Дифференциальный усилитель

 

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ по авт. св. № 987794, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона входного сигнала, в него введен ключевой транзистор и предварительный усилитель с парафазным выходом, вход которого является входом дифференциального усилителя, прямой выход подключен к базе первого транзистора , а инверсный выход подключен к базе ключевого транзистора, эмиттер ключевого транзистора подключен к эмиттеру первого транзистора , а коллектор соединен с коллектором первого транзистора. (Л ел 4 сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

1(5Р Н 03 F 3/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- ъ д.дф

Е00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ (61) 987794 (21) 3685019/24-24 (22) 30.12.83 (46) 15.03.85. Бюл. У 10 (72) А.И. Белов, И.А. Левко и В.E. Ямный (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени государственный ° университет им. В. И. Ленина (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 987794, кл. Н 03 F 3/45, 1982.

ÄÄSUÄÄ . 145457 А (54) (57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ по авт. св. Ф 987794, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона » входного сигнала, в него введен ключевой транзистор и предварительный усилитель с парафазным выходом, вход которого является входом дифференциального усилителя, прямой. выход подключен к базе первого транзистора, а инверсный выход подключен к базе ключевого транзистора, эмиттер ключевого транзистора подключен к змиттеру первого транзистора, а коллектор соединен с коллектором первого транзистора.

1145457

Изобретение относится к автоматике и,может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

По основному авт. св. N - 987794 известен дифференциальный усилитель с несимметричным входом, выполненный на первом и втором транзисторах, эмиттерные цепи которых объединены и через первый генератор тока подключены к отрицательной шине источника питания, база первого транзистора является входом дифференциального усилителя, коллектор подклю— чен к положительной шине источника питания, коллектор второго транзистора соединен через второй генератор тока с положительной шиной источника питания, а также с базой третьего транзистора, включенного по схеме с общим коллектором. эмиттер которого является выходом дифференциалЬного усилителя и подключен через первую цепь обратной связи к базе второго транзистора, а также содержащий третий генератор тока, один вывод которого соединен с отрицательной шиной источника питания, дополнительных транзисторов, коллекторы которых объединены и подключены к коллектору второго транзистора, а эмиттеры также объединены и подключены к эмиттеру второго транзистора, (ф-1) цепей обратной связи и резистивный делитель

:.напряжения, включенный между эмит- - тером третьего транзистора и другим выводом третьего генератора тока; при этом база каждого из дополнительных транзисторов, кроме И -го, через соответствующую цепь обратной связи подключена к одноименному выводу резистивного делителя нацряжения, а база N-го дополнительного транзистора соединена с другим выводом третьего генератора тока.

Недостатком известного устройства является узкий диапазон входного сигнала.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона входного сигнала-и обеспечение возможности обработки двухполярного входного сигнала.

Для достижения поставленной цели в дифференциальный усилитель с несимметричным входом, выполненный на первом и втором транзисторах, эмиттерные цепи которых объединены и через первый генератор тока подключены к отрицательной шине источника питания, база первого транзистора является входом дифференциального усилителя, коллектор подключен к положительной шине источника питания, коллектор второго транзистора соединен через второй генератор тока с положительной шиной источника питания, а также с базой третьего транзистора, включенного, по схеме с общим коллектором, змиттер которого является выходом дифференциального усилителя и подключен через первую цепь обратной связи к базе второго транзистора, а также содержащий третий генератор тока, один вывод которого соединен с отрицательной шиной источника питания, и дополнительных транзисторов. коллекторы которых объединены и подключены к коллектору второго транзистора, а эмиттеры также. объединены и подключены к эмиттеру второго транзистора, (N-1) цепей обратной связи и резистивный делитель напряжения, включенный между эмиттером третьего транзистора и другим выводом третьего генератора

I тока, при этом база каждого из дополнительных транзисторов кроме

N-го, через соответствующую цепь обратной связи подключена к одноименному выводу резистивного делителя напряжения, а база N-го дополнительного транзистора соединена с другим выводом третьего генератора тока, введены ключевой транзистор и предварительный усилитель с парафазным выходом, вход которого является входом дифференциального усилителя, прямой выход подключен к базе первого транзистора, а инверсный выход подключен к базе ключевого транзистора, эмиттер ключевого транзистора подключен к эмиттеру первого транзистора, а,коллектор соединен с коллектором первого транзистора.

На фиг. 1 представлена принципит альная электрическая схема предлагаемого дифференциального усилителя; на фиг. 2 — зависимость Ue,„ от Бек

Дифференциальный усилитель содержит первый 1, второй 2 и третий

3 транзисторы, три генератора тока 4-6, N дополнительных транзисторов 7„, 7, ..., 7, N цепей об1145457

25

30

40

3 ратной связй 8, 8, ..., 8,„, N резисторов 9, 9, ..., 9,„, резистивного делителя напряжения, а также .ключевой транзистор 10 и предварительный усилитель 11.

Дифференциальный усилитель работает следующим образом.

Для простоты коэффициент усиления предварительного усилителя

К = 1.

В исходном состоянии при напряжении источника входного сигнала, равном нулю, напряжение на прямой и инверсном выходах усилителя равно нулю, первый 1, второй 2 и ключевой 10 транзисторы открыты, напряжение на выходе дифференциального усилителя равно нулю. Дополнительные транзисторы 7,, 7

7д закрыты. При росте входного напряжения в положительную сторонуключевой транзистор 10 закрывается, и коэффициент передачи К дифференциального усилителя определяется соотношением резисторов в цепи 8„ обратной связи.

При достижении входным сигналом величины.1 RS

Ubх к K где К„- коэффициент передачи цепи

8 обратной связи, транзистор 7 „ откроется, а транзистор 2 закроется, что соответствует первой точке перегиба на фиг. 2.

При увеличении амплитуды напряжения входного сигнала до U „ начинает открываться транзистор 7 и запираться транзистор 7„ . Это соответствует второй точке перегиба (фиг. 2) 4

1,(RR, RR )-(u»,)», (1)

ВХ2 К,-К где К вЂ” коэффициент передачи цепи

8 обратной связи.

При ув еличе нии входного на пряжения в отрицательную сторону ключевой транзистор 10 открывается, а первый транзистор 1 запирается, напряжение на инвертирующем выходе предварительного усилителя 11 будет расти н положительную сторону и дифференциальный усилитель будет работать точно также как и при входных сигналах положительной полярности, а напряжения точек перегиба ц(2) = у (1) V (21 = и(1!

ВХ1 ЕХ ЕХ2 ЕХ2 и т.д.

Таким образом, каждый участок кусочно-линейной характеристики дифференциального усилителя, как для входных сигналов положительной полярности, так и для отрицательных входных сигналов определяется . своим коэффициентом обратной связи: первый К, второй К1, третий К и тед»

В общем случае при М дополнительных транзисторах для каждой полярности сигнала и коэффициенте усиления усилителя равном К (s) (2!

u„„„=-u„„„=

1 . »-(и " „,(»»,-(u, „R »„, -Iè",„,j», (К„„-1) К

Таким образом,- предложенная схема преобразует двухполярные сигналы с высокой точностью.

Юу З > Щ2 Ех,1 Бх,! ЮХ.2

Фиг.2