Операционный усилитель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 98 А П 91За) Н ОЗР 345 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУд(7,1) Институт проблем моделированияв энергетике АН Украинской ССР(54)(57) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ,содержащий последовательно соединен-,ные входной дифференциальный каскад,выполненный на полевых транзисторахс динамической нагрузкой в цепях стоков и первым генератором тока в цепи истоков, и выходной дифференциальный каскад, выполненный на биполярных транзисторах с вторым генератором тока в цепи коллектора одного из биполярных транзисторов. выходного дифференциального каскада,коллектор которого соединен с однимвыводом первого конденсатора и является выходом, и третьим генератором токе в общей эмиттерной цепи,а также биполярный транзистор цепиобратной связи, база которого соединена с третьим генератором тока,коллектор - с первым генераторомтока, а эмиттер - с соответствующей,шиной источника питания и через второй конденсатор - с одним из выходоввходного дифференциального каскада,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения частотного диапазона и повышения быстродействия, меж"ду затвором олевого транзистора одного плеча и стоком полевого транзистора другого плеча входного дифференциального каскада введены соответственно первая цепочка из по.следовательно.соединенных первогорезистора, третьего конденсатора,четвертого конденсатора и второгорезистора и вторая цепочка из последовательно соединенных третьегорезистора, пятого конденсатора,шестого конденсатора и четвертогорезистора, при этом точки соединения третьего и четвертого конденсаторов и пятого и шестого конденсаторов через соответственно третьюи четвертую цепочки из параллельновключенных пятого резистора и седьмого конденсатора и шестого резистора и восьмого конденсатора соедине.ны с соответствукицей шиной источникапитания, а между другим выводом первого конденсатора и базой соответствующего биполярного транзисторавыходного дИфференциального каскадавведен седьмой резистор,Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, в частности к устройствам для выполнениявычислительных операций, содержащиминтегральные высококачественные прецезионные усилители.Известен операционный усилитель,содержащий последовательно соединенные первый дифФеренциальный каскад,1 Овыполненный на полевых транзисторахс динамической нагрузкой в цепяхстоков и первым генератором токав цепи истоков, второй дифференциальный каскад на биполярных транзисторах с вторым генератором тока15в цепи коллектора и третьим генератором тока в общей эмиттерной цепи,а также цепь обратной связи на биполярном транзисторе 1.1 1.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является операционный усилитель, содержащий последовательно соединенные входнойдифференциальный каскад, выполненнЫйна полевых транзисторах с динами 25ческой нагрузкой в цепях стоков ипервымгенератором тока в цепи истоков и выходной дифференциальный к.-.:кад, выполненный на биполярных транзисторах с вторым генераторомтока,в цепи коллектора одного из биполярных транзисторов выходного дифференциального каскада, коллектор которого соединен с одним выводом первого конденсатора и явля ется выходом, и третьим генератором тока в общей эмиттерной цепи, а также биполярный транзистор цепи обратной связи, база которого соеди-. нена с третьим генератором тока, коллектор - с первым генератором тока, а эмиттер - с соответствующей шиной источника питания и через второй конденсатор с одним из выходов вто" рого дифференциального каскада 1.2), 45 10Известные устройства обладают . недостаточно широким частотным ди-, апазоном и недостаточно высоким быстродействием.5 цЦель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение быстродействия..С этой целью в операционный усилитель содержащий последовательноЭ55 ;соединенные. входной дифференциаль,ный каскад, выполненный на полевых транзисторах с динамической нагрузкой в цепях стоков и первым генератором тока в цепи истоков, и выкодной дифференциальный каскад, выполнен-. ный на биполярных транзисторах с вторым генератором тока в цепи коллектора одного из биполярнык транзисторов выходного дифференциального каскада, коллектор которого соединен с одним выводом первого конденсатора и является выходом, и третьим генератором тока в общей эмиттерной цепи, а также биполярный транзистор цепи обратной связи, база которого соединена с третьим генератором тока, коллектор - с первым генератором тока, а эмиттер - с соответствующей шиной источника питания и через второй конденсатор - с одним из выходов входного дифференциального каскада, между затвором полевого транзистора одного плеча и стоком полевого транзистора другого плеча входного дифференциального каскада введены соответственно первая цепочка из последовательно соединенных первого резистора, третьего конденсатора, четвертого конденсатора и второго резистора и вторая цепочка из последовательно соединенных третьего резистора, пятого конденсатора, шестого конденсатора и четвертого резистора, при этом точки соединения третьего и четвертого конденсаторов и пятого и шестого конденсаторов через соответственно третью ичетвертуй цепочки иэ параллельно включенных пятого резистора и седьмого конденсатора и шестого резисто 1 ра и восьмого конденсаторасоединены с соответствующей шиной источника питания,а между другим выводом первого конденса 1 ора и базой соответствующего биполярного транзистора выходного ф дифференциального каскада введен седьмой резистор. На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предложенного операционного усилителя.Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад 1, выполненный на полевых транзисторах 2 и 3, динамическую йагрузку 4. на полевых транзисторах,первый., генератор 5 тока, выходной дифферен" циальный каскад 6, выполненный на биполярных транзисторах 7 и 8, второй генератор 9 тока, третий геиераг"тор 10 тока, первый конденсатор 11, седьмой резистор 12, первую цепочку1088098 13 из последовательно соединенных первого резистора 14, третьего конденсатора 15, четвертого конденсатора 16 и второго резистора 17, вто" рую цепочку 18 из последовательно 5 соединенных третьего резистора 19, пятого конденсатора 20, шестого конденсатора 21 и четвертого резистора 2, третью цепочку 23 иэ параллельно включенных пятого резистора 24 и седь 10 мого конденсатора 25, четвертую цепочку 26 из параллельно выполненных шестого резистора 27 и восьмого конденсатора 28, второй конденсатор 29, цепь 30 обратной связи, выполненную 11 на биполярном транзисторе, и источник 31 питания.Операционный усилитель работает следующим образом.Входнойсигнал поступает на входы 20 входного дифференциального каскада 1, Влагодаря введению первой 13 и второй 18 цепочек нуль передаточной функции операционного усилителя перемещается из правой полуплоскости комплекснои 25 плоскости в левую полуплоскость, Тем самым значительно уменьшается значение фазы на частоте единичного усиления, отпадает необходимость в вы" боре больших значений емкостей кор-, ЭО ректирующих конденсаторов в выходном дифференцнальном каскаде операционного усилителя и, как следствие этого, улучшаются показатели быстродействия. Введением конденсаторов 25 или 28 достигается желаемый спад амплитудно частотной характеристики в области высоких частот, так как на высоких частотах сигнал проходящий но первой 13 или второй 18 цепочках шунти руется через конденсатор 25 или 28 на положительную шину источника 31 питания, чем ослабляется или почти 4полностью исключается влияние перь ., или второй цепочек. Первый конденсатор 11 и седьмой резистор 12 служат для корректировки фазо-частотной характеристики и получения необходимого (примерно равного 20 дб на декаду) спада амплитудно-частотной ха- рактеристики в области частоты единичного усиления.Кроме того, включение двух конденсаторов третьего конденсатора 15, четвертого конденсатора 16, пятого конденсатора 20, шестого конденсатора 21 и пятого резистора 24, шестого резистора 27 в цепь, соединя" ющую затвор полевого транзистора одного плеча со стоком входного полевого транзистора противоположного плеча входного дифференциацьного каскада .1 и с положительной шиной источника 31 питания дает следующие преимущества, При изготовлении интегральных конденсаторов на основе р-п -перехода.илн в виде тонкопленочных конденсаторов возникает. связь по постоянному току, которая обусловлена паразитным диодом, между одной из обкладок конденсатора и подложкой. Таким образом, подключение обоих конденсаторов указанными обкладками к внутреннему узлу Т-образной схемы позволяет избавиться от связей по постоянному току между входом (или выходом) полевых транзисторов входного дифференциального каскада 1 и отрицательной шиной источника питания, чТо повйшает температурную и радиационную стабильность усилителя. Предлагаемый операционный усилитель имеет по сравнению с известным лучшие частотные характеристики и более высокое быстродействие.1088098 1 Е Составитель НДанко Техред Л. Коцюб ровская я дакто одписное к Филиал ППП "Патент", г. Уж 2687/51ВНИИПИ Госпо делам113035, Мо Тираж 862арственного комитетазобретений и открытийва, Ж, Раушская на рректор Л. ПилинеПроектная, 4