Согласующий усилитель

 

О П И С А Н И Е !ii!660I96

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соез Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.02.74 (21) 2002455/18-09 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл,"Н ОЗГ 3/20

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень № 16 (53) УДК 621.375.4 (088.8) по делам изобретений н открытий (45) Дата опубликования описания 30.04.79 (72) Авторы изобретения

В. В. Меер и В. И. Нестеров (71) Заявитель Особое конструкторское бюро вычисчительной техники Рязанского радиотехнического института (54) СОГЛАСУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЪ

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к согласующим усилителям, используемым для сопряжения логического и ключевого устройств.

Известны согласующие усилители с не- 5 симметричным входом для сопряжения логического и ключевого устройств, содержащие транзистор сдвига уровня и усилительный транзистор в виде источника тока, причем источник входного сигнала включен 10 последовательно с транзистором сдвига уровня (1).

Быстродействие подобных усилителей, определяемое временем переключения, обусловлено задержкой вследствие насыщения 15 транзистора сдвига уровня постоянной и переменной составляющими тока источника входного сигнала, а также ограниченной скоростью нарастания выходного сигнала вследствие нелинейно-емкостного характе- 20 ра внешней нагрузки (ключевого устройства).

Недостатком таких усилителей является сильная ограничительная зависимость между динамическим диапазоном и быстродей- 25 ствием.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является согласующий усилитель, содержащий усилительную пару 30 транзисторов, выходы которой шунтированы базоколлекторным переходом служащего динамической нагрузкой биполярного транзистора, соединенного своим коллектором со входом оконечного повторителя (2).

Здесь транзисторы усилительной пары при подключении входного сигнала между их базами выполняют функции дифференциального сдвигателя уровня, что позволяет подавить влияние постоянной составляющей входного сигнала на быстродействие.

Недостатком этого усилителя также является снижение быстродействия при увеличении динамического диапазона, причем это сопровождается ограничением диапазона выходного сигнала íà верхнем уровне входного сигнала и рсзкнм различием скорости нарастания переднего и заднего фронтов выходного сигнала при работе на нелинейно-емкостную внешнюю нагрузку.

Целью изобретения является увеличение динамического диапазона и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в согласующий усилитель на биполярном транзисторе, коллектор и эмиттер которого соединены с истоками первого и второго транзисторов усилительной пары, затвор первого из которых соединен с резистором, через который к источнику питания под!

) () (1 1 9 () ! . lO И ОК!)ПС !«С(й Ппii" O!)!11 .1 I31!(IO,IIIO!Ii« l!! "iI каскод«о вкл(ше«пых бп«ол»р«ом

I;o:Ic вом I ранзпстора.с с соединен«ыми базой » затвором, причем источник входноIо сигнала включен между затвором второго «О;!С(3ОГО трс(из «с гОра y o(I;1(IToë!>íoé II E(р(: и базой тра шстора рсзпстивпого сl!Л И СЛ !1.

На гсртсжс приведена припциг иаль«ая схс»а согласующего усилителя, выполненная, «апримср, на р-канальных полевых и и-р-и биполярных транзисторах.

Устройство содержит усилительную пару полевых транзисторов 1, 2, биполярный транзистор 3 динамической нагрузки, резистпвный усилитель на биполярном транзисторе 4 и резисторе 5, оконечный повторитель на биполярном 6 и полевом 7 транзисторах с соединенными входами и дополнительный резистор 8. Остальные резисторы 9, 10 и диоды 11, 12 выполняют функции ограничения токов и температурной стабилизации; источник входного сигнала подключается к управляющим электродам

13 и 14 последовательно соединенны:с транзисторов 2 и 4, а выходом служит оснцая точка 15 каскода в повторителе.

Рсзистивнь(й усилитель вкл!очсп ш)следователь«о с транзистором 2 и параллельно с транзистором 1 усилительной пары, а оконечный повторитель своим входом связан с точкой соединения транзисторов 1 и 3.

Связь — затвор транзистора 1 с коллектором транзистора 6 повторителя и резистор

8 образует форсирующую цепь положительной обратной связи по току. Вход 14 соединяется с выходом логического устройства (3 источнике входного сигнала, а вход 13 — с общей шиной, если усилитель должен быть неинвсртирующим. Для инвертирования входного сигнала вход 14 соединяется с «аибольшим из напряжений питания логического устройства, а вход 13 — с его выходом.

Увеличение динамического диапазона и быстродействия в усилителе достигается следующим образом. Последовательное соединение и-р-и транзистора 4 и р-канального транзистора 2 обладает относительно зажимов 13 и 14 свойством дифференциального входа и создаст Возмож((ость парафаз«ого управления транзисторами 1 и 3 на уровнях, близких к питающим напряжениям (-U. Это предельно расширяет диапазон выходного сигнала усилителя и позволяет замкнуть затвор транзистора 1 в «стлю форсирующсй положительной обратной связи, образованную транзисторами

1 и 3, повторителем 6, 7, резистором 8 и обеспечивающую адаптивную коррекцию фронтов выходного сигнала во всем его диапазоне. Сигнал рассогласования в петле вырабатывается в виде разностного «апряжения AU между точками 15 и 16, преобразуется в ток и выделяется на резисторе

1О

)5

:30

1 (3 1 съl отр((бс! 11113ас 1 с Я «ос pcäñò(30)1 воз»ра(Ого усплсч(ия транзистором 1.

Форсирование псрсходпого и!)оцссса достигается следующим образом. Благодаря выпол«с«ию повторителя на тра«э«сторах р с 3 ко р и 3 л1! 1 и ы м и I I a «p s()I(o l i EI 11 ì è QT c c."1к«, рс;Iлпзустся од(01актный режим передачи сигнала, (юскольку управлян(ций переход транзистора 7 c ìëöñí меньшим напряжсш(см ба зоэм и". тср ного перехода тр анзистора 6, и транзш.тор 7 выполняет функции следящего источника тока. При передаче скачка напряжения через повторитель на его выходе 15 возможны искажения (снижение крутизны фронта, запаздывание и т. и.), обусловленные инерционностью транзисторов 6 и 7 или действием внешней нелинейно-емкостной нагрузки.

Пусть, например, напряжение на выходе 15 изме«ястся с меньшей скоростью, ic vi на входе 16. Тогда, во время несоответствия скоростей возникает IIHKQBoc изменение

Лс(, созда(ощее выброс тока на резисторе

8. Это )кс напряжение модулирует ток транзистора 7 в противополо)кном направлении, но с меньшей крутизной, благодаря (сму выброс тока ограничивается по амплитудс, сокращается его длителы(ость и обеспечивается установление тока спустя

«ссколько дссятков наносекунд «а уровне, соо!ветству(ощем статическому значению тока, протекающего через транзистор 7.

Таким образом, в резисторе 8 формируется импульс переходного тока, форма и параметры которого адаптивно зависят от характера иска)ксний выходного сигнала под действием внешней нагрузки. Сигнал

«а рсзисторс 8 усиливается транзистором 1, (!о обеспечивает корректирующсс действие до умеш.шспия сигнала рассогласова;;и,! QU

Описанный механизм действия сохраняет с(п«О эффективность при изменении питающих напряжс«ий, а следовательно, и диапазона выходного сигнала в широких пределах.

Форм3. па изобретения

C:огласующий усилитель, преимущсствен«о для со«ряжснич логического и ключевого устройств, содержащий усилительную пару транзисторов, выходы которых шуEITHрованы базоколлскторным переходом служащего динамической нагрузкой биполярного транзистора, соединснного своим коллектором со входом оконечного повторителя, отл и ч а (о ш и и с я тем, что, с целью увеличения динамического диапазона и быстродействия, в него введен резистивный усилитель па биполярном транзисторе, коллектор и эмиттср которого соеди«сны с истоками первого и второго транзисторов

660196

/4

o- -(-

Составитель Н. Дьякова

Корректоры: А. Галахова н Л. Орлова

Редактор И. Карпас

Заказ 571/4 Р1зд. № 279 Тираж 1059 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений п открытий

113035, Москва, Ж-35, Раугиская наб., д. 4j5

Типография, пр. Сапунова, 2 усилительной пары, затвор первого из которых соединен с резистором, через который к источнику питания подключен оконечный повторитель, выполненный на каскодно включенных биполярном и полевом транзисторах с соединенными базовой и затвором, причем источник входного сигнала включен между затвором второго полевого транзистора усилительной пары и базой транзистора резистивного усилителя.

Источники информации, иринягыс во внимание при экспертизе

1. Е. А. Чернявский и др. Некоторые вопросы построения аналоговых коммутато5 ров в виде, пригодном для гибридно-пленочного исполнения. В кн.: Коммутация и преобразование Màëû.; сигналов. Л., 1972, с. 32 — 35.

2. Linear integrated cirait, D. А. Т. А.

10 Bool, Spring 1970 — 1973.