Биполярно-полевой операционный усилитель на основе "перегнутого" каскода

Авторы патента:

Дворников Олег Владимирович (BY)

Прокопенко Николай Николаевич (RU)

Пахомов Илья Викторович (RU)

H03F3/45 - дифференциальные усилители

H01L29/66 - типы полупроводниковых приборов

Владельцы патента RU 2592455:

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

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.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов.

В современной радиоэлектронной аппаратуре находят применение операционные усилители (ОУ) на полевых и биполярных транзисторах, выполненные на основе архитектуры «перегнутого» каскода [1-14]. Их основные достоинства - расширенный частотный диапазон, а также эффективное использование напряжения питания.

Для работы в условиях космического пространства, в экспериментальной физике необходимы энергоэффективные радиационностойкие ОУ с малым напряжением смещения нуля (U_см) и расширенным диапазоном линейной работы. Мировой опыт проектирования устройств данного класса показывает, что решение этой задачи возможно с использованием биполярно-полевого технологического процесса [15], 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 таких ОУ необходима специальная схемотехника, учитывающая ограничения биполярно-полевой технологии [15].

Ближайшим прототипом (фиг. 1) заявляемого устройства является операционный усилитель по патенту US 7.215.200, fig. 6. Он содержит (фиг. 1) входной дифференциальный каскад 1, общая истоковая цепь которого 2 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 4 и второй 5 входы входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с эмиттером первого 7 выходного транзистора, который через первый 8 вспомогательный резистор соединен со второй 9 шиной источника питания, второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с эмиттером второго 11 выходного транзистора, который через второй 12 вспомогательный резистор соединен со второй 9 шиной источника питания, цепь динамической нагрузки 13, согласованную с первой 3 шиной источника питания, вход которой 14 соединен с коллектором второго 11 выходного транзистора, а выход 15 подключен к выходу устройства 16 и коллектору первого 7 выходного транзистора.

Существенный недостаток известного ОУ состоит в том, что его общее токопотребление зависит от количества параллельных ветвей, связывающих первую 3 и вторую 9 шины питания, в число которых входит источник напряжения Е_с, обеспечивающий статический режим по базовой цепи первого 7 и второго 11 выходных транзисторов. Кроме этого, ОУ-прототип не обеспечивает высокую линейность преобразования входного напряжения ОУ в выходной ток ОУ. В диапазоне рабочих, прежде всего низких температур, а также при воздействии потока нейтронов он имеет также повышенные значения напряжения смещения нуля (U_см) (единицы-десятки милливольт). В конечном итоге это снижает прецизионность известного ОУ.

Основная задача предполагаемого изобретения состоит в уменьшении статического тока, потребляемого ОУ от источников питания (при отключенной нагрузке).

Дополнительная задача - расширение диапазона активной работы промежуточного каскада - обеспечение в более широком диапазоне сигналов пропорциональности между выходным током ОУ и изменением входного напряжения ОУ.

Поставленные задачи достигаются тем, что в операционном усилителе фиг. 1, содержащем входной дифференциальный каскад 1, общая истоковая цепь которого 2 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 4 и второй 5 входы входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с эмиттером первого 7 выходного транзистора, который через первый 8 вспомогательный резистор соединен со второй 9 шиной источника питания, второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с эмиттером второго 11 выходного транзистора, который через второй 12 вспомогательный резистор соединен со второй 9 шиной источника питания, цепь динамической нагрузки 13, согласованную с первой 3 шиной источника питания, вход которой 14 соединен с коллектором второго 11 выходного транзистора, а выход 15 подключен к выходу устройства 16 и коллектору первого 7 выходного транзистора, предусмотрены новые элементы и связи - первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан с эмиттером первого 7 выходного транзистора через первый 17 дополнительный двухполюсник и подключен к базе второго 11 выходного транзистора, а второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан с эмиттером второго 11 выходного транзистора через второй 18 дополнительный двухполюсник и подключен к базе первого 7 выходного транзистора.

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

На фиг. 3 показана схема фиг. 2 в соответствии с п. 2 формулы изобретения.

На фиг. 4 приведена эквивалентная схема ОУ-прототипа фиг. 1, характеризующая процесс передачи сигналов от входного дифференциального каскада 1 на выход 16 для случая, когда выходной ток токового выхода 6 входного дифференциального каскада 1 равен нулю. При этом формируется отрицательная полуволна выходного напряжения ОУ. Пунктиром показаны элементы, не влияющие на работу схемы в этом режиме (находящиеся в отсечке).

На фиг. 5 приведена эквивалентная схема заявляемого ОУ фиг. 2, характеризующая процесс передачи сигналов от входного дифференциального каскада 1 на выход 16 для случая, когда выходной ток токового выхода 6 входного дифференциального каскада 1 равен нулю. При этом формируется отрицательная полуволна выходного напряжения ОУ. Пунктиром показаны элементы, не влияющие на работу схемы в этом режиме (находящиеся в отсечке).

На фиг. 6 представлена схема заявляемого ОУ в соответствии с п. 3 формулы изобретения. Такая структура относится к числу так называемых мультидифференциальных операционных усилителей [19, 20], являющихся новым классом аналоговых активных элементов, имеющих существенные преимущества в сравнении с классическими ОУ.

На фиг. 7 приведена схема ОУ фиг. 3 в среде компьютерного моделирования PSpice на радиационно-зависимых моделях интегральных транзисторов АБМК_1_3 НПО «Интеграл» (г. Минск).

На фиг. 8 представлены амплитудно-частотные характеристики операционного усилителя фиг. 7 без отрицательной обратной связи и со 100% отрицательной обратной связью.

На фиг. 9 показана зависимость напряжения смещения нуля ОУ фиг. 7 от температуры.

Биполярно-полевой операционный усилитель на основе «перегнутого» каскода фиг. 2 содержит входной дифференциальный каскад 1, общая истоковая цепь которого 2 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 4 и второй 5 входы входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с эмиттером первого 7 выходного транзистора, который через первый 8 вспомогательный резистор соединен со второй 9 шиной источника питания, второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с эмиттером второго 11 выходного транзистора, который через второй 12 вспомогательный резистор соединен со второй 9 шиной источника питания, цепь динамической нагрузки 13, согласованную с первой 3 шиной источника питания, вход которой 14 соединен с коллектором второго 11 выходного транзистора, а выход 15 подключен к выходу устройства 16 и коллектору первого 7 выходного транзистора. Первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан с эмиттером первого 7 выходного транзистора через первый 17 дополнительный двухполюсник и подключен к базе второго 11 выходного транзистора, а второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан с эмиттером второго 11 выходного транзистора через второй 18 дополнительный двухполюсник и подключен к базе первого 7 выходного транзистора.

Для уменьшения выходного сопротивления устройства в схеме фиг. 2 включен буферный усилитель 19, имеющий относительно выхода 20 малое выходное сопротивление.

Входной дифференциальный каскад 1 в схеме фиг. 2 выполнен на основе источника опорного тока 21 и входных полевых транзисторов 22, 23.

На фиг. 3, в соответствии с п. 2 формулы изобретения, первый 17 и второй 18 дополнительные двухполюсники выполнены в виде первого 24 и второго 25 вспомогательных транзисторов, причем база первого 24 вспомогательного транзистора соединена с коллектором первого 24 вспомогательного транзистора, а база второго 25 вспомогательного транзистора соединена с коллектором второго 25 вспомогательного транзистора.

Для обеспечения устойчивости в схеме фиг. 3 используется корректирующих конденсатор 26.

На фиг. 4, 5 входной дифференциальный каскад 1 моделируется источниками тока i₁₀ и i₆, которые зависят от напряжения между входами ОУ 4 и 5 (фиг. 2). Пунктиром на данных рисунках обозначены элементы, находящиеся в отсечке и, следовательно, не влияющие на работу схемы в данных режимах.

На фиг. 6, в соответствии с п. 3 формулы изобретения, в схему введен дополнительный входной дифференциальный каскад 28, общая истоковая цепь которого 29 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 30 и второй 31 входы дополнительного входного дифференциального каскада 28, первый 32 токовый выход дополнительного входного дифференциального каскада 28, связанный с первым 6 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, второй 33 токовый выход дополнительного входного дифференциального каскада 28, связанный со вторым 10 токовым выходом входного дифференциального каскада 1.

Опорный элемент 27 в схеме фиг. 6 обеспечивает симметрирование статического режима транзисторов 7 и 11 по напряжению коллектор-база, что минимизирует влияние их внутренней обратной связи на статический режим схемы и, в частности, на напряжение смещения нуля (U_см). В данной схеме дополнительный входной дифференциальный каскад 28 реализован на основе источника опорного тока 34 и входных полевых транзисторов 35, 36, затворы которых связаны со входами 30 и 31.

Рассмотрим работу ОУ фиг. 2.

Статический режим транзисторов схемы фиг. 2 устанавливается источником опорного тока 21, входящего в структуру входного дифференциального каскада 1. При этом токи стока (I_ci), токи коллекторов (I_кi) и токи эмиттеров (I_эi) транзисторов схемы определяются уравнениями Кирхгофа

где I₂₁, I₁₇, I₁₈, I_R8, I_R12 - токи двухполюсников 21, 17, 18, 8, 12 соответственно. Таким образом, статический режим ОУ фиг. 2 устанавливается единственным источником опорного тока 21, который может быть достаточно стабильным.

Общее токопотребление ОУ фиг. 2 (I_Σ2) в статическом режиме (без нагрузки) определяется суммой токов четырех параллельных ветвей схемы, включенных между шинами источников питания 3 и 9

где I_c22, I_c23 - токи стока транзисторов 22 и 23,

I_к7, I_к11 - токи коллекторов транзисторов 7 и 11.

Сравнение (в одинаковых режимах) токопотребления заявляемой схемы фиг. 2 (I_Σ2) и схемы-прототипа (I_Σ1) показывает, что в известной схеме фиг. 1

где I_Eс - статический ток, потребляемый источником напряжения смещения Е_с.

Следует заметить, что источник Е_с при высоких требованиях по прецизионности часто выполняется по достаточно сложным схемам, содержащим несколько транзисторов. В заявляемом устройстве используется только один прецизионный элемент - источник опорного тока 21, входящий в структуру входного каскада 1.

Одна из существенных особенностей предлагаемого ОУ - более широкий (в сравнении с прототипом фиг. 1) диапазон линейной работы выходного «перегнутого» каскода (транзисторы 7 и 11). В известной схеме фиг. 1 выходной ток в цепи нагрузки (выход 16) для положительной и отрицательной полуволн выходного напряжения определяются из уравнений Кирхгофа

где Е_с - напряжение на базах транзисторов 7 и 11 относительно второй 9 шины источника питания;

, - отрицательное (положительное) приращение тока в нагрузке (16), вызванное изменением выходных токов i₆ и i₁₀ входного дифференциального каскада 1. Эквивалентная схемы ОУ для данного режима приведена на фиг. 4.

При этом максимальные значения токов в нагрузке , в схеме фиг. 4, когда i₆=0 (или i₁₀=0), не выше чем

Таким образом, в известной схеме ОУ выходной ток i₁₆ ограничивается на уровнях (11) и (12). Это является существенным недостатком всех ОУ на основе классических «перегнутых» каскодов. Ограничение выходного тока (11)-(12) ухудшает максимальную скорость нарастания выходного напряжения ОУ [16-18].

В режиме малых изменений выходных токов i₆ и i₁₀ входного дифференциального каскада 1 в схеме фиг. 2 приращения тока в нагрузке R_н соответствуют уравнениям (9), (10). При больших изменениях i₆>I₀, i₁₀>I₀ запирается либо транзистор 7, либо транзистор 11. На фиг. 5 представлен случай, когда i₆≈0, а выходной ток i₁₀ входного дифференциального каскада 1 продолжает увеличиваться (под действием напряжения между входами ОУ 4 и 5). В этом режиме изменяются пути передачи входного сигнала на выход 16 - транзистор 11 запирается по эмиттерной цепи, а линейная (пропорциональная u_вх) передача тока i₁₀ на выход 16 обеспечивается классическим токовым зеркалом на транзисторе 7, резисторе 8, двухполюснике 18 и резисторе 12

Аналогично для положительных выходных токов

Следовательно, заявляемый ОУ (за счет изменения архитектуры выходного каскода на большом сигнале) не имеет традиционных ограничений выходного тока. В конечном итоге, это повышает быстродействие ОУ, которое зависит от скорости перезаряда корректирующего конденсатора 26 в узле 16, и определяется диапазоном линейной работы каскадов, включенных между входами 4 (5) и выходом 16 [16-18].

Кроме этого, заявляемый ОУ имеет высокие предельные возможности по величине напряжения смещения нуля при воздействии температуры (фиг. 9) и потока нейтронов.

Схема ОУ фиг. 6, соответствующая п. 3 формулы изобретения, характеризует одно из достаточно эффективных применений заявляемого устройства - в структуре нового подкласса аналоговых активных элементов - мультидифференциальных ОУ [19]. Это один из векторов развития классических ОУ, обеспечивающий множество новых схем включения [20].

Таким образом, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с ОУ-прототипом.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Патент США №5.422.600, фиг. 2.

2. Патент США №4.406.990, фиг. 43. Патент США №5.952.8824. Патент США №4.723.1115. Патент США №4.293.824.

6. Патент США №5.323.121.

7. Патент США №5.420.540 fig. 1.

8. Патент RU №2.354.041 С1.

9. Патентная заявка США №2003/0201828 fig 1, fig 2.

10. Патент США №6.825.721 fig 1, fig 2.

11. Патент США №6.542.030 fig. 1.

12. Патент US 6.456.162, fig. 2.

13. Патент US 6.501.333.

14. Патент US 6.717.466.

15. 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.

16. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов: монография. / Анисимов В.И., Капитонов М.В., Прокопенко Н.Н., Соколов Ю.М. - Л.: «Энергия», 1979. - 148 с.

17. Нелинейная активная коррекция в прецизионных аналоговых микросхемах: монография / Н.Н. Прокопенко. - Ростов-на-Дону: Изд-во Северо-Кавказского научного центра высшей школы, 2000. - 222 с.

18. Прокопенко Н.Н. Архитектура и схемотехника быстродействующих операционных усилителей: монография / Н.Н. Прокопенко, А.С. Будяков. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2006. - 231 с.

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

20. Основные свойства, параметры и базовые схемы включения мультидифференциальных операционных усилителей с высокоимпедансным узлом. / Н.Н. Прокопенко, О.В. Дворников, П.С. Будяков. // Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. Выпуск 2 (233), МоскваЮ ОАО «Пульсар», 2014 г. С. 53-64.

1. Биполярно-полевой операционный усилитель на основе «перегнутого» каскода, содержащий входной дифференциальный каскад (1), общая истоковая цепь которого (2) связана с первой (3) шиной источника питания, первый (4) и второй (5) входы входного дифференциального каскада (1), первый (6) токовый выход входного дифференциального каскада (1), связанный с эмиттером первого (7) выходного транзистора, который через первый (8) вспомогательный резистор соединен со второй (9) шиной источника питания, второй (10) токовый выход входного дифференциального каскада (1), связанный с эмиттером второго (11) выходного транзистора, который через второй (12) вспомогательный резистор соединен со второй (9) шиной источника питания, цепь динамической нагрузки (13), согласованную с первой (3) шиной источника питания, вход которой (14) соединен с коллектором второго (11) выходного транзистора, а выход (15) подключен к выходу устройства (16) и коллектору первого (7) выходного транзистора, отличающийся тем, что первый (6) токовый выход входного дифференциального каскада (1) связан с эмиттером первого (7) выходного транзистора через первый (17) дополнительный двухполюсник и подключен к базе второго (11) выходного транзистора, а второй (10) токовый выход входного дифференциального каскада (1) связан с эмиттером второго (11) выходного транзистора через второй (18) дополнительный двухполюсник и подключен к базе первого (7) выходного транзистора.

2. Биполярно-полевой операционный усилитель на основе «перегнутого» каскода по п. 1, отличающийся тем, что первый (17) и второй (18) дополнительные двухполюсники выполнены в виде первого (24) и второго (25) вспомогательных транзисторов, причем база первого (24) вспомогательного транзистора соединена с коллектором первого (24) вспомогательного транзистора, а база второго (25) вспомогательного транзистора соединена с коллектором второго (25) вспомогательного транзистора.

3. Биполярно-полевой операционный усилитель на основе «перегнутого» каскода по п. 1, отличающийся тем, что в схему введен дополнительный входной дифференциальный каскад 28, общая истоковая цепь которого 29 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 30 и второй 31 входы дополнительного входного дифференциального каскада 28, первый 32 токовый выход дополнительного входного дифференциального каскада 28, связанный с первым 6 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, второй 33 токовый выход дополнительного входного дифференциального каскада 28, связанный со вторым 10 токовым выходом входного дифференциального каскада 1.

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 // 2589323

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат - повышение коэффициента усиления разомкнутого операционного усилителя.

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.

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.

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).

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.

Прецизионный операционный усилитель для радиационно-стойкого биполярно-полевого технологического процесса // 2571569

Свч избирательный усилитель на основе планарной индуктивности с низкой добротностью // 2571402

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.

Интегральный логический элемент // 2094944

Кольцевой акустоэлектронный генератор // 1160906

Способ усиления электрического сигнала в полупроводниковом приборе // 990031

Способ управления выходным устройством прибора с зарядовой связью // 692369

Изобретение относится к полупроводниковой технике к области твердотельных преобразователей изображения. .

Термотранзистор // 498869

Компактный бетавольтаический источник тока длительного пользования с бета-эмиттером на базе радиоизотопа 63 ni и способ его получения // 2641100

Изобретение относится к технике безотходной ядерной технологии. Компактный бетавольтаический источник тока длительного пользования с бета-эмиттером, представляющий собой сборку «сэндвичевой» структуры в виде стопки чередующихся между собой единичных или комплектных микроисточников тока, где каждый из микроисточников тока содержит кремнийсодержащую n+ легированную пластинку с р+ эпитаксиальным слоем, и источник бета-частиц в виде содержащего радиоизотоп никеля-63 металлического электропроводного слоя, контактирующего с одной или с двух сторон с полупроводниковым преобразователем, и систему токосъемных электродов для подключения к нагрузке, при этом в качестве полупроводникового преобразователя энергии бета-частиц в электрическую энергию - матрицу монокристаллического р-кремния, а в качестве источника бета-частиц - соразмерную с пластинкой полупроводника токопроводящую металлическую пластинку, в качестве системы токосъемных электродов - комбинацию системы внутренних встроенных с обеих сторон кремниевой пластинки по всей площади поверх слоя нитрида кремния серебряных линейных электродов. Изобретение позволяет повысить генерируемую электрическую мощность, ток и напряжение бетавольтаического источника. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 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.

Биполярно-полевой операционный усилитель на основе "перегнутого" каскода // 2604684

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат - уменьшение напряжения смещения нуля. 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, второй токовый выход входного дифференциального каскада, связанный с эмиттером второго выходного транзистора, первый вспомогательный двухполюсник, первый вывод которого соединен с эмиттером второго выходного транзистора, второй вспомогательный двухполюсник, первый вывод которого соединен с эмиттером первого выходного транзистора, цепь динамической нагрузки, согласованную с первой шиной источника питания, вход которой подключен к коллектору первого выходного транзистора, а выход связан с выходом устройства и коллектором второго выходного транзистора, причем базы первого и второго выходных транзисторов соединены друг с другом, вторую шину источника питания, при этом вторые выводы первого и второго вспомогательных двухполюсников связаны со второй шиной источника питания через первый токостабилизирующий двухполюсник и подключены к базе дополнительного транзистора, эмиттер дополнительного транзистора связан со второй шиной источника питания, а коллектор через второй дополнительный токостабилизирующий двухполюсник связан с первой шиной источника питания. 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением питания // 2613842

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления широкополосных сигналов. Техническим результатом является расширение диапазона изменения выходного напряжения устройства до уровней, близких к напряжениям на положительной и отрицательной шинах питания. Устройство содержит входной дифференциальный каскад, общую цепь питания, две шины источника питания, два основных входа входного дифференциального каскада, два токовых выхода входного дифференциального каскада, транзисторы, токостабилизирующие двухполюсники, цепь динамической нагрузки, токовый выход устройства, резисторы. 5 з.п. ф-лы, 11 ил.