Дифференциальный усилитель

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) ( З(5 Н 0 33 НД ЬНЫЙ У торой колле тора с вого в коллек тора с торого а, выв внв од ИЛИТЕЛЬ, ходные тор перединен с ходного ор втоединен выходды пи- питаок же ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ОРСНОМУ СВИДЕТ(72) М.В.Капитонов, В.А.Домбровский, Н.Н.Прокопенко и Ю.М.Соколов (71) Шахтинский технологический институт бытового обслуживания и Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им, В.И,Ульянова (Ленина)(56) 1. Анисимов В.И., Капитонов Ч.В., Прокопенко Н.Н. и Соколов Ю.М. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов, Л., "Энергия", 1979, с. 108, схема 5.2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3465444, кл, Н 03 Г 3/45;05.07.82. (прототип).( 54 ) ( 57 ) ДЙФФЕРЕНЦИАЛ содержавший первый и в транзисторы, при этом вого входного транзис входами первого и пер повторителей тока, а рого входного транзис с входами второго и в ного повторителей т тания которых,а так ния первого и первого выходного повторителей тока подключены к первойшине источника питания, первый и второй усилители тока, имеюшие зонунечувствительности, выходы которыхсоединены с первыми. выводами соответственно первого и второго резисторов, генератор тока, выводы питания которого, а также выводы питания первого и второго усилителейтока подключены к второй шине источника питания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениялинейности характеристики передачи,в него введены первый и второй дополнительные транзисторы, эмиттерыкоторых соединены с выходом гене -ратора тока, базы - с первыми выводами соответственно первого и второго резисторов, а коллекторы - сколлекторами соответственно первого и второго входных транзисторов,при этом выходы первого и второгоповторителей тока соединены с входами соответственно второго и первого усилителей тока, а вторыевыводы первого и второго резисторов подключены к эмиттерам соответственно первого и второго входных транзисторов.,технике и может использоваться вкачестве входных каскадов быстродействующих операц:онных усилителей.Известен дифференциальный усилитель (ЛУ,(, сод(,"ащий первый и второй входные транзисторы,.первый ивторой виходнье транзисторы, эмиттеры которых соединены со стабилизатором тока, базы соединены черезпервый и второй прямосмещенные диоды с соответствующими первьм и вторым управляемыми стабилизатооами тока, имеющими зону нечувствительностина характеристике передачи, а коллекторы подключены к коллекторам соответствующих первого и втооого входных транзисторов и входам соответственно первой и второй нагрузкам, атакже вспомогательные резисторы вэмиттсрних цепях входных транзисто Оров С 13,Недостаток известного ДУ состоит втом,что он имеет сравнительнб большойуровень дрейфа и характеризуется повышенной нестабильностью статического, 25режима входных транзисторов. Действительно, для повьп(ения линейностихарактеристики передачи ДУ в,т.== ГОвтранзисторы его управляемыхстабилизаторов тока работают в активном режиме, Как следствие из-за температурных изменений напряжения эмиттер-база эмиттерный ток этих транзисторов оказывается нестабильным, Этоприводит к дополнительному дрейФуЭДС смещения нуля ЛУ, дрейфу входныхтоков усилителя, изменению входногосопротивления,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является диф -Ференциальный усилитель, содержащийпеовый и второй входные транзисторы,при этом коллектор первого входноготранзистора соединен с входами первого и первого выходного повторителейтока, а коллектор второго входного 5транзистора соединен с входами второго и второго выходного повторителейтока, выводы питания которых,а такжевыводы питания первого и пеового выходного повторителей тока подключены 5 Ок первой шине источника питания,первый и второй усилители тока, имеющие зону нечувствительности, выходыкоторых соединены с первими выводами соответственно первого и второго 55резисторов, генератор тока, выводыпитания которого, а также выводы питания первого и второго усилителейтока подключен к второй шине источника питания 23. Недостатком известного устройства является недостаточная линейность характеристики передачи за счет неравенства углов наклона характеристики Гередачи при матих и боль 3 ихвеличинах входного (:игнала.Цель изобретения - (лов(ение линейности характеристики передачи,поставленная цель достигаетсятем, что в дифференциальный усили -тель, содержащий первый и второйвходные транзисторы, при этом коллектор первого входного транзистора соединен с входами первого и первого выходного повторителей тока,а коллектор второго входного транзистора соединен с входами второговыходного повторителейтока, выводы питания которых,а также выводи питания первого и первоговыходного повторителей тока подключены к первой шине источника питания, первый и второй усилители тока,имеющие зону нечувствительности, выходы которых соединены с первымивыводами соответственно первого ивторого резисторов, генератор тока,выводы питания которого, а также выводы питания первого и второго усилителей тока подключены к второйшине источника питания, введены первый и второй дополнительные транзисторы, эмиттеры которых соединены свыходом генератора тока, базы - спервыми выводами соответственно первого и второго резисторов, а коллекторы - с коллекторами соответственнопервого и второго входных транзисторов, при этом выходы первого и второго повторителей тока соединены свходами соответственно второго и первого усилителей тока, а вторые выводы первого и второго резисторов подключены к эмиттерам соответственнопервого и второго входных транзисторов,На Фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема ДУ; нафиг, 2 - график характеристики передачи первого и второго усилителейтока; на Фиг, 3 - график сарактеристики передачи ДУ. ДУ содержит первый и второй входные транзисторы 1 и 2, первый и второй дополнительные транзисторы 3 и 4, генератор 5 тока, первый и второй повторители б и 7 тока, первый и второй выходные повторители 8 и 9 тока, первый и второй усилители 10 и 11 тока, первый и второй резисторы 12 и 13, первую и вторую шины 14 и 15 источника питания.ДУ работает следующим образом.В статическом режиме и в области малых входных сигналовОв( 50 мВ) первый и второй усилители 10 и 11 тока устанавливают заданный режим по току первого и второговходных транзисторов 1 ч 2Ъ - -(о о -(э 2 О,лгде 7. , 7, - ток в змиттерных цепях соответственно первого 1 и второго входных тоанзисторон; Ло,о,3 о - статический ток первого и второго усили телей 10 и 11 тока. Первый и второй резисторы 12 и 13 низкоомные, поэтому падение напряжения на них сравнительно мало и, следовательно, они не ухудшают дреф фовые и малосигнальные параметры усилителя.Выходной ток генератора 5 тока Э 5 перераспределяется между первым и вторым дополнительными транзисто рами 3 и 4а.з =Э.4= 2 (2) где Эз, Э 4 - ток в коллекторных цепях соответственно 20 первого и второго дополнительных транзисторов. Первый и второй усилители 10 и 11 тока имеют специфическую хаоактеристику (Фиг. 2). Во-первых, они изменяют свои выходные токи под действием входного тока согласно кривой фиг. 2, т.е. при бол.,11 их входных токах выходной ток 7 , не изменяется. Если же входной ток Эл уменьшится до некоторого заданного уровня Эзо . дальнейшее уменьшение Эл приведет к увеличению выходного тока О,1 О35Приращение входного напряжения (1 ек 50 мВ) практически беэ ослаб- ления передается на базу первого дополнительного транзистора 3 и вызывает изменение коллекторных токов ЗЗ, Э 4 и -выходного тока 1 Уц40 на величину+э он. 4 где 8, ,11 - входные сопротивления 11. 4 транзисторов в схеме 45 с общей ба эой . В ре э ультате ток на входах первого и первого выходного повторителей б и 8 тока и , следовательно , н а их выходах уменьшается 50 7, = 2 Эо.1 ---- ,(4)2 й + 1 вкЪ.зПЪИз Формулы (4) можно выбрать параметры элементов сх"л 1,"У такими, чтобы уже пои Рек -- 1=25-40 мВ выполнялось оавенгтво1 - -1 Зо, (5) где Ээо - граничный ток первого ивторого усилителей 10 и 11тока (Фиг. 2).Следовательно, при Оех ) /га первый усилитель 10 тока замкнет петлю отрицательной обратной связи, которая при достаточно оольшом петлевом усилении (наклоне кривой Фиг. 2) будет стабилизировать сумму токов на входе первого и первого выходного повторителей б и 8 токаД 1.а.зПоэтому даль 11 ей.1 ее перераспределение тока Эу прек 1 ятится и за счет увеличения тока 3, будет поддерживаться равенство (6). В этих условиях все дальнейшее приращение входного на.пряжения усилителя прикладывается между базой (затвором). первого входного транзистора 1 и базой первого дополнительного транзистора 3. Следовательно, ток через первый резистор 12 и выходной ток ДУ оавныиИз Формул (3) и (7) можно найти, что в областяхмалых сигналов алекс)угол наклона кривой вь 1=ЙОв 11)- - 3, ( фиг. 3) определяется параметрами первого и второго дополнительных транзисторов 3 и 4, а в области больших сигналов - элекентами 1 и 12. Зля получения равенства Я = Д необходимо, чтобыР, Ь - 131Ц РТ25 мВ. ЭТаким образом, данный дифференциальный усилитель имеет хорошую линейность характеристики рередачи пои большом динамическом диапазоне. Вместе с этим, его первый и втооой усилители 10 и 11 не влияют на стабильность статического режима Лу;1069134ОЛ,о. фиг.2фИг.3НИИПИ Заказ 11492/55 Тираж 868 Подписно Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проек