Дифференциальный усилитель

.80 51) Н 03 Р 3/45 САНИЕ ИЗОБРЕТЕОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Н АВТ блокатоков с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Шахтинский технологическийинститут и Ленинградский орденаЛенина электротехнический институтим. В.И. Ульянова (Ленина)(56) 1. Заявка ФРГ Ф 2603164,кл. Н 03 Г 3/45, опублнк. 05.08,76.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3412170/09 (046807),кл. Н 03 Р 3/45, 11.08.83 (прототип).(54)(57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ,содержащий первый и второй транзисторы, коллекторь 1 которых соединены с соответствующими входамивыделения наименьшего из двухвыход которого подключен к входууправляемого стабилизатора тока,выполненного с ограничением снизу,выход которого соединен через соответственно первый и второй двухполюники с эмиттерами соответственнопервого и второго транзисторов, атакже стабильный источник тока, ол и ч а ю щ и Й с я тем 9 чтоу сцелью повышения линейности характеристикн коэффициента передачи в режиме микротоков, между эмиттерамипервого и второго транзисторов ивыходом стабильного источника токавключены соответственно третий ичетвертый двухполюсники,Изобретение относится к электронной технике и может использоваться в решающих усилителях и аналого-цифровых преобразователях.Известен дифференциальный усили тель, содержащий первый и второй входные транзисторы, в общей эмиттерной цепи которых включен управляемый стабилизатор тока 1 .Однако известный дифференциальный усилитель имеет сравнительно узкий динамический диапазон, ограниченный величиной тока управляемого стабилизатора тока.Наиболее близким но технической сущности к изобретению является дифференциальный усилитель, содержащий первый и второй транзисторы, коллекторы которых соединены с соответствующими входами блока выделения наименьшего из двух токов, выход которого подключен к входу управляемого стабилизатора тока, выполненного с ограничением снизу, выход которого соединен через соответственно первый 25 и второй двухполюсники с эмиттерами соответственно первого и.второго транзисторов, а также стабильный источник тока 2.Однако данный дифференциальный ЗО усилитель в режиме микротоков имеет нелинейность характеристики коэффициента передачи.Цель изобретения - повышение линейности характеристики коэффициента передачи в режиме микротоков.Для этого в дифференциальном усилителе, содержащем первый и вто-, рой транзисторы, коллекторы которых соединены с соответствующими входами 4 О блока выделения наименьшего из двух токов, выход которого подключен к входу управляемого стабилизатора тока, выполненного с ограничением снизу, выход которого соединен через соответственно первый и второй двухполюсники с эмиттерами соответственно первого и второго транзисторов,а также стабильный источник тока, между эмиттерами первого и 5 О второго транзисторов и выходом ста бильного источника тока включены соответственно третий и четвертый двухполюсники.На фиг. 1 представлена структур ная электрическая схема дифференциального усилителя; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема одной из реализаций дфференциальногоусилителя,Дифференциальный усилительфиг, 1) содержит первый и второйтранзисторы 1 и 2, блок 3 выделениянаименьшего из двух токов, управляемый стабилизатор 4.тока, стабильныйисточник 5 тока, первый и второйдвухполюсники 6 и 7, третий и четвертый двухполюсники 8 и 9,В дифференциальном усилителена фиг. 2 первый ивторой двухполюсники 6 и 7 выполнены на.диодах 10 и11, резисторах 12.и 13, третий ичетвеотый двухполюсники 8 и 9 выполнены на диодах, управляемый стабилизатор 4 тока выполнен на транзисто"ре 14, блок 3 выделения наименьшего из двух токов выполнен на транзисторах 15-18, диодах 19 и 20, источ"никах 21 и 22 тока. Усилитель такжевключает несимметричную нагрузку23, конденсатор 24, выходной кас-.кад 25,Дифференциальный усилитель работает следующим образом,Из сигналов, пропорциональныхмгновенным значениям коллекторныхтоков 1 и 12 первого и второготранзисторов 1 и 2, блок 3 выделения наименьшего иэ двух токов определяет какой из токов 1 или 1 гменьше заданного уровня 1 с 0,5 1 ивырабатывает приращение ,ъ котороепропорционально приращению наименьшего коллекторного тока.В статическом режиме ток стабильного источника 5 тока 1 перераспре-,деляется между первым и вторым транзисторами 1 и 21 г1 (1) Выходной ток управляемого стабилизатора 0 равен нулю, что обеспечивается блоком 3. В этих условиях первый и второй двухполюсники 6-7 не влияют на работу дифференциального усилителя (ДУ).Под действием входного сигнала ц(50-100 мВ коллекторный ток первого транзистора 1 увеличивается навеличйнуР - динамическое сопро 3) 4тивление третьего и четвертого двухполюс-, ников 8 и 9.Приращения 4 ичерез несиммет 5 ричную нагрузку 23 передаются на выход ДУ и заряжают конденсатор 24% сс2(3)Угол наклонахарактеристики коэффи.1 О Циента пеРеДачи 5 с =1 (О вх ) ЮопРе- деляется знаменателей формулы (2), Мгновенное значение тока 1 можно найти из формулы. 151 =0,61 - - т (4)йуегде Йв " знаменатель формулы (2).По мере увеличения Овд ток 1 уменьшается до заданного уровня 1 в, 20 Напряжение Ч =Овх, при котором выполйяется равенство 1 =1, находится иэ формулы (4),Параметры элементов схемы могут быть выбраны таким образом, чтобы Ч 50-100 мВКак только входное напряжение Цв 30 превысит, дальнейшее уменьшение 1 прекратится. За счет включения нелинейной .петли отрицательной обратной связи выход управляемого стабилизатора 4 превращается в выход вспомогательного стабилизатора напряжения с малым внутренним сопротивле" нием. Это приводит к дальнейшему увеличению тока( эа счет увели)чения тока 40"вх)ц,+рь в) Ф1 вх Чгр45 где )16 - динамическое сопротивлениепервого двухполюсника 6Таким образом, в области больших входных сигналов ток с не ограничивается и продолжает возрастать пропорционально. Для исключения на характеристике коэффициента передачи излома необходимо, чтобы(7)Последнее условие обеспечиваетсясоответствующим выбором 3 Ь .Напряжение Ч,, при котором наступает ограничение тока переэарядаконденсатора 4 , зависит от усиления по току каскадов цепи ООС. На.практике легко получить Ч- =5-10 В.гтУчитывая, что максимальная скоростьнарастания выходного напряженияпрямо пропорциональна 1, можносделать вывод о том, что предлагаемый ДУ характеризуется более высо-,ким быстродействием,Диоды 10.и 11 в усилителе фиг. 2имеют коэффициент передачи токаК 1/3. Это обеспечивается соответст"вующим выбором площадей эмиттерныхп реходов транзисторов 15-16 (17-18),Обеспечивается коэффициент передачитока К 1/3. Токи источников 21-22определяют граничное напряжение Ч .При малых сигналах транзистор 14и диоды 10-11 закрыты. Как толькоколлекторный ток .второго транзистора.2 уменьшится от своего начального уровня 1 Я до 31 с 1(2, включается транзистор 14, диод 20 и замыкается обратная связь через транзисторы 17 и 18. В конечном итогеэто и приводит к повышению быстродействия ДУ.Для уменьшения колебаний напряжения на входах резисторов 12-13,к этим входам могут подключатьсятрадиционные ограничители на рпереходахТаким образом, в предлагаемомдифференциальном усилителе повышеналинейность характеристики коэффициента передачи в режиме микротоков,когда на линейность этой характеристики влияет величина сопротивленияэлемента, включенного в эмиттерныецепи входных транзисторов.ог н илиал ППП "Патент", и. Ужгород, ул. Проектн каэ 1053 Ти ПИ Гос дела Москв9/41 ВНИИ по 113035, аж 871 арстве иэобре жф Подписноекомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5