Дифференциальный усилитель

 

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ. УСИЛИТЕЛЬ , содержащий входной дифференциальный каскад на первом и втором транзисторах, первый и второй выходные повторители тока, входы которых соединены с коллекторами соответственно первого и второго транзисторов, управляемый генератор тока, .вьлвод питания которого соединён с соответствующей шиной источника питания, и первый повторитель тока, о т л ичающийс я тем, что, с целью уменьшения искажений путем повышения линейности характеристики передачи, в него введены первый и второй дополнительные транзисторы, первый, второй третий и четвертый резисторы, первый и второй диоды, второй повторитель тока и источник смещения, при этом база-эмиттерные переходы первого и второго дополнительных транзисторов включены параллельно база-эмиттерным переходам соответственно первого и второго транзисторов, коллекторы первого и второго дополнительных транзисторов подключены : непосредственно к катодам соответственно первого и второго диодов, аноды С которых соединены с источником сме« щения, а через соответственно первый (Л и второй резисторы к входам соответственно первого и второго повторителей тока, вывода питания которых соединены с входами соответственно первого и второго ВЫХОДНЕЛХ повторителей тока, а выходы объединены и подключены к входу управляемого генератора тока, выход которого.через соответственно третий и четвертый 00 резисторы подключен к эмиттерам со ответственно первого и второго транзисторов . со да со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) Н 03 F 3 45

ОПИ АНИ aOsre eh

М АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1", ...,...;„.-,„ а>,та ю"еыеаеиеее

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3461664/18-09 (22) 05.07.82 (46) 07. 04 . 84 . Бюл. )) 13 (72) М.В.Капитонов, В.A.Äoìáðoâñêèé, Н.Н.Прокопенко и Ю.М.Соколов (71) Шахтинский технологический институт бытового обслуживания и Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт имени В.И.Ульянова (Ленина) (53) 621 ° 375.024(088.8) (56) 1. Патент США М 3660773, кл. 330-30,02.05.72.

2. Анисимов B.È., Капитонов М.В., Прокопенко Н.Н., Соколов Ю,М. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов. Л., Энергия, ;19?9, с.104, рис . 3-15 (прототип) . (54)(57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ . УСИЛИуЕЛЬ, содержащий входной дифференциальный каскад на первом и втором транзисторах, первыи и второй выходные повторители тока, входы которых соединены с коллекторами соответственно первого и второго транзисторов, управляемый генератор тока, вывод питания которого соединен с соответствующей шиной источника питания, и первый повторитель тока, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения искажений путем повышения линейности характеристики передачи, в него введены первый и второй дополнительные транзисторы, первый, второй третий и четвертый резисторы, первый и второй диоды, второй повторитель тока и источник смещения, при этом база-эмиттерные переходы первого и второго дополнительных транзисторов включены параллельно база-эмиттерным переходам соответственно первого и второго транзисторов, коллекторы первого и второго дополнительных транзисторов подключены непосредственно к катодам соответственно первого и второго диодов, аноды которых соединены с источником сме- ц>

И щения, а через соответственно первый и второй резисторы к входам соответственно первого и второго повторителен тока, вывода питания которат» соединены с входами соответственно первого и второго выходных повтори- Я телей тока, а выходы объединены и подключены к входу управляемого генератора тока, выход которого. через соответственно третий и четвертый резисторы подключен к эмиттерам соответственно первого и второго транзисторов.

1084963

3 = и =и

316

К1 11 1 1 2

=3 n =n

Ý16

К2 <2

3э16

=3 ((-A )= ((-П„) 3 =3 1-3 +3 +3 э(6 к1

3 gq

КО о источника 17 тока; где 3„„— ток

5 +S

1 -!

8 (з) 3 Э

9 1о

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться н качестве входных каскадов быстродействующих операционных усилителей.

Известен дифференциальный усилитель с расширенным диапаэоном активной работы (1 ).

Однако данный дифференциальный усилитель характеризуется неудовлетворительными параметрами по дрейфу и ослаблению синфазных сигналов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является дифференциальный усилитель, содержа-. щий входной дифференциальный каскад на первом и втором транзисторах, перный и второй выходные повторители тока, входы которых соединены с коллекторами соответственно первого и второго транзисторов, управляемый генератор тока, вывод питания которого соединен с соответствующей шиной источника питания, и первый повторитель <гока (2 ).

Однако известный дифференциальный усилитель характеризуется нелинейными искажениями за счет нелинейности характеристики передачи.

Цель изобретения — уменьшение искажений путем повышения линейности характеристики передачи.

Цель достигается тем, что н дифференциальный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад на первом и втором транзисторах, первый и второй выходные повторители тока, входы которых соединены с коллекторами соответственно первого и второго транзисторов, управляемый генератор ;, тока, вывод питания кото рого соединен с соответствующей шиной источника питания, и первый повторитель тока, введены первый и второй дополнительные транзисторы, первый, второй, третий и четвертый резисторы, первый и второй диоды, второй повторитель тока и источник смещения, при этом база-эмиттерные переходы первого и второго дополнительных транэисторон включены параллельно база-эмиттерным переходом соответственно первого и второго транзисторов, коллекторы первого и второго дополнительных транзисторов подключены непосредственно к катодам соответственно первого и второго диодов, аноды которых соединены с источником смещения, а через соответстненно первый и второй резисторы — к входам соответственно первого и второго повторителей тока, выводы питания которых соединены с входами соответственно первого и второго выходных повторителей тока, а выходы объединены и подключены к входу управляемого генератора тока, выход которого через соответственно третий и четвертый резисторы подключены к эмиттерам соответстьенно первого и второго транзисторов.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема дифференциального усилителя.

Дифференциальный усилитель (ДУ) содержит входной дифференциальный каскад на первом и втором транзисторах 1 и 2, перный и второй выходные повторители 3 и 4 тока, первый и

iIO второй повторители 5 и 6 тока, первый и второй дополнительные транзисторы 7 и 8, первый, второй, третий и четвертый резисторы 9 — 12, первый и второй диоды 13 и 14, управляемый генератор 15 тока на транзисторе 16 и источнике 17 тока, источник 18 смещения, шины 19 и 20 источника питания.

Дифференциальный усилитель работает следующим образом.

В статическом режиме (U =О) nepgx вый и второй диоды 13 и 14 закрыты.

За счет глубокой отрицательной связи по синфазному сигналу„ замыкающейся через первый и второй дополнительные транзисторы 7(8), первый и второй повторители 5(6) с единичным коэффициентом усиления (К .)= 1) и транзистор 16, устанавливаются следующие .режимы активных элементов . 0 9 (l) 5, 5,5, 5 — площади эмиттерных перехо2 1 3 дон первого и второго транзисторон 1 и 2 и первого и второго дополнительных транзисторов 7 и 8; токи в первом и в тором резисторах 9 и 10.

В области малых входных напряжений крутизна преобразования О» в выходной ток ДУ б,„имеет Дне сОСтавляющие. Первая составляющая опреде65 ляется передачей приращения тока

10849б 3 дачу тока i „по второму каналу от уровня К (1- n ) =К„до уровня K О.

Вместе с этим, одйако, изменится и крутизна преобразования входного

НаПряжЕНИяОвх В ПрнращЕНИя тОКа t

5 вх (1а) U

= 1 ех

11 12 R + )

11 11.1(1) 10 где b„b — эквивалентные11.1(7! 11,2 (8) вхоцные сопротивления параллельно соединенных первого, второго и первого и второго 15 дополнительных транзисторов 1(7) и 2 (8) в схеме с . общей базой,.

При этом 20 К =

11. 1(7) (161

К1 11 1 9 11(" "1) (12) 25

" 86Ix 11 П1 1Со 11 ((п1) и+)(()-n ) о

=н +г +

11 12 11.1(1 I 11. 2 (8 1

По мере увеличения IJ8xèçìåíÿåòcÿ напряжение на первом дйоде 13. При некотором 0 =Ч (50-100 мВ первый вх гр диоц 13 откроется. что изменит пере- 40 (1 ) ) .35 на выход ду через первый транзис тор 1. Вторая зависит от коэффициента усиления по току каналу, в который входит первый дополнительный транзистор 7 и первый повторитель 5.

Заметим, что

Usx

i =1

11 12 R +R +-11 +6

12 11.1(1) 41. 2(В) где Ко- коэффициент усиления по току йервого повторителя 5 относительно эмиттерного выхода.

Из формулы (13) следует, что наклон характеристики передачи 86! Х

f (О ) в области малых входных сигналов

=11, третьего и четвертого резисторов

11 и 12

Поэтому в области больших входных сигналов U o 50-100 мВ наклон

8Х характеристики передачи ДУ

Условие линейности характеристики можно получить исходя из формул (14) и (1б) nÄ K (1-n } (1 )

11.1(71 11 12 "«.« ) "11.2(8) Например, при Кц=2 необходимо выбрать n„=2/3.

Таким образом, характеристика передачи данного дифференциального усилителя линейна и не имеет полочек вблизи точки согласования первого и второго участков Ч

Гр

В предлагаемом дифференциальном усилителе за счет введения новых элементов обеспечиваются сравнительно большие уровни граничных напряжении 7 = 5-10 В и исключаются наиболее существенные изломы на характеристике передачи.

1084963

Составитель И. Водяхина

Редактор П.Коссей Техред М.Надь, КорректорА.Дзятко

Заказ 2034/52 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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