Дифференциальный усилитель двуполярных токов

Авторы патента:

Бугакова Анна Витальевна (RU)

Бутырлагин Николай Владимирович (RU)

Прокопенко Николай Николаевич (RU)

Пахомов Илья Викторович (RU)

H03F3/45 - дифференциальные усилители

Владельцы патента RU 2604683:

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

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.

Изобретение относится к области радиотехники и автоматики и может быть также использовано в измерительной технике в качестве устройства усиления сигналов различных сенсоров с токовым выходом.

В современной микроэлектронике широкое распространение получили дифференциальные усилители напряжения (ДУН), обеспечивающие подавление входных синфазных и усиление входных дифференциальных (разностных) напряжений [1, 2]. В то же время схемотехника дифференциальных усилителей токов (ДУТ), эффективно подавляющих синфазную составляющую двух независимых входных токов и усиливающих их разность при малом собственном токопотреблении, в технической литературе не описаны. Заявляемое устройство относится именно к этому (дуальному ДУН) классу преобразователей сигналов. Разработка микросхем дифференциальных усилителей двунаправленных входных токов позволяет создать сотни новых устройств автоматики и измерительной техники, эффективно использующих особые качества предлагаемого функционального узла - усиление независящих друг от друга и имеющих малое входное сопротивление по каждому из входов дифференциальных токов в широком диапазоне их изменений.

В соответствии с классическим определением идеальный усилитель тока I₁ (УТ) должен иметь нулевое входное сопротивление, большое выходное сопротивление, а также нулевой потенциал входного узла как на постоянном, так и на переменном токах, а кроме этого обеспечить преобразование как втекающего, так и вытекающего токов в широком диапазоне изменений их амплитуды.

Дифференциальный усилитель тока (ДУТ) характеризуется также ослаблением синфазных составляющих входных токов I₁ и I₂.

Известные схемы дифференциальных усилителей тока [3-23] удовлетворяют вышеперечисленным свойствам не в полной мере:

1. В дифференциальном усилителе тока, представленном в патенте US 5.798.660 (fig. 3), статические потенциалы токовых входов значительно отличаются от потенциала общей шины.

2. Преобразование однонаправленных фототоков различных типов фотодиодов осуществляется с помощью усилителей токов с отрицательной обратной связью [US 6.125.094 fig. 3, fig. 4; US 5.867.066 fig. 4; ЕР 0738038 fig. 3].

3. В технике усиления и преобразования сигналов находят применение так называемые операционные усилители с токовой отрицательной обратной связью [US 8.159.304, fig. 5, US 5.479.133, fig. 1], которые имеют два неравнозначных входа - один токовый низкоомный, второй потенциальный с высоким входным сопротивлением. Такая несимметрия по входам сужает области применения данных устройств.

4. В известном дифференциальном усилителе токов [US 6.281.741, fig. 3, fig. 4] максимальные значения вытекающих входных токов жестко связаны со статическим током входных транзисторов схемы, что отрицательно сказывается на ее энергетических параметрах. Эти схемы не обеспечивают эффективное усиление двунаправленных входных токов, если их величина превышает некоторое максимальное значение I_вх.max, зависящие от статического тока эмиттера транзисторов схемы. Такой режим характерен для транзисторных каскадов, работающих в режиме класса «А».

5. Для «цифрового» преобразования однополярных токовых сигналов (I₁, I₂) дифференциальной линий связи используют ДУТ на полевых транзисторах [US 2002/0008549 fig. 3]. В данных схемах максимальные значения I₁ и I₂ жестко связаны с токовыми координатами входных КМОП транзисторов в статическом режиме.

6. В микроэлектронике применяются также дифференциальные усилители приращений двух входных токов , относительно их статического уровня I₀ [US 5.132.640, фирма Toshiba]. Для ДУТ данного подкласса также характерна взаимосвязь между максимальными приращениями входных токов и статическим током потребления ().

7. В дифференциальных усилителях однополярных (втекающих) токов, представленных в патенте фирмы Hitachi [US 4.258.330], работоспособность обеспечивается только в том случае, если один из входных токов (I_вx.1) всегда больше второго входного тока (I_вx.2)> т.е. I_вx.1≥ I_вx.2. Данное ограничение сужает область практического применения ДУТ данного подкласса.

8. Известны также схемы дифференциальных усилителей тока [US 4.429.283, fig. 2], которые обеспечивают усиление (преобразование) токов только одной полярности (втекающих или вытекающих). При высоких внутренних сопротивлениях токовых источников сигналов в данных схемах возникает проблема установления стабильного статического режима.

Ближайшим прототипом заявляемого устройства является усилитель тока по патенту US 7.791.414. Он содержит первый 1 и второй 2 дифференциальные входы устройства, первый 3 входной каскад усиления тока, низкоомный вход которого соединен с первым 1 входом устройства, первый 4 токовый выход первого 3 входного каскада усиления тока связан со входом первого 5 токового зеркала, согласованного с первой 6 шиной источника питания, второй 7 токовый выход первого 3 входного каскада усиления тока связан со входом второго 8 токового зеркала, согласованного со второй 9 шиной источника питания, токовый выход устройства 10 связан с токовыми выходами первого 5 и второго 8 токовых зеркал.

Существенный недостаток известного устройства состоит в том, что он не обеспечивает усиление разности двух независящих друг от друга входных токов произвольной полярности и подавление их синфазной (одинаковой) составляющей.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в создании энергоэкономичного устройства для усиления разности двух входных токов произвольной полярности (втекающих или вытекающих) и подавления их синфазной составляющей в широком диапазоне, независимо от статического токопотребления (I_пот) устройства. В частном случае при нулевых входных токах общий потребляемый от источника питания ток заявляемого устройства может быть достаточного мал или близок к нулю (I_пот≈0).

Поставленная задача решается тем, что в усилителе тока фиг. 1, содержащем первый 1 и второй 2 дифференциальные входы устройства, первый 3 входной каскад усиления тока, низкоомный вход которого соединен с первым 1 входом устройства, первый 4 токовый выход первого 3 входного каскада усиления тока связан со входом первого 5 токового зеркала, согласованного с первой 6 шиной источника питания, второй 7 токовый выход первого 3 входного каскада усиления тока связан со входом второго 8 токового зеркала, согласованного со второй 9 шиной источника питания, токовый выход устройства 10 связан с токовыми выходами первого 5 и второго 8 токовых зеркал, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введен второй 11 входной каскад усиления тока, низкоомный вход которого соединен со вторым 2 входом устройства, первый 12 токовый выход второго 11 входного каскада усиления тока связан со входом третьего 13 токового зеркала, согласованного с первой 6 шиной источника питания, второй 14 токовый выход второго 11 входного каскада усиления тока связан со входом четвертого 15 токового зеркала, согласованного со второй 9 шиной источника питания, причем токовый выход третьего 13 токового зеркала соединен со входом второго 8 токового зеркала, а токовый выход четвертого 15 токового зеркала соединен со входом первого 5 токового зеркала.

На фиг. 1 представлена схема ДУТ - прототипа, а на фиг. 2 схема заявляемого устройства в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.

На фиг. 3а показана схема первого 3 входного каскада усиления тока в соответствии с пунктом 2 формулы изобретения.

На фиг. 3б показана схема второго 11 входного каскада усиления тока в соответствии с пунктом 3 формулы изобретения.

На фиг. 4а показана схема первого 3 входного каскада усиления тока в соответствии с пунктом 4 формулы изобретения.

На фиг. 4б показана схема второго 11 входного каскада усиления тока в соответствии с пунктом 5 формулы изобретения.

На фиг. 5 представлена схема заявляемого устройства фиг. 2 для случая, когда первый 3 и второй 11 входные каскады усиления тока выполнены соответственно на основе схем фиг. 3а и фиг. 3б.

На фиг. 6 представлена схема заявляемого устройства фиг. 5 в среде PSpice на радиационно зависимых моделях интегральных транзисторов АБМК_1.4 ОАО «Интеграл» (г. Минск) для случая, когда входные каскады усиления тока 3 и 11 выполнены в соответствии с фиг. 3а и фиг. 3б.

На фиг. 7 приведена зависимость выходного тока устройства фиг. 6 от входного втекающего тока первого 1 входа устройства, при условии, что входной ток второго 2 входа равен нулю.

На фиг. 8 приведена зависимость выходного тока устройства фиг. 6 от входных втекающих токов первого 1 и второго 2 входов, для случая, когда эти токи синфазны (одинаковы). Из данного графика следует, что заявляемое устройство обеспечивает подавление синфазных входных токов.

На фиг. 9 приведена зависимость выходного тока устройства фиг. 6 от входных противофазных токов первого 1 и второго 2 входов, для случая, когда эти токи противофазны (один втекает, другой вытекает). Из данного графика следует, что устройство обеспечивает усиление дифференциальных входных токов.

Дифференциальный усилитель двуполярных токов фиг. 2 содержит первый 1 и второй 2 дифференциальные входы устройства, первый 3 входной каскад усиления тока, низкоомный вход которого соединен с первым 1 входом устройства, первый 4 токовый выход первого 3 входного каскада усиления тока связан со входом первого 5 токового зеркала, согласованного с первой 6 шиной источника питания, второй 7 токовый выход первого 3 входного каскада усиления тока связан со входом второго 8 токового зеркала, согласованного со второй 9 шиной источника питания, токовый выход устройства 10 связан с токовыми выходами первого 5 и второго 8 токовых зеркал. В схему введен второй 11 входной каскад усиления тока, низкоомный вход которого соединен со вторым 2 входом устройства, первый 12 токовый выход второго 11 входного каскада усиления тока связан со входом третьего 13 токового зеркала, согласованного с первой 6 шиной источника питания, второй 14 токовый выход второго 11 входного каскада усиления тока связан со входом четвертого 15 токового зеркала, согласованного со второй 9 шиной источника питания, причем токовый выход третьего 13 токового зеркала соединен со входом второго 8 токового зеркала, а токовый выход четвертого 15 токового зеркала соединен со входом первого 5 токового зеркала.

На фиг. 2 резистор 16 моделирует свойства нагрузки, подключаемой к токовому выходу устройству 10, а узел 19 является общей шиной источников питания 6 и 9.

На фиг. 3а в соответствии с п. 2 формулы изобретения первый 3 входной каскад усиления тока содержит первый 17 и второй 18 входные транзисторы разного типа проводимости, объединенные эмиттеры которых соединены с первым 1 входом устройства, коллектор первого 17 входного транзистора соединен с первым 4 токовым выходом первого 3 входного каскада усиления тока, коллектор второго 18 входного транзистора соединен со вторым 7 токовым выходом первого 3 входного каскада усиления тока, причем объединенные базы первого 17 и второго 18 входных транзисторов связаны с общей 19 шиной источника питания.

На фиг. 3б в соответствии с п. 3 формулы изобретения второй 11 входной каскад усиления тока содержит третий 20 и четвертый 21 входные транзисторы разного типа проводимости, объединенные эмиттеры которых соединены со вторым 2 входом устройства, коллектор третьего 20 входного транзистора соединен с первым 12 токовым выходом второго 11 входного каскада усиления тока, коллектор четвертого 21 входного транзистора соединен со вторым 14 токовым выходом второго 11 входного каскада усиления тока, причем объединенные базы третьего 20 и четвертого 21 входных транзисторов связаны с общей 19 шиной источника питания.

На фиг. 4а в соответствии с п. 4 формулы изобретения первый 3 входной каскад усиления тока содержит пятый 22 и шестой 23 входные транзисторы разного типа проводимости, объединенные эмиттеры которых соединены с первым 1 входом устройства, коллектор пятого 22 входного транзистора соединен с первым 4 токовым выходом первого 3 входного каскада усиления тока, коллектор шестого 23 входного транзистора соединен со вторым 7 токовым выходом первого 3 входного каскада усиления тока, причем между объединенными эмиттерами пятого 22 и шестого 23 входных транзисторов и объединенными базами этих транзисторов включен первый (24) дополнительный инвертирующий дифференциальный усилитель напряжения, неинвертирующий вход которого связан с общей (19) шиной источника питания.

На фиг. 4б в соответствии с п. 5 формулы изобретения второй 11 входной каскад усиления тока содержит седьмой 25 и восьмой 26 входные транзисторы разного типа проводимости, объединенные эмиттеры которых соединены со вторым 2 входом устройства, коллектор седьмого 25 входного транзистора соединен с первым 12 токовым выходом второго 11 входного каскада усиления тока, коллектор восьмого 26 входного транзистора соединен со вторым 14 токовым выходом второго 11 входного каскада усиления тока, причем между объединенными эмиттерами седьмого 25 и восьмого 26 входных транзисторов и объединенными базами этих транзисторов включен второй 27 инвертирующий дифференциальный усилитель напряжения, неинвертирующий вход которого связан с общей 19 шиной источника питания.

На фиг. 5 источники тока 28 и 29 характеризуют токовые входные сигналы, которые могут быть как втекающими (i⁽⁺⁾), так и вытекающими (i^(-)).

Рассмотрим работу заявляемого устройства фиг. 2 на примере схемы фиг. 5.

В статическом режиме при отсутствии входных токов (i₁=i₂=0) все транзисторы схемы (17, 18, 20, 21) и токовые зеркала (5, 8, 13, 15) находятся в обесточенном состоянии. При этом общее электропотребление устройства близко к нулю, а выходной ток ДУТ также равен нулю.

Если на первый 1 вход поступает некоторый втекающий ток, то он через транзистор 18 и токовое зеркало 8 передается на выход устройства 10:

где α₁₈≈1, K_i8≈l - коэффициенты передачи по току эмиттера транзистора 18 и токового зеркала 8.

При вытекающем входном токе выходной ток устройства

где α₁₇≈1, K_i5≈l - коэффициенты передачи по току эмиттера транзистора 17 и токового зеркала 5.

В общем случае при произвольных значениях и направлениях входных токов i₁ и i₂ выходной ток заявляемого устройства определяется суммой:

где α_j, K_imn - коэффициенты передачи по току эмиттера j-го транзистора и mn-го токового зеркала.

Из уравнения (3) следует, что дифференциальный коэффициент усиления одинаковых, но противофазных токов (при втекающем, вытекающем )

или при втекающем, вытекающем:

Аналогично можно найти коэффициенты передачи синфазных вытекающих токов

где - синфазный вытекающий входной ток.

Для втекающих токов аналогичный коэффициент находится по формуле

где - синфазный втекающий входной ток.

Из последних соотношений с учетом (1)-(5) можно определить коэффициенты ослабления входных синфазных токов заявляемого устройства:

Таким образом, заявляемое устройство усиливает дифференциальный токовый сигнал и ослабляет синфазную составляющую входных токов. Это подтверждается результатами моделирования (фиг. 8, фиг. 9, фиг. 10).

Для получения α_ij=1 в схемах фиг. 3 и фиг. 4 могут использоваться составные биполярные или КМОП транзисторы.

Численные значения коэффициентов K_i5 K_i8 К_i3 К_i15 определяются схемотехникой соответствующих токовых зеркал 5, 8, 13, 15 [1, 2] и могут (при необходимости) принимать значения K_i=1…100.

Неидентичность коэффициентов передачи токовых зеркал 5, 8, 13 и 15 может быть также минимизирована схемотехническими методами [1-2].

Для уменьшения входных сопротивлений (R_вх.1, R_вх.2) заявляемого устройства в качестве входных усилителей тока 3 и 11 могут применяться схемы фиг. 4. Здесь при соответствующем выборе коэффициента усиления по напряжению (К_y>>1) первого 24 и второго 27 дополнительных инвертирующих дифференциальных усилителей напряжения достаточно легко реализуются малые R_вх (R_вх.1≈0, R_вх.2≈0), а статические и переменные напряжения на входах 1 и 2 становятся близкими к нулю.

Таким образом, предлагаемое схемотехническое решение дифференциального усилителя токов имеет расширенные функциональные возможности и, в отличие от известных устройств данного класса, наиболее полно соответствует классическому определению дифференциальных усилителей токов.

Источники информации

1. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов / В.И. Анисимов, М.В. Капитонов, Н.Н. Прокопенко, Ю.М. Соколов. - Л.: Энергия. Ленингр. отд-е, 1979. - 151 с.

2. Полонников Д.Е. Операционные усилители: Принципы построения, теория, схемотехника. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 216 с., ил.

3. Патент US 7.414.472.

4. Патент US 6.281.741, fig. 4.

5. Патент US 5.132.640, fig. 3, fig. 4.

6. Патент US 3.582.689.

7. Патент ЕР 0738038.

8. Патент US 5.055.719.

9. Патент US 6.125.094.

10. Патент US 6.583.670.

11. Патент US 6.885.247.

12. Патент US 5.867.066.

13. Патент US 5.821.777.

14. Патент JP 61-140210, fig. 1.

15. Патент US 4.429.283, fig. 1, fig. 2.

16. Патент US 8.913.050.

17. 3аявка на патент US 2012/0132965.

18. Патент DE 3140956.

19. Патент US 4.507.573.

20. Патент US 6.590.455.

21. Патент US 5.412.309.

22. 3аявка на патент US 2014/0361836 fig. 4a.

23. Патент US 7.215.198.

1. Дифференциальный усилитель двуполярных токов, содержащий первый (1) и второй (2) дифференциальные входы устройства, первый (3) входной каскад усиления тока, низкоомный вход которого соединен с первым (1) входом устройства, первый (4) токовый выход первого (3) входного каскада усиления тока связан со входом первого (5) токового зеркала, согласованного с первой (6) шиной источника питания, второй (7) токовый выход первого (3) входного каскада усиления тока связан со входом второго (8) токового зеркала, согласованного со второй (9) шиной источника питания, токовый выход устройства (10) связан с токовыми выходами первого (5) и второго (8) токовых зеркал, отличающийся тем, что в схему введен второй (11) входной каскад усиления тока, низкоомный вход которого соединен со вторым (2) входом устройства, первый (12) токовый выход второго (11) входного каскада усиления тока связан со входом третьего (13) токового зеркала, согласованного с первой (6) шиной источника питания, второй (14) токовый выход второго (11) входного каскада усиления тока связан со входом четвертого (15) токового зеркала, согласованного со второй (9) шиной источника питания, причем токовый выход третьего (13) токового зеркала соединен со входом второго (8) токового зеркала, а токовый выход четвертого (15) токового зеркала соединен со входом первого (5) токового зеркала.

2. Дифференциальный усилитель двуполярных токов по п. 1, отличающийся тем, что первый (3) входной каскад усиления тока содержит первый (17) и второй (18) входные транзисторы разного типа проводимости, объединенные эмиттеры которых соединены с первым (1) входом устройства, коллектор первого (17) входного транзистора соединен с первым (4) токовым выходом первого (3) входного каскада усиления тока, коллектор второго (18) входного транзистора соединен со вторым (7) токовым выходом первого (3) входного каскада усиления тока, причем объединенные базы первого (17) и второго (18) входных транзисторов связаны с общей (19) шиной источника питания.

3. Дифференциальный усилитель двуполярных токов по п. 1, отличающийся тем, что второй (11) входной каскад усиления тока содержит третий (20) и четвертый (21) входные транзисторы разного типа проводимости, объединенные эмиттеры которых соединены со вторым (2) входом устройства, коллектор третьего (20) входного транзистора соединен с первым (12) токовым выходом второго (11) входного каскада усиления тока, коллектор четвертого (21) входного транзистора соединен со вторым (14) токовым выходом второго (11) входного каскада усиления тока, причем объединенные базы третьего (20) и четвертого (21) входных транзисторов связаны с общей (19) шиной источника питания.

4. Дифференциальный усилитель двуполярных токов по п. 1, отличающийся тем, что первый (3) входной каскад усиления тока содержит пятый (22) и шестой (23) входные транзисторы разного типа проводимости, объединенные эмиттеры которых соединены с первым (1) входом устройства, коллектор пятого (22) входного транзистора соединен с первым (4) токовым выходом первого (3) входного каскада усиления тока, коллектор шестого (23) входного транзистора соединен со вторым (7) токовым выходом первого (3) входного каскада усиления тока, причем между объединенными эмиттерами пятого (22) и шестого (23) входных транзисторов и объединенными базами этих транзисторов включен первый (24) дополнительный инвертирующий дифференциальный усилитель напряжения, неинвертирующий вход которого связан с общей (19) шиной источника питания.

5. Дифференциальный усилитель двуполярных токов по п. 1, отличающийся тем, что второй (11) входной каскад усиления тока содержит седьмой (25) и восьмой (26) входные транзисторы разного типа проводимости, объединенные эмиттеры которых соединены с вторым (2) входом устройства, коллектор седьмого (25) входного транзистора соединен с первым (12) токовым выходом второго (11) входного каскада усиления тока, коллектор восьмого (26) входного транзистора соединен со вторым (14) токовым выходом второго (11) входного каскада усиления тока, причем между объединенными эмиттерами седьмого (25) и восьмого (26) входных транзисторов и объединенными базами этих транзисторов включен второй (27) инвертирующий дифференциальный усилитель напряжения, неинвертирующий вход которого связан с общей (19) шиной источника питания.

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.

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 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 // 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 // 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

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.

Биполярно-полевой дифференциальный операционный усилитель // 2615068

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат: повышение разомкнутого коэффициента усиления по напряжению операционного усилителя (ОУ) при сохранении высоких показателей по стабильности напряжения смещения нуля. Для этого предложен биполярно-полевой дифференциальный операционный усилитель, который содержит входной дифференциальный каскад (1) с первым (2) и вторым (3) противофазными токовыми выходами, первый (4) токовый вход, первый (5) полевой транзистор, первую (6) шину питания, первый (7) вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник, первый (8) токостабилизирующий двухполюсник, вторую (9) шину питания, второй (10) токостабилизирующий двухполюсник, первый (11) выходной транзистор, токовое зеркало (12), второй (13) выходной транзистор, буферный усилитель (14), первый (15) и второй (16) вспомогательные транзисторы. В схему введены первый (17) и второй (18) дополнительные транзисторы, второй (19) вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник, третий (20) вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник. 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

Прецизионный двухкаскадный дифференциальный операционный усилитель // 2615070

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат заключается в повышении коэффициента усиления дифференциального сигнала в разомкнутом состоянии двухкаскадного ОУ до уровня 90÷400 дБ. Прецизионный двухкаскадный дифференциальный операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад (1), общая эмиттерная цепь которого (2) связана с первой (3) шиной источника питания через источник опорного тока (4), первый (5) и второй (6) токовые выходы входного дифференциального каскада (1), первый (7) и второй (8) выходные транзисторы, базы которых подключены к источнику напряжения смещения (9), а эмиттеры через соответствующие первый (10) и второй (11) токостабилизирующие двухполюсники связаны со второй (12) шиной источника питания, токовое зеркало (13), согласованное с первой (3) шиной источника питания, вход которого соединен с коллектором первого (7) выходного транзистора, а выход связан с коллектором второго (8) выходного транзистора и токовым выходом устройства (14). В качестве источника опорного тока (4) применяется управляемый по входу (15) источник опорного тока, причем управляющий вход (15) источника опорного тока (4) соединен с коллекторами первого (16) и второго (17) дополнительных транзисторов. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Биполярно-полевой мультидифференциальный операционный усилитель // 2615071

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат: повышение коэффициента усиления по напряжению разомкнутого мультидифференциального операционного усилителя при сохранении высокой стабильности нулевого уровня. Для этого предложен биполярно-полевой мультидифференциальный операционный усилитель, который содержит первый (1) входной биполярный транзистор, первый (2) вход устройства, первый (3) входной полевой транзистор с управляющим р-n переходом, второй (4) вход устройства, второй (5) входной биполярный транзистор, третий (6) вход устройства, второй (7) входной полевой транзистор с управляющим р-n переходом, четвертый (8) вход устройства, токовое зеркало (9), первую (10) шину источника питания, буферный усилитель (11), вторую (12) шину источника питания, первый (13) и второй (14) дополнительные резисторы, первый (15), второй (16) и третий (17) дополнительные биполярные транзисторы, первый (18) дополнительный токостабилизирующий двухполюсник, четвертый (19), пятый (20) и шестой (21) дополнительные биполярные транзисторы, второй (22) дополнительный токостабилизирующий двухполюсник. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Инструментальный усилитель с повышенным ослаблением входного синфазного сигнала // 2616570

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных датчиков. Технический результат заключается в повышении коэффициента ослабления входных синфазных сигналов инструментального усилителя. Инструментальный усилитель с повышенным ослаблением входного синфазного сигнала содержит три дифференциальных каскада (3, 8, 13) на транзисторах (1, 2, 6, 7, 11, 12), выходной каскад (20), три вспомогательных транзистора (22-24) и три токостабилизирующих двухполюсника (27, 28, 29), при этом в него дополнительно введены три транзистра (31, 33, 35), три резистора местной отрицательной обратной связи (30, 32, 34) и три токостабилизирующих двухполюсника (36-38). 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Дифференциальный операционный усилитель // 2616573

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат: повышение коэффициента усиления по напряжению в разомкнутом дифференциальном операционном усилителе при высокой температурной и радиационной стабильности статического режима транзисторов его промежуточного каскада. В схему введены первый (14), второй (15), третий (16) и четвертый (17) дополнительные выходные транзисторы, эмиттеры которых подключены ко второй 6 шине источника питания, базы первого (14) и второго (15) дополнительных выходных транзисторов соединены с базой первого (10) выходного транзистора, базы третьего (16) и четвертого (17) дополнительных выходных транзисторов соединены с базой второго (12) выходного транзистора, коллекторы первого (14) и третьего (16) дополнительных выходных транзисторов соединены с первым (5) токовым выходом входного дифференциального каскада (1), коллекторы второго (15) и четвертого (17) дополнительных выходных транзисторов соединены со вторым (8) токовым выходом входного дифференциального каскада (1), причем в качестве первого (7) и второго (9) согласующих двухполюсников используются токостабилизирующие двухполюсники с высоким внутренним сопротивлением. 2. з.п. ф-лы, 13 ил.

Дифференциальный операционный усилитель для работы при низких температурах // 2621286

Изобретение относится к области электроники. Технический результат - повышение коэффициента ослабления входного синфазного сигнала. Для этого предложен дифференциальный операционный усилитель для работы при низких температурах, который содержит первый (1) входной полевой транзистор, первый (2) вход устройства, первый (3) вспомогательный транзистор, первый (4) токостабилизирующий двухполюсник, первую (5) шину источника питания, второй (6) входной полевой транзистор, второй (7) вход устройства, второй (8) вспомогательный транзистор, второй (9) токостабилизирующий двухполюсник, первый (10) выход устройства, вторую (11) шину источника питания, первый (12) резистор отрицательной обратной связи, первый (13) выходной транзистор, второй (14) выходной транзистор, первую (15) цепь смещения потенциалов, первый (16) дополнительный транзистор, второй (17) дополнительный транзистор, вторую (18) цепь смещения потенциалов, первый (19) и второй (20) входы выходного дифференциального каскада (21). 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Мультидифференциальный операционный усилитель // 2621287

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат - уменьшение напряжения смещения нуля, повышение стабильности при низких температурах и воздействии радиации. Мультидифференциальный операционный усилитель содержит первый входной биполярный транзистор, первый входной полевой транзистор с управляющим р-n переходом, первое токовое зеркало, источник питания, второй входной биполярный транзистор, второй входной полевой транзистор с управляющим р-n переходом, второе токовое зеркало, первое дополнительное токовое зеркало, второе дополнительное токовое зеркало. 10 ил.

Двухкаскадный дифференциальный операционный усилитель с повышенным коэффициентом усиления // 2621289

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления широкополосных сигналов. Технический результат: повышение коэффициента усиления по напряжению (Ку) при сохранении высокой температурной и радиационной стабильности напряжения смещения нуля. Двухкаскадный дифференциальный операционный усилитель с повышенным коэффициентом усиления содержит входной дифференциальный каскад, первый выходной транзистор, коллектор которого связан со входом токового зеркала, источник питания, второй выходной транзистор, первый вспомогательный транзистор, второй вспомогательный транзистор, третий вспомогательный транзистор, первый дополнительный повторитель напряжения, четвертый вспомогательный транзистор и второй дополнительный повторитель напряжения. 11 ил.