Прецизионный операционный усилитель для радиационно-стойкого биполярно-полевого технологического процесса

Авторы патента:

Дворников Олег Владимирович (BY)

Бугакова Анна Витальевна (RU)

Бутырлагин Николай Владимирович (RU)

Прокопенко Николай Николаевич (RU)

H03F3/45 - дифференциальные усилители

Владельцы патента RU 2571569:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) (RU)

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано также в измерительной технике в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных сенсоров. Технический результат: создание радиационно-стойкого симметричного (по входным цепям) операционного усилителя для биполярно-полевого технологического процесса с малым напряжением смещения нуля (U_см). Прецизионный операционный усилитель для радиационно-стойкого биполярно-полевого технологического процесса имеет следующие особенности: в схему введены первый и второй дополнительные полевые транзисторы, объединенные истоки которых связаны с первой шиной источника питания через дополнительный токостабилизирующий двухполюсник и подключены к объединенным базам первого и второго выходных транзисторов, затвор первого дополнительного полевого транзистора соединен с коллектором второго выходного биполярного транзистора, затвор второго дополнительного полевого транзистора соединен с коллектором первого выходного биполярного транзистора, причем сток первого дополнительного полевого транзистора соединен с первым входом буферного усилителя, а сток второго дополнительного полевого транзистора соединен со вторым входом буферного усилителя. 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

В современной радиоэлектронной аппаратуре находят применение операционные усилители (ОУ) на полевых транзисторах с управляющим р-n переходом [1-12]. На их основе реализуется широкий класс устройств преобразования и усиления сигналов [13-16].

Для работы в условиях космического пространства в экспериментальной физике необходимы радиационно-стойкие ОУ с малым напряжением смещения нуля (U_см). Авторский опыт проектирования устройств данного класса [13] показывает, что решение этих задач возможно с использованием биполярно-полевого технологического процесса [13], обеспечивающего формирование р-канальных полевых и высококачественных n-p-n биполярных транзисторов с радиационной стойкостью до 1 Мрад и потоком нейтронов до 10¹³ н/см². Однако для данного технологического процесса [13] необходима специальная схемотехника ОУ, не содержащая p-n-p транзисторов в основных каналах усиления, а также предполагающая использование полевых транзисторов во входных цепях.

Ближайшим прототипом (фиг. 1) заявляемого устройства является операционный усилитель по патенту US 4.596.958. Он содержит (фиг. 1) первый 1 и второй 2 входные полевые транзисторы, первый 3 выходной биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с истоком первого 1 входного полевого транзистора, а коллектор через первый 4 токостабилизирующий двухполюсник связан с первой 5 шиной источника питания, второй 6 выходной биполярный транзистор, база которого соединена с базой первого 3 выходного биполярного транзистора, эмиттер подключен к истоку второго 2 входного полевого транзистора, а коллектор связан с первой 5 шиной источника питания через второй 7 токостабилизирующий двухполюсник, буферный усилитель 8 с первым 9 основным выходом, а также первым 10 и вторым 11 противофазными входами, вторую 12 шину источника питания, с которой с которой согласованы потенциалы стоков первого 1 и второго 2 входных полевых транзисторов.

Существенный недостаток известного ОУ состоит в том, что он (из-за асимметрии входного каскада) имеет повышенное значение напряжения смещения нуля (U_см) и, кроме этого, характеризуется повышенным коэффициентом передачи на первый 9 основной выход устройства входного синфазного сигнала. В конечном итоге это снижает прецизионность известного ОУ.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в создании радиационно-стойкого симметричного (по входным цепям) операционного усилителя для биполярно-полевого технологического процесса с малым напряжением смещения нуля (U_см).

Поставленная задача достигается тем, что в операционном усилителе фиг. 1, содержащем первый 1 и второй 2 входные полевые транзисторы, первый 3 выходной биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с истоком первого 1 входного полевого транзистора, а коллектор через первый 4 токостабилизирующий двухполюсник связан с первой 5 шиной источника питания, второй 6 выходной биполярный транзистор, база которого соединена с базой первого 3 выходного биполярного транзистора, эмиттер подключен к истоку второго 2 входного полевого транзистора, а коллектор связан с первой 5 шиной источника питания через второй 7 токостабилизирующий двухполюсник, буферный усилитель 8 с первым 9 основным выходом, а также первым 10 и вторым 11 противофазными входами, вторую 12 шину источника питания, с которой согласованы потенциалы стоков первого 1 и второго 2 входных полевых транзисторов, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введены первый 13 и второй 14 дополнительные полевые транзисторы, объединенные истоки которых связаны с первой 5 шиной источника питания через дополнительный 15 токостабилизирующий двухполюсник и подключены к объединенным базам первого 3 и второго 6 выходных транзисторов, затвор первого 13 дополнительного полевого транзистора соединен с коллектором второго 6 выходного биполярного транзистора, затвор второго 14 дополнительного полевого транзистора соединен с коллектором первого 3 выходного биполярного транзистора, причем сток первого 13 дополнительного полевого транзистора соединен с первым 10 входом буферного усилителя 8, а сток второго 14 дополнительного полевого транзистора соединен со вторым 11 входом буферного усилителя 8.

На чертеже фиг. 1 показана схема ОУ-прототипа, а на чертеже фиг. 2 - схема заявляемого устройства в соответствии с пп. 1, 2 и 3 формулы изобретения.

На чертеже фиг. 3 приведена схема заявляемого устройства фиг. 2, в которой буферный усилитель 8 имеет конкретное исполнение - на основе токового зеркала 17, транзистора 18 в промежуточном каскаде, источника тока 19 и неинвертирующего буферного усилителя 20.

На чертеже фиг. 4 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с п. 4 формулы изобретения, которая построена на базе ОУ фиг. 3.

На чертеже фиг. 5 показана схема ОУ фиг. 2 с конкретным выполнением буферного усилителя 8, имеющего противофазные основной 9 и дополнительный 16 выходы.

Схема фиг. 6 соответствует пп. 5 и 6 формулы изобретения, которая представляет собой мультидифференциальный операционный усилитель, являющийся новым активным элементом [14-16].

На чертеже фиг. 7 приведена схема ОУ фиг. 3 в среде компьютерного моделирования PSpice на радиационно-зависимых моделях транзисторов АБМК [13].

На чертеже фиг. 8 представлена зависимость напряжения смещения нуля ОУ фиг. 7 при различных значениях тока I4=0.5÷3 мА, при токе I1=2 мА и температуре окружающей среды t=27°C.

На чертеже фиг. 9 приведена зависимость напряжения смещения нуля ОУ фиг. 7 в широком диапазоне температур (t=-60÷120°C) при I4=2.23 мА, I1=2 мА.

На чертеже фиг. 10 показана зависимость напряжения смещения нуля ОУ фиг. 7 при воздействии потока нейтронов в диапазоне Fn=10¹⁴÷10¹⁸ н/м², при I4=1.69 мА, I1=1 мА, t=27°C.

На чертеже Фиг. 11 представлена зависимость напряжения смещения нуля ОУ фиг. 7 при различных значениях тока I4=0.5÷3 мА при I1=1 мА, t=27°C.

На чертеже фиг. 12 показана зависимость напряжения смещения нуля ОУ фиг. 7 в широком диапазоне температур (t=-60÷120°C) при I4=1.694 мА, I1=1 мА.

На чертеже фиг. 13 приведена зависимость напряжения смещения нуля ОУ фиг. 7 при воздействии потока нейтронов в диапазоне Fn=10^l4÷10¹⁸ н/м², при I4=2.23 мА, I1=2 мА, t=27°C.

Прецизионный операционный усилитель для радиационно-стойкого биполярно-полевого технологического процесса фиг. 2 содержит первый 1 и второй 2 входные полевые транзисторы, первый 3 выходной биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с истоком первого 1 входного полевого транзистора, а коллектор через первый 4 токостабилизирующий двухполюсник связан с первой 5 шиной источника питания, второй 6 выходной биполярный транзистор, база которого соединена с базой первого 3 выходного биполярного транзистора, эмиттер подключен к истоку второго 2 входного полевого транзистора, а коллектор связан с первой 5 шиной источника питания через второй 7 токостабилизирующий двухполюсник, буферный усилитель 8 с первым 9 основным выходом, а также первым 10 и вторым 11 противофазными входами, вторую 12 шину источника питания, с которой согласованы потенциалы стоков первого 1 и второго 2 входных полевых транзисторов. В схему введены первый 13 и второй 14 дополнительные полевые транзисторы, объединенные истоки которых связаны с первой 5 шиной источника питания через дополнительный 15 токостабилизирующий двухполюсник и подключены к объединенным базам первого 3 и второго 6 выходных транзисторов, затвор первого 13 дополнительного полевого транзистора соединен с коллектором второго 6 выходного биполярного транзистора, затвор второго 14 дополнительного полевого транзистора соединен с коллектором первого 3 выходного биполярного транзистора, причем сток первого 13 дополнительного полевого транзистора соединен с первым 10 входом буферного усилителя 8, а сток второго 14 дополнительного полевого транзистора соединен со вторым 11 входом буферного усилителя 8.

На чертеже фиг. 2, в соответствии с п. 2 формулы изобретения, буферный усилитель 8 имеет дополнительный выход 16, противофазный основному выходу устройства 9.

Кроме этого, на чертеже фиг. 2, в соответствии с п. 3 формулы изобретения, стоки первого 1 и второго 2 входных полевых транзисторов связаны со второй 12 шиной источника питания.

На чертеже фиг. 3 приведена схема заявляемого устройства в соответствии с п. 3 формулы изобретения, в которой буферный усилитель 8 имеет конкретное исполнение - на основе токового зеркала 17, транзистора 18 в схеме промежуточного каскада, источника тока 19 и неинвертирующего буферного усилителя 20.

На чертеже фиг. 4, в соответствии с п. 4 формулы изобретения, сток первого 1 входного полевого транзистора соединен со вторым 11 входом буферного усилителя 9, а сток второго 2 входного полевого транзистора связан с первым 10 входом буферного усилителя 8.

В схеме фиг. 5 буферный усилитель 8 фиг. 2 реализован на транзисторах 21, 22, источниках опорного тока 23, 24, повторителях напряжения 25, 26, 27, резисторах обратной связи 28, 29, включенных между выходами устройства 9, 16, а также резисторов 30 и 31. Такое выполнение буферного усилителя 8 (фиг. 2) обеспечивает противофазные выходные сигналы в заявляемом устройстве.

В схеме фиг. 6 буферный усилитель 8 реализован на основе токового зеркала 32 и инвертирующего выходного каскада 33. Кроме этого, в соответствии с п. 5, в схему введены первый 34 и второй 35 вспомогательные биполярные транзисторы, базы которых соединены с базами первого 3 и второго 6 выходных транзисторов, коллектор первого 34 вспомогательного транзистора соединен с коллектором первого 3 выходного транзистора, а его эмиттер связан с истоком первого 36 вспомогательного полевого транзистора, коллектор второго 35 вспомогательного транзистора соединен с коллектором второго 6 выходного транзистора, а его эмиттер связан с истоком второго 37 вспомогательного полевого транзистора, причем затвор первого 36 вспомогательного транзистора является первым 38 дополнительным входом устройства, затвор второго 37 вспомогательного транзистора является вторым 39 дополнительным входом устройства.

На чертеже фиг. 6, в соответствии с п. 6 формулы изобретения, стоки первого 1 и второго 2 входных полевых транзисторов, а также стоки первого 36 и второго 37 вспомогательных полевых транзисторов связаны со второй 12 шиной источника питания.

Рассмотрим в сравнении работу ОУ фиг. 1 и фиг. 2.

В схеме ОУ-прототипа, в соответствии с фиг. 1, напряжение смещения нуля определяется формулой

где µ₆≈10^-3 - коэффициент внутренней обратной связи второго 6 выходного биполярного транзистора, характеризующий смещение его входной характеристики U_эб=f(I₃, U_кб) при изменении напряжения коллектор-база на 1В;

U_эб.i - напряжение эмиттер-база i-гo транзистора при идентичных эмиттерных токах и одинаковых напряжениях коллектор-база;

U_зи.j- напряжение затвор-исток j-гo полевого транзистора при идентичных токах стока и нулевых напряжениях коллектор-база;

U_кб.6 - статическое напряжение коллектор-база транзистора 6.

Если считать, что U_зи.1=U_зи.2, U_эб.3=U_эб.6, а напряжение U_кб.6=1÷3 В, то из (1) следует, что в известной схеме фиг. 1 напряжение смещения нуля не лучше, чем

Кроме этого, входной статический ток буферного усилителя 8 (I_вх.11) «добавляет» в суммарное U_см.∑ свою составляющую

где S_∑ - крутизна преобразования входного дифференциального сигнала ОУ в приращение коллекторного тока второго 2 выходного транзистора. Причем

где φ_т=25 мВ - температурный потенциал;

I₄=I₇ - токи токостабилизирующих двухполюсников 4 и 7;

S₁ (S₂) - крутизна полевого транзистора 1 (2),

Например, при I_вх.11=1÷10 мкА, S₁=S₂=1 мА/В находим, что U_см.11=2÷20 мВ.

Таким образом, напряжение смещения нуля U_см. известного ОУ не удовлетворяет многим применениям.

Заявляемый ОУ благодаря высокой симметрии статических режимов применяемых во входных цепях активных компонентов, а также практически нулевым токам затворов дополнительных транзисторов 13, 14, отсутствием составляющей U_см.11 (3) характеризуется малыми значениями нулевого уровня U_см.∑=(1÷4) мкВ в широком диапазоне температур (-60÷120°С) и радиационных воздействий (см. графики фиг. 9, фиг. 10, фиг. 12, фиг. 13).

Библиографический список

1. Патент US №4.596.958 (прототип)

2. Патент US №7.116.172 fig. 5

3. Патент RU 2452077 fig. 2

4. Патент RU 2475941 fig. 3

5. Патент US 4.667.165 fig. 3

6. Патент US 3.851.270 fig. 1

7. Патент US 6.433.638

8. Патент US 4.709.216 fig. 1

9. Патентная заявка US 2010/0117735 fig. 2

10. Патент US 5.563.598 fig. 6

11. Патентная заявка US 2005/0285677

12. Патент US 4.618.832 fig. 3

13. Элементная база радиационно-стойких информационно-измерительных систем: монография / Н.Н. Прокопенко, О.В. Дворников, С.Г. Крутчинский; под. общ. ред. д.т.н. проф. Н.Н.Прокопенко; ФГБОУ ВПО «Южно-Рос. гос. ун-т экономики и сервиса». - Шахты: ФГБОУ ВПО ЮРГУЭС, 2011. - 208 с.

14. Прокопенко Н.Н., Бутырлагин Н.В., Пахомов И.В. Основные параметры и уравнения базовых схем включения мультидифференциальных операционных усилителей с высокоимпедансным узлом // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем - 2014. Сборник трудов. Часть 3 /под общ. ред. академика РАН А.Л. Стемпковского. - М.: ИППМ РАН, 2014. - С. 111-116.

15. Prokopenko N.N., Dvornikov O.V., Butyrlagin N.V., Bugakova A.V. The main connection circuits of the radiation-hardened differential difference amplifier based on the bipolar and field effect technological process // 2014 12th International conference on actual problems of electronic instrument engineering (APEIE - 2014) proceedings in 7 Volumes; Novosibirsk, October 2-4, 2014. - Novosibirsk State Technical University. - Vol. 1. - P. 29-34.

16. Прокопенко H.H., Будяков П.С., Бутырлагин H.B. Сверхвысокочастотные мультидифференциальные операционные усилители и основные схемы их включения // 11-я Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения»: Саратов, 25-26 сентября 2014 г.: материалы конф. в 2 т.- Саратов: Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., 2014. - Т. 2. - С. 100-107.

1. Прецизионный операционный усилитель для радиационно-стойкого биполярно-полевого технологического процесса, содержащий первый (1) и второй (2) входные полевые транзисторы, первый (3) выходной биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с истоком первого (1) входного полевого транзистора, а коллектор через первый (4) токостабилизирующий двухполюсник связан с первой (5) шиной источника питания, второй (6) выходной биполярный транзистор, база которого соединена с базой первого (3) выходного биполярного транзистора, эмиттер подключен к истоку второго (2) входного полевого транзистора, а коллектор связан с первой (5) шиной источника питания через второй (7) токостабилизирующий двухполюсник, буферный усилитель (8) с первым (9) основным выходом, а также первым (10) и вторым (11) противофазными входами, вторую (12) шину источника питания, с которой согласованы потенциалы стоков первого (1) и второго (2) входных полевых транзисторов, отличающийся тем, что в схему введены первый (13) и второй (14) дополнительные полевые транзисторы, объединенные истоки которых связаны с первой (5) шиной источника питания через дополнительный (15) токостабилизирующий двухполюсник и подключены к объединенным базам первого (3) и второго (6) выходных транзисторов, затвор первого (13) дополнительного полевого транзистора соединен с коллектором второго (6) выходного биполярного транзистора, затвор второго (14) дополнительного полевого транзистора соединен с коллектором первого (3) выходного биполярного транзистора, причем сток первого (13) дополнительного полевого транзистора соединен с первым (10) входом буферного усилителя (8), а сток второго (14) дополнительного полевого транзистора соединен со вторым (11) входом буферного усилителя (8).

2. Операционный усилитель для радиационно-стойкого биполярно-полевого технологического процесса по п. 1, отличающийся тем, что буферный усилитель (8) имеет дополнительный выход (16), противофазный основному выходу устройства (9).

3. Прецизионный операционный усилитель для радиационно-стойкого биполярно-полевого технологического процесса по п. 1, отличающийся тем, что стоки первого (1) и второго (2) входных полевых транзисторов связаны со второй (12) шиной источника питания.

4. Прецизионный операционный усилитель для радиационно-стойкого биполярно-полевого технологического процесса по п. 1, отличающийся тем, что сток первого (1) входного полевого транзистора соединен со вторым (11) входом буферного усилителя (9), а сток второго (2) входного полевого транзистора связан с первым (10) входом буферного усилителя (8).

5. Прецизионный операционный усилитель для радиационно-стойкого биполярно-полевого технологического процесса по п. 1, отличающийся тем, что в схему введены первый (34) и второй (35) вспомогательные биполярные транзисторы, базы которых соединены с базами первого (3) и второго (6) выходных транзисторов, коллектор первого (34) вспомогательного транзистора соединен с коллектором первого (3) выходного транзистора, а его эмиттер связан с истоком первого (36) вспомогательного полевого транзистора, коллектор второго (35) вспомогательного транзистора соединен с коллектором второго (6) выходного транзистора, а его эмиттер связан с истоком второго (37) вспомогательного полевого транзистора, причем затвор первого (36) вспомогательного транзистора является первым (38) дополнительным входом устройства, затвор второго (37) вспомогательного транзистора является вторым (39) дополнительным входом устройства.

6. Прецизионный операционный усилитель для радиационно-стойкого биполярно-полевого технологического процесса по п. 5, отличающийся тем, что стоки первого (1) и второго (2) входных полевых транзисторов, а также стоки первого (36) и второго (37) вспомогательных полевых транзисторов связаны со второй (12) шиной источника питания.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в микросхемах СВЧ-фильтрации радиосигналов систем сотовой связи, спутникового телевидения, радиолокации и т.п.

Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном // 2571369

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Технический результат заключается в расширении диапазона рабочих частот каскодного усилителя без ухудшения коэффициента усиления по напряжению.

Прецизионный операционный усилитель на основе радиационно стойкого биполярно-полевого технологического процесса // 2568384

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных сенсоров. Технический результат заключается в уменьшении напряжения смещения нуля для повышения прецизионности операционного усилителя.

Мультидифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля // 2568318

Изобретение относится к прецизионным устройствам усиления сигналов различных сенсоров. Технический результат заключается в уменьшении абсолютного значения Uсм, а также его температурных и радиационных изменений, обусловленных дрейфом β транзисторов.

Широкополосная цепь смещения статического уровня в транзисторных каскадах усиления и преобразования сигналов // 2568317

Изобретение относится к области усилителей аналоговых ВЧ и СВЧ сигналов. Техническим результатом является расширение диапазона рабочих частот цепи смещения статического уровня.

Мультидифференциальный усилитель для радиационно стойкого биполярно-полевого технологического процесса // 2566964

Изобретение относится к прецизионным устройствам усиления сигналов различных сенсоров. Технический результат заключается в создании радиационно стойкого симметричного мультидифференциального усилителя для биполярно-полевого технологического процесса с повышенным коэффициентом усиления входного дифференциального сигнала.

Избирательный усилитель с высоким асимптотическим затуханием в диапазоне дорезонансных частот // 2566960

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в расширении допустимого диапазона частот квазирезонанса f0, зависящего от численных значений сопротивления первого частотозадающего резистора.

Токовое зеркало с пониженным выходным напряжением // 2543313

Изобретение относится к области радиотехники и электроники и может быть использовано в качестве источника тока или высокоомной нагрузки усилителя в структуре аналоговых микросхем и блоков различного функционального назначения.

Управляемый избирательный усилитель // 2543298

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах фильтрации радиосигналов, телевидении, радиолокации и т.п. Техническим результатом является уменьшение общего энергопотребления за счет повышения добротности АЧХ ИУ и его коэффициента усиления по напряжению (K0) на частоте квазирезонанса f0.

Составной транзистор с малой выходной емкостью // 2536672

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в уменьшении эквивалентной выходной емкости составного транзистора.

Входной каскад мультидифференциального операционного усилителя для радиационно-стойкого биполярно-полевого технологического процесса // 2571578

Изобретение относится к области электроники и измерительной техники и может быть использовано в качестве устройства усиления сигналов различных датчиков, например, в мульдифференциальных операционных усилителях (МОУ), в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения, работающих в условиях воздействия радиации. Технический результат - создание радиационно-стойкого входного каскада мультидифференциального операционного усилителя для биполярно-полевого технологического процесса. Входной каскад МОУ содержит два входных полевых транзистора, масштабный резистор, два вспомогательных полевых транзистора, две шины источника питания, вспомогательный двухполюсник и цепь нагрузки. Истоки вспомогательных полевых транзисторов через дополнительный резистор связаны с первой шиной источника питания и объединены с базой дополнительного транзистора. Коллектор дополнительного транзистора связан с объединенными затворами вспомогательных полевых транзисторов, а его эмиттер соединен с источником опорного напряжения. 8 ил.

Каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот // 2572376

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых ВЧ и СВЧ сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, широкополосных усилителях). Технический результат: расширение диапазона рабочих частот КУ (повышение верхней граничной частоты fв) без ухудшения коэффициента усиления по напряжению в диапазоне средних частот. Каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот содержит входной преобразователь «напряжение-ток», две шины источника питания, два выходных транзистора, резистор коллекторной нагрузки, дополнительный неинвертирующий усилитель напряжения и корректирующий конденсатор. 5 ил.

Способ управления коэффициентом передачи решающего усилителя // 2573241

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в устройствах усиления широкополосных сигналов, в структуре аналоговых интерфейсов различного функционального назначения. Техническим результатом изобретения является обеспечение наибольшей и постоянной полосы пропускания решающего усилителя в широком диапазоне изменения его коэффициента передачи при работе как с активной, так и емкостной или активно емкостной со значительной долей реактивности нагрузкой. В способе обеспечивается управление коэффициентом передачи решающего усилителя при выполнении масштабного изменения сопротивления резисторов четырехполюсника цепи отрицательной обратной связи; преобразования входного напряжения в ток заряда корректирующего конденсатора, причем крутизна преобразования обратно пропорциональна изменению коэффициента передачи четырехполюсника отрицательной обратной связи; стабилизации фазового сдвига сигнала обратной связи дифференциального усилителя решающего усилителя. 10 ил., 1 табл.

Широкополосный преобразователь n-токовых входных сигналов в напряжение на основе операционного усилителя // 2579127

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано также в измерительной технике в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных сенсоров с токовым выходом. Технический результат - обеспечение подавления синфазной составляющей входных дифференциальных токов устройства. Широкополосный преобразователь N-токовых входных сигналов в напряжение на основе операционного усилителя содержит входной дифференциальный каскад с расширенным диапазоном активной работы, источник питания, цепь активной нагрузки и дополнительный каскад преобразования входных токов на транзисторе по схеме с общей базой с N-токовыми входами. Дифференциальный каскад содержит общую эмиттерную цепь, неинвертирующий вход, инвертирующий вход, противофазные токовые выходы. 4 з.п. ф-лы, 16 ил.

Биполярно-полевой операционный усилитель // 2589323

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат - повышение коэффициента усиления разомкнутого операционного усилителя. Биполярно-полевой операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад, общая истоковая цепь которого связана с первой шиной источника питания, первый и второй входы входного дифференциального каскада, первый токовый выход входного дифференциального каскада, связанный с эмиттером первого выходного транзистора и через первый токостабилизирующий двухполюсник соединенный со второй шиной источника питания, второй токовый выход входного дифференциального каскада, связанный с эмиттером второго выходного транзистора и через второй токостабилизирующий двухполюсник соединенный со второй шиной источника питания, источник опорного напряжения, связанный с базами первого и второго выходных транзисторов, токовое зеркало, согласованное с первой шиной источника питания, выход которого соединен с токовым выходом устройства. Коллекторы первого и второго выходных транзисторов соединены с первой шиной источника питания, первый токовый выход входного дифференциального каскада связан с эмиттером первого выходного транзистора через первый дополнительный резистор, второй токовый выход входного дифференциального каскада связан с эмиттером второго выходного транзистора через второй дополнительный резистор, причем источник опорного напряжения выполнен на основе дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала, выход которого через вспомогательный источник опорного тока связан с первой шиной источника питания, первый вход дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала соединен с первым токовым выходом входного дифференциального каскада и базой первого дополнительного транзистора, второй вход дополнительного инвертирующего усилителя синфазного сигнала соединен со вторым токовым выходом входного дифференциального каскада и базой второго дополнительного транзистора, коллектор первого дополнительного транзистора соединен со входом токового зеркала, коллектор второго дополнительного транзистора подключен к выходу токового зеркала и выходу устройства, а эмиттеры первого и второго дополнительных транзисторов связаны со второй шиной источника питания. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

Биполярно-полевой операционный усилитель на основе "перегнутого" каскода // 2592429

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат: уменьшение статического тока, потребляемого ОУ от источников питания (без нагрузки), и уменьшение напряжения смещения нуля. Биполярно-полевой операционный усилитель на основе «перегнутого» каскода содержит входной дифференциальный каскад (1), первую (3) шину источника питания, первый (7) выходной транзистор, первый (8) токостабилизирующий резистор, вторую (9) шину источника питания, второй (11) выходной транзистор, второй (12) токостабилизирующий резистор, цепь динамической нагрузки (13), согласованную с первой (3) шиной источника питания, вход которой (14) подключен к коллектору первого (7) выходного транзистора, а также первый (17) прямосмещенный p-n-переход, второй (18) прямосмещенный p-n-переход, первый (19) и второй (20) дополнительные резисторы. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Биполярно-полевой операционный усилитель на основе "перегнутого" каскода // 2592455

Изобретение относится к области радиоэлектроники, в частности усиления сигналов. Технический результат - уменьшение статического тока, потребляемого ОУ при отключенной нагрузке. Биполярно-полевой операционный усилитель на основе «перегнутого» каскода содержит входной дифференциальный каскад, общая истоковая цепь которого связана с первой шиной источника питания, первый и второй входы входного каскада, первый токовый выход входного каскада, связанный с эмиттером первого выходного транзистора, который через первый вспомогательный резистор соединен со второй шиной источника питания, второй токовый выход входного каскада, связанный с эмиттером второго выходного транзистора, который через второй вспомогательный резистор соединен со второй шиной источника питания, цепь динамической нагрузки, согласованную с первой шиной источника питания, вход которой соединен с коллектором второго выходного транзистора, а выход подключен к выходу устройства и коллектору первого выходного транзистора. Первый токовый выход входного каскада связан с эмиттером первого выходного транзистора через первый дополнительный двухполюсник и подключен к базе второго выходного транзистора, а второй токовый выход входного каскада связан с эмиттером второго выходного транзистора через второй дополнительный двухполюсник и подключен к базе первого выходного транзистора. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Биполярно-полевой операционный усилитель // 2595926

Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к прецизионным устройствам усиления сигналов. Технический результат - повышение коэффициента усиления дифференциального сигнала в разомкнутом состоянии ОУ до уровня 90÷100 дБ. Биполярно-полевой операционный усилитель содержит первый (1) и второй (2) входные полевые транзисторы, объединенные истоки которых связаны с первой (3) шиной источника питания через первый (4) токостабилизирующий двухполюсник, а затворы соединены с соответствующими входами (5) и (6) устройства, первый (7) и второй (8) выходные транзисторы, базы которых объединены и подключены к цепи смещения потенциалов (9), эмиттер первого (7) выходного транзистора соединен со второй (10) шиной источника питания через первый (11) токостабилизирующий резистор, эмиттер второго (8) выходного транзистора соединен со второй (10) шиной источника питания через второй (12) токостабилизирующий резистор, токовое зеркало (13), согласованное с первой (3) шиной источника питания, выход которого соединен с токовым выходом устройства (14) и коллектором второго (8) выходного транзистора, а вход токового зеркала (13) соединен с коллектором первого (7) выходного транзистора. В схему введены первый (15), второй (16), третий (17) и четвертый (18) дополнительные транзисторы, а также первый (19) и второй (20) дополнительные резисторы, объединенные коллекторы первого (15) и второго (16) дополнительных транзисторов соединены с истоками первого (1) и второго (2) входных полевых транзисторов, базы третьего (17) и четвертого (18) дополнительных транзисторов связаны с базами первого (7) и второго (8) выходных транзисторов, база первого (15) дополнительного транзистора соединена с коллектором третьего (17) дополнительного транзистора, эмиттер первого (15) дополнительного транзистора подключен к эмиттеру первого (7) выходного транзистора, эмиттер третьего (17) дополнительного транзистора связан со второй (10) шиной источника питания через первый (19) дополнительный резистор, база второго (16) дополнительного транзистора соединена с коллектором четвертого (18) дополнительного транзистора, эмиттер второго (16) дополнительного транзистора подключен к эмиттеру второго (8) выходного транзистора, эмиттер четвертого (18) дополнительного транзистора связан со второй (10) шиной источника питания через второй (20) дополнительный резистор. 10 ил.

Биполярно-полевой операционный усилитель // 2595927

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат заключается в расширении диапазона изменения выходного напряжения до уровней, близких к напряжениям на положительной и отрицательной шинах питания. Устройство содержит: входной дифференциальный каскад, общая истоковая цепь которого связана с первой шиной источника питания, первый и второй входы входного дифференциального каскада, первый токовый выход входного дифференциального каскада, связанный с базой первого выходного транзистора и коллектором первого транзистора первого источника опорного тока, эмиттер которого связан со второй шиной источника питания, второй токовый выход входного дифференциального каскада, связанный с базой второго выходного транзистора и коллектором второго транзистора второго источника опорного тока, эмиттер которого связан со второй шиной источника питания, цепь динамической нагрузки, согласованную с первой шиной источника питания, вход которой соединен с коллектором второго выходного транзистора, а выход связан с выходом устройства и коллектором первого выходного транзистора, причем базы первого и второго транзисторов первого и второго источников опорного тока соединены друг с другом, а эмиттеры первого и второго выходных транзисторов объединены друг с другом. 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

Дифференциальный усилитель двуполярных токов // 2604683

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат: создание энергоэкономичного устройства для усиления разности двух входных токов и подавления их синфазной составляющей. Для этого предложен дифференциальный усилитель двуполярных токов, который содержит первый и второй входы, первый входной каскад усиления тока, вход которого соединен с первым входом, первый выход первого входного каскада усиления тока связан со входом первого токового зеркала, согласованного с первой шиной питания, второй выход первого входного каскада усиления тока связан со входом второго токового зеркала, согласованного со второй шиной питания, выход устройства связан с выходами первого и второго токовых зеркал. В схему введен второй входной каскад усиления тока, вход которого соединен со вторым входом устройства, первый выход второго входного каскада усиления тока связан со входом третьего токового зеркала, согласованного с первой шиной питания, второй выход второго входного каскада усиления тока связан со входом четвертого токового зеркала, согласованного со второй шиной питания, причем выход третьего токового зеркала соединен со входом второго токового зеркала, а выход четвертого токового зеркала соединен со входом первого токового зеркала. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.