Дифференциальный усилитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) 01) 3(51) Н 03 Р 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Аналоговые и цифровые интегральные схемы. Под ред, С.В.Якубовского. М., Советское радио, 1979,с. 213, ИС 140 УД 7.2, Авторское свидетельство СССРМ 926757, кл. Н 03 Г 3/45, 21.12.79(54)(57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ;содержащий дифференциальный каскадс несимметричным выходом на двухтранзисторах, имеющих р - п - р -структуру, двух резисторах обратной связии первом генераторе тока в эмиттерныхцепях, причем базы транзисторов дифференциального каскада подключенык эмиттерам соответственно первогои второго входных транзисторов,имеющих о - р - -структуру, вэмиттерных цепях которых включенытранзисторы отражателя тока, имеющие-р -в структуру, эмиттеры которых объединены, а базы объединены и через генератор напряжения соединены с одной из шин источника питания, а к другой шине источника питания через второй генератор тока подключен эмиттер первого дополнительного транзистора, имеющего р - в -р -стурк туру, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности компенсации базовых токов транзисторов дифференциального каскада, в него введены второй дополнительный транзистор, имеющий р- и - р -структуру, и первый и второй дополнительные отражатели тока, выходы которых подключены к объединенным эмиттерам Я транзисторов отражателя тока, а входы - соответственно к .коллектору первого дополнительного транзистора ф ф и к коллектору второго дополнитель- С ного транзистора, эмиттер которого соединен с базой первого дополни- Я тельного транзистора, а база - с выходом первого генератора тока.10 Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при разработке операционных усилителей,компараторов и других устройстваналоговой техники в интегральномполупроводниковом исполнении. 5Известен дифференциальный,усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад, выполненныйпокаскадной схеме, с несимметричнойнагрузкой в виде отражателя тока,выход которого через последовательно соединенные эмиттерный повторитель и усилительный каскад соединенс выходным двухтактным каскадомГ 13.Однако в известном дифференциаль.ном усилителе сравнительно низкаяточность компенсации базовых токовтранзисторов дифференциального каскада.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсядифференциальный усилитель, содержащий дифференциальный каскад с несимметричным выходом на двух транзисторах имеющих р - п - р-структуФ25ру, двух резисторах обратной связии первом генераторе тока в эмиттерных цейях, причем базы транзисторовдифференциального каскада подключенык эмиттерам соответственно первогои второго входных транзисторов,имеющих п-р-п-структуру, в эмиттерных цепях которых включены транзисторы отражателя тока, имеющие п-р-пструктуру, эмиттеры которых объединены, а базы объединены и через генератор напряжения соединены с однойиз шин источника питания, а к другойшйне источника питания через второйгенератор тока подключен эмиттерпервого дополнительного транзистора, 40имеющего р-п-р-структуру 2 1.Известное устройство позволяетснизить входные токи, повыситьбыстродействие и существенно расширить диапазон допустимых значенийкоэффициента усиления тока транэисто.ров р-п-р-структуры.Однако в известном устройственапряжение на коллекторных переходахр-п-р-транзисторов дифференциальногокаскада практически равно напряжению источника питания (при отсутствии входного сигнала), и в высоковольтном усилителе может достичьдостаточно больших значений. В тоже время напряжение на коллекторномпереходе первого дополнительноготранзистора р-п-р-структуры постоянно и близко к нулю, Такое различиев коллекторных напряжениях приводитк существенному различию в коэффициентах усиления тока транзисторовдифференциального каскада и первогодополнительного транзистора из-заэффекта модуляции толщины базы.Особенно этот эффект оказывает боль 65 шое влияние на коэффициент усиления тока транзисторов (р-и-р-структуры) с боковой инжекцией, у которых вкачестве базовой области используетсявысокоомная эпитаксиальная пленка. Вследствие этого имеет место низкая точность компенсации базовых токов транзисторов (р-и-р-структуры) дифФеренциального каскада. Кроме того, поскольку в этом устройстве напряжение на коллекторном переходе транзисторов (р-п-р-структуры) определяется разностью потенциалов без входных транзисторов и шины источника питания (отрицательного потенциала), то это приводит к зависимости входных токов дифференциального усилителя от напряжения источников питания н уровня входного сигнала,Таким образом, известное устройство имеет малуюточность компенсации базовых токов транзисторов (Р-П-Р-структуры) диФФеренциального каскада и зависимость входных токов усилителя от напряжения источников питания и уровня входного сигнала.Цель изобретения - повышение точности компенсации базовых токов дифференциального каскада.Цель достигается тем, что в дифФеренциальный усилитель, содержащий дифФеренциальный каскад с несиммет" ричным выходом на двух транзисторах, имеющих р-п-р-структуру, двух резнсторах обратной связи и первом генераторе тока в эмиттерных цепях, причем базы транзисторов дифференциального каскада подключены к эмиттерам соответственно первого и второго входных транзисторов, имеющих и-р-и-структуру, в эмиттерных цепях которых включены транзисторы отражателя тока, имеющие п-р-р-структуру, эмиттеры которых объединены, а базы объединены и через генератор напряжения соединены с одной из шин источника питания, а к другой шине источника питания через второй генератор тока подключен эмиттер первого дополнительного транзистора, имеющего р-п-р-структуру, введены второй дополнительный транзистор, имеющий р-п-р-структуру,и первый н второй дополнительные отражатели тока, вы" ходы которых подключены к объединенным эмиттерам транзисторов отражателятока, а. входы соответственно - к коллектору первого дополнительного транзистора и к коллектору второго дополнительного транзистора, эмиттер которого соединен с базой первого дополнительного транзистора, а базас выходом первого генератора тока.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема дифференциального усилителя,Дифференциальный усилитель содер. жит дифференциальный каскад на1084964 1К 1+, 11 1 ( К 8 КЗ 2 812+1 2 Составитель И.ВодяхинаРедактор П.Коссей Техред Т.Фанта Корректор А Дэятко Заказ 2034/52 Тираж 862 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП Патент, Г. Ужгород, ул. Проектная, 4 транзисторах 1 и 2, двух резисторах 3 и 4 обратной связи, первом генера торе 5 тока, первый и второй нходные транзисторы 6 и 7, транзисторы 8 и 9 отражателя тока, генератор 10 напряжения, второй генератор 11 тока, первый и второй дополнительные транзисторы 12 и 13, первый и второй дополнительные отражатели 14, 15 тока, шины 16 и 17 источника питания.Устройство работает следующим образом.Эмиттерные токи первого и второго нходных транзисторов 6 и 7 определяются как разность коллекторных токов транзисторов 8,9 и базовых токов транзисторов 1 и 2 соответственно. Вместе с тем коллекторные токи транзисторов 8 и 9 определяются как сумма коллекторного тока выход" ного транзистора первого дополнительного отражателя 14 тока и коллекторного тока выходного транзисто. ра второго дополнительного отражателя 15 тока, который является отра. жателем базового тока первого допол. нительного транзистора 12.В этом случае и тогда эмиттерные токи входных транзисторов б и 7 определяются какК 14 1 11 5ЭЬ Э г 812+1 2(8.1) где В 1, В 12 - коэфФициенты усилениятока транзистора 1 ипервого дополнительного транзистора 12.ьлагодаря введению второго дополнительного транзистора 13 напряжение на коллекторном переходе первогодополнительного транзистора 12 практически равно коллекторному напряжению транзисторов 1 и 2. Более того,с изменением уровня входного синфаэного напряжения изменяется не толькоколлекторное напряжение транзисторов1 и 2, но иодновременно изменяетсясинфаэно коллекторное напряжениепервого дополнительного транзистора 10 12. Это означает, что в широком диапазоне выходных синфазных напряжений будет сохраняться условиеВ 1= В 2 = В 12Следовательно, базовый ток перво.го дополнительного транзистора 12.равен базовым токам транзисторов 1,2, т,е. ныражение (2)можно переписатьдля любого входного сигналаК 1420 эь 37 2 выбирая соотношение токови т ссоответствующими значениями.Таким образом, в изобретениивторой дополнительный отражатель 15тока, который компенсирует базовыетоки транзисторов 1 и 2, изменяетсвое значение точно так же, как иприменяются базовые токи транзисторон 1 и 2, что позволяет устранить ЗО влияние входных сигналов на эмиттерные токи входных транзисторон б и 7,т,е, на входные токи усилителя,Второй дополнительный транзистор13 передает синфаэное входное напря жение на первый дополнительный транзистор 12 и одновременно являетсяповторителем его базового.тока.Таким образом, введение второгодополнительного транзистора 13 по О зноляет повысить точность компенсации базовых токов транзисторов дифФеренциального каскада.