Дифференциальный усилитель
Союз Советских
Социвпксткческкх
Республик
ОП ИКАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ: СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 736358 (6I ) Дополннтельное к авт. свил-ву
t» (51)M. КД.
Н ОЗ Г Э/45 (22)Заявлено02.11.77 (21) 2538464/18-09 (! с присоединением заявки ро«
Гасударственный комнтет (23 ) 11 р««орнтет
Опубликовано «5.05,80. Бвллетень Ло 19 ао делам нзобретеннй н отхрытнй (g3) УД f(621..375.024 (088.8) Дата опубликования описании 28.05.80 (72) Авторы изобретения
H. H. Прокопенко и В. М, Редько (7!) Заявитель
Шахтинский технологический институт бытового обслунцтвання (54) ДИфФИ ЕНБИЛПЬНЫЙ УСИЛИтЯЛЬ
Изобретение относится к усилителям и может найти применение в различных усилительных устройствах автоматики, телемеханики и вычислительной техники.
Известен дифференциальны и усилитель, содержащий источник питания, две пары транзисторов, включенных по каскодной схеме ОЭ-ОБ, причем эмиттеры входных транзисторов соединены непосредственно с выходом генератора тока и через цепь смещения — с базами выход10 ных транзисторов f1)
Однако этот усилитель имеет относительно небольшой коэффипиент подавления входных с инфазных сигналов 1(««. сф, вызванный 15 тем, что выходные транзисторы имеют конечное сопротивление коллекторного перехода ( < п.сср. Равный 120 140 дБ, Белью изобретения является повышение коэффициента подавления. синфазных с игна по в. 2 ,Пля этого в дифференциальном усилителе, содержащем источник питания, две пары транзисторов, включенных по каскодной схеме ОЗ-ОБ,,причем эмиттеры входных транзисторов соединены непосредственно с выходом генератора- тока и через цепь смешения — с базами выходных транзисторов, между соответствующей шиной источника питания и эмиттерами выходных транзисторов включены дополнительные двухполюс ники. В качестве дополнительных двухполюс« ников использованы резисторы или коллекторно-базовые переходы вспомогательных транзисторов, эмиттеры которых через резисторы связаны с соответствующей шиной источника питания. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предложенного усилителя; на фиг. 2 и 3 - схемы частных случаев его выполнения. Дифференциальный усилитель содержит входные транзисторы 1 и 2, эмиттеры Ко торых подключены к выходу генератора 7МЗЬЙ равен единице, поэтому напряжение нв выходе 8 равно V< = Ц, - U Таким образом, в рассматриваемой схеме напряжения коллектор-база входных транзисторов не изменяется в широком диапазоне изменения синфазного сигнала, а приращение напряжения коллектор-база (Чке ) транзисторов 6 и 7 прибпизитепьно равно +c. (6V 6 = -ЬЧ! д = t/ ) . Учитывая, что генератор тока 3 имеет большое выходное сопротивление, а входное сопротивление цепи смешения велико, можно сделать вывод, о том, что при подаче синфазного сигнала U режим транзисторов 1-2 по току и по напряжению не - изменяется. Это является необходимым . условием минимизации их влияния на К„„„ Изменение напряжения между коп20 пектором и базой выходных транзисторов 6 и 7 (V«:. p, ) обуславливает появпение токов На фиг. 3 функции допопнитепьных двух, попюсников 11 и 12 выполняют сопротивпения коппекторно-базовых переходов 19 и 20 вспомогатепьных транзисторов 21 и 22. Эмиттеры транзисторов 21 и 22 связаны с шиной источника питания через токостабипизирующие резисторы 23 и 24. Коллекторы транзисторов 21 и 22 подключены к источнику питания через согпасующий резистор 25. цепь смещения в усилителе (см. фиг. 3) выполнена на транзисторах 26 и 27, стабипитронах 15, 28 и генераторах тока,13 и 14., Статический режим дифференциального 40 усилителя (см. фиг. 2) устанавливается с помощью генератора тока 3 и цепи смешения, выполненной на транзисторе 16, стабипитроне 15 и генераторах тока 13 и 14, Каждый из выходных тран- 45 зисторов характеризуется конечным сопротивлением коппекторного перехода (" =0,5-5 мОм.— в зависимости or типа транзис ора и его режима по постоян. ному току). Дпя учета випияния Г„на Кп.cq в схему на фиг. 2 введены резисторы 17 и 18, причем К„= „в и К, - -,. Дифференциальный усипитепь работает следующим образом. Напряжение синфазного сигнала Uc=Ц =U, 5 . практически с единичным коэффициентом усиления»передается на вход цепи смещения U„= V, . Коэффициент усипения по напряжению цепи смещения практически тока,3 и входу 4 цепи смещения 5 по синфазному сигнапу. Коллекторы транзисторов 1 и 2 соединены с эмиттерами выходных транзисторов 6 и 7. Базы транзисторов 6 и 7 объединены и подкпю чены к выходу 8 цепи смещения 5. Коппекторы транзисторов 6 и 7 соединены с . соответствующими резисторами 9 и 10. Между шиной источника питания и эмиттерами выходных транзисторов 6 и 7 включены допопнитепьные двухпопюсники 11 и 12. В усипитепе цепь смешения по синфазному сигналу выполнена на базе генераторов тока 13 и 14, стабипитрона 15 и полевого транзистора 16. Допопнитепьные двухпопюсники ll и 12 в данной схеме выполнены в виде резисторов. Дпя пояснения принципа действия предпожечного устройства в схему (см. фиг. 2) введены резисторы 17 и 18, которые модепируют влияние сопротивлений коппекторных переходов выходных транзисторов 6 и 7 на коэффициент ослабления вход, ных синфазных напряжений. и с/Г! ь в « U /I» (/ С K7) 11 Uc/Rll+ 11,ь !.(/ g ИЛ1 где Rtö, К, — сопротивпения двухпопюсников 11 и 12; к, Г„,„ — сопротивления коллекторных переходов транзисторов 6 и 7 (г в ) ч гк,яра), "!!.ь, Ь„, — входные сопротивления транзисторов 6 и 7 в схеме собщейбазой, 1н.s « !л ). Ток через резистор 10 складывается из двух составпяющих LiO — 18 А- ь121 где / = 0,98-0,99 — коэффициент передачи тока эмиттера транзистора 7. Напряжение на первом выходе усипитепя (7 вь!х. 1 ), обусповпенное подачей синфазного сигнала на вход, равно: -! 4-Ф рыхл = U< „(!,<,— ). я!2, ки м Спедоватепьно коэффициент усиления синфазного сигнапа К „, предлагаемого устройства равен: .к„, =ив„,„,/IJ, к„<у где у„, = .„,, у„ По определению коэффициент подавпения входных синфаэных сигналов Кп „ дифференциапьного усилителя определяется формулой К q, ь<р. = Кус / Кур где К55 - коэффициент усипения входноно дифференциального напряжения. Qns рассматриваемого случая 32 - so I ii.r + йн.г.) где „,, 1 - входные сопротивления транзисторов 1 и Явсхемес обшей базой. Следовательно, К„, =jg„,, „„)(y„, „>. Если У„., = У,„, то, как следует из последней формулы, коэффициенг подвале- щ ния входных синфазных сигналов (см фиг. 2) равен бесконечности. Таким обра.зом, в предлагаемгм усилигеле имеется возможность за счет рационального выбора параметров двухполюсников 11 и 12 получить значительный выигрыш по К„,сф. В тех случаях, когда на номиналы применяемых резисторов накладываются ограничения, напрймер, при выполнении усилителя в виде полупроводниковой ипи гиб-20 ридно-пленочной микросхемы, в качестве дополнительных двухполюсников 11.и 12 целесообразно использовать сопротивления коллекторно-базовых переходов 19 и 20 вспомогательных транзисторов 21 и 22 (см. фиг. 3). При этом,транзисторы 7 и 22, а также 6 и 21 должны выполняж= ся в едином технологическом процессе, например, в одном кристалле. Последнее необходимо для повышения идентичности ЗО сопротивлений их коллекторных переходов. Рабочая точка транзисторов 21 и 22 устанавливается с помощью резисторов 23-25 в такое же положение, что и рабочая точка транзисторов 6 и 7. Вместо резисторов 23-24 можаю использовать стабилизаторы тока, выходной ток которых равен половине тока генератора тока 3. Дифференциальный усилитель (см.фиг.3) l имеет кроме повышенного К „,, умень о шенный коэффициент влияния напряжения пйгания Е на э.д.с. смещения нули(1Усм ). Действительно, цри изменении изменяется только напряжение кол45 358 6 лектор-база транзисторов 21 и 6, 22 и 7, Легко показать, что в этом случае ри равенстве сопротивлений коллекторных переходов транзисторов 21 и 6, 22 я 7 в резисторах 9 и 10отсутствуют переменные составляющие токов, обусловленные нестабильностью напряжения питания усилителя. Поэтому предложенный усилитель характеризуется малой погрешностью и может работать в широком диапазоне изменения Е и. Формула изобретения i. Дифференциальный усилитель, содержащий источник питания, две пары транзисторов, включенных по каскадной схеме ОЭ-ОБ, причем эмиттеры входных транэисторрв соединены непосредственно с выходом, генератора тока и через цепь . смещения с базами выходных транзисторов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения коэф фициенга подавления синфаэных сигналов, между соответствующей шиной источника питания и эмиттерами выходных транзисторов включены дополнительные двухполюс пик и. 2. Усилитель по п. 1, о т л и ч аю ш и и с я тем, что,"is качестве дополнительных двухполюсников использьваны резисторы. 3. Усилитель по н. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве дополнительных двухполюсников использованы коллекторно-базовые переходы вспомогательных транзисторов, эмиттеры которых через резисторы связаны с соответствующей шиной источника шггания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе «Alta Fiegu.en.z.a., 1973, Хо 11, р. 347 Е -617, фиг. 23 (прототип). 7-3635Я Ссстевитель H. Смолякова Техред О..йегеза Корректор З утяга Редактор Е. Гончар Тираж 995 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитете СССР по делам изобретений и открытий l3.3035, Москва, Ж-35, Реушскаи неб., д. 4/5 Заказ 2446/47 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
