Дифференциальный усилитель

 

ОП ИСАНИЕ изовеетиния

Союз Советских

Соцналкстическкх

Реслублкк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

Ю (22) Заявлено 12.02.74 (21) 1995482/18-09 (51) М Кл з с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Н 03 F3/45

Геаудерстееииый комитет

СССР

Опубликовано 15.09,80. Бюллетень №34 (53) УДК 621.375. ,024 (088.8) ие делам изобретений и етерытий

Дата опубликования описания 23.09.80 (72) Авторы изобретения

В. И. Анисимов, М. В. Капитонов и H. Н, Про (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в операционных усилителях, компараторах и других устройствах автоматики, телемеханики и вычислительной техники, Известный дифференциальный усилитель содержит первый и второй последовательно включенные дифференциальные каскады .и три генератора тока, два из которых включены соответственно в коллекторную и эмиттерную цепи транзисторов первого дифференциального каскада, а третий через резистор соединен с эмиттерной цепью транзисторов второго дифференциального каскада, а также, транзистор обратной связи, база которого соединена с эмиттерной цепью транзисторов первого дифференциального каскада 11).

Однако известный дифференциальный усилитель характеризуется узким динамическим диапазоном.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона усилителя.

Для этого в дифференциальном усили-. теле, содержащем первый и второй диффе; ренциальные каскады и три генератора тока, два из которых включены соответственно

2 в коллекторную и эмиттерную цепи транзисторов первого дифференциального каскада, а третий через резистор соединен с эмиттерной цепью транзисторов второго дифференциального каскада, а также транзис тор обратной связи, база которого соединена с эмиттерной цепью транзисторов первого дифференциального каскада, коллектор транзистора обратной связи подключен к управ ляющему входу одного из генераторов тока первого дифференциального каскада, а эмиттер — к точке соединения резистора и третьего генератора тока второго дифференциального каскада.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предложенного усилителя.

Усилитель содержит первый дифференциальнный каскад на транзисторах 1, 2, .второй дифференциальный каскад на транзисторах 3, 4. В эмиттерных цепях входных транзисторов 1, 2 и выходных транзисторов 3, 4 включены генераторы 5, 6 тока.

Коллекторные резисторы 7, 8 и 9, 10 первого и второго дифференциальных каскадов соединены с генератором 11 тока, выполнен ным на транзисторе 12. Эмиттер транзистора

764099

=,-=- = -:12 подключен к источнику питания непосредственно, а база — через резистор 13.

Общая точка эмиттеров транзисторов 1, 2 соединена с базой управляющего транзистора 14 обратной связи, а объединенные эмиттеры транзисторов 3, 4 подключены к эмнттеру транзистора 14 и генератору ,-тока 6 через резистор 15 и диод 16.

Коллектор управляющего транзистора 14 связан с.базой транзистора 12 через вспомогательный транзистор 17, база которого присоединена к выходу генератора 11 коллектору транзистора 12. Эмиттер транзистора 14 соединен с выходом генератора 1! через конденсатор 18.

Входные сигналы подаются на базы транзисторов 1, 2, а между коллекторами транзисторов 3, 4 подключается нагрузка дифференциального усилителя.

Усилитель работает следующим образом.

Напряжение коллектор-база транзисторов I, 2 устанавливается автоматически за счет стабилизирующего действия глубокой обратной связи по сцнфазному сигналу и равно падению напряжения на резисторе 15. Ток через резистор 15 определяется разностью выходного тока генератора 6 и эмиттерного тока транзистора. 14, который не изменяется в широкбм диапазоне изменения синфазного сигнала и может быть выбран: намного меньше выходного тока генератора 6. Таким образом, рабочая точка входных транзисторов устанавливается соответствующим выбором номинала резистора 15.

Прн положительном смещении входного сигнала напряжение на базе транзистора 14 становится более положительным относительно эмиттера. Это вызывает увеличение коллекторного тока транзистора 14 и уменьшение напряжения коллектор-эмиттер транзистора 12. Потенциал эмиттера транзистора 14 также получает прйращение напряжения, равное приращению напряжения синфазного напряжения на входе дифференциального усилителя, и дальнейший рост коллекторного тока транзистора 14 прекращается. Установившаяся разность напряжений эмиттер-база транзистора 14 незначительно отличается от своей первоначальной величины вследствие того, что эмиттерный ток транзистора 14 поддерживается постоянным за счет стабилизирующего действия глубокой отрицательной обратной связи по синфазному сигналу. Таким образом, падение напряжения на резисторе 15 и, следовательно, напряжение коллекторбаза транзисторов 1, .2 остаются постоянными в широком диапазоне изменения входного синфазного сигнала, что обусловливает высокие значения коэффициента подавления синфазных сигналов.

При отрицательной полярности входного синфазного напряжения дифференциальный усилитель работает аналогичным образом, за исключением того, что приращение синфазного сигнала вызывает не уменьшение, а увеличение коллекторного напряжения

;" .транзистора 12.

Эмиттер транзистора 2 генератора 11 тока может быть подключен к источнику питания непосредственно. Это расширяет диапазон допустимых синфазных напряжений на входе дифференциального усилителя.

Дальнейшее увеличение коэффициента подавления синфазных сигналов связано

1о с увеличением выходного сопротивления генератора 5 тока в эмиттерной цепи транзисторов 1, 2.

Для устранения шунтирующего действия входного сопротивления транзистора 14 коллектор транзистора 14 связан с эмиттером вспомогательного транзистора 17. Такое соединение обеспечивает увеличение суммарного сопротивления в эмиттерной цепи транзисторов 1, 2.

Напряжение между эмиттером и базой .транзистора 12 лежит в пределах 0,5 — 0,7 В.

Это дает возможность выбирать эмиттерный ток транзистора 14 в диапазоне от единицы до десятков микроампер даже при наличии ограничений на номиналы резисторов. Таким образом, обеспечиваются низкие уровни тока базы транзистора 14 f/ = 1э/(! + )=

= 10 †: 100 нА, где 8 „, — статический коэффициент усиления по току транзистора 14 в микрорейиме). Низкие уровни тока базы транзистора 14 позволяют обеспечить стабильную работу транзисторов 1 и 2 при эмиттерных токах 1э = 1 †:!О мкА.

Для уменьшения температурной погрешности цепи слежения, вследствие температурной зависимости напряжения эмиттербаза транзистора 14, последовательно с резистором 15 в эмиттерной цепи выходных транзисторов 3, 4 включен диод 16, смещенный в прямом направлении. Включение диода 16 значительно снижает температурную нестабильность напряжения коллектор-база входных транзисторов 1 и 2, что также уменьшает температурную нестабильность напряжения смещения нуля дифференциального усилителя. Таким образом, предложенный усилитель имеет повышенную температурную стабильность координат рабочей точки входных транзисторов.

Значительное увеличение скорости нарастания выходного напряжения может быть достигнуто за счет изменения тока генератора 5 по определенному закону.

$0 Увеличение тока генератора 5 приводи1 к уменьшению напряжения коллектор-база входных транзисторов 1, 2, что вызывает синфазный сдвиг напряжения на выходе генератора 6, увеличение коллекторного тока транзистора 14 и уменьшение напряжения коллектор-эмиттер транзистора. 12.

В результате 1!апряжение коллектор-эмиттер транзисторов 1 и 2 практически не изменяется Это обеспечивает надежную работу

C с А

764099 формула изобретения

Составитель И. Шамонина

Редактор Н. Каменская Тедред К. Шуфрич Корректор Г. Решетняк

Заказ 6300/48 . Тираж 995 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП ейатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 транзисторов 1 и 2 с небольшим допустимым напряжением коллектор-эмиттер.

При подаче дифференциального сигнала на входы предложенного усилителя выходное напряжение первого дифференциального каскада, пропорциональное входному, снимается с резисторов 7, 8 и усиливается вторым дифференциальным каскадом.

Для повышения скорости отслеживания скачкообразных синфазных напряжений на входах дифференциального усилителя между коллектором транзистора 12 и генератором 6 тока включен конденсатор 18.

Этот конденсатор предотвращает также возникновение нежелательных высокочастотных автоколебаний.

Дифференциальный усилитель, содержащий первый и второй последовательно включенные дифференциальные каскады н три генератора тока, два из которых включены . соответственно в коллекторную и эмиттерную цепи транзисторов первого дифференциального каскада, а третий через резистор соединен с эмиттерной цепью транзисторов второго дифференциального каскада, а также транзистор обратной связи, база которого соединена с эмиттерной цепью транзисторов первого дифференциального каскада, отличшои4ийся тем, что, с целью расширения

4е динамического диапазона усилителя, коллектор транзистора обратной связи подключен к управляющему входу одного из генераторов тока первого дифференциального каскада, а эмиттер — к точке соединения.-

4» резистора и третьего генератора тока второго дифференциального каскада.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Трибонов Ю. И. Измерение напряжений в высокоомных цепях. М.-Л., Госэнерго»в .издат, 1961, с. 19.