Дифференциальный усилитель

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - уменьшение нестабильности коэф. усиления, входного тока и входного сопротивления. Дифференциальный усилитель содержит транзисторы 1-6, цепи 7 и 8, выполненные на последовательно соединенных прямосмещенном диоде и резисторе, резисторы 9 и 10 обратной связи, г-р 11 тока и шины 12 и 13 источника питания. В данном усилителе закон изменения токов эмиттеров транзисторов 1 и 2 повторяет закон изменения коэф.передачи базового тока. Это приводит к тому, что входные токи и входные сопротивления практически не зависят от дестабилизирующих факторов, т.к. они определяются не абсолютными значениями коэф.передачи базового тока и токов эмиттеров транзисторов 1 и 2, а их отношением. Стабилизация коэф.усиления достигается за счет выполнения его нагрузки управляемой. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„30„„1515344 А 1 (51) 4 Н 03 F 3/45

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ! (21) 4235227/24-09 (22) 23.04.87 (46) 15. 10.89. Бюл. Р 38 (71) Таганрогский радиотехнический институт (72) В.П.Золотых (53) 62 1.375.024 (088.8) (56) Заявка Японии В 58-16643, кл. Н 03 F 3/02, опублик. 1983. (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ выполненные на последовательно соединенньж лрямосмещенном диоде и резисторе, резисторы 9 и 10 обратной связи, r-p 11 тока и шины 12 и 13 источника питания. В данном усилителе закон изменения токов эмиттеров транзисторов 1 и 2 повторяет закон изменения коэф.передачи базового тока. Это приводит к тому, что входные токи и входные сопротивления практически не зависят от дестабилизирующих факторов, так как они определяются не абсолютными значениями коэф. передачи базового тока и токов эмиттеров транзисторов 1 и 2, а их отношением. Стабилизация коэф. усиления достигается за счет . ф выполнения его нагрузки управляемой.

1 ил. (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — уменьшение нестабильности коэф.усиления, входного тока и входного сопротивления. Дифференциальный усилитель содержит транзисторы 1-6, цели 7 и 8, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1515344

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в операционных усилителях, выполненных в виде интегральных схем.

Цель изобретения — уменьшение нестабильности коэффициента усиления, входного тока и входного сопротивления.

На чертеже представлена принципи" альная электрическая схема дифференциального усилителя.

Дифференциальный усилитель содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, пятый 5 и шестой 6 транзис- 15 торы, цепи 7 и 8, выполненные на последовательно соединенных прямосмещен» ном диоде и резисторе, первый 9 и второй 10 резисторы обратной связи, генератор 11 тока и первую 12 и вторую 20

13 шины источника питания.

Дифференциальный усилитель работает следующим образом.

Уменьшение нестабильности коэффициента усиления, входного тока и вход- 25 ного сопротивления дифференциального усилителя заключается в следующем.

Под действием дестабилизирующих факторов таких, как температура, нестабильность технологического процес- 30 са, временное старение изменяются параметры транзисторных структур, средй которых наиболее нестабильным является коэффициент передачи базового тока (р ). В известных устройствах, в которых применена жесткая стабилизация токов эмпттсроп входных транзисторов, наблюдается существенное изменение входных токов, так как они равны отношению тока эмиттера первого 40 и второго транзисторов 1 и 2 коэффициенту передачи базового тока. Постоянство тока:>лмпттера первого и второго транзисторов 1 и 2 известных устройств и существенное (в несколь.45 ко раз) изменение коэффициента передачи базового тока под действием дестабилизирующих факторов приводят к значительному разбросу и нестабильностям не только Входных токов иэ- 5() вестных устройств, но и пх входных сопротивлений, которые прямо пропорциональны величине коэффициента передачи базового тока, но обратно пропорциональны значению тока эмит55 тера первого и второго транзисторов.

В предлагаемом устройстве ток коллектора транзистора 3 под действием. .дестабилизируюших факторов изменяется прямо пропорционально коэффициенту передачи базового тока. Такое изменение коллекторного тока транзистора 3 вызвано тем, что он равен произведению коэффициента передачи базового тока на ток базы транзистора

3, который стабилизйрован генератором 11 тока.

Поскольку изменяющийся под действием дестабилизирующих факторов ток коллектора транзистора 3 является током эмиттеров транзисторов 1 и 2, то токи эмиттеров транзисторов 1 и 2 оказываются прямо пропорциональными величине /3.

Так как закон изменения токов эмиттеров первого и второго транзситоров

1 и 2 повторяет закон изменения коэффициента передачи базового тока входJ ные токи и входные сопротивления предлагаемого дифференциального усилителя оказываются практически не зависящими от дестабилизирующих факторов, так как они определяются не абсолютными значениями коэффициента передачи базового тока и токов эмиттеров первого и второго транзисторов 1 и 2, а их отношением.

Стабилизация коэффициента усиления дифференциального усилителя достигается эа счет выполнения его нагрузки управляемой, причем введение четвертого

4, пятого 5 и шестого 6 транзисторов с их связями и одновременная стабилизация тоКов без третьего 3, четвертого 4, пятого 5 и шестого 6 транзисторов генератором 11 тока привели к тому, что между изменением под действием дестабилизирующих факторов параметров первого и второго транзисторов

1 и 2 и изменением параметров нагрузки существует жесткая функциональная связь. Указанная функциональная связь приводит к тому, что отношение токов эмиттеров первого и второго транзисторов 1 и 2 и токов, протекающих через цепи 7 и 8, при любых значениях дестабилизирующих факторов остается постоянным.- Если учесть, что сопротивление коллекторных переходов четвертого и пятого транзисторов 4 и 5 много больше подключенных параллельно к ним сопротивлений цепей 7 и 8 и то, что основной вклад в сопротивление цепей 7 и 8 вносит дифференциальное, сопротивление входящих в них диодов, то становится очевидным, что постоянство отношения токов эмиттеров перво1515344 го и второго транзисторов 1 и 2 и токов, протекающих через цепи 7 и 8

9 является достаточн -ы условием для поддержания коэффициента усиления диффе ренциапьного усилителя на постоянном

5 уровне, так как н этом случае îí определяется только отношением дифференциального сопротивления диода цепи 7 (8) к дифференциальному сопротивлению 10 эмиттерного перехода первого (второго) транзистора 1 (2), которое, в свою очередь, равно отношению тока эмиттера первого (второго) транзистора

1 (2) к току, протекающему через цепь 15

7 (8) .

Для чого, чтобы убедиться в том, что отношение токов, протекающих через цепи 7 и 8, и токов эмиттеров первого и второго транзисторов 1 и 2 остается постоянным при любых величинах дестабилизирующих факторов, обратим внимание прежде всего на то, что ток базы третьего транзистора 3 25

cymtapttoe значение токов баз четвертого 4, пятого 5 и шестого 6 транзисторов стабилизиронан одним и тем же генератором 11 тока. Отсюда следует, что прн идентичности парамеТров 30 транзисторов значение тока коллектора третьего транзистора 3 и суммарное значение токов коллекторов четвертого

4, пятого 5 и шестого 6 транзисторов равны друг другу. Если учесть что ток l 5 коллектора третьего транзистора 3 равен сумме токов эмитrepoн первого и второго транзисторов f и 2, которые, в свою очередь, практически равны токам коллекторов первого и второго 40 транзнсторон 1 и 2, то можно считать что суммарное значение токов коллекторов третьего 3, четвертого 4 и пятого 5 транзисторов равно суммарному значению токов эмиттеров (коллекторон)45 первого и второго транзисторон 1 и 2 при любых значениях дестабилизирующих факторов, так как суммарное значение тех и других токов определяется произведением тока генератора 11 тока на ц коэффициент передачи базового тока р .

Следствием того, что суммарное значение токов коллекторов первого и второго транзисторов 1 и 2 и суммарное значение токов коллекторов четвертого 4, пятого 5 и шестого 6 транзисторон определяется как произведение тока генератора 11 тока на коэффициент передачи базового тока р, является и то, что законы изменения указанных суммар° ных значений токон под действием де стабилизирующих факторов будут идентичны.

Так как ток коллектора шестого транзистора 6 через первый и второй транзисторы 1 и 2 не протекает, то суммарное значение токов коллекторов первого и второго транзисторов 1 и 2 оказынается большим, чем суммарное значение токов коллекторов четвертого и пятого транзисторов 4 и 5 на величину тока, коллектора шестого транзистора.

Поскольку разностный ток коллекторов первого и второго транзисторов 1 и 2 и четвертого и пятого транзисторов 4 и 5, равный току коллектора шестого транзистора 6, протекает через цепи 7 и 8, то отсюда следует, что суммарное значение токов, протекающих через цепи 7 и 8 при любых значениях дестабилизирующих факторов равно току коллектора шестого транзистора 6. При полностью симметричной схеме ток, протекающий через любую из цепей 7 и 8, равен половине тока коллектора шестого транзистора 6. Учитывая, что четвертый

4, пятый 5 и шестой 6 транзисторы работают при одном и том же напряжении смещения, соотношение токов их коллекторов будет определяться только соотношением площадей эмиттеров и не будет зависеть от дестабилизирующих факторов.

Отсюда следует, что токи коллекторов четвертого 4, пятого 5 и шестого 6 транзисторов, распределяясь прямо пропорционально площадям эмиттеров, под действием дестабилизирующих факторов будут изменяться по одному закону, причем по тому же закону, что и токи коллекторов первого и второго транзисторов 1 и 2, так как нсе укаэанные токи определяются как константа (ток базы), умноженная на величину коэффициента передачи базового тока.

Выбирая площади эмиттеров четвертого и пятого транзисторов 4 и 5 равными друг другу и значительно большими, чем площадь эмиттера шестого транзистора 6, получим, что через цепи

7 и 8 будет протекать ток, много меньший, чем. ток коллекторов первого и нторого транзисторов 1 и 2. В результате этого получаем не только высокую стабильность коэффициента усиления, но и достаточную его величину.

1515344

Составитель И.Водяхина

Техред М.Моргентал Корректор O.Дипле

Редактор А.Лежнина

Заказ 6293/55 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Прол. водственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Формула изобретения

Дифференциальный усилитель, содержащий первый и второй транзисторы, базы которых являются входами диффе5 ренциального усилителя, а эмиттеры через соответственно первый и второй резисторы соединены и подключены к коллектору третьего транзистора, включенного по схеме с общим эмиттеромп коллекторы первого и второго транзисторов являются выходами дифференциального усилителя и через соответствующие цепи, состоящие из последовательно соединенных прямосмещенного диода и резистора, подключены к первой шине источника питания, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения нестабильности коэффициента усиления, входного тока и входного сопротивления, введены четвертый, пя-тый, шестой транзисторы, имеющие другую структуру, эмиттеры которых подключены к первой шине источника питания, коллекторы — к соответственно коллекторам первого и второго транзисторов и к эмиттеру третьего транзистора, соединенному с второй шиной источника питания, при этом базы четвертого, пятого, шестого транзисторов соединены и через введенный генератор тока подключены к базе третьего транзистора.