Дифференциальный усилитель

 

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый и второй транзисторы , базы которых являются входами, коллекторы - выходами JИффepeнциального усилителя, а в общей эмиттер ной цепи включен управляемый источник тока, выполненный на первом дополнительном транзисторе, база которого через источник напряжения смещения соединена с шиной источника питания, и на втором дополнительном транзисторе, коллектор которого непосредственно, а база через резистор соединены с шиной источника питания, причем структура второго дополнительного транзистора противоположна структурам первого дополнительного и первого и второго тран .зисторов, отличающийся тем, что, с целью расширения входного синфазного диапазона, между эмиттером первого дополнительного транзистора и шиной источника питания введен резистивный делитепь, отвод которого соединён с эмиттером второго дополнительного транзистора , между базой которого и коллектором первого дополнительного транзистора введен конденсатор, а между базой второго дополнительного транзистора и шиной источника питания введен прямосмещенный диод, причем коллектор первого дополнительного транзистора является выходом управьэ to ляемого источника тока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU<„, 4022?

4 (51) Н 03 F 3/45

1

\, 1 Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbffMA (21) 3647088/18-09 (22) 28.09.83 (46) 15.02.85. Бюл. Р 6 (72) В.Я. Грошев (71) Научно-исследовательский инсти° тут электронной интроскопии . при Томском ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного

Знамени политехническом институте ,им. С.M. Кирова (53) 621.375.024(088.8) (56) 1. Кудряшов Б.П. Аналоговые интегральные микросхемы. и др. M.

"Радио и связь", 1981, с. 16.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 3610269/18-09(095163), кл. Н 03 F 3/45, 23.06.83. (54) (57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый и второй транзисторы, базы которых являются входами, коллекторы — выходами дифференци«/ ального усилителя, а в общей эмиттерной цепи включен управляемый источник тока, выполненный на первом дополнительном транзисторе, база которого через источник напряжения смещения соединена с шиной источника питания, и на втором дополнительном транзисторе, коллектор которого непосредственно, а база через резистор соединены с шиной источника питания, причем структура второго дополнительного транзистора противоположна структурам первого дополнительного и первого и второго тран.зисторов, отличающийся тем, что, с целью расширения входного синфазного диапазона, между эмиттером первого дополнительного транзистора и шиной источника питания введен резистивный делитель, отвод которого соединен с эмиттером второго дополнительного транзистора, между базой которого и коллектором первого дополнительного транзистора введен конденсатор, а между базой второго дополнительного транзистора и шиной источника питания введен прямосмещенный диод, причем коллектор первого дополнительного транзистора является выходом управляемого источника тока.

1140227

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использо вано в операционных усилителях и компараторах напряжения.

Известен дифференциальный усилитель, содержащий два входных транзистора, эмиттеры которых объединены и подключены к выходу токостабилизатора Г12.

Однако при подаче на входы известного дифференциального усилителя больших переключающих или синфазных сигналов запирающей полярности происходит выключение входных транзисторов, длительность которого определяется током смещения дифференциального усилителя и величиной амплитуды входного сигнала, а причиной является выполнение токостабилизатора на транзисторе, включенном по схеме с общей базой, выход которого шунтируется паразитными емкостями. . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является дифференциальный усилитель, содержащий первый и второй транзисторы, базы которых являются входами, кол-лекторы — выходами дифференциального усилителя, а в общей эмиттерной цепи включен управляемый источник тока, выполненный на первом дополнительном транзисторе, база которого через источник напряжения смещения соединена с шиной источника питания, и на втором дополнительном транзисторе, коллектор которого непосредственно, а база через резистор соединены с шиной источника питания, причем структура второго дополнительного транзистора противоположна структурам первого и второго

/ транзисторов (2 3.

Однако использование в известном дифференциальном усилителе (ДУ) управляемого источника тока, содержащего цепь обратной связи комбинированного типа — отрицательную по постоянному току и положительную через паразитную емкость, шунтирующую вход и выход отражателя тока, приводит к сокращению допустимого входного синфазного диапазона ДУ.

Кроме того, при высоких скоростях нарастания синфазного напряжения, поданного на входы ДУ, на выходе управляемого источника тока с комбинированной обратной связью наблю5

l0

l5

40 литель иа резисторах 7 и 8,конденсатор

9,резистор 10,прямосмещенный диод 11.

Устройство работает следующим образом.

В режиме покоя, когда на входы

ДУ поданы фиксированные потенциалы, выходной ток УИТ 3 определяется по следующей приближенной формуле

yI1U

К е-U о we+ ит р дается существенная неравномерность установления выходного тока.

Цель изобретения — расширение входного синфазного диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальный усилитель, содержащий первый и второй транзисторы, базы которых являются входами, коллекторы — выводами дифференциального усилителя, а в общей эмиттерной цепи включен управляемый источник тока, выполненный на первом дополнительном транзисторе, база которого через источник напряжения смещения соединена с шиной источника питания, и на втором дополнительном транзисторе, коллектор которого непосредственно, а база через резистор соединены с шиной источника питания, причем структура второго дополнительного транзистора противоположна структурам первого дополнительного и первого и второго транзисторов, между эмиттером первого дополнительного транзистора и шиной источника питания введен резистивный делитель, отвод которого соединен с эмиттером второго дополнительного транзистора, между базой которого и коллектором первого дополнительного транзистора введен конденсатор, а между базой второго дополнительного транзистора и шиной источника питания введен прямосмещенный диод, причем коллектор первого дополнительного транзистора является выходом управляемого источника тока.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема дифференциального усилителя.

Дифференциальный усилитель содержит первый 1 и второй 2 транзисторы, управляемый источник 3 тока (УИТ), первый 4 и второй 5 дополнительные транзисторы, источник 6 на.пряжения смещения, резистивный де0227

3 114 где 1 — Напряжение источника 6 напряжения смещения; падение напряжения на базо-эмиттерном переходе первого дополнительного транзистора 4; — сопротивление резистора 8; о — ток смещения; — элементарный заряд

К вЂ” постоянная Больцмана; — абсолютная температура;

ЬΠ— сдвиг напряжений.

Формула (1) составлена для случая, когда источник 6 напряжения смещения выполнен на двух транзисторах в диодном включении, взаимно согласованных с первым 4 и вторым 5 дополнительными транзисторами, что позволяет обеспечить определенную термостабильность выходного тока УИТ 3. При этом ? — рабочий ток транзисторов цепи смещения, а 40 — искусственно вводимый сдвиг между согласованными переходами источника 6 напряжения смещения и УИТ 3. В частности, такой сдвиг возникает вследствие протекания тока, задаваемого резистором

8, по резистору 7. Дополнительно этот сдвиг может .быть увеличен в ре.зультате уменьшения напряжения смещения 1О, а также пропускания тока по резистору 10 от положительной шины питания.

При наличии сдвига DU эмиттерный ток второго дополнительного транзистора 5 описывается приближенно вторым слагаемым выражения (1).

3а счет резистрра 8 эмиттерный ток первого дополнительного транзистора 4 выбирается таким, чтобы в режиме покоя эмиттерный ток второго дополнительного транзистора 5 был намного меньше выходного тока УИТ 3, при этом первый дополнительный транзистор 4 функционирует фактически как каскад с общей базой. Для достижения максимального быстродействия необходимо, чтобы второй дополнительный транзистор 5 находился в активном режиме, .который обеспечивается выбором соответствующего значения

gU

Работа устройства возможна также при равных эмиттерных токах первого

4 и второго 5 дополнительных тран-, зисторов, т.е. при отсутствии резистора 8 н сдвига щ, однако в этом случае выходное сопротивление

УИТ 3 имеет минимальную величину,, что приводит к снижению коэффициента ослабления синфазного сигнала.

При воздействии на входы ДУ запирающего импульсного перепада базоэмиттерные переходы первбго 1 и второго 2 транзисторов оказываются запертыми, а коллектор первого дополнительного транзистора 4 разомкнутым. При этом возникает емкостная положительная обратная связь с выхода УИТ 3 на базу второго дополнительного транзистора 5 через конденсатор 9. Эмиттерный ток второго дополнительного транзистора 5 и выходной ток УИТ 3 быстро возрастают, что приводит к значительному ускорению перезаряда паразитных емкостей, шунтирующих выход УИТ 3, и к увеличению быстродействия ДУ.

Положительная обратная связь в

УИТ. 3 размыкается в тот момент, когда потенциал выходa УИТ 3 сравнивается с потенциалом эмиттера первого 1 или второго 2 транзисторов.

В качестве конденсатора 9 может быть использован любой конденсатор как с изоляцией диэлектриком, так и на обратносмещенном p -jl -пере- . ходе. Необходимая величина емкости при использовании достаточно высокочастотных транзисторов составляет единицы пикофарад.

Резистор 7 установлен для ограничения глубины положительной обратной связи и улучшения характеристик установления УИТ 3.

Прямосмещенный диод 11 предназначен для сокращения перепадов напряжения на базе второго дополнительного транзистора 5, что предотвращает пробой базо-эмиттерного перехода этого транзистора на открывающих перепадах входного напряжения, поданного на входы ДУ.

Таким образом, в результате введения новых элементов и связей между ними достигается расширение входного синфазного диапазона, при этом не ухудшается коэффициент подавления синфазной составляющей входного сигнала.

1140227

Тираж 872 Подписное

ВНКПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

«1 13035, Москва, Б-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 271/43

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

Составитель И.Водяхина

Редактор Л.Веселовская Техред N.Надь Корректор О.Билак