Дифференциальный усилитель

 

< и 657585

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИВЛЬСТВУ

CoIo3 Советских

CoLpIIIлистимеосик

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлеио29.12.76 (2)) 2435949/18-09 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет -, Опубликовано 15.04.79Бюллетень №14

Дата опубликования описания 18.04.79

2 (5!) М. Кл.

Н 03 F 3/34

Государственный комитет

СССР во делам изовретений и открытий (53) Удй 621.375.

024(088 8) 3 г . j

В. И. Анисимов, М. В. Капитонов, Н. Н. Прокфцрнко и Ю. М. Соколов,1

" 1

f (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Изооретение относится к радиоэлектро. нике и может быть использовано в аналоговых и аналого-цифровых вычислительных системах.

Известен дифференциальный усилитель, содержащий входной балансовый каскад с нагрузкой в виде первого и второго повторителей тока, выход первого повторителя тока соединен с входом третьего повторителя тока, а выход третьего пов- IO торителя тока соединен с выходом второго повторителя тока и является выходом дифференциального усилителя, эмиттеры выходных транзисторов второго и третьего повторителей тока соединены с базами дополнитедьных транзисторов, коллекторы которых подключены к соответствующим входам повторителей тока, а база выходного транзистора второго повторителя тока соединена с эмиттером вспомогательного транзистора второго повторителя токае база которого подключена к входу .второго повторителя тока (1).

Однако известный дифференциальный усилитель имеет сравнительно небольшоК коэффициент усиления напряжения вследствие шунтируюшего влияния сопротивлений коллекторных переходов выходных транзисторов повторителей тока. Это не позволяет реализовать на одном каскаде высококачественный усилитель с коэффициентом усиления напряжения, превышающем несколько сотен тысяч.

Целью изобретения является повышение коэффициента усиления. йля этого в дифференциальный. усилитель, содержащий входной балансный каскад с нагрузкой в виде первого и второго повторителей тока, выход первого повторителя тока соединен с входом третьего повторителя тока, а выход третьего повторителя тока соединен с выходом второго повторителя тока и является выходом дифференциального усилителя," эмиттеры выходных транзисторов второго и третьего повторителей тока соединены с базами дополнительных транзисторов, коллек»

65 7585 торы которых подключены к соответствующим входам повторителей тока, а база выходного транзистора второго повтори» теля тока соединена с эмиттером вспомо гательного транзистора второго повтори- % теля тока, база которого подключена к. входу второго повторителя тока, в третий повторитель тока введен вспомогательный транзистор, коллектор которого соединен с эмиттером выходного транзистора вто- <0 рого повторителя тока, база соединена с входом третьего повторителя тока, а эмит-, тер подключен к базе выходного транзистора третьего повторителя тока, коллектор вспомогательного транзистора 13 второго повторителя тока соединен с эмиттером выходного транзистора треть-, . его повторителя тока.

На чертеже, приведена принципиальная эйектрическая схема усилителя. 26

Дифференциальный усилитель содержит входной балансный каскад 1 с нагрузкой в виде первого 2 и второго 3 повторителей тока, выход 4 первого повторителя

2 соединен с входом 5,третьего повторителя 6 тока, а выход 7 третьего повто рителя тока 6 соединен с выходом 8 вто рого повторителя тока 3 и является выходом дифференциального усилителя„ эмит,теры выходных транзисторов 9 и 10

36 второго 3 и третьего 6 цовторителей тока соединены с базами соответствующих дополнительных транзисторов 11 и 12, коллекторы которых подключены к соответствующим вещам 13 и 5 соответствующих повторителей тока 3 и 6, а база вы ходного транзистора 9 второго повторителя тока 3 соединена с эмиттером вспомо гательного транзистора 14 второго повто-. рителя тока 3, база которого подключена к входу 13 второго повторителя тока 3, в третьем повторителе тока 6 вспомога .тельный транзистор 15, коллектор которого соединен с эмиттером выходного транзистора 9 второго повторителя тока

З,.база соединена, с входом 5 третьего повторителя тока 6, а эмиттер подключен к базе выходного транзистора 10 третьего повторителя тока 6, коллектор вспомо гательиого транзистора 14 второго повто рителя тока 3 соединен с эмиттером выходного транзистора 10 третьего повторителя тока 6. Второй повторитель 3 тока содержит также диод 16, а первый повторитель

2 содержит диод 17, а также транзистоЯ ры 18- 20.

Дифференциальный усилитель работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала, т. е. в режиме покоя статический режим транзисторов дифференциального усилителя задается источником тока входного балансового каскада 1. Ток коллектора транзистора 18 равен половине тока источника тока в эмиттерных,цепях транзисторов входного балансного каскада 1. Этот ток поступает на вход 5 третьего повторителя 6 и определяешь коллекторные и эмиттерные токи транзисторов второго 3 и третьего 6 повторителей тока. Потенциал объединенных выходов 7 и 8 повторителей 6 и 3 может быть выбран близким к нулю. Коэффициент усиления напряжения дифференциального усилителя ),, равный отношению входного дифферейциального напряжения О к выходному U>,„, определяется величи« вых ной передаточной проводимости (= вх

3В - выходной ток в режиме короткого замыкания на abIxopp и выходным сопротивлением R вы х п

Mu U и ВЬ1Y

В дифференциальном усилителе повышение коэффициента усиления напряжения осуществляется за счет увеличения сопротивления% хпри неизменной передаточЦЬФ ной проводимости. Уп.

abls

Вых вых

При появлении напряжения Ц ь,хначинает протекать ток через коллекторный переход выходного транзистора 10. Этот ток через единичный коэффициент передачи по току вспомогательного транзистора 15 в схеме общей базой (p(. =0,99-0,999 ) поступает на эмиттер выходного транзистора 9.

В связи с тем, что второй повторитель

3 реализован по схеме с глубокой отрицательной обратной связью, которая сТабилизирует ток через диод 1 6, указанное приращение коллекторного тока вспомогательного транзистора 15 практически без потерь поступает в эмиттер выходного транзистора 9 и далее с единичным коэффициентом передачи по току выходного транзистора 9 в схеме с обшей базой

) ф. "-0,99-0,999) приращение тока поЬтупает в низкоомную нагрузочную цепь, почти полностью компенсируя начальную, составляющую тока, обусловленную сопротивлением коллекторного перехода тран65 7585 зистора 10. Аналогичным образом происходит снижение сопротивления коллекторного перехода выходного транзистора 9 на эквивалентную величину BblxollHQI o сопротивления дифференциального усилите- 5 ля. Отличие состоит лишь в том, что передача тока через сопротивление коллекторного перехода транзистора 9 осуществляется с помощью транзистора 14 и 10.

Таким образом при единичных переда- 1 чах тока по рассмотренным петлям обратной связи отношение выходного напряжения U,Хк результирующему выходному току может достигать бесконечности.

ВЫХ

На практйке ввиду того, что передача по току транзисторов в схеме с общей базой лежит в пределах сС "-0,99-0,999, эквивалентное выходное сопротивление дифференциального усилителя возрастает на один, два порядка по сравнению с известными дифференциальными усилителями, построенными на основе традиционных повторителей тока. Коэффициент усиления напряжения равен 10 -10 при частоте среза б амплитудно-частотной характеристики коэффициента усиления:напряжения„лежащей

Ь пределах 20 — 30 МГц. формула изобретения

Дифференциальный усилитель, содержа» щий входной балансный каскад с иагруз» кой в виде первого и второго повторителей тока, выход первого повторителя тока соединен с входом третьего повторителя тока, а выход третьего повторителя тока соединен с выходом второго повторителя тока и является выходом дифференциального усилителя, эмиттеры выходных транзисторов второго и третьего повторителей тока соединены с базами дополнительных транзисторов, коллекторы которых подключены к соответствующим входам повторителей тока, а база выходного транзистора второго повторителя тока соединена с амит« тером вЬпомогательного транзистора второго повторителя тока, база которого подключена к входу второго повторителя тока, отличающийся тем, что, с. целью повышения коэффициента усиления, в третий повторитель тока введен вспомо гательный транзистор, коллектор которого соединен с эмиттером выходного тран« зистора второго повторителя тока, база соединена с входом третьего повторителя тока, а емиттер подключен к базе выходного транзистора третьего повторителя тока, коллектор вспомогательного транзистЬра второго повторителя тока соединен с эмиттером выходного транзистора третьего повторителя тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании Мю 1361056, кл. Н 3 Т, 1974.

Составитель A. Хазан

Редактор A. Зиньковский Техред М, Петко Корректор А. Грииенко

Заказ 1822/56 Тираж 1 05 9 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делим изобретений и открьтий

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

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