Дифференциальный усилитель

(прототип). стникокистимашининения В.И ател ислительны )ного объе 8.8)У 4004247,ублик. 16.01.773689848,ублик. 05.09.72 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЬЗИ УСИЛИТЕЛЬ,содержащая входной дифференциальныйкаскад на первом и втором транзисторах одной структуры, объединенныеэмиттеры которых через первый генера-.тор тока соединены с одной шинойпервого источника питания, коллектор первого транзистора - с однойшиной второго источника питания, первый регулирующий транзистор, коллектор которого является выходом диффе"ренциального усилителя и соединенс первым выходом второго генераторатока, а эмиттер - с первым выводомпервого резистора, второй регулирующий транзистор, второй и третий резисторы, третий генератор тока, о т"л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности коэффициентапередачи, в него введены дополнительный дифференциальный каскад на третьеми четвертом транзисторах и дополнительный источник питания, при этомвторой транзистор выполнен двухколлекторным, аструктура первого и второго регулирующих транзисторов,третьего и четвертого транзисторовпротивоположна структуре первогои второго транзисторов, причем эмиттеры третьего и четвертого транзисторов объединены и через третий генератор тока соединены с одной шинойдополнительного источника питания,.коллекторы - с соответствующимиколлекторами второго транзистора ис базами соответственно второго ипервого регулирующих транзисторов,эмиттеров второго регулирующего транзистора соединен с базой третьеготранзистора и через второй резистор -с одной шиной второго источника питания, к которой подключен второй вывод первого резистора, а коллектор второго регулирующего транзистора соединен с базой первого транзистора и че-рез третий резистор - с общей шиной,при этом база четвертого транзисторасоединена с эмиттером первого регулирующего транзистора, база второго транзистора - с источником входного напряжения, а второй вывод второго генератора тока - с одной шиной первогоисточника питания, причем другие шинывсех источников питания подключеныИзобретение относится к промьпвленной э.пектронике и может использоваться в управляемых источниках эталонных сигналов в качестве преобразователя напряжения в ток, 5Известен преобразователь напряжения в ток, содержащий первый и второй входные транзисторы, эмиттеры которых соединены с объединенными эмиттерами транзисторов соответственно 10первого и второго отражателей тока,входы которых соединены между собойчерез нормирующее сопротивление, атакже первый и второй генераторы тока,включенные между шиной источника пита 15яия и базами соответственно первогои второго выходных транзисторов,эмиттеры которых подключены к соответствующим выводам нормирующего сопротивления, а базы - к выходам соответственно первого и второго отража=телей тока Г 11Однако данного преобразователянапряжения в ток недостаточна точностькоэффициента передачи, обусловленная 25погрешностями генераторов тока,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является дифференциальный усилитель, содержащийвходной дифференциальный каскад яа ЗОпервом и втором транзисторах .однойструктуры, объединенные эмиттеры кото-,рых через первый генератор тока соединены с одной шиной первого источника питания, коллектор первого транзистора - с одной шиной второго источника питания, первый регулирующийтранзистор, коллектор которого явля-ется выходом дифференциального усилителя и соединен с первым выводомвторого генератора тока, а эмиттер -с первым выводом первого резистора,второй регулирующий транзистор, второй и третий резисторы, третий генератор тока Г 23.4Однако в известном устройстве недостаточная точность коэффициентапередачи обусловлеяа погрешностямивторого генератора а ока и первого источника питания.Цель изобретения - повышение точности коэффициента передачи. Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад на первом и втором транзисторах одной структуры, объединенные эмиттеры которых через первый генератор тока соединены с одной шиной первого источника питания, коллектор первого транзистора - с одной шиной второго источника питания, первый регулирующий транзистор, коллектор которого является выходом дифференциального усилителя и соединен с первым выходом второго генератора тока а эмиттер с первым выходом первого резистора, второй: регулирующий транзистор, второй и третий резисторы, третий генератор тока, введены дополнительный дифференциальный каскад на третьем и четвертом транзисторах и дополнительный источник питания, при этом второй транзистор выполнен двухколлекторным, а структура первого и второго регупирующих транзисторов, третьего и четвертого транзисторов противоположна структуре первого и второго транзисторов, причем эмиттеры третьего и четвертого транзисторов объединены и через третий генератор тока соединены с одной шиной дополнительного источника питания, коллекторы - с соответствующими коллекторами второго транзистора и с базами соответственно второго и первого регулирующих транзисторов, эмиттер второго регулирующего транзистора соединен с базой третьего транзистора и через второй резистор - с одной шиной второго источника питания, к которой подключен второй вывод первого резистора, а коллектор второго регулирующего транзистора соединен с базой первого транзистора и через третий резистор - с общей шиной, при этом база четвертого транзистора соединена с эмиттером первого регулирующего транзистора, база второго транзистора - с источником входного напряжения, а второй вывод второго генератора тока - с одной шиной первого источника питания, причем другие шины всех источников питания подключены к общей шине.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема дифференциального усилителя.ЧДифференицальный усилитель содер" жит входной дифференциальный каскад 1 яа первом и втором транзисторах 2 и 3, дополнительяый дифференциальный каскад 4 на третьем и четвертом транзисторах.5 и 6, первый и второй регулирующие транзисторы 7 и 8, первый, второй и третий генераторы 9-11 тока,1107283 5дифференциальный усилитель работает следующим образом.В одной из схем реализации величина тока первого генератора 9 тока в два раза больше величины тока третье го генератора 11 тока, величина напряжения .второго источника 16 питания меньше величины напряжения дополнительного источника 17 питания. В качестве двухколлекторного второго транзисто ра 3 входного дифференциального каскада 1 используегся транзистор, коллекторные области которого имеют одинаковые геометрические размеры. В ка.честве первого и второго регулирую щих транзисторов 7 и 8 используются составные транзисторы,орным током второго регулирующеготранзистора 8Напряжение на базе вт 25рого регулирующего транзистора 8меняется таким образом, чтобы выравнить укаэанные токи. В результатеток, протекающий через третий резистор 14, равен коллекторному токувторого регулирующего транзистора 8. З 0 Коллкторный ток второго регулирую;щего транзистора 8 с учетом величинбазовых токов транзисторов равен егоэмиттерному току, а следовательно току, протекающему через второй резис тор 13. Падение напряжения на второмрезисторе 13, вызванное протеканиемтока, с учетом сделанного замечанияо равенстве напряжений на базахтретьего и четвертого транзисторов 40 5 и 6 дополнительного дифференциального каскада 4, равно падению напряжения на первом резисторе 12, В результате, величина тока, протекающего через первый резистор 12, про порциональна току, протекающемучерез второй резистор 13. Коллекторный ток первого регулирующего транзистора 7, равный току, протекающемучерез первый резистор 12, суммирует ся на нагрузке 19 с током второгогенератора 10 тока.Величина выходного тока, протекаюЫ егЬ через нагрузку 19, определяешься 55 соотношением Ъы ОРвуЪхЬъ первый, второй и третий резисторы12-14, первый второй и дополнительныйисточники 15- 17 питания, источник 18входного напряжения, нагрузка 19. В целях упрощения пренебрегаем величинами базовых токов транзисторов в силу их малости. Так как токи, протекающие через третий и четвертый транзисторы 5 и 6 дополнительного дифференциального каскада 4 равны коллекторным токам двухколлекторноговторого транзистора 3 входного дифференциального каскада 1, а коллектор ные токи второго транзистора 3 в силу одинаковости геометрических размеров его коллекторных областей равны друг другу, то токи, протекающие через третий и четвертый транзистор 5 и 6 дополнительного дифференциального каскада 4, равны друг другу, а следовательно напряжения на базах третьего и четвертого транзисторов 5 и 6 также равны друг другу. Ввиду того, что эмиттерный ток второго транзистора 3 равен сумме коллекторных токов второго транзистора 3, а сумма упомянутых коллекторных токов равна сумме эмитттерных токов третьего и четвертого транзисторов 5 и 6, которая, в свою очередь, равна току. третьего генератора 11 тока, то эмиттерный ток второго транзистора 3 также равен току третьего генератора 11 тока. Учитывая вышеизложенное и то, что ток первого генератора 9 тока, подключенного к эмиттерам первого и второго транзисторов 2 и 3 в два раза больше тока третьего генератора 11 тока, приходим к выводу о равенстве эмиттевных токов первого и второго транзисторов 2 и 3. Так как эмиттерные токи первого и второго тран.зисторов 2 и 3 входного дифференциаль,ного каскада 1 равны друг другу, то напряжения на базах упомянутых транзисторов также равны друг другу. Следовательно напряжение, прикладываемое к третьему резистору 14, равно напряжению источника 18 входного напряжения. В итоге, величина тока, протекающего через третий резистор 14, прямо пропорциональна величине напряжения источника 18 входного напря" жения и обратно пропорциональна сопротивлению третьего резистора 14, Второй регулирующий транзистор включен в контур отрицательной обратной связи входного дифференциального каскада 1. Ток, протекающий через третий резистор 14, суммируется на базе первого транзистора 2 с коллекто1107283 выходной токунапряжение источника 18входного напряжения;сопротивления первого,второго и дополнительногорезистора 12, 13, 14;ток второго генератора10 тока. Составитель И.ВодяхинаТехред А.Бабинец рректор А,ференц актор Н.Пушненков 62венного комитета ССС Тираж Госуцар лам изо Москва писное етений и открытийВ связи с тем, что выхолной ток,в отличие пт известного устройстване зависит от первого источника питания предлагаемое устройство благо даря использованному схемотехническому решению позволяет повысить точность коэфФициента пере- дачие