Дифференциальный усилитель

(9) (11) 51) НОЗР 345 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН с(14к через третий резисторк через второй резистор где 11 й то то ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Патент США В 3538449, кл, 330-30, 19792. У 11 зоп О.К. Я,шопо 11 йЬ 1 с 1 цпейхоп РЕТ й-Р-Б орегайдоп ашр 1 Нег.- 1 ЕЕЕ Зоогпа 1 РРТ зо 1 Ы ЗЗС, ч.РС-З, И 4, бес. 19, 1968 (прототип). (54) (57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИПИТЕЛЬ, содерлащий входной каскад, выполненный по дифференциальной схеме на транзисторах, коллекторные цепи которого подключены к выводу первого источника питания, а общая эмиттерная цепь " к выходу генератора тока, выполненного на .первом и втором транзисторах, причем база первого транэистора соединена через первый резистор с.выводом первого источника иитания и непосредственно с коллектором второго транзистора, эмиттер которого соединен с выводом второго источника питания и с эмиттером первого транзистора, а такае прямосмещенный диод, катод которого соединен свыводом второго источника питания, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности, между базой второго транзистора и анодом прямо- смещенного диода включен второй резистор, а между базой второго транзистора и выводом второго источникаФщф питания введен третий резистор, при- З чем величины сопротивлений второго и у у ,третьего резисторов выбраны из соот-ЮФ ноаеиея1136305 10 5 30 35 40 45 Изобретение относится к усилительной технике и может быть использовано в .аналоговой и измерительной технике ,и приборах для научных исследований.Известен диФференциальный усилитель, содержащий входной каскад, один вывод которого через токовый повторитель подключен к одному источнику питания, а другой - к коллектору первого транзистора, эмиттер которого че,рез резистор подключен к другому источнику питания, а база соединена с коллектором и базой другого транзистора в диодном включении 13.Однако этот дифференциальный усилитеь обладает недостаточно высокой стабильностью параметров при изменении напряжения источников питания.Наиболее близким к предложенному по технической сущности является диф ференциальный усилитель, содержащий входной каскад, выполненный по дифференциальной схеме на транзисторах, .коллекторные цепи которого подключе-. ны. к выводу первого источника пита,ния, а общая эмиттерная цепь - к вы:ходу генератора тока, выполненногона первом и втором Транзисторах,причем база первого транзистора соедикена через первый резистор с выводом первого источника питания и непосредственно с коллектором второго травэистора, эмиттер которого соединен свыводом второго источника питания ис эмиттером первого транзистора, атакже прямосмещенный диод, катодкоторого соединен с выводом второгоисточника 2 ,Однако известный дифференциальный усилитель обладает недостаточно высокой стабильностью параметров (напряжение смещения и входной ток) при изменении напряжения источника питания.Цель изобретения - повышение стабильности. Поставленная цель достигается тем,тания и непосредственно с коллектором второго транзистора, эмиттер которого соединен с выводом второгоисточника питания и с эмиттером первого транзистора, а также прямосмещенный диод, катод которого соединенс выводом второго источника питания,между базой второго транзистора ианодом прямосмещенного диода включенвторой резистор, а между базой второго транзистора и выводом второгоисточника питания введен третий резистор, причем величины сопротивлений второго н третьего резистороввыбраны из соотношения1 к,1,2 1,4,где 1 я - ток через третий резистор;1 я - ток через второй резистор.На чертеже представлена принципи,альная электрическая схема дифференциального усилителя,Устройство содержит входной каскад1, первый 2 и второй 3 источникипитания, генератор 4 тока, первый 5 ивторой 6 транзисторы, прямосмещенныйдиод .7, первый 8, второй 9 и третий10 резисторы.Дифференциальный усилитель работает следуннцим образом.При протекании тока через второйтранзистор 6 его величина определяется величиной сопротивления первогорезистора 8.и напряжением источниковпитания. Напряжение база-эмиттер второго транзистора б определяется этимтоком и вольтамперной характеристикой р-ь-перехода, причем этот транзистор должен быть биполярным. При отсутствии второго резистора 9 ток че-рез первый транзистор 5 определяетоявольтамперной характеристикой прямосмещенного диода 7, а так как вольтамперные характеристики полупроводникового диода и перехода база-эмиттер подобны, то ток входного каскада1 пропорционален току через второйтранзистор 650 что в дифференциальном усилителе,.содержащем входной каскад, выполненный по дифференциальной схеме натранзисторах, коллекторные цепи которого подключены к выводу первогоисточника питания, а общая эмиттер-ная цепь - к выходу генератора тока,выполненного на первом и втором трайэисторах, причем база первого транвистора соединена через первый резистор с выводом первого источника пиПри изменении напряжения источников питания .пропорциональнб изменяется ток второго транзистора б и в свою очередь пропорционально изменяется ток входного каскада 1, что приводит к изменению входного тока из-за конечности величины В и напряжения смещения иэ-за разброса транзисторов входного каскада 1, Изменение напряжения источника питания на 1 ОТ выэы11363 Требуемое соотношение токов можноопределить следующим образом.50 ТкТ ТкТт ТкТо Принимая ТТ=О, с учетом формул(3) и (4) получаем вает изменение напряжения смещения на 20-257.Уменьшение зависимости напряжения смещения и входных токов от изменения напряжения источников питания достигается следующим образом. Включение последовательно с нрямосмещенным диодом 7 второго резистора 9 увеличивает динамическое сопротивление этой цепи, и, следовательно, измене ние напряжения база-эмиттер второго транзистора 6 вследствие изменения тока через этот транзистор вызывает значительно меньшее изменение тока входного каскада 1, а следовательно, и напряжения смещения и входного тока. Однако вследствие разности напряжений на прямосмещенном диоде 7 и переходе база-змиттер второго транзистора 6 напряжение на третьем резисторе 10, а следовательно, и ток входного каскада 1 имеют температурный коэффициент, равный примерно +О,ЗЗХ/С,что вызывает дополнительный температурный дрейф напряжения смещения и входного тока. Для получения нулевого температурного коэффициента тока входного каскада 1 параллельно цепи из второго резистора 9 и прямосмещенного диода 7 следует подключить элемент, ток через которыи имеет отрицательный температурный коэффициент. Известно, что при средних уровнях инжекции температурный коэффициент напряжения на р-ь-переходе равен -(1,8- -2,5) мВ/оС, Таким образом, подключая третий резистор 10, ток через который имеет отрицательный температурный коэффициент указанной величины, и выбирая токи через цепь из второ 40 го резистора 9 и прямосмещенного диода 7 и через третий резистор 10 обратно пропорциональными температурным коэффициентам этих токов, получаем температурный коэффициент тока45 входного каскада 1, равный нулю. Введем следующие обозначения: ток в цепи второго резистора 9 ипрямосмещенного диода 7 Е, ток через третий резистор 10,11 о, сопротивление второго резистора 9 К, сопротивление 55 третьего резистора 10 К, начальнаяофтемпература со, текущая температуранапряжение на переходе база-эмит 05 4тер второго транзистора 6 при начальной температуРе 0 о , а при текущей температуре Б ; напряжение на прямо- смещенном диоде 7 при начальной тем- пературе 0 а при текущей температуре И ; энергетическая зона полупроводника дЕо (для кремния д Ео =1,205 В) .Напряжения на переходах база-эмиттер второго транзистора 6 и прямосмещенного диода 7 (транзистор в диодном включении) при текущей температуре определяются по известной формуле: 0дЕ(1- - )+11оЬ ф"о "оДифференцируя формулы (1) и (2) по температуре, получаем соответствующие температурные коэффициенты на- пряжения а 0 Цоь-даедат Уоч -йЕодй:Температурный коэффициент напряжения на третьем резисторе 10 равен температурному коэффициенту напряже ния на переходе база-эмиттер второго транзистора 6, а температурный коэффициент тока через него 1 равеноТ Т = - -/К = -- -о . (3)6113 Но МкюаКтТемпературный коэффициент напряже-. ния на втором резисторе 9 равен разности температурных коэффициентов на переходах второго транзистора б и прямосмещенного диода 7, а температурный коэффициент тока через него 1, равен Т Т = ( -- - ф-)/К = (4)диэ а 1 т и ца ааксТок питания входного каскада 1 1равен сумме токов через цепь из второго резистора 9 и прямосмещенногодиода 7 и третий резистор 10, а еготемпературный коэффициент равен сумме температурных коэффициентов этихтоков: Паз.-38 0 оэ-Бо 4 оэ . +О Кт1136305 так как Ем(1,4-1,2) Е. Составитель Н.Дубчук Техред М.Надь кая Корректор И.Мус едактор И.Никол сное Заказ 294ВНИИПпо113035 Тираж 871Государственного комнтам изобретений и открытосква, Ж, Раушская Пота СССРийаб., д.4/5 Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 или Пвв Иа Цоэ НоввФ МВВФВЮ т Нк(5)51)фв -0 юв ,оо и --- Е (при й ), то Е = в - -Ео вртайи к ю тейиеЕ Ф+Е1 ОПодставляя в формулу (5) полученное выражение для К , получаем искомое соотношение токов Е и Е , требуемое для получения нулевого температурного дрейфа тока питания вход 15 ного каскада 1: 1 вз Е=Е- ---т 5 о оо При обычных значениях бор(0,65+ 0,7)В получаемТаким образом, зависимость напряжения смещения и входного тока от изменения напряжения источников питания значительно уменьшается. При изменении напряжения источников питания на 503 напряжение смещения изменяется на 10-153, а входного тока на 5-7 Х.