по входу соотаегсгвующие коммутируемые дифференциальные каскады с перекрестными связями по выходу, а также дополнительный дифференциальный каскад, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения

15 ,усилителя, нагрузка каждого плеча дополни тельного дифференциального каскада выполнена в виде последовательно соединенных диода и резистора, причем между одноименными электродами диодов и со20 ответствующей шиной питания включен сгабилитрон, точка соединения диодов и резисторов подключена к входам основного дифференциального каскада, а гочка г. соединения коллекторов транзисторов плеч дополнительного дифференциального каскада и резисторов подключена к входам коммутируемых дифференциальных каскадов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIIJA ¹ 3452289, кл. 330-23, 24.06.69.

ЦИИИПИ Заказ 7779/53 Тираж 1059 Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4